Оборудование трансформаторных подстанций

Распределительное устройство (сокращенно РУ) представляет собой электрическую установку, предназначенную для приема и распределения электрической энергии. РУ содержит коммутацион­ные, измерительные и защитные аппараты, соединительные щиты и вспомогательное оборудование. Открытыми РУ называются та­кие, оборудование которых расположено на открытом воздухе. Если

оборудование РУ расположено в помещении, то РУ называется закрытым.

РУ называется комплектным (сокращенно КРУ), если оно со­брано на заводе и состоит из закрытых шкафов с встроенными в них аппаратами, шинами и вспомогательным оборудованием. КРУ изготовляют на стандартные напряжения 3, 6, 10 и 35 кв для уста­новки как в закрытых помещениях, так и на открытом воздухе.

РУ напряжением до 1000 в, оборудование которого смонтировано на панелях, установленных на общем каркасе, называется распре­делительным щитом.

Если по условиям эксплуатации какое-нибудь оборудование РУ должно быть отделено от остального оборудования, то оно устанав­ливается в специальном, предназначенном для этого оборудования помещении, называемом камерой. Камера, ограниченная со всех сторон стенами и перекрытиями и имеющая сплошные (не сетча­тые) двери, называется закрытой. Открытой называется камера, имеющая проемы, защищенные полностью или частично несплош­ными (сетчатыми) ограждениями.

Закрытая камера, предназначенная для установки маслонаполненных аппаратов и имеющая выход наружу или в специальный взрывной коридор, называется взрывной.

§ 128. ОБОРУДОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ

В состав оборудования трансформаторных подстанций входят: силовые трансформаторы, аппаратура защиты и коммутации, шинные устройства, измерительные трансформаторы и устройства автоматического контроля и управления.

Прием электрической энергии и дальнейшее распределение ее на подстанциях и в распределительных устройствах осуществляется посредством главных шин. Шины укрепляются с помощью крепеж­ных деталей на фарфоровых изоляторах. Шины для закрытых распределительных устройств (ЗРУ) 6—10 кв представляют собой голые, обычно алюминиевые (реже медные) полосы прямоугольного поперечного сечения. Для распознавания отдельных фаз (и защиты шин от коррозии) их окрашивают в различные цвета: фаза А — в желтый, фаза В — в зеленый, фаза С — в красный цвет.

Электрические линии присоединяют к главным шинам с по­мощью специальной аппаратуры (выключатели, разъединители и т. д.). Все электрические соединения подстанций и распределитель­ных устройств обычно изображают в виде однолинейных схем, на которых условными обозначениями показывают основные элементы установки (выключатели, предохранители и т. д.).

Измерительные трансформаторы применяют для включения из­мерительных приборов и обмоток реле защиты и управления.

К аппаратам защиты и коммутации, устанавливаемым на под­станциях, относятся выключатели мощности, выключатели нагруз­ки, разъединители, предохранители, разрядники и реакторы.

На рис. 168 изображена однолинейная схема  трансформаторной подстанции небольшой мощности (не более 320 ква), а на! рис. 169 — однолинейная схема трансформаторной подстанции большой мощности.

Масляные выключатели мощности предназначены для включе­ния и выключения различных электроустройств высокого напряже­ния переменного тока (генераторов, двигателей, трансформаторов) при нормальной эксплуатации, а также и для отключения их при перегрузке или коротких замыканиях.

Масляные выключатели по своей конструкции делятся на две основные группы: баковые выключатели с большим объемом мас­ла, которое является дугогасящей и изолирующей средой, и горшковые  выключатели с малым объемом масла, которое использует­ся для гашения дуги.

На рис. 170 показан схематиче­ский разрез бакового масляного вы­ключателя с большим объемом мас­ла и без специального устройства для гашения дуги. Выключатель состоит из металлического бака 2, заполненного маслом, и устройства для разрыва цепи тока. На стенке бака имеется указатель уровня мас­ла. Сверху бак закрыт металличе­ской крышкой 2, в которой имеется газоотводная трубка и закреплены проходные изоляторы 3 (втулки). Внутри втулок помещены токоведущие стержни 4, соединенные с не­подвижными контактами 5. Подвиж­ные контакты 6 укреплены на изоля­ционной планке 7, жестко связанной с вертикальной штангой 8. Штанга с  подвижной  контактной  системой

под действием пружины 9, помещенной в верхней части выключа­теля, стремится разомкнуть контакты, но в нормальных условиях удерживается электромеханической защелкой 10.

