Проектування електромеханічних виробів



Рис. 3.9. Схема блоку ВЛ 110-220 кВ - трансформатор 110-220/ 6-10кВ - струмопровід 6-10 кВ: ТН -трансформатор напруги; ТВП -- трансформатор власних потреб

На мал. 3.10 наведена як приклад повна схема типової двохтрансформаторної підстанції 110/6-- 10 кВ, що підключається до ліній живлення 110кВ за допомогою короткозамикачів і віддільників. При ушкодженні трансформатора релейний захист впливає на короткозамикач, відбувається штучне коротке замикання, що призводить до відключення головної ділянки лінії, автоматичного повторного включення (АПВ). При «безструмній» паузі АПВ відбувається відключення віддільників ОД ушкодженого трансформатора. Після відключення віддільником ушкодженого трансформатора пристрій АПВ, що має необхідну затримку часу, знову автоматично включає лінію, і тим самим відновлюється живлення неушкодженого трансформатора.



Рис. 3.10. Принципова схема типовий двохтрансформаторної підстанції 110/6-6; 10-10 кВ

На схемі трансформатори 110/6--10кВ мають розщеплені обмотки 6-10кВ для зменшення струмів КЗ. Трансформатори власних потреб потужністю 63 кВ-А для живлення силового й освітлювального навантажень підстанції приєднані до виводів вторинної напруги трансформаторів відпайкою. Більша гнучкість схеми досягається установкою на стороні 110 кВ перемички-«містка», за допомогою якої можна підключати будь-який трансформатор до будь-якої лінії при виході з ладу іншого трансформатора або лінії.

Секційні вимикачі РП 6-10 кВ дозволяють у випадку аварії на трансформаторі резервувати дві секції розподільного пристрою й переводити все навантаження підстанції на трансформатор, що залишився в роботі.

3.1.4 Електрообладнання систем електропостачання з напругою вище за 1кВ

Вимикачі високої напруги

Вимикачі високої напруги призначені для відключення й включення ланцюгів у нормальних і аварійних режимах.

Вимикач є основним апаратом в електричних установках, він служить для відключення й включення ланцюга в будь-яких режимах: тривале навантаження, перевантаження, коротке замикання, холостий хід, несинхронна робота. Найбільш важкою й відповідальною операцією є відключення струмів короткого замикання й включення на існуюче коротке замикання. Чітка робота вимикача обмежує поширення аварії в електричній установці. Відмова вимикача може привести до розвитку аварії.

Однією з основних характеристик вимикача є його здатність, відключати, тобто найбільший струм короткого замикання, що вимикач здатний відключити при найбільшій робочій напрузі в заданому циклі операцій. Під циклом операцій розуміють перелік комутаційних операцій, що повинен зробити вимикач. Так, вимикачі напругою до 220 кВ, призначені для автоматичного повторного включення (АПВ), повинні забезпечити виконання циклів:

Вимикачі, не призначені для АПВ, повинні забезпечити тільки останній цикл.

Тут О -- операція відключення; ВО -- операція включення й негайного відключення; 20с, 180с-проміжок часу в секундах; t_бТ -- гарантована для вимикачів мінімальна безструмна пауза при АПВ (час від загасання дуги до появи струму при наступному включенні). Для вимикачів з АПВ t_бТ повинно бути в межах 0,3--1,2 с.

Стійкість при наскрізних струмах короткого замикання характеризується струмом термічної стійкості й струмами електродинамічної стійкості (діюче значення); найбільшим піковим струмом (амплітудне значення), що вимикач витримує у включеному положенні без ушкоджень, що перешкоджають подальшій роботі.

Більш докладно вимоги до вимикачів високої напруги викладені в ДЕРЖСТАНДАРТ 687-78Е.

За конструктивними особливостями і способом гасіння дуги розрізняють масляні бакові, маломасляні, повітряні, елегазові, електромагнітні, автогазові, вакуумні вимикачі. До особливої групи відносяться вимикачі навантаження, розраховані на відключення струмів нормального режиму. Крім того, за родом установки розрізняють вимикачі для внутрішньої, зовнішньої установки й для комплектних розподільних пристроїв.

Масляні бакові вимикачі знаходять застосування у відкритих розподільних пристроях підстанцій 35, 110 і 220 кВ.

Недоліки масляних бакових вимикачів: великий обсяг масла, пожежо- і вибухонебезпечність. Переваги: простота конструкції, досить висока надійність роботи й наявність убудованих трансформаторів струму.

Маломасляні вимикачі одержали широке поширення в закритому й комплектному розподільному пристроях. Масло в цих вимикачах в основному служить дугогасним середовищем і тільки частково ізоляцією між розімкнутими контактами. Струмоведучі частини ізолюються один від одного й від заземлених частин фарфором, склопластиком або іншими твердими ізолюючими матеріалами.

У системі електропостачання промислових підприємств у КРП широко застосовуються вимикачі серії ВМПЭ, маломасляні підвісні з електромагнітним приводом вимикача

У вимикачах серії ВМП може застосовуватися пружинний привід, що не вимагає постійного оперативного струму. Такі вимикачі типу ВМПП знаходять широке застосування в КТП промислових підприємств.

В КРП застосовуються маломасляні вимикачі ВМП-10 і ВММ-10 на номінальні струми до ,1000 А і струми відключення 10-20 ка.

У ланцюгах з більшими номінальними струмами застосовують вимикачі серій ВГМ, МГГ, МГ, що мають по два сталевих бачки на фазу, усередині яких перебувають дугогасні контакти й камера гасіння, а зовні на кришці - масивні робочі контакти. Ці вимикачі випускаються на номінальні струми до 11200 А и струми відключення до 90 ка, установлюються в ланцюгах генераторів і потужних трансформаторів.

На тягових підстанціях у мережах однофазного струму напругою 27,5кВ застосовуються вимикачі ВМУЭ-27,5.

В установках 110, 220 кВ знаходять застосування маломасляні вимикачі серії ВМТ. Маслонаповнені колони герметизовані й перебувають під надлишковим тиском азоту, що збільшує електричну міцність міжконтактного проміжку й забезпечує надійне відключення струмів КЗ. Дугогасні пристрої (модулі) у цій серії мають однакову конструкцію. Вимикачі на 110 кВ забезпечуються одним модулем на полюс, вимикачі на 220 кВ - двома модулями. Вимикачі ВМТ-110, ВМТ-220 розраховані на струм відключення 25 кА.

Переваги: невелика кількість масла; більш зручний, ніж у бакових вимикачів, доступ до дугогасних контактів; можливість створення серії вимикачів на різну напругу із застосуванням уніфікованих вузлів. Недоліки: вибухо- і пожежонебезпека, хоча значно менша, ніж у бакових вимикачів; необхідність періодичного контролю, доливання, заміни масла; труднощі установки трансформаторів струму; відносно мала здатність, відключання.

