Закрытое распределительное устройство Российский патент 2023 года по МПК H02B7/01 H02B5/06 

Изобретение относится к области электротехники, а в частности к закрытым распределительным устройствам и может быть использовано на электрических станциях и подстанциях высокого напряжения от 110 кВ до 330 кВ, в особенности при строительстве в условиях ограниченной площади для размещения оборудования.

Известна конструкция закрытого распределительного устройства (далее - ЗРУ) зального типа с двумя основными и третьей обходной системами шин с шагом ячейки 6 м и пролетом 18 м. Воздушные линейные выводы 110 кВ в здании ЗРУ 110 кВ выполнены в одну сторону со стороны подвода питания высоковольтной линии 110 кВ, применена воздушная изоляция ошиновки 110 кВ. Обслуживание подвешенных под потолком гирлянд изоляторов и ошиновки сборных шин и установленных высоко над уровнем пола шинных разъединителей производится с помощью передвижных телескопических тележек. Для обеспечения безопасности при ремонтных работах между разъединителями и выключателями соседних присоединений выполнены сетчатые перегородки [Двоскин Л.И. Схемы и конструкции распределительных устройств. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - С. 208, 240 с.].

Недостатком известной конструкции являются:

- значительные габариты ЗРУ, которые определены нормативными разрывами для воздушной изоляции ошиновки 110 кВ;

- перемещение и последующая установка тележек в нужное место ЗРУ связаны с определенными неудобствами и трудностями, обусловленными их большой массой;

- необходимость использования вышек в том числе при проведении минимальных по объему работ на отдельных гирляндах, разъединителях, контактах ошиновки (протирка, устранение искрения, подтяжка болтов и т.п.);

- при проведении ремонтных и восстановительных работ на шинных разъединителях, расположенных над выключателями, возможны повреждения выключателя оброненным инструментом или частями разъединителя при разрушении последнего (вследствие перекрытия или механического дефекта).

Известно закрытое распределительное устройство, содержащее здание с колоннами, разделенное на ячейки, две рабочих и обходную систему шин, выключатели, разъединители рабочих и обходной систем шин, линейные разъединители и высоковольтные вводы, каждая ячейка снабжена двумя дополнительными колоннами, установленными по границам ячеек в центральной части здания, и балками, которыми соединены дополнительные колонны, расположенные вдоль здания параллельно сборным шинам, а на колоннах с помощью дополнительно введенных двойных V-образных изоляционных подвесок закреплены две рабочие системы шин, одна под другой, с расположением фаз одна под другой между дополнительными колоннами, разъединители рабочих систем шин установлены попарно один под другим на балках, а обходная система шин выполнена с горизонтальным расположением фаз и составлена из двух ветвей, соединенных между собой дополнительно введенной шиной перемычкой, а разъединители обходной системы шин закреплены перпендикулярно к стенкам здания над высоковольтными вводами [SU 1798845 А1, МПК Н02В 7/00 (1990.01), опубл. 28.02.1993, бюл. №8].

Недостатком известной конструкции является большая площадь, занимаемая ей.

Наиболее близким по технической сущности является ЗРУ, которое размещено в здании трансформаторной подстанции [KZ А4 22319, МПК Н02В 7/00 (2006.01), опубл. 15.02.2010, бюл. №2]. Закрытая трансформаторная подстанция содержит корпус, выполненный из железобетона, в котором размещены электрически соединенные между собой силовой трансформатор, распределительные устройства высокого и низкого напряжения и средства защиты. Согласно изобретению, корпус выполнен в виде здания из железобетона или кирпича, а в качестве распределительного устройства высокого напряжения применено комплексное распределительное устройство с элегазовой изоляцией, марки «КРУЭ-110 кВ».

Недостатками известной конструкции являются:

- отсутствие возможности перемещения элементов комплексного распределительного устройства с элегазовой изоляцией (далее - КРУЭ) кран-балкой в зале КРУЭ, что ограничивает условия эксплуатации подстанции;

- отсутствие возможности реализации схем с обходной системой шин электрических принципиальных КРУЭ 110 кВ №№13, 13Н и 14 [СТО 56947007-29.240.30.010-2008 «Схемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанций 35-750 кВ. Типовые решения» - ОАО «ФСК ЕЭС», 2007].

Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка конструкции закрытого распределительного устройства зального типа со схемой электрической принципиальной комплектного распределительного устройства с элегазовой изоляцией высокого напряжения (далее - КРУЭ ВН) с одной секционированной системой шин, например, №№9,9Н, 9АН, 12, 12Н и с двумя системами шин, например, №№13, 13Н, 14 согласно СТО 56947007-29.240.30.010-2008 в условиях ограниченной площади для размещения оборудования, позволяющей повысить надежность, эффективность и безопасность при эксплуатации.

