Главная Статьи Типовые проектные решения «Выключатель вакуумный наружной установки на напряжение 35 кВ марки ВВ/TEL-35-20/1250 УХЛ1. Установка на ПС 110(150)/35/10(6) кВ, ПС-35/10(6) кВ и ЛЭП-35 кВ»

Типовые проектные решения «Выключатель вакуумный наружной установки на напряжение 35 кВ марки ВВ/TEL-35-20/1250 УХЛ1. Установка на ПС 110(150)/35/10(6) кВ, ПС-35/10(6) кВ и ЛЭП-35 кВ»

Добавлено: 22.10.15 | Авторство: Г.Н. Катренко | Просмотров: 3552

Типовые проектные решения «Выключатель вакуумный наружной установки на напряжение 35 кВ марки ВВ/TEL-35-20/1250 УХЛ1. Установка на ПС 110(150)/35/10(6) кВ, ПС-35/10(6) кВ и ЛЭП-35 кВ»

Предприятие «Таврида Электрик Украина» разработало Типовые проектные решения «Выключатель вакуумный наружной установки на напряжение 35 кВ марки ВВ/TEL-35-20/1250 УХЛ1. Установка на ПС 110(150)/35/10(6) кВ, ПС 35/10(6)-0,4 кВ и линиях электропередачи напряжением 35 кВ»

Целью данной разработки является технико-экономическое обоснование и изготовление рабочей документации по установке вакуумного выключателя BB/TEL-35-20/1250 УХЛ1 на существующих подстанциях с высшим и средним напряжением 35 кВ при их реконструкции, техническом перевооружении и модернизации с заменой выключателей 35 кВ и блоков «отделитель - короткозамыкатель», а также устройства пунктов секционирования и резервирования на магистралях и перемычках (ответвлениях) воздушных линий электропередачи 35 кВ.

Данные типовые проектные решения могут в полной мере быть использованы при проектировании новых ПС с РУ 35 кВ в качестве блока «вакуумный выключатель 35 кВ», а также новых ЛЭП-35 кВ в качестве блока «вакуумный реклоузер 35 кВ».

Типовые проектные решения разработаны в соответствии с требованиями действующих нормативных документов.

Анализ существующего состояния коммутационных аппаратов на энергетических объектах напряжением 35 кВ

Массовое строительство электрических сетей 35-110 кВ выполнялось в 1960-1980 годы прошлого столетия. В силу незначительных, на то время, мощностей потребителей на напряжение 35 кВ, больших объемах строительства и, как всегда, отсутствие достаточного объема капиталовложений, развитие электрических сетей напряжением 35 кВ осуществлялось на базе ПС-35 кВ выполненных по упрощенным схемам с использованием предохранителей с разъединителями и блоков «отделитель - короткозамыкатель».

Масляные выключатели, как правило, многообъемные устанавливались только на подстанциях, которые функционально исполняли роль центров питания.

Магистральное секционирование линий электропередачи напряжением 35 кВ, как правило, не осуществлялось.

Дальнейший ввод в эксплуатацию генерирующих и передающих мощностей, а также рост нагрузок потребителей привели к значительному увеличению токов короткого замыкания в электрических сетях 35 кВ, что в свою очередь повлияло на ухудшение коммутационных свойств существующих аппаратов.

На сегодня в электрических сетях напряжением 35 кВ Украины разных отраслей промышленности (энергетическая, металлургическая, транспортная, оборонная и другие) еще эксплуатируется морально застарелые и физически изношенные блоки «отделитель - короткозамыкатель» в объеме около 1200 единиц, а также масляные выключатели, отработавшие один и более сроков службы, в количестве 16000 единиц.

Учитывая техническое состояние парка этих коммутационных аппаратов, ежегодная потребность в вакуумных выключателях напряжением 35 кВ по экспертным оценкам будет составлять: 2014 - 2020 годы в пределах 60 - 80 ед.; 2021 - 2030 годы в пределах 800 ед.; 2031 - 2040 годы в пределах 950 ед.