Повітряні вимикачі одержали широке поширення в установках високої напруги (10--1150кВ). У повітряних вимикачах для гасіння дуги використовується стиснене повітря, що створює дуття в поздовжньому або поперечному напрямку, прохолоджує дугу, видаляє продукти горіння й швидко гасить її. Для одержання стисненого повітря необхідна компресорна установка, а для його очищення й сушіння - спеціальні пристрої.

В електроустановках 10--35 кВ знаходять застосування повітряні вимикачі з віддільником, функціональна схема яких показана на мал. 3.11. Такі вимикачі мають гасильні камери 1, 3, шунтовані резисторами 4, які служать для полегшення умов гасіння дуги й рівномірного розподілу напруги між двома розривами ланцюга, і ніж віддільника 2. У включеному положенні струм проходить по контактах гасильних камер і включеному віддільнику. При відключенні подається повітря з тиском 0,8--2 МПа в гасильні камери, розмикаються контакти й виникаюча дуга гаситься потоком холодного повітря. Після гасіння дуги в ланцюзі проходить невеликий струм, обмежений двома шунтувальними резисторами. Цей струм розривається віддільником 2, у привод якого подається повітря після відключення контактів у камерах 1 і 3.

Вимикачі на більші номінальні струми забезпечуються роз'єднувачем 5, що відключається останнім. Після завершення операції відключення припиняється подача.

Рис. 3.11. Схема електрична функціональна повітряного вимикача з віддільником

В установках 35 кВ і вище широко застосовуються повітряні вимикачі серії ВВБ, у яких контактна система розташована усередині металевого резервуара зі стисненим повітрям, названим дугогасним модулем.

Вимикачі на 110 кВ мають один дугогасний модуль, ізольований від заземленої шафи керування за допомогою фарфорового ізолятора. Вимикач включається віддільником.

За таким принципом, але з однією дугогасною камерою влаштований однопорожнинний повітряний вимикач ВОВ-10 для тягових агрегатів змінного струму з номінальною напругою 10кВ на номінальний струм 1000А і струм відключення 10кА. Для електротермічних установок застосовується вимикач ВВЭ-35 на напругу 35кВ, номінальний струм 1600А, струм відключення 20кА.

Вимикачі із зовнішнім віддільником і роз'єднувачем надійно працюють тільки в закритих приміщеннях. Для відкритої установки застосовуються вимикачі з повітронаповненим віддільником або з дугогасними камерами, постійно заповненими стисненим повітрям.

Модульний принцип розглянутої серії дозволяє легко створювати вимикачі на будь-яку напругу збільшенням числа дугогасних модулів і відповідною ізоляцією їх від заземлених частин. Полюс вимикача на 220 кВ має два модулі, розташованих один над одним на загальній ізолюючій основі.

Переваги повітряних вимикачів їх вибухо- і пожежобезпечність, можливість створення серій з великих вузлів, придатність для зовнішньої й внутрішньої установки. Недоліки: складність конструкції, висока вартість, необхідність компресорної установки, відсутність вбудованих трансформаторів струму.

Електромагнітні вимикачі для гасіння дуги не вимагають ні масла, ні стисненого повітря, що є більшою перевагою їх перед іншими типами вимикачів.

Вимикачі цього типу випускаються на напругу 6-10кВ, номінальний струм до 3600А і струм відключення до 40кА.

Переваги електромагнітних вимикачів: повна вибухо- і пожежобезпечність; мале зношування дугогасних контактів; придатність для роботи в умовах частих включень і відключень; відносно висока відключаюча здатність. Недоліки: складність конструкції дугогасника із системою магнітного дуття; обмежена верхня межа номінальної напруги (15-20 кВ); обмежена придатність для зовнішньої установки.

Вакуумні вимикачі. Електрична міцність вакуумного проміжку в багато разів більша, ніж повітряного, при атмосферному тиску. Ця властивість використовується у вакуумних дугогасних камерах КДВ.

Вакуумні вимикачі ВВТЭ-10 і ВВТП-10 установлюються в шафах КРП екскаваторів і інших установок, вони мають високу комутаційну зносостійкість (20000 операцій при номінальному струмі й 50 при струмі КЗ), розраховані на номінальний струм 630--1600А і струм відключення 10--20кА. Термін служби їхній 25 років.

Вакуумні вимикачі 35-110 кВ для відкритої установки мають фарворовий корпус, всередині якого перебувають вакуумні дугогасні камери, кількість яких залежить від номінальної напруги. Для надійної ізоляції полюси залиті маслом.

Переваги вакуумних вимикачів; простота конструкції; висока надійність; висока комутаційна зносостійкість; малі розміри; вибухо- і пожежобезпечність; відсутність шуму при операціях; відсутність забруднення навколишнього середовища; малі експлуатаційні витрати. Недоліки: порівняно невеликі номінальні струми й струми відключення; можливість комутаційних перенапруг при відключенні малих індуктивних струмів.

Застосування вакуумних вимикачів дозволяє створити малогабаритні КРП, що особливо важливо для електропостачання промислових підприємств.

У КРП широко застосовуються вимикачі з вбудованим пружинним приводом, що спрощує конструкцію й монтаж вимикача. Вбудовані пружинні приводи забезпечують за рахунок енергії пружин включення й відключення вимикача. Залежно від конструкції барабана із пружинами привод може забезпечити виконання двох і більшого числа операцій без їх підзаведення. Пружинний привод допускає механічне АПВ або може оснащуватися схемами електричного АПВ із необхідною затримкою часу.

Пружинний привод застосовується в маломасляних вимикачах ВМПП-10, ВМТ-110, у вакуумних вимикачах ВВТП-10, електромагнітних вимикачах ВЭ-10.

Пружинні приводи не вимагають для свого управління джерела постійного струму, тому вони набули широкого застосування.

Електромагнітні приводи віднояться до приводів прямої дії: енергія, необхідна для включення, подається приводу в процесі самого включення від джерела постійного струму. Зусилля для включення вимикача створюється сталевим сердечником, котушка якого одержує живлення від джерела постійного струму. Для маломасляних вимикачів застосовується привод ПЭ-11, у шафах КРП застосовується вбудований електромагнітний привод. Для потужніших вимикачів застосовуються приводи ПЭ-21, ПЭ-31, а для зовнішньої установки ШПЭ-44, ШПЭ-45. Недоліком електромагнітних приводів є великий споживаний струм і як наслідок цього необхідність установки потужної акумуляторної батареї або випрямляючого пристрою на напругу 220 У.

Пневматичні приводи створюють зусилля на включення за рахунок стисненого повітря, що подається в пневматичний циліндр із поршнем, що заміняє електромагніт включення. Такі приводи вимагають установки компресорів.