Техническим результатом является создание конструкции закрытого распределительного устройства с возможностью реализации различных принципиальных электрических схем в условиях ограниченной площади для размещения электротехнического оборудования с обеспечением надежности, эффективности и безопасности при эксплуатации.

Указанный технический результат достигается тем, что закрытое распределительное устройство содержит здание, средства защиты, в качестве распределительного устройства высокого напряжения применено КРУЭ ВН, согласно настоящему изобретению, здание выполнено зального типа с проветриваемым подвальным помещением, также в здании выполнен монтажный проем, предусмотрена кран-балка с возможностью перемещения элементов элегазового оборудования при работающем распределительном устройстве, в здании размещены определенным образом ячейки КРУЭ ВН, средства управления ячеек КРУЭ ВН, средства диагностики линейных выводов и ячеек КРУЭ ВН, линейные выводы из здания выполнены литым токопроводом высокого напряжения и размещены по длинным сторонам здания, причем со стороны подвода высоковольтной линии линейные выводы размещены внутри здания, а линейные выводы на силовые трансформаторы размещены в проветриваемом подвальном помещении указанного здания.

Таким образом, благодаря выполнению здания зального типа с проветриваемым подвальным помещением, размещению определенным образом ячеек КРУЭ ВН, выполнению линейных выводов из здания литым токопроводом высокого напряжения и размещению линейных выводов в противоположные стороны по длинным сторонам здания, причем со стороны подвода высоковольтной линии линейные выводы размещены внутри здания, а линейные выводы на силовые трансформаторы размещены в проветриваемом подвальном помещении упомянутого здания, при этом удалось значительно сократить площадь застройки, обеспечить реализацию различных принципиальных электрических схем. Наличие в здании монтажного проема позволяет организовать погрузку/выгрузку оборудования внутри здания, наличие кран-балки позволяет перемещать элементы элегазового оборудования даже при работающем распределительном устройстве, а также наличие средств управления ячеек КРУЭ ВН, средств диагностики линейных выводов и ячеек КРУЭ ВН обеспечивает надежную, эффективную и безопасную работу при эксплуатации.

Сущность заявляемого изобретения поясняется фигурами и нижеследующим описанием.

В настоящем описании применяют следующие сокращения:

ВЛ - воздушная линия

ВН - высокое напряжение

ЗРУ - закрытое распределительное устройство

КРУЭ - комплектное распределительное устройство с элегазовой изоляцией

На фиг. 1 представлен план первого этажа здания ЗРУ ВН. На фиг. 2 изображен поперечный разрез А-А по фиг. 1 здания ЗРУ ВН. На фиг. 3 представлен план размещения литого токопровода ВН в проветриваемом подвальном помещении здания ЗРУ ВН. На фигурах обозначены следующие позиции:

1 - здание ЗРУ ВН;

2 - ячейки КРУЭ ВН;

3 - шкаф аппаратный;

4 - линейные выводы ВН на силовые трансформаторы ВН типа - «Литой токопровод-воздух»;

5 - шкаф системы мониторинга состояния выключателей ВН и контроля плотности элегаза в КРУЭ ВН;

6 - кран-балка;

7 - шкаф мониторинга частотных разрядов КРУЭ ВН;

8 - линейные выводы ВН на ВЛ типа - «Литой токопровод-воздух»;

9 - монтажный проем.

Здание ЗРУ ВН 1 (фиг. 1) представляет собой каркасно-панельное одноэтажное здание зального типа, которое разделено на зал КРУЭ, вспомогательные помещения, также в здании предусмотрено проветриваемое подвальное помещение (на фиг. не обозначено), которое размещено под залом КРУЭ.

В зале КРУЭ (фиг. 1) размещены ячейки КРУЭ ВН 2, шкаф аппаратный 3, шкаф системы мониторинга состояния выключателей ВН и контроля плотности элегаза в КРУЭ ВН 5, шкаф мониторинга частотных разрядов КРУЭ ВН 7, кран-балка 6. Ячейки КРУЭ ВН 2 размещены с одной стороны зала КРУЭ, со стороны линейных выводов на ВЛ ВН, что позволяет организовать безопасное перемещение элементов элегазового оборудования мостовым краном без отключения напряжения.

В зале КРУЭ ВН предусмотрено наличие монтажного проема 9. В монтажном проеме 9 предусмотрены ворота для обеспечения заезда грузовой автомашины в монтажный проем зала КРУЭ. Над воротами предусмотрена тепловая завеса.

Для переноса самого габаритного элемента элегазового оборудования к любой ячейке в зале КРУЭ предусмотрен мостовой кран однобалочный подвесной в пожаробезопасном исполнении, перекрывающий всю площадь зала, с дистанционным управлением.

Для обслуживания крана и всех его механизмов предусмотрена площадка обслуживания. Также обеспечен свободный проход для рабочего, управляющего краном.