Одним из технически и экономически обоснованных решений этого проблемного вопроса, по нашему мнению, должен стать «ретрофит» этих морально и физически устаревших коммутационных аппаратов на высокотехнологичные вакуумные выключатели (реклоузеры) BB/TEL-35-20/1250 УХЛ1.

Кроме того, введение в электрическую сеть 35 кВ инструмента магистрального секционирования и резервирования линий электропередачи на базе вакуумных реклоузеров ВВ/ТЕL-35-20/1250 УХЛ1 даст возможность более широкого развития и применения электросетей напряжением 35 кВ, в том числе и благоприятного разрешения вопроса присоединения потребителей к электрическим сетям.

Такие решения позволят также существенно повысить надежность и бесперебойность электроснабжения потребителей, а также значительно уменьшить эксплуатационные затраты на техническое обслуживание и ремонт электрических сетей в целом.

Принятые проектные компоновочные и электротехнические решения для подстанций напряжением 35-110(150) кВ

При разработке Типовых проектных решений основной задачей было добиться соответствия требований главы 4.2 ПУЭ в части соблюдения габаритных размеров от уровня земли (пола) или площадки обслуживания до нижней кромки полимерной изоляции выводов выключателя и до токоведущих частей выключателя.

Для вакуумного выключателя ВВ/TEL- 35-20/1250 УХЛ1 основным является габарит от токоведущих его частей, а именно нижних выводов оснащенных датчиками тока. Конфигурация вакуумного выключателя ВВ/ТЕL-35-20/1250 УХЛ1 предусматривает его расположение нижними выводами в сторону силовых трансформаторов и линий электропередачи 35 кВ, а верхними в сторону ошиновки РУ-35кВ.

Для варианта секционирования и резервирования линий электропередачи напряжением 35 кВ ориентация выводов вакуумного выключателя ВВ/ТЕL-35-20/1250 УХЛ1 не имеет значения.

Типовые проектные решения для подстанций предусматривают полное использование пригодных к эксплуатации существующих опор (стоек) под оборудование марки ОТ-35-1(2,3,4,7,8,9,10) с разработанными соответствующими комплектами адаптации (установочных подставок).

Вместо опор марки ОТ-35-5(6), которые используются для закрепления оборудования на подстанциях, разработана металлическая стойка ОТ-35-5*. высотой 2500 мм. Данная стойка устанавливается на бетонный фундамент высотой 300 мм над уровнем земли или эксплуатационной площадки на ОРУ-35кВ и непосредственно на пол помещения ЗРУ-35кВ.

В случае неудовлетворительного состояния существующих типов опор под оборудование или их элементов марки ОТ-35-1(2,3,4,7,8,9,10), предусмотрено применение стойки ОТ-35-5*, которая является универсальной при замене всех видов существующих типовых и нетиповых опор под оборудование.

Типовыми проектными решениями предусматривается установка выключателя ВВ/ТЕL-35-20/1250 УХЛ1 в горизонтальной плоскости для всех случаев замены.

Нагрузка на опоры в режимах коммутации выключателя ВВ/ТЕL-35-20/1250 УХЛ1 - статическая вертикальная и динамическая вертикальная. Установочные размеры выключателя составляют 60x360 мм в двух вертикальных плоскостях с расстоянием между ними 240 мм и с применением восьми болтов М12.

Переход вертикальной установочной плоскости в горизонтальную плоскость предусмотрено выполнить на четырех установочных кронштейнах с установочными размерами в горизонтальной плоскости 360x360 мм. Для адаптации установочных размеров демонтируемых выключателей к принятым установочным размерам выключателя ВВ/ТЕL-35-20/1250 УХЛ1 предусмотрена унифицированная подставка высотой 800 мм в двух модификациях:

  • с дополнительными выпусками для установки шкафа управления или ящика зажимов;
  • без дополнительных выпусков при установке шкафа управления или ящика зажимов непосредственно на существующей стойке опоры под оборудование ОТ 35.

