§ 5. Электрооборудование, устанавливаемое в РУ и на трансформаторных подстанциях
Современные РУ и подстанции в зависимости от напряжения, номинального тока и тока короткого замыкания комплектуют электрооборудованием с различными электрическими параметрами: силовыми трехфазными масляными трансформаторами, масляными выключателями, выключателями нагрузки, разъединителями, трансформаторами напряжения и тока.
Оборудование в РУ и трансформаторных подстанциях соединяется между собой, со сборными шинами и отходящими кабельными линиями.
Силовой трехфазный масляный трансформатор (рис. 4) предназначен для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Трансформатор, понижающий напряжение, называется понижающим, а повышающий напряжение — повышающим.
В конструкцию трансформатора входят магнитопровод, вводы, переключающее устройство, бак, расширитель, газовое реле, приборы для измерения температуры масла, воздухоочиститель и термосифонный фильтр.
Магнитопровод с расположенными на нем обмотками низкого и высокого напряжения, вводы и переключающее устройство образуют основную активную часть трансформатора. Магнитопровод состоит из отдельных листов специальной трансформаторной стали, изолированных друг от друга изоляционным покрытием, стержней, верхнего и нижнего ярем.
Вводы представляют собой фарфоровые проходные изоляторы, через которые выводы обмоток трансформатора присоединяются к электрическим сетям.
Переключающее устройство служит для ступенчатого изменения напряжения в определенных пределах с целью поддержания номинального напряжения на зажимах вторичной обмотки при изменении напряжения на первичной или для изменения напряжения на вторичной обмотке.
Расширитель имеет вид бачка. Он установлен на крышке бака с объемом 8 — 10 % объема масла трансформатора и служит для постоянного заполнения бака маслом и ограничения соприкосновения поверхности масла с воздухом.
Газовое реле служит для выявления повреждений внутри бака трансформатора (электрический пробой изоляции, витковое замыкание, местный нагрев магнитопровода и др.).
Воздухоочиститель предназначен для сушки и очистки увлажненного и загрязненного воздуха, поступающего в расширитель при температурных колебаниях масла, термосифонный фильтр — для поддержания изоляционных свойств масла.
Силовые трансформаторы характеризуются номинальными мощностью, напряжением и током, коэффициентом трансформации, напряжением короткого замыкания, током холостого хода, схемой и группой соединения.
На баке трансформатора прикреплена табличка с указанием его технических данных. В тех случаях, когда должна быть исключена опасность пожара от возгорания масла, применяют сухие трансформаторы с естественным воздушным охлаждением или трансформаторы с негорючим заполнением (совтол, пиронол, кварцевый песок).
Номинальная мощность трехфазных масляных трансформаторов общего назначения напряжением до 35 кВ: 10, 16, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2400, 4000, 6300, 10000, 16000, 40000 и 80000 кВ-А.
Масляный выключатель (рис. 5) предназначен для включения и отключения электрооборудования, элементов РУ и электрических сетей под нагрузкой. Масляные выключатели на напряжение до 10 кВ выпускают с малым и большим объемом трансформаторного масла.
На промышленных предприятиях получили наибольшее распространение выключатели с малым объемом масла ВМГ-10 и ВМП-10.
Основными частями выключателей являются: рама; неподвижные и подвижные контакты; дугогасительные устройства; фарфоровые вводы с зажимами; приводной механизм для подвижных контактов; цилиндры для размещения контактов и гасительных камер. Принцип работы этих выключателей основан на гашении электрической дуги, возникающей при размыкании контактов, потоком газомасляной смеси. Газомасляная смесь образуется в дугогасительном устройстве от разложения трансформаторного масла под влиянием высокой температуры горения дуги.
Для управления работой выключателей применяют ручные, электрические, пружинные и грузовые приводы.
Разъединитель предназначен для отключения и включения под напряжением отдельных участков электрической цепи или отдельных аппаратов при отсутствии тока нагрузки (нагрузка отключена выключателем). Разъединитель, имея открытую контактную систему, создает видимый разрыв электрической цепи.