Рельсовые пути по всей длине снабжены страховочными канатами.

Длина и габаритные размеры крана определены, исходя из габаритных размеров здания, где он установлен, с учетом рабочей зоны обслуживания размещенного в здании оборудования.

Под залом КРУЭ размещено проветриваемое неотапливаемое подвальное помещение. В проветриваемом подвальном помещении предусмотрены кабельные конструкции для прокладки кабельных линий и литого токопровода. В проветриваемом подвальном помещении здания ЗРУ ВН 1 (фиг. 2 и фиг. 3) размещены линейные выводы ВН на силовые трансформаторы ВН типа - «Литой токопровод-воздух» 4.

Вспомогательные помещения предназначены для размещения оборудования систем инженерно-технического обеспечения.

В качестве средств защиты применяют устройства цифровой релейной защиты и автоматики ЦРЗА (на фиг. не показано).

В качестве средства управления ячеек КРУЭ ВН применяют шкаф аппаратный 3, который предназначен для местного и дистанционного управления коммутационными аппаратами КРУЭ, а также для коммутации измерительных цепей, цепей сигнализации и блокировки.

В качестве средств диагностики линейных выводов и ячеек КРУЭ ВН применяют шкаф системы мониторинга состояния выключателей ВН и контроля плотности элегаза в КРУЭ ВН 5, и шкаф мониторинга частотных разрядов КРУЭ ВН 7, которые обеспечивают:

- непрерывный мониторинг и измерение общей концентрации элегаза в помещении;

- сверхнизкий предел обнаружения (регистрация малейших утечек); - отсутствие помех со стороны других веществ;

- способность компенсировать при каждом измерении наличие в воздухе паров воды, которые могут существенно исказить результаты;

- отсутствие расходных материалов и радиоактивных источников;

- простоту в использовании;

- автоматическую компенсацию колебаний температуры и давления;

- контроль плотности элегаза в отсеках ячеек, расчет точки сжижения, расчет уровня утечки;

- измерение тока отключения выключателя во всех режимах, расчет времени горения дуги, определение электрического износа контактов и остаточного ресурса работы;

- учет количества операций, обнаружение неполнофазных режимов работы выключателя, определение и анализ времени срабатывания выключателя;

- мониторинг частичных разрядов в отсеках ячеек КРУЭ ВН СВЧ методом;

- прогноз технического состояния, выдача рекомендаций.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Электроэнергию, например, напряжением 110 кВ подают по ВЛ 110 кВ через линейный вывод 110 кВ - например, «Литой токопровод-воздух» 8 на ячейки КРУЭ 110 кВ 2, где она распределяется на отдельные присоединения и поступает на силовые трансформаторы через линейный вывод 110 кВ - «Литой токопровод-воздух» 4. При этом в режиме «онлайн» осуществляют диагностику и мониторинг частотных разрядов КРУЭ 110 кВ, плотность и утечки элегаза, коммутационный и механический ресурс выключателей и литого токопровода 110 кВ. Релейная защита ЗРУ 110 кВ выполняется на устройствах цифровой релейной защиты и автоматики ЦРЗА (на фиг. не показано).

Сравнительный анализ параметров известных конструкций ЗРУ 110 кВ (аналог - [Двоскин Л.И. Схемы и конструкции распределительных устройств. - М: Энергоатомиздат, 1985. - С. 208, 240 с.]) с предлагаемым устройством, например, ЗРУ 110 кВ показывает, что изменение конструкции линейного вывода на силовой трансформатор позволяет уменьшить площадь застройки. Линейные выводы из ЗРУ ВН выполнены в противоположные стороны по длинным сторонам здания: с одной стороны - линейные выводы на ВЛ типа «Литой токопровод-воздух», с другой - линейные выводы, например, на силовые трансформаторы 110/35-6 кВ типа «Литой токопровод-воздух». Применение ячеек КРУЭ 110 кВ и линейных выводов 110 кВ с противоположных сторон позволяет уменьшить габариты здания ЗРУ 110 кВ в 2,77 раза с 1 188 м² до 432 м² в сравнении с аналогом, при этом ячейки КРУЭ 110 кВ приняты в количестве 13 шт..