На опорах под оборудование ОТ-35-7(8,9,10) выключатель устанавливается непосредственно на существующие металлические элементы опор под оборудование (МЭ70, МЭ153, МЭ154).

Крепление выключателя к установочным кронштейнам, а также кронштейнов к подставкам и подставок к существующим металлоконструкциям опор под оборудование ОТ-35 выполняется болтовыми соединениями.

Для опор ОТ-35-1(3,4) полностью используются установочные отверстия демонтируемого оборудования (болты М20). Для опоры ОТ-35-2 в металлоконструкции дополнительно просверливаются четыре отверстия диаметром 22 мм (болты М20).

Для опор ОТ-35-7(8,9,10) в металлоконструкции дополнительно просверливаются четыре отверстия диаметром 13 мм (болты М12). Кроме того, на данных опорах рекомендуется обрезать установочные металлоконструкции на длину не менее 430 мм.

Соединения деталей проектируемых металлоконструкций выполняется электросваркой по ГОСТ (высота сварного шва не менее 5 мм) по их периметру соприкосновения.

Технические параметры «ретрофита» устаревших типов коммутационных аппаратов на вакуумный выключатель ВВ/TEL-35-20/1250 УХЛ1 и использование при этом опор под оборудование и металлоконструкций представлено в таблице 1.

№ п/пТип заменяемого выключателяТип опоры№№ чертежейПримечание
Установочные чертежиРазмещение выключателяПодставка под выключатель
2 3 4 5 6 7
1 ВМУЭ-35Б-1250 ОТ-35-1 1 2 9
2 ВВУ-35А-3250 ОТ-35-2 1 3 10
3 С-35М-630 ОТ-35-3 1 4 11
4 ВТД-35-630 ОТ-35-4 1 4 11
5 МКП-35-1000 ОТ-35-5* - 5 12, 13 Прим. 1
6 С-35-3200 ОТ-35-5* - 5 12, 13 Прим. 1
7 РД(3)-35 (отделитель) ОТ-35-7 1 6 - Прим. 2
8 РД(3)-35 ОТ-35-8 1 6 - Прим. 2
9 РНД(3)-35 (отделитель) ОТ-35-9 1 7 - Прим. 2
10 РНД(3)-35 ОТ-35-10 1 7 - Прим. 2

Примечания:
1. Существующие опоры демонтируются.
2. Выключатель ВВ/ТЕL-35-20/1250 УХЛ1 устанавливается на металлоконструкцию опоры непосредственно на 4-х установочных кронштейнах

Пример установки вакуумного выключателя ВВ/ТЕL-35-20/1250 УХЛ1 на существующих опорах (стойках) под оборудование марки ОТ-35-1(2,3,4,7,8,9,10) с разработанными соответствующими комплектами адаптации (установочных подставок) и стойку ОТ-35-5* приведены соответственно на рис.1 и рис.2.

Рис. 1. Пример установки выключателя ВВ/ТЕL-35 кВ на подставке на опоре ОТ-35-1

Рис. 2. Пример установки выключателя ВВ/ТЕL-35 кВ на подставке на опоре ОТ-35-5*

Варианты применения выключателя BB/TEL-35-20/1250 УХЛ1 в качестве «реклоузера» на воздушных линиях электропередачи 35 кВ

Использование вакуумного выключателя ВВ/ТЕL-35-20/1250 УХЛ1 в качестве реклоузера рассматривается в таких случаях:

  • радиальные воздушные линии электропередачи 35 кВ:
    • секционирование ВЛ-35 кВ (одним или несколькими пунктами секционирования) по условиям большой их протяженности и (или) наличия на участках прохождения линий условий повышенной ее повреждаемости (леса, болота, горная местность и др.);
    • установка реклоузеров в местах ответвлений от магистралей;
    • установка реклоузеров на границах балансовой принадлежности (собственности) ВЛ-35 кВ.
  • замкнутые воздушные линии электропередачи 35 кВ и с двухсторонним их питанием:
    • полное выполнение функций радиальных воздушных линии электропередачи 35 кВ;
    • использование реклоузера в качестве переключателя на резервное питание;
    • использование реклоузеров на секционирующих пунктах в качестве локализатора поврежденного участка ВЛ-35 кВ с последующим автоматическим восстановлением питания неповрежденных участков 35 кВ.

В вышеперечисленных случаях, при наличии на ВЛ-35 кВ ВЧ-каналов связи, предусматривается организация ВЧ-обходов пунктов секционирования.

Принятые проектные компоновочные и электротехнические решения для воздушных линий электропередачи напряжением 35 кВ

Установка реклоузера предусматривается на существующих опорах одноцепных ВЛ- 35кВ (одностоечные промежуточные железобетонные опоры и все типы металлических опор). Установленный на опоре реклоузер по своему статусу приравнивается к распределительному устройству 35кВ и на него распространяются требования главы 4.2 ПУЭ. Установка реклоузера предусматривает наличие приводов управления разъединителями и заземляющими ножами, а также ящиков управления выключателем, что в свою очередь предопределяет такие варианты их размещения на опоре:

  1. управление приводами непосредственно с планировочной от метки территории (высота установки приводов 1,2-1,5 м);
  2. управление приводами со стационарной эксплуатационной огражденной площадки, располагаемой на недоступной посторонним лицам высоте (как правило - выше 3,0 м), при аналогичной высоте установки приводов 1,2-1,5 м;
  3. управление приводами с передвижных подъемно-транспортных устройств (высота установки приводов определяется техническими возможностями подъемно-транспортных механизмов).

Кроме того, во всех вариантах, необходимо выполнить следующие требования:

  • высота от отметки площадки до нижней кромки изоляции оборудования не менее 2,5 м;
  • высота от отметки площадки до токоведущих частей оборудования не менее 3,1 м;

Выполнение управления с планировочной отметки территории (вариант 1) предусматривает необходимость выполнения ограждения в соответствии с требованием главы 4.2 ПУЭ. Ограда должна быть из бетонных (железобетонных) ограждающих конструкций высотой не менее 1,8 м. Площади ограждаемой территории регламентированы ДБН В 2.5-16-99 «Определение размеров земельных участков для объектов электрических сетей» и составляют для одностоечных опор 3,0 м2 и 4,0 м2. В общем случае этот размер рассчитывается по формуле S=(A+2×P)2 или S=(D+2×P)2, где S - площадь землеотвода, А - максимальный размер прямоугольной в плане опоры, D - диаметр круглой в плане опоры, Р - охранная зона, равна 0,8 м для одностоечных опор ВЛ. Ограждения должны иметь защитные козырьки из колючей проволоки и калитки напротив приводов разъединителей.

При варианте с установкой стационарной площадки предусматривается подъем на нее при помощи переносной лестницы-стремянки (необходима в комплекте инструментов обслуживающего персонала) или стационарной, складной и запираемой на замок, которая устанавливается на опоре. Сама площадка применяется типовой разработки для мачт связи на энергетических объектах. Размеры по высоте от уровня площадки до оборудования и токоведущих частей принимаются аналогично первому варианту.

Третий вариант рассматривает использование передвижных подъемно-транспортных механизмов. К ним относятся вертикальные телескопические вышки, рычажно-шарнирные выдвижные вышки и автогидроподъемники. Перечисленные механизмы монтируются на базе грузовых автомобилей и тракторов различных марок. Высота подъема составляет от 12 до 32 м, грузоподъемность - от 250 кг. Основное требование - размещение реклоузера в месте, доступном для проезда автотранспорта в любое время года. Кроме того, необходимо учитывать наличие конкретных механизмов в эксплуатационной организации и выбор высоты установки приводов должен предусматривать запас по высоте при подъеме в люльке подъемника человека.