Пневматичні приводи звичайно застосовуються для вимикачів 110 і 220 кВ.

Роз'єднувачі

Роз'єднувач - це комутаційний апарат, призначений для комутації ланцюга без струму.

Основне призначення роз'єднувача - створення надійного видимого розриву ланцюга для забезпечення безпечного проведення ремонтних робіт на устаткуванні й струмоведучих частинах електроустановки.

Контактна система роз'єднувачів не має дугогасних пристроїв, тому відключення незнеструмленого ланцюга призведе до утворення стійкої дуги й наступної аварії в розподільному пристрої. Перш ніж оперувати роз'єднувачем, ланцюг повинен бути відключений вимикачем.

Як виключення, допускається використовувати роз'єднувачі для відключення й включення незначних струмів: ємнісних струмів шин і коротких кабельних ліній, струмів витоку, струмів намагнічування трансформаторів.

У включеному положенні роз'єднувачі надійно, без яких-небудь ушкоджень, витримують струми КЗ, гарантовані заводом-виготовлювачем.

Роз'єднувачі для внутрішньої установки можуть бути одно - і триполюсними.

Роз'єднувачі для зовнішньої установки повинні виконувати свої функції в несприятливих умовах навколишнього середовища (низькі температури, ожеледь, опади). У цих умовах надійно працюють роз'єднувачі горизонтально-поворотного типу РНД.

Для керування роз'єднувачами широко застосовується ручний привод, що складається із системи важелів, які передають рух від рукоятки привода до вала роз'єднувача. Роз'єднувачі на більші номінальні струми можуть мати черв'ячний привод ПЧ. Для дистанційного керування можливе застосування електродвигунового привода.

Короткозамикачі і віддільники

Короткозамикач -- це комутаційний апарат призначений для створення штучного КЗ в електричному колі.

Короткозамикачі застосовуються в спрощених схемах підстанцій для того, щоб забезпечити відключення ушкодженого трансформатора підстанції релейним захистом лінії живлення 35--220 кВ.

В установках 35 кВ застосовуються двохполюсні короткозамикачі, при спрацьовуванні яких створюється штучне двофазне коротке замикання через землю. В установках 110 й 220 кВ застосовуються однополюсні короткозамикачі (мал. 3.12,б), що створюють однофазне КЗ, що також приводить до дії релейного захисту. (Схеми показані в момент спрацьовування короткозамикачів). Час включення короткозамикачів 0,2-0,25 с. Імпульс для роботи привода подається від релейного захисту. Відключення здійснюється вручну.

Віддільник -- це комутаційний апарат, призначений для автоматичного відключення ушкодженої ділянки лінії або трансформатора після штучного КЗ, а також для відключення й включення ділянок схеми, що перебувають без напруги, відключення й включення індуктивних струмів холостого ходу трансформаторів і ємнісних струмів незанулених ліній. Зовні віддільник не відрізняється від двохколонкового роз'єднувача, але в нього для відключення є пружинний привод (ПРО), котрий забезпечує автоматичне або дистанційне із щита керування відключення за 0,4-0,5с.

Включення віддільника здійснюється вручну. Віддільники можуть мати заземлюючі ножі з однієї або двох сторін.

Рис 3.12. Схеми включення віддільників і короткозамикачів.

Віддільники не можуть відключати струм навантаження й тим більше струм КЗ, що виникає при створенні штучного КЗ короткозамикачем, тому в схемах керування відокремлювачами й короткозамикачами є блокування, що забороняє відключення віддільника QR (мал. 3.12),якщо через трансформатори струму ТА проходить струм.

Віддільники й короткозамикачі відкритої конструкції недостатньо надійно працюють у несприятливих погодних умовах (мороз, ожеледь). Для підвищення надійності роботи можливе застосування закритих віддільників і короткозамикачів. Контактна система їх розташована усередині фарфорового корпуса, заповненого елегазом SFe з надлишковим тиском 0,3МПа. Висока електрична міцність елегазу забезпечує невеликі габарити й надійну роботу апаратів.

Вимикачі навантаження 6-10 кВ

Вимикач навантаження -- комутаційний апарат, призначений для відключення й включення струмів навантаження в нормальному режимі.

Вимикачі навантаження можуть мати стаціонарні заземлюючі ножі.

Привод ВН може бути ручним (ПР), ручним з дистанційним відключенням (ПРА) або електромагнітним (ПЭ) з дистанційним відключенням і включенням.

Для захисту від струмів КЗ послідовно з вимикачем навантаження на загальній рамі встановлюється запобіжник ПК.-6 або ПК-10. Такі вимикачі навантаження можуть забезпечуватися електромагнітом відключення, що впливає на привод при перегорянні запобіжника в будь-якій фазі, запобігаючи роботі електроустановки двома фазами.

Вимикачі навантаження ВН дозволяють спростити конструкцію розподільних пристроїв 6-10кВ, знизити їхню вартість, тому вони знаходять широке застосування в системі електропостачання промислових підприємств, міст, будівельних майданчиків.

Вакуумний вимикач навантаження ВНВ-10/320 виготовляється на напругу 6 і 10кВ і номінальні струми до 320А. Він призначений для багаторазового відключення струму 900А і струм, що відключається гранично, 2кА. Основною частиною його є вакуумна дугогасна камера КДВ-21. Вимикач ВНВ призначений для установки в шафах КРП й застосовується в гірничовидобувній промисловості, на пунктах живлення екскаваторів, у рудничних установках, для комутації дугових печей.

Запобіжники 6-10 кВ

Запобіжник -- це комутаційний електричний апарат, призначений для відключення струмоведучих частин під дією струму, що перевищує певне значення.

Запобіжники насипні серії ПК виготовляються на напругу 3--35кВ і номінальні струми до 400А.

Запобіжники з автогазовим гасінням ПВТ виконуються на напругу 10 і 35кВ для зовнішньої установки. Основною частиною запобіжника є трубка з вініпласту, у яку затягується дуга після розплавлювання плавкого елемента. Інтенсивне виділення газу створює потужний вихлоп і дуга гасне. Номінальний струм відключення ПВТ-35 становить 3,2кА.

Рис. 3.13. Схема включення трансформатора струму

Запобіжники ПВТ застосовуються в КТП. Вони захищають силові трансформатори від струмів КЗ, але не захищають від інших видів ушкоджень.

Вимірювальні трансформатори струму

Трансформатор струму призначений для зниження первинного струму до стандартної величини (5 або 1 А) і для відділення ланцюгів вимірювання й захисту їх від первинних ланцюгів високої напруги.