При размыкании подвижных и неподвижных контактов между ними возникает электрическая дуга, так как накопленная в цепи электрическая энергия не может мгновенно исчезнуть и стремит­ся поддержать ток, проходящий через дугу, состоящую из раска­ленных газов. Под действием высокой температуры ближайшие слои масла испаряются и разлагаются на составные части, вслед­ствие чего дуга оказывается окруженной газовой средой (газовым пузырем) — водородом, который обладает высокой теплоемкостью и диэлектрической прочностью. Это облегчает гашение дуги.

После гашения дуги в масле остаются раскаленные газы, кото­рые поднимаются вверх через весь слой масла, охлаждаясь на сво­ем пути и собираясь под крышкой выключателя в специально остав­ленном незаполненном маслом буферном пространстве, сообщаю­щемся с воздухом через газоотводную трубку. Большая часть газов состоит из водорода, который с кислородом воздуха образует гре­мучую смесь.

Если водород, проходя через слой масла, недостаточно охлаж­дается, то гремучая смесь может взорваться, что поведет к разруше­нию выключателя, загоранию масла и может быть причиной пожаpa. Поэтому слой масла над контактами должен быть достаточно большим. Однако наполнение маслом выключателя сверх установ­ленной нормы также недопустимо, так как при этом уменьшается буферное пространство, что может, в свою очередь, вызвать взрыв выключателя расширяющимися газами.

Учитывая возможность взрывов при эксплуатации, масляные  выключатели с большим объемом масла устанавливают в специ­альных взрывных камерах, представляющих собой железобетонное или кирпичное изолированное помещение.

Горшковые выключатели (рис. 171) с малым объемом масла безопасны в отношении взрывов и пожаров вследствие большой прочности цилиндров и малого объема масла. Поэтому они не требуют специальных изолированных помещений для своей уста­новки.

Контактами является подвижный стержень и неподвижный контакт розеточного типа, находящийся в нижней части горшка.

При включении подвижный стержень, проходя через центральное отверстие, отжимает две латунные заслонки, находящиеся под давлением пружины. При выключении латунные заслонки закрыва­ют отверстие, через которое проходит подвижный контакт.

При отключении между подвижным и неподвижным контакта­ми образуется дуга. Под влиянием высокой температуры дуга ок­ружена газовой средой, вследствие чего резко повышается давле­ние в нижней части горшка. Поэтому поток масла устремляется че­рез поперечный канал гасительной камеры в верхнюю часть горшка и гасит дугу.

Основными величинами, характеризующими масляный выклю­чатель, являются номинальное напряжение и ток, предельный от­ключаемый ток и предельная отключаемая мощность.

Выключатели нагрузки предназначены для выключения и отключения электрических цепей только в условиях нормального ре­жима работы.

Дугогасительным устройством выключателя нагрузки является пластмассовая разъемная камера с вкладышем из органического стекла, внутри которого перемещается подвижной нож дугогаси­тельной системы выключателя. В нижней части камеры находится неподвижный нож дугогасительной системы.

При отключении расходятся сначала рабочие контакты, а за­тем контакты дугогасительной системы, между которыми возника­ет дуга. Под действием высокой температуры из стенок вкладыша выделяются газы (в основном водород), создающие дутье, гасящее дугу.

Выключатели нагрузки снабжаются плавкими предохранителя­ми, защищающими цепь от перегрузок и коротких замыканий.

Для защиты силовых цепей до 35 кв устанавливают плавкие пре­дохранители ПК (с кварцевым заполнением). Такой предохрани­тель представляет собой фарфоровую трубку, внутри которой по­мещены плавкие вставки. Трубка засыпается кварцевым песком, способствующим гашению дуги, возникающей при перегорании предохранителя.

Разъединители применяют в установках высокого напряжения для тех. или иных отключений и переключений в находящейся под напряжением цепи. Например, после выключения масляного вы­ключателя его отключают от линии с помощью разъединителей для производства нужного ремонта.

По своему устройству разъединитель подобен рубильнику. Сле­дует иметь в виду, что выключение разъединителя под нагрузкой ни в коем случае недопустимо, так как на ножках разъединителя при отключении его под током появляется устойчивая дуга, кото­рая может послужить причиной тяжелых аварий.