Применение одного из перечисленных методов управления приводами влияет только на длину тяг от привода к аппарату.

Размещение шкафа управления выключателем соответствует высоте 1,5-1,8 м от уровня общей площадки управления приводами разъединителей.

Вторым основополагающим принципом установки реклоузера является способ его подключения к проводам ВЛ-35 кВ.

Учитывая, что реклоузер выполняет функцию деления электрической сети 35 кВ, в месте его установки предусматривается анкерное крепление проводов в смежных пролетах с креплением натяжных изолирующих подвесок (НИП) непосредственно к траверсе (нижние провода) и к телу опоры (для верхнего провода). Существующие поддерживающие НИП (для промежуточных опор) используются для выполнения связи между выключателем и разъединителем или выключателем и воздушной линией электропередачи 35 кВ. При этом используется существующие поддерживающие траверсы с применением промежуточных звеньев. Однако, для промежуточных опор, ввиду различной длины вылета правой и левой частей нижней траверсы, рекомендуется выполнить ее замену на анкерную (прямоугольную в плане) типовую траверсу, где конструкцией обеспечено присоединение натяжных и поддерживающих НИП. Присоединение верхнего провода к телу опоры выполнить при помощи типовых конструкций (хомуты и болты) для существующих марок опор (стоек).

Третьим фактором установки реклоузеров является полное использование конструктивных элементов по монтажу модулей выключателя и разъединителей, разработанных в ТПР АРТА.674153.102 и строительных решений SMART 35.

Размещение реклоузера в радиальных воздушных линиях электропередачи 35 кВ с односторонним питанием и на ответвлениях от магистралей выполняется с установкой одного разъединителя со стороны питания ВЛ-35 кВ, вакуумного выключателя, ограничителей перенапряжения и однофазных трансформаторов собственных нужд (установка со стороны питания ВЛ-35 кВ). Как было указано выше, выключатель, ОПН и ТСН размещаются в одном монтажном модуле. Размещение разъединителей на опоре рассматривается в двух вариантах:

Рис. 3. Установка реклоузера на опоре ВЛ 35 кВ (стойка СВ). Линия с односторонним питанием (вариант 1)

  1. установка зеркально по отношению к выключателю (по разным сторонам опоры), причем уровни установки могут быть как равными, так и различными в зависимости от местных условий и варианта выбора размещения приводов;
  2. установка разъединителя под модулем выключателя (по одной стороне опоры).

Пример установки реклоузеров на вибрированных или центрифугированных конических стойках в радиальных воздушных линиях электропередачи 35 кВ представлены на рис.3.

Оба варианта дают возможность переоборудования реклоузера при переводе ВЛ-35кВ в статус линии с двухсторонним питанием. При этом рассматривается вопрос только о дополнительной установке разъединителя и ТСН.

Размещение реклоузера на воздушных линиях электропередачи 35кВ с двухсторонним питанием предусматривает и организацию питания собственных нужд с двух сторон. При этом на модуле выключателя устанавливаются два ТСН симметрично друг к другу (фазы «А-В» и «В-С»), а также устанавливается дополнительный комплект разъединителя.

Вариант установки реклоузеров на вибрированных и центрифугированных конических стоиках в линии с двухсторонним питанием представлены на рис. 4.

Рис. 4. Установка оборудования ВЧ-обхода на линии с двухсторонним питанием (вариант 2)

Установка оборудования ВЧ-обходов при установке реклоузера на воздушных линиях электропередачи 35кВ рассматривается как обязательный элемент электрической сети 35 кВ, по которой организованы каналы связи. Узлы ВЧ-обхода предусматривается устанавливать на той же опоре, где установлен реклоузер. На ответвлениях от магистралей, где ВЧ-связь не предусматривается, устанавливаются только ВЧ-заградители.