Трансформатор струму має замкнутий магнітопровід 2 (мал. 3.13) і дві обмотки: первинну 1 і вторинну 3. Первинна обмотка включається послідовно в ланцюг вимірюваного струму I₁, до вторинної обмотки приєднуються вимірювальні прилади, обтічні струмом I₂.

3.2 Проектування трансформаторних підстанцій

3.2.1 Основні положення по проектуванню підстанцій 35-220 кВ

При проектуванні підстанцій забезпечується:

· надійне і якісне електропостачання споживачів;

· впровадження передових проектних рішень, що забезпечують відповідність усього комплексу показників підстанцій сучасному світовому технічному рівню;

· високий рівень технологічних процесів й якості будівельних і монтажних робіт;

· дотримання вимог екологічної безпеки й охорони навколишнього середовища;

· ремонтопридатність застосовуваного устаткування й конструкцій;

· передові методи експлуатації, безпечні й зручні умови праці експлуатаційного персоналу.

Проектування нових підстанцій виконується на базі обґрунтувань, що містять основні технічні рішення, економічну оцінку ефективності інвестицій, а також фінансові показники підстанції, яка реконструюється, у тому числі собівартість передачі електроенергії, прибуток, рентабельність і строк інвестицій.

Проектування ПС виконується на підставі:

схеми розвитку енергосистеми;

схеми організації ремонту, технічного й оперативного обслуговування (схеми організації експлуатації) енергосистеми;

схеми розвитку засобів керування загальносистемного призначення, що включає релейний захист й автоматику аварійного режиму (РЗА), противоаварийную автоматику, а також схеми розвитку систем диспетчерського керування й систем обліку енергії й потужності;

схеми організації плавки ожеледі на ПЛ у прилягаючому до ПС районі.

Зі схем розвитку енергосистеми й мереж району приймаються наступні вихідні дані:

район розміщення ПС;

навантаження на розрахунковий період по роках й його ріст на перспективу із вказівкою розподілу їх по напругах і категоріях (%);

кількість, потужність і номінальні напруги трансформаторів;

співвідношення номінальних потужностей обмоток трьохобмоткових трансформаторів;

рівні й межі регулювання напруги на шинах ПС і необхідність додаткових регулюючих пристроїв з урахуванням вимог до якості електроенергії;

необхідність, тип, кількість і потужність джерел реактивної потужності, у тому числі шунтувальних реакторів;

кількість ліній, що приєднують, напругою 35кВ і вище і їхнього навантаження (кількість ліній 6, 10кВ й їхнього навантаження - за даними замовника);

рекомендації зі схем електричних з'єднань ПС;

режими заземлення нейтралей трансформаторів;

місця установки, кількість й потужність шунтувальних реакторів й інших захисних засобів обмеження перенапруги в мережах 110кВ і вище;

місця установки, кількість і потужність дугогасних реакторів для компенсації ємнісних струмів у мережах 35кВ і вище (для мережі 6, 10кВ за даними замовника);

вимоги по забезпеченню стійкості електропередачі (енергосистеми);

розрахункові значення струмів однофазного й трифазного КЗ з урахуванням розвитку мереж і джерел, на строк до 10 років, рахуючи від передбачуваного строку уведення ПС в експлуатацію, а також заходів щодо обмеження струмів КЗ.

Зі схем організації ремонту, технічного й оперативного обслуговування (схем організації експлуатації) енергосистем приймаються наступні вихідні дані:

форма й структура ремонтно-експлуатаційного обслуговування й оперативно-диспетчерського керування ПС;

технічні засоби для ремонтно-експлуатаційного обслуговування й оперативно-диспетчерського керування ПС;

границя розділу обслуговування об'єктів різними енергооб'єднаннями й енергопідриємствами.

Зі схем організації плавки ожеледі на ПЛ у прилягаючому до ПС районі приймаються наступні вихідні дані:

необхідність і спосіб плавки ожеледі на проводах і тросах ПЛ, що відходять від ПС;

кількість установлюваних на ПЛ дистанційних сигналізаторів ожеледоутворення.

Зі схем керування загальносистемного призначення приймаються наступні дані:

обсяги реконструкції пристроїв релейного захисту й вторинних кіл самої ПС (при розширенні й модернізації) і ПС прилягаючої мережі;

обсяги реконструкції засобів протиаварійної автоматики (ПА), автоматичного регулювання частоти й потужності (АРЧМ), напруги (АРН) прилягаючої мережі;

дані про необхідність установки додаткових комутаційних апаратів, вимірювальних трансформаторів.

Проект (робочий проект) ПС виконується на розрахунковий період (5 років з моменту передбачуваного строку введення в експлуатацію), а також з урахуванням перспективи її розвитку.

Вибір електротехнічного устаткування здійснюється на основі вихідних даних про примикаючі електричні мережі, особливих умов навколишнього середовища, даних по росту навантажень, переданої потужності, розвитку електричних мереж на розрахунковий період й врахування перспективи розвитку ПС на наступний період. Потужність трансформаторів вибирається так, щоб при відключенні найбільш потужного з них на час ремонту або заміни, ті, що залишились в роботі (з обліком їх припустимої по технічних умовах на трансформатори перевантаження й резерву по мережах середньої напруги (СН) і нижчої напруги (НН)) забезпечували живлення навантаження. При виборі типів вимикачів рекомендується керуватися наступним: у відкритому РП 110кВ і вище передбачаються вимикачі зовнішньої установки вітчизняного або імпортного виробництва; у закритому РП 110кВ повинні, як правило, установлюватися КРУЭ; у ЗРП 35кВ - елегазові або вакуумні вимикачі; у РП 6 й 10кВ - шафи КРУН з вакуумними або елегазовими вимикачами. При заміні вимикачів, що відпрацювали свій строк (напругою 35кВ і вище), застосовуються, як правило, елегазові вимикачі.

Розрядники як засоби захисту від перенапруг на заново проектованих ПС 110-750кВ не застосовуються. Кількість комплектів і місце установки ОПНЗ-750кВ вибираються відповідно до вимог ПУЭ. ОПН установлюються для захисту трансформаторів, автотрансформаторів і шунтувальних реакторів у ланцюзі їхніх приєднань до вимикача. Проектування заземлюючих пристроїв виконується відповідно до нормування за допустимою напругою дотику або за допустимим опором розтікання.

ПС 35-750кВ споруджуються, як правило, відкритого типу.

ПС 35 й 110кВ переважно проектуються комплектними, заводського виготовлення. Застосування некомплектних підстанцій обґрунтовується проектом.

Спорудження закритих ПС напругою 35-220кВ передбачається у випадках:

розташування ПС глибокого введення із трансформаторами 16 МВ А і більше на заселеній території міст;

розташування ПС на території міст, коли це диктується містобудівними міркуваннями;

розташування ПС у районах з великими сніговими заметами, у зонах сильних промислових віднесень й у прибережних зонах із сильно засоленою атмосферою;

* необхідності зниження рівня шумів до припустимих меж.