Внедрение заявленного устройства позволяет:

- сократить длину линейных выводов ВН типа - «Литой токопровод-воздух» на силовые трансформаторы, которые размещены в проветриваемом подвальном помещении ЗРУ ВН, при этом длина здания ЗРУ ВН уменьшилась на 12 м;

- реализовать схемы КРУЭ ВН №№9, 9Н, 9АН, 12, 12Н, 13, 13Н и 14 согласно СТО 56947007-29.240.30.010-2008 за счет одностороннего размещения ячеек КРУЭ ВН в зале КРУЭ и размещения линейных выводов в противоположные стороны по длинным сторонам здания;

- использование литого токопровода ВН, размещенного под залом КРУЭ в проветриваемом подвальном помещении здания, позволяет;

- организовать безопасную работу кран-балки при перемещении элементов КРУЭ за счет размещения под залом КРУЭ проветриваемого подвального помещения, что позволяет исключить систему обогрева и приточной вентиляции, тем самым повысить энергоэффективность подстанции;

- организовать въезд грузового автотранспорта в здание ЗРУ ВН с целью погрузки/выгрузки элементов элегазового оборудования за счет наличия монтажного проема, что улучшает условия эксплуатации устройства, обеспечивает эффективную работу;

- перемещать элементы элегазового оборудования по всей площади зала КРУЭ за счет использования в здании ЗРУ ВН кран-балки, в том числе при работающем оборудовании, что улучшает условия эксплуатации устройства, обеспечивает эффективную работу;

- обеспечить надежную работу электрического оборудования за счет наличия средств управления ячеек КРУЭ ВН и диагностики линейных выводов и ячеек КРУЭ ВН.

Для реализации предлагаемого устройства применяют серийно выпускаемое оборудование, материалы и стандартные технологии.

Заявляемая конструкция закрытого распределительного устройства обеспечивает возможность реализации различных принципиальных электрических схем в условиях ограниченной площади для размещения электротехнического оборудования и позволяет повысить эффективность, надежность и безопасность при эксплуатации.

Изобретение относится к закрытым распределительным устройствам (ЗРУ) и может быть использовано на электрических станциях и подстанциях высокого напряжения (ВН) от 110 до 330 кВ, в особенности при строительстве в условиях ограниченной площади для размещения оборудования. Технический результат - создание конструкции закрытого распределительного устройства с возможностью реализации различных принципиальных электрических схем в условиях ограниченной площади для размещения электротехнического оборудования с обеспечением надежности, эффективности и безопасности при эксплуатации. Технический результат достигается тем, что ЗРУ ВН содержит здание зального типа с залом для комплектного распределительного устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ) ВН и проветриваемым подвальным помещением, размещенным под залом КРУЭ ВН. По длинным сторонам здания ЗРУ ВН в противоположные стороны размещены линейные выводы из здания, выполненные литым токопроводом ВН, причем со стороны подвода высоковольтной линии (ВЛ) линейные выводы размещены внутри здания, а линейные выводы из здания на силовые трансформаторы ВН размещены в проветриваемом подвальном помещении. В зале КРУЭ ВН со стороны линейных выводов ВН на ВЛ размещены: ячейки КРУЭ ВН, шкафы системы мониторинга состояния выключателей ВН и контроля плотности элегаза в КРУЭ ВН, шкафы мониторинга частотных разрядов КРУЭ ВН, применяемые в качестве средств диагностики линейных выводов и ячеек КРУЭ ВН. С противоположной длинной стороны здания в зале КРУЭ ВН размещены аппаратные шкафы для управления коммутационными аппаратами КРУЭ, а также для коммутации измерительных цепей, цепей сигнализации и блокировки, применяемые в качестве средств управления ячеек КРУЭ ВН. В зале КРУЭ ВН предусмотрены монтажный проем, а также подвесной кран-балка с возможностью перемещения элементов элегазового оборудования при работающем КРУЭ ВН. 3 ил.

Закрытое распределительное устройство (ЗРУ) высокого напряжения (ВН), характеризующееся тем, что содержит здание зального типа с залом для комплектного распределительного устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ) ВН и проветриваемым подвальным помещением, размещенным под залом КРУЭ ВН, по длинным сторонам здания ЗРУ ВН в противоположные стороны размещены линейные выводы из здания, выполненные литым токопроводом ВН, причем со стороны подвода высоковольтной линии (ВЛ) линейные выводы размещены внутри здания, а линейные выводы из здания на силовые трансформаторы ВН размещены в проветриваемом подвальном помещении, в зале КРУЭ ВН со стороны линейных выводов ВН на ВЛ размещены: ячейки КРУЭ ВН, шкафы системы мониторинга состояния выключателей ВН и контроля плотности элегаза в КРУЭ ВН, шкафы мониторинга частотных разрядов КРУЭ ВН, применяемые в качестве средств диагностики линейных выводов и ячеек КРУЭ ВН, с противоположной длинной стороны здания в зале КРУЭ ВН размещены аппаратные шкафы для управления коммутационными аппаратами КРУЭ, а также для коммутации измерительных цепей, цепей сигнализации и блокировки, применяемые в качестве средств управления ячеек КРУЭ ВН, в зале КРУЭ ВН предусмотрены монтажный проем, а также подвесной кран-балка с возможностью перемещения элементов элегазового оборудования при работающем КРУЭ ВН.