В закрытых подстанциях напряжением 6—10 кВ применяют в основном однополюсные разъединители внутренней установки РВО и трехполюсные РВ. Трехполюсный разъединитель РВ-10/600 (рис. 6) состоит из стальной рамы 13, шести опорных изоляторов 11 с медными угольниками 10, являющимися стойками неподвижных контактов, двухполюсных медных ножей 4, пружин 5, стальных накладок 6, создающих необходимое давление в контактах. На оси 7 вращается нож разъединителя. К валу 2 разъединителя приварены рычаг 1 для крепления с приводом и три рычага 12 для соединения с фарфоровыми тягами 9. Для управления разъединителями РВ применяют ручные приводы ПР внутренней установки.
Выключатель нагрузки (рис. 7) предназначен для включения и отключения отдельных участков электрических цепей на напряжение 6—10 кВ при токах нагрузки до нескольких сотен ампер, а также для защиты от токов короткого замыкания (при наличии подключенных предохранителей).
Основными элементами выключателя являются главная контактная система, дугогасительное устройство 3 и опорная рама 1 с изоляторами 2. Выключатели нагрузки выпускают нескольких типов: ВНП-16, ВНП-17, ВНП-3 и др. Для управления выключателями применяют ручные ПР-17, ручные автоматические ПРА-17 и электромагнитные ПЭ-11С приводы.
Трансформатор тока (рис. 8) предназначен для питания током измерительных приборов, устройств релейной защиты и автоматики и включается последовательно в электрическую цепь, преобразуя ток высокого напряжения в ток низкого напряжения.
Трансформатор тока состоит из одного или двух сердечников, собранных из стальных листов, на которые намотаны первичная и одна или две вторичные обмотки. Первичная обмотка — это один или несколько витков большого сечения. Число витков во вторичной обмотке должно быть таким, чтобы ток в ней при номинальном токе в первичной обмотке составлял 5 А.. Характеристиками трансформатора тока являются: номинальное напряжение, рабочий ток, класс точности вторичнои обмотки и данные по термической и динамическои стоикости при токах короткого замыкания.
Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого (свыше 250 В) напряжения до 100 В, необходимого для питания измерительных приборов, цепей автоматики, сигнализации и релейной защиты. Он состоит из замкнутого стального сердечника, на котором расположены первичная и вторичная обмотки, и изготовляется двух видов: сухой — с естественным воздушным охлаждением и масляный — с масляным заполнением. Трансформатор напряжения включается в электрическую цепь параллельно через предохранители или разъединители.
Рис. 9. Подстанционные изоляторы внутренней установки напряжением 6, 10 кВ:
а — опорные с круглым, овальным и квадратным фланцами, б — проходные с овальными фланцами, круглыми и плоскими токопроводящими стержнями, в — проходный с квадратным фланцем и круглым токопроводящим стержнем;
1 — колпачок, 2 — фарфоровое тело (изолирующий элемент), 3 — фланец, 4 — токопроводящие стержни, 5 — гайки
Изолятор (рис. 9) предназначен для механического крепления и электрической изоляции шин в РУ. По способу установки и назначению изоляторы делятся на опорные ОФ и проходные П. Опорные изоляторы представляют собой полую фарфоровую деталь конической формы с металлической арматурой, служащей для крепления изолятора к основанию (в виде нижнего фланца) и шин (в виде верхнего колпачка). Проходные изоляторы также представляют собой полую фарфоровую деталь, армированную в средней части металлическим фланцем с отверстиями для болтов. Изоляторы снабжены токопроводящими медными стержнями, которые закрепляют металлическими шайбами, помещенными в специальные углубления покрытого глазурью фарфора.
В РУ применяют медные, алюминиевые и стальные шины. Медные шины дефицитны и используются редко. Размер и сечения шин, расстояния между соседними шинами и их точками крепления определяются расчетами при проектировании.