РП 6 й 10кВ для комплектних трансформаторних ПС виконуються у вигляді КРПН або КРП, установлюваних у закритому приміщенні. РП 6 й 10кВ закритого типу можуть застосовуватися:

у районах, де за кліматичними умовами, умовами забруднення атмосфери або наявності снігових заметів і курних віднесень неможливе застосування КРУН;

при числі кількості більше 25;

для розміщення КРП СН ПС 500кВ і вище;

при наявності обґрунтування.

На ПС 35-330кВ зі спрощеними схемами на стороні ВН із мінімальною кількістю апаратур, розташовуваних у районах із забрудненою атмосферою, рекомендується відкрита установка устаткування ВН і трансформаторів з посиленою зовнішньою ізоляцією. Закрита установка можлива при обґрунтуванні.

Рівень ізоляції устаткування ЗРП вибирається залежно від ступеня забруднення атмосфери природними або виробничими віднесеннями.

ЗРП 35-330кВ застосовуються в районах:

с забрудненою атмосферою, де застосування ЗРП з посиленою ізоляцією або апаратурами наступного класу напруги з урахуванням її обмивання не ефективно, а віддалення ПС від джерела забруднення економічно недоцільно;

тісної міської й промислової забудови;

з сильними снігозаносами й снігопадами, а також з особливо суворими кліматичними умовами й при тісних площадках при відповідному техніко-економічному обґрунтуванні;

* де необхідне зниження рівня шумів до припустимих меж.

На всіх ПС установлюються не менш двох трансформаторів власних потреб потужністю не більше 630кВ А й вище. Для мережі власних потреб змінного струму приймається напруга 380/220В. Живлення мережі оперативного струму від шин власних потреб здійснюється на виході 220В.

Кабелі, що прокладають у джгутах або в розташуванні загальнопідстанційного пункту керування (ЗПК), використовуються з ізоляцією, що не поширює горіння (з індексом НГ).

На ПС 110кВ і вище, як правило, застосовується оперативний постійний струм (ОПС) напругою 220В. Джерелом напруги ОПС служить акумуляторна батарея (АБ), що працює із зарядно-підзарядним агрегатом (ЗПА) у режимі постійної підзарядки.

3.2.2 Основні вимоги до схем підстанцій

Схемы РП підстанцій при конкретному проектуванні розробляються на підставі схем розвитку енергосистеми, схем електропостачання району або об'єкта й інших робіт з розвитку електричних мереж і повинні:

- забезпечити необхідну надійність електропостачання споживачів відповідно до категорій електроприймачів і транзитних каналів потужності по міжсистемних і магістральних зв'язках у нормальному й післяаварійному режимах;

- враховувати перспективу розвитку ПС;

- враховувати вимоги протиаварійної автоматики;

- забезпечувати можливість безпечного проведення ремонтних й експлуатаційних робіт на окремих елементах схеми без відключення суміжних приєднань;

- забезпечувати наочність, економічність й автоматичність.

Схеми РП повинні передбачати вивід вимикачів й віддільників у ремонт, здійснюваний:

- для всіх схем РП напругою 6...35кВ, а також для блокових і мостових схем РП напругою 110, 220квВ (за винятком ланцюга, по якому здійснюється транзит потужності) - шляхом тимчасового відключення ланцюга, у якому встановлений апарат, що ремонтується;

- для мостових схем РП напругою 35-220кВ - шляхом застосування ремонтних перемичок, за винятком випадків, коли перемички відсутні;

- для схем зі збірними шинами РП напругою 110, 220кВ - шляхом застосування обхідних вимикачів, за винятком випадків, коли обхідна система шин відсутня;

- для схем РП напругою 6-220кВ - шляхом установки підмінного вимикача, якщо застосовується такий тип вимикача (схеми з вимикачами, КРУЭ);

- для схем РП напругою 330...750кВ (крім схеми блоку 330, 500кВ), а також 110-220кВ за схемою чотирикутника - відключенням вимикача без відключення приєднання.

Число одночасно спрацьовуючих вимикачів, у межах РП однієї напруги повинне бути не більше:

- при ушкодженні лінії - двох;

- при ушкодженні трансформаторів напругою до 500кВ - чотирьох, 750кВ - трьох.

Порівняння конкуруючих варіантів схем, розроблених на підставі перерахованих вимог, і їхній остаточний вибір здійснюється на підставі техніко-економічних розрахунків з урахуванням показників надійності.

Загальні вказівки по застосуванню типових схем.

Схеми РП, зазначені в схемі розвитку енергосистеми, електричних мереж району, міста або електропостачання об'єкта, є попередніми й вибираються при конкретному проектуванні ПС.

Кількість трансформаторів, установлюваних на ПС, приймається, як правило, не більше двох.

При наявності на ПС більше двох трансформаторів вони можуть підключатися до РП однієї напруги одночасно обмотками СН одних й обмотками ВН інших трансформаторів.

При установці 4-х автотрансформаторів 330-750кВ, наприклад, коли на ПС потрібні дві середніх напруги, допускається приєднання їх на стороні ВН попарно, через один вимикач із установкою роз'єднувача в ланцюзі кожного автотрансформатора. При цьому керування роз'єднувачами рекомендується включати в схему автоматики, що забезпечує при ушкодженні одного з автотрансформаторів відключення в безструмову паузу ушкодженого автотрансформатора за допомогою роз'єднувача.

Схеми з віддільниками припустимо застосовувати тільки на напрузі 110кВ у випадку, коли замовник не може забезпечити укомплектування ПС необхідною кількістю вимикачів і за винятком наступних випадків:

- у РП, розташованих у зонах холодного клімату за ДСТ 15150-69, а також в особливо ожеледних районах,

- у районах із сейсмічністю більше 6 балів по шкалі MSK-64;

- коли дія віддільників і короткозамикачів призводить до випадання із синхронізму синхронних двигунів у споживача або порушенню технологічних процесів,

- на ПС транспорту й видобутку нафти й газу;

- для приєднання трансформаторів потужністю більше 25 MBA,

- у ланцюгах трансформаторів, приєднаних до ліній, що мають ОАПВ.

У схемах без вимикачів у ланцюгах трансформаторів для забезпечення відключення головного вимикача живильної лінії при ушкодженні трансформатора застосовуються наступні рішення:

- короткозамикачі в одній фазі - для мереж 110кВ;

- передача сигналу на відключення вимикача із застосуванням присрою телевідключення або по кабелях.

Застосування передачі відключаючого сигналу, повинно мати техніко-економічне обґрунтування. З метою резервування для РП напругою 110кВ допускається установка короткозамикача.