Номенклатура применения ВЧ-заградителей 35 кВ определяется рабочим током и индуктивностью. Заградители, применяемые в электрической сети 35 кВ, имеют параметры по току в 100, 200, 400 и 630 А, что соответствует электрическим нагрузкам и пропускной способности применяемых проводов в электросети 35 кВ. Индуктивность заградителей, как правило, равняется 0,25 или 0,5 мГн. Габариты заградителей следующие (высота x диаметр): 820x316 мм (100-200 А/0,25 мГн), 750x410 мм (400-630 А/0,25 мГн), 1440x1010 (630А/0,5 мГн), а вес от 11 до 170 кг.

Конденсатор связи с подставкой имеет размер 1300x280 мм и вес до 135 кг. Кроме того, к конденсатору присоединяется фильтр (12 кг) и однополюсный заземлитель (2,5 кг).

При приведенных массо-габаритных параметрах оборудования ВЧ-обхода рассматривается установка всех видов заградителей при ответвлениях от ВЛ-35 кВ на дополнительной траверсе верхней фазы или на смежной опоре в любой фазе.

ВЧ-обход на линии с односторонним питанием рассматривается в варианте совмещенной установки заградителя и конденсатора связи и раздельной их установки.

Установка конденсатора связи рассматривается на общей платформе с разъединителем и отдельно с использованием конструктивных чертежей по установке разъединителя.

Для линий с двухсторонним питанием установка оборудования ВЧ-обходов аналогична приведенным выше решениям. При этом рассматривается только совмещенная установка конденсаторов связи с разъединителем на одной платформе, а заградителя - на конденсаторе связи (при токах до 400 А) или на отдельной траверсе (для любого заградителя).

Выводы

Анализ действующих электрических схем напряжением 35 кВ, также конструктивных решений по установке выключателей и блоков «короткозамыкатель - отделитель» дали возможность сделать следующие выводы:

  1. Применение в РУ 35 кВ на ПС 35/10(6) кВ и ПС 110/35/10(6) кВ вакуумных выключателей ВВ/TEL-35-20/1250 УХЛ1 возможно для замены всех имеющихся типов выключателей 35 кВ и блоков «отделитель - короткозамыкатель» с полным использованием существующих архитектурно-строительных решений этих подстанций.
  2. Габаритно-установочные чертежи для выключателя ВВ/TEL-35-20/1250 УХЛ1 должны иметь комплект адаптации металлоконструкций:
    • для присоединения самого выключателя (один тип присоединения - горизонтальное расположение выводов 35 кВ выключателя);
    • для присоединения комплекта адаптации выключателя к существующим металлоконструкциям опор в зависимости от типа заменяемых коммутационных аппаратов.
  3. В случае необходимости установки дополнительных трансформаторов тока в цепях 35 кВ (учет электроэнергии, дифференциальная защита трансформаторов и др.) комплект адаптации должен предусматривать установку таких трансформаторов и опорных изоляторов 35 кВ.
  4. Комплект адаптации должен предусматривать возможность установки выключателя ВВ/TEL-35-20/1250 УХЛ1 на отдельной опоре и в случае замены существующих на новые, и формирования блока «вакуумный выключатель 35 кВ» на новых подстанциях.
  5. Шкаф управления вакуумным выключателем может располагаться непосредственно как на опоре, где установлен выключатель, так и в здании ОПУ подстанции. При этом на опоре вакуумного выключателя необходимо предусматривать переходной ящик или клеммник.
  6. Принятые проектные компоновочные и электротехнические решения для воздушных линий электропередачи напряжением 35 кВ существенно расширяют возможности применения вакуумного выключателя ВВ/TEL-35-20/1250 УХЛ1 для секционирования и резервирования потребителей этих линий.

Опубликовано: Журнал «Электрические сети и системы» №1, 2014 г.