Допустимість застосування короткозамикачів на споруджувану нову ПС, що живляться від діючих ПС із повітряними вимикачами, що не відповідають ДЕРЖСТАНДАРТ 678-78 для 110кВ, і розташованих на відстані до 4 км від останніх, підлягає перевірці за умовами відключення не вилучених коротких замикань головним вимикачем.

При застосуванні типових схем для конкретного об'єкта підлягають визначенню:

- типи, кількість і технічні параметри основного устаткування й ошиновки (з урахуванням виключення ушкоджень трансформаторів напруги від феррорезонансних перенапруг);

- кількість повітряних і кабельних ліній;

- необхідність і місця установки регулюючих і компенсуючих пристроїв, струмообмежуючих і дугогасних реакторів, а також схеми їхнього приєднання;

- режими нейтралей трансформаторів всіх класів напруг,

- необхідність високочастотної обробки ліній і кількість оброблюваних фаз;

- необхідність установки шукачів ушкоджень і пристроїв для плавки ожеледі на проводах і тросах ПЛ.

Вказівки по застосуванню блокових схем. Блокові схеми застосовуються на стороні ВН тупикових ПС до 500кВ включно або розгалужуючих ПС, що приєднуються до однієї або двох ліній до 220кВ включно.

Схема 1 (блок трансформатор-лінія без комутаційного обладнання або з роз'єднувачем) застосовується на напрузі 35...330 кВ при живленні лінією, що не має відгалужень, одного трансформатора. При цьому, для захисту лінії й устаткування РП напругою 330кВ із трансформаторами будь-якої потужності й РП напругою 110кВ, 220кВ і з трансформаторами потужністю більше 25 МВА передбачається передача сигналу, що відключає; для захисту устаткування РП напругою 35...220кВ із трансформаторами потужністю 25 MBА і менше допускається використання релейного захисту лінії з боку живильного кінця, що забезпечує відключення лінії при короткому замиканні на ній і частини обмотки трансформатора без затримки часу, а при короткому замиканні, на іншій частині обмотки трансформатора - затримкою часу другого рівня.

При кабельному введенні в трансформатор роз'єднувач і ВЧ обробка не передбачаються.

Схема 3 (див. табл. 3.1 - блок лінія-трансформатор з віддільником) застосовується на напрузі 110 кВ і трансформаторах потужністю до 25 MBА при необхідності автоматичного відключення ушкодженого трансформатора від лінії, що харчує трохи ПС.

РП по схемах 1 й 3 (див. табл. 3.1) можуть розвиватися за рахунок установки аналогічного блоку без перемички на ВН. Таке рішення рекомендується застосовувати в умовах інтенсивного забруднення й при обмеженій площі забудови. Застосування однотрансформаторної ПС допускається при забезпеченні необхідної надійності електропостачання споживачів.

Схема 4 (див. табл. 3.1 - два блоки з віддільниками й неавтоматичною перемичкою з боку ліній) застосовується на напрузі 110кВ і трансформаторах потужністю до 25MBA.

Залежно від схем мережі початковим етапом розвитку схеми 4 можлива схема укрупненого блоку (блок лінія-2 трансформатори) на напрузі 110кВ з віддільниками й на напрузі 35, 220кВ із вимикачами - схема 4Н.

При одній лінії й двох трансформаторах роз'єднувачі в перемичці допускається не встановлювати.

Схема 3Н застосовується на напрузі 35-220, 500кВ, а схема 4Н - на напрузі 35-220кВ.

У схемі 3Н (блок лінія - трансформатор 500кВ із вимикачем) допустима установка двох паралельно включених вимикачів за умови подальшого розвитку схеми, наприклад, при освоєнні нових типів вимикачів або їхніх приводів.

У схемі 35-3Н і 35-4Н допускається встановлювати ТН у трьох фазах при наявності обґрунтування.

У схемах 3Н, 4Н при застосуванні на ПС системи випрямленого оперативного струму допускається встановлювати ТН між вимикачем і силовим трансформатором.

Вказівки по застосуванню місткових схем.

Місткові схеми застосовуються на стороні ВН ПС 35...320кВ при необхідності здійснення секціонування ліній і потужності трансформаторів до 63MBА включно.

На напрузі 110...220кВ місткові схеми застосовуються, як правило, з ремонтною перемичкою; при відповідному обґрунтуванні перемичка може не передбачатися. На напрузі 35кВ при електрифікації сільських мереж перемичка, як правило, не передбачається.

Схема 5 (див. табл. 3.1 - місток з вимикачем у перемичці й віддільниками в ланцюгах трансформаторів) застосовується на напрузі 110кВ і трансформаторах потужністю до 25МВА включно.

Залежно від схеми мережі початковим етапом розвитку схеми 5 можлива схема укрупненого блоку на напрузі 110кВ із віддільниками й, при відповідному обґрунтуванні, з вимикачами.

Схеми 5Н (див. табл. 3.1 - місток з вимикачами в ланцюгах трансформаторів і ремонтною перемичкою з боку ліній) і 5АН (місток з вимикачами в ланцюгах трансформаторів і ремонтною перемичкою з боку трансформаторів), застосовуються відповідно до умов, викладених вище, на напрузі 35-220кВ. Застосування схеми 5 із заміною віддільників на вимикачі на споруджувану нову ПС не рекомендується.

При необхідності секціонування мережі на даній ПС у режимі ремонту будь-якого вимикача бажано застосовувати схему 5АН.

Таблиця 3.1

Найменування схеми	Номер схеми
Блок (трансформатор-трансформатор-лінія-трансформатор) з роз'єднувачем	110-1
Блок (трансформатор-трансформатор-лінія-трансформатор) з віддільником	110-3
Блок (трансформатор-трансформатор-лінія-трансформатор) з вимикачем	110-3Н
Два блоки з віддільниками й неавтоматичною перемичкою зі сторони ліній	110-4
Два блоки з вимикачами й неавтоматичною перемичкою з боку ліній	110-4Н
Місток з вимикачем у перемичці й віддільниками в ланцюгах трансформаторів	110-5
Місток з вимикачами в ланцюгах трансформаторів і ремонтною перемичкою з боку ліній	110-5Н
Місток з вимикачами в ланцюгах трансформаторів і ремонтною перемичкою з боку трансформаторів	110-5АН
Вихід-вихід	110-6
Чотирикутник	110-7
Одна робоча, секційована вимикачем, і обхідна системи шин	110-12
Два робітники й обхідна системи шин	110-13
Два робітники, секційовані вимикачами, і обхідна системи шин, із двома обхідними й двома шиноз'єднувальними вимикачами	110-14

Схеми 5, 5Н, 5АН (див. табл. 3.1) можуть бути застосовані при установці на першому етапі розвитку ПС одного трансформатора. Кількість вимикачів при цьому визначається технічною необхідністю.

У роботі [14] дані схеми по інших напрямках від 35 кВ до 750 кВ. У дійсній книзі наведені для приклада номера схем 110 кВ.

3.2.3 Основні вимоги до вибору силових трансформаторів, вимикачів, роз'єднувачів, обмежувачів напруги та кабелів

Вибір електроустаткування

На прикладі вибору й оцінки роз'єднувачів, вимикачів, трансформаторів силових, обмежників перенапруги й інших виробів розглянемо інженерний підхід до вибору сучасного найбільш технологічного електроустаткування підстанцій. Передбачається, що проектувальник - читач книги - має знання й навички вибору устаткування по показниках призначення, якості й іншими, обумовленими діючими нормами, тому тут відображені тільки особливості вибору за умовами технологічності, новизни випуску заводами.

Трансформатори силові

Розвиток енергосистем України супроводжувався ростом робочих напруг й одиничної потужності трансформаторів.

Таблиця 3.2

Найменування, позначення виробу	Коротка технічна характеристика
Трансформатор ТДН-10000/ 110-В1 ДЕРЖСТАНДАРТ 12965	Номінальна потужність, кВа Номінальна напруга обмоток, кВ:ВН, НН Схема й група з'єднання обмоток Втрати холостого ходу, кВт Втрати короткого замикання, кВт Струм холостого ходу, % Напруга короткого замикання, % Габаритні розміри, мм Маса, кг: повна	10000 115 6,6; 11,0 Ун / Д-11 14,0 58,0 0,9 10,5 5800*3500*5300 30300
Трансформатор ТДН-16000/ 110-В1 ДЕРЖСТАНДАРТ 12965	Номінальна потужність, кВа Номінальна напруга обмоток, кВ: ВН НН Схема й група з'єднання обмоток Втрати холостого ходу, кВт Втрати короткого замикання, кВт Струм холостого ходу, % Напруга короткого замикання, % Габаритні розміри, мм Маса повна, кг:	16000 115 6,6; 11,0 Ун / Д-11 18,0 85,0 0,55 10,5 6000*3500*5500 41500

У цей час в електричних мережах України експлуатуються силові масляні трансформатори на напруги від 6 до 1150кВ і номінальною потужністю від 5 до 1200МВ?А. Найбільша частка по загальній потужності припадає на трансформаторне устаткування одиничною потужністю 200-300МВ?А, біля половини потужності всіх трансформаторів 120МВ?А і більше.

По граничних потужностях і вищих номінальних напругах вітчизняні силові трансформатори перебувають на світовому рівні, однак, є деяке відставання від закордонного рівня через більші втрати, що пояснюється якістю вітчизняної електротехнічної сталі.

Пошкоджуваність наших трансформаторів СВН одна з найнижчих у світі, однак окремі типи трансформаторів мають підвищену пошкоджуваність, що викликано відсутністю матеріалів з необхідними параметрами: твердої ізоляції, ущільнень і комплектуючих вузлів високої якості.

Парк трансформаторного устаткування наших енергосистем має більшу частку устаткування , що відробило встановлений стандартами мінімальний термін служби. Через практичну неможливість заміни всіх старих трансформаторів на нові потрібні заходи щодо підтримки працездатності й продовженню їхнього терміну служби. Одним з таких заходів є відновлення й підтримка стану ізоляції за допомогою обробки масла в роботі, а також очищення ізоляції «миючими» маслами. Особливо відповідальні трансформатори потребують безперервного контролю стану в роботі.

Вимикачі

В електричних мережах України експлуатується велика кылькысть вимикачів напругою від 110 до 750кВ. Більше половини вимикачів - масляні бакові на 110-220кВ. За кордоном широке поширення одержали елегазові й вакуумні вимикачі, що володіють значно вищими показниками, ніж масляні й повітряні, застосовувані в наших енергосистемах.

Таблиця 3.3 Розподіл вимикачів різних типів по класах

Тип вимикача	Частка вимикачів, % даного класу напруги, кВ	Загальне число вимикачів
	110/154	220	330	500	750	%	шт.
Масляні бакові	58,4	45,0	0	0	0	54,3	14400
Масляні малооб'ємні	27,2	17,4	0	0	0	24,3	6500
Повітряні	12,4	35,5	92,8	97,2	100	19,2	5100
Елегазові	2,0	2,2	7,2	2,8	0	2,2	560

Вакуумні вимикачі типу ВБУЭ(П)3-10 призначені для комутації високовольтних електричних ланцюгів трифазного змінного струму з ізольованої або частково заземленою нейтраллю частоти 50 Гц напруги 10кВ

у номінальному режимі роботи установки й для автоматичного відключення цих ланцюгів при коротких замиканнях і перевантаженнях, що виникають при аварійних режимах.

Рис.3.14. Структура умовної позначення ВБУ

Вимикач ВБУЭ(П)3-10-31,5/1600В2 застосовують при номінальних струмах відключення від 20кА до 31,5кА й номінальних струмах до 1600А.

Вимикачі ВБУЭ(П)3-10-20/1000, ВБУЭ(П)3-10-20/1600 застосовують при струмах відключення до 20кА й номінальних струмах 1000А і 1600А відповідно.

Структура умовної позначки ВБУ дана на мал. 3.14.

Найбільш важливим параметром є струм відключення вимикача. Струм відключення на підстанції одержують розрахунковим шляхом. Другим важливим параметром є номінальний струм. За номінальним струмом рекомендується обирати вимикач із невеликим запасом, до 950А номінальний струм вимикача повинен бути 1000А. Якщо номінальний струм вище 950А, то рекомендуємо брати наступний номінал вимикача: 1600А. Третій параметр - тип навантаження, що комутує вакуумний вимикач.

Вакуумний вимикач ВБУ виготовляється із двома типами приводів, пружинно-моторним й електромагнітним. У кожного привода є переваги й недоліки. Якщо аналізувати світовий досвід, у розподільних електричних мережах установлені вакуумні вимикачі із пружинно-моторними приводами. Ці мережі характеризуються досить рідкими комутаціями, але винятковими вимогами по надійності електропостачання споживачів.

Пружинно-моторні приводи повністю відповідають цим вимогам, у них менший у порівнянні з електромагнітними приводами комутаційний ресурс, але забезпечене ручне включення вимикача під навантаження навіть при повній відсутності живлення на шинах керування. Крім того, пружинно-моторні приводи споживають для заведення пружини включення дуже маленький струм - 1,5А, це спрощує схему ланцюгів вторинної комутації комірки й дозволяє обійтися без установки дорогих і потребуючих обслуговування акумуляторів або блоків аварійного живлення, включення. Електромагнітні приводи застосовуються там, де потрібен великий комутаційний ресурс. Це, як правило, різні підприємства з коротким технологічним циклом, індукційні печі в металургії, різні технологічні процеси в хімії й нафтохімії й т.д. Важливо знати, що у випадку, якщо навантаженням вимикача є трансформатор або двигун, можливо виникнення перенапруг при комутації, що особливо шкідливо для двигунів, потрібно встановлювати обмежувачі перенапруг (ОПН). Якщо вимикач комутує двигун або трансформатор, необхідно заповнити аркуш опиту на обмежувачі перенапруг.

Роз'єднувачі

В електричних мережах України широко поширені роз'єднувачі 110-750 кВ. Надійність їхньої роботи невисока. Особливо частим дефектом є тріщини в фарфорі опорних ізоляторів. Виявлення таких дефектів успішно вирішується за допомогою акустично-емісійного методу, що має широке поширення. При технічному переозброєнні передбачається заміна роз'єднувачів 110-750 кВ на роз'єднувачі серії РГ (РГН) 110-220 кВ й ін.

Роз'єднувач РГП-35/1000 УХЛ1 розроблений і випробуваний з метою заміни роз'єднувача РДЗ-35/1000 УХЛ1. Цей апарат був створений за рекомендаціями експлуатуючих й організацій, має підвищену надійність роботи в умовах ожеледі.

Роз'єднувач являє собою двоколонковий одно-, дво- і триполюсний апарат з поворотом головних ножів у горизонтальній площині на 90 градусів.

Одна з колонок апарата виконана нерухомою, що істотно збільшує надійність виробу, тому що зменшення кінематичних зв'язків призводить саме до такого результату.

Конструкція контактів рухливої колонки виконана з берилієвої бронзи й герметично закритих перехідних мідних ламелей.

Основа роз'єднувача виконана з герметично закритими підшипниковими вузлами. Змащення, застосовуване в апараті для набивання підшипників має термін служби, рівний терміну служби роз'єднувача.

Ізолятори апарата можуть бути традиційно керамічні З4-195, ИОС 500 і полімерні серії ИОСПК.

Роз'єднувач розроблений з умовою заміни існуючих роз'єднувачів РДЗ-35/1000, а також РГ 35/1000.

Для заміни РДЗ-35/1000 на існуючих підстанціях необхідно буде тільки змінити геометрію підведення шини вертикальної на горизонтальну.

Загальний термін служби роз'єднувачів даного класу становить 30 років.

Обмежувачі перенапруг

Обмежувачі перенапруги нелінійні являють собою високовольтний апарат у фарфоровій покришці на основі оксидно - цинкових високонелінійних варисторів, без іскрових проміжків, призначений для захисту електроустаткування від комутаційних й атмосферних перенапруг на різні класи напруг і різного призначення в основному змінні струми частотою 50 Гц.

Маркування обмежників перенапруг має наступне позначення: ОПН - обмежник перенапруг нелінійний; 0 - полегшений; Н - розземлююча нейтраль; ТМ - тягових машин; 1 - варіант виконання; U_p - найбільша робоча напруга (кВ); М - модернізований; електроспоживачі - для електропоїздів; РО - регулювальна обмотка; КС - контактна мережа; У - вибухобезпечні; II, IV - категорія забруднення; I_РКП - розрахунковий струм комутаційної перенапруги (А); L_УТ - довжина шляху витоку.

Таблиця 3.4

	Норми для обмежників типів
Найменування параметра	ОПН-110 ВII УХЛ1; ОПН-110 ВIV УХЛ1	ОПН-220 ВII УХЛ1; ОПН-220 ВIV УХЛ1
Клас напруги, кВ	110	220
Найбільша робоча напруга	73	146

Таблиця 3.5

Найменування параметра	Норми для обмежників типів
	ОПН-500 УХЛ1	ОПН-500/318 УХЛ1
Клас напруги, кВ	500	500
Найбільша робоча напруга	303	318

Кабелі

Кабелі з ізоляцією зі зшитого поліетилену останні роки в країні стали широко застосовувати кабелі з ізоляцією зі зшитого поліетилену, що має істотні переваги перед термопластичним: високі електричні й механічні параметри в більш широкому діапазоні робочих температур, малу гігроскопічність (водонепроникність) і ін.

Позитивні якості досягаються завдяки технології зшивки, у процесі якої змінюється молекулярна структура поліетилену й утворюється нова тривимірна структура внаслідок утворення поперечних зв'язків між макромолекулами.

При виробництві кабелів з ізоляцією зі зшитого поліетилену на напругу 10 кВ використовуються дві технології зшивання ізоляції:

технологія пероксидної зшивки на лініях газової вулканізації для кабелів середньої (10-35 кВ) і високої напруги (110 кВ і вище);

технологія зшивки сіланом для кабелів низької й середньої напруги від 0,66 кВ до 20 кВ.

Силові кабелі з ізоляцією зі зшитого поліетилену на напругу 10 кВ

Кабелі на напругу 10 кВ займають особливо важливе місце в категорії кабелів середньої напруги. Довгі роки в категорії кабелів середньої напруги преважали кабелі із просоченою паперовою ізоляцією (ППІ). Це пов'язане з тим, що ППІ була єдиним видом ізоляції на дану напругу. Поряд із цим ішов інтенсивний пошук ізоляційного матеріалу на основі полімерних композицій, який мав би значні переваги й міг замінити ППІ. Такий матеріал був отриманий на основі поліетилену й одержав назву зшитий поліетилен (ЗПЕ).

Кабелі з ізоляцією зі ЗПЕ покликані замінити морально застарілі кабелі із просоченою паперовою ізоляцією. Цей процес у промислово розвинених країнах почав здійснюватися з 60-х років.

У цей час багато країн практично повністю перейшли на використання силових кабелів середньої напруги з ізоляцією зі ЗПЕ й мають позитивний досвід експлуатації. Так у США й Канаді дані кабелі займають 85 % усього ринку силових кабелів, Німеччині й Данії - 95 %, а в Японії, Франції, Фінляндії й Швеції - 100 %.

Останнім часом в Україні провідні енергосистеми також орієнтовані на використання кабелів середньої напруги з ізоляцією зі ЗПЕ при прокладці нових кабельних ліній і заміні або капітальному ремонті старих.

Перехід на кабелі з ізоляцією зі ЗПЕ замість кабелів із ППІ обумовлений рядом незаперечних переваг:

більше висока надійність в експлуатації;

менші витрати на реконструкцію й вміст кабельних ліній;

низькі діелектричні втрати (коефіцієнт діелектричних втрат 0,001 замість 0,008);

висока стійкість до ушкоджень;

більша пропускна здатність за рахунок збільшення допустимої температури нагрівання жил: тривалої (90 °С замість 70 °С), при перевантаженні (130 °С замість 90 °С);