2. Современные распределительные устройства ГРЭС
2. Современные распределительные устройства ГРЭС
В отличие от конструкций наших первых станций, современные распределительные устройства генераторного напряжения должны удовлетворять значительно более сложным условиям.
Если рассмотреть разрезы более поздних распределительных устройств ГРЭС, например распределительное устройство 10 кВ Магнитогорской ГРЭС (рис. 32), новое распределительное устройство 6 кВ Горьковской ГРЭС, приведенное выше на рис. 27, или, наконец, распределительное устройство 10 кВ Сталинской ТЭЦ (рис. 33), то необходимо будет отметить значительные изменения в принципах их выполнения. Схемы, которые должны быть конструктивно оформлены, чрезвычайно усложнились. Распределительные устройства должны предусматривать размещение трех систем шин — двух рабочих и третьей синхронизационной — при схеме звезды (шина Скотта) — или замыкающей кольцо — при кольцевой схеме. Сильно возросло число оперативных масляных выключателей, появились секционные реакторы. Усложнились цепи отходящих фидеров. Как правило, на всех отходящих фидерах устанавливаются токоограничительные реакторы, или, по меньшей мере, предусматривается место для их установки в дальнейшем.
Вместе с усложнением схем изменилась и станционная аппаратура. В соответствии с возросшей мощностью генераторов и станций, современная аппаратура — тяжелая, рассчитанная на большие значения нормальных токов и токов короткого замыкания. Выпускаемые союзными заводами масляные выключатели тяжелых типов ориентируются на новейшие американские образцы, имеют новое расположение выводов и в некоторых исполнениях обладают малым количеством масла (МГТ), позволяющим устанавливать их, не изолируя от коридора управления.
Легкий тип выключателей, устанавливаемый на фидерах, остался тем же, что и ранее (МВ‑22), то есть требует обязательной установки во взрывных камерах.
Расположение аппаратуры сохранило поэтажное деление. Как правило, распределительные устройства строятся трехэтажными. Сборные шины и шинные разъединители располагаются в третьем этаже. Второй этаж занимается масляными выключателями. Первый этаж отводится под фидерные и секционные реакторы, под фидерные разъединители и кабельные сборки.
В отличие от старых типов, в современных распределительных устройствах масляные выключатели, обладающие большим количеством масла и угрожающие опасностью взрыва или возгорания масла, устанавливаются во взрывных ячейках с выхлопом обязательно на улицу, а не в общий взрывной коридор. В тех случаях, когда это невозможно, ячейки масляных выключателей изолируются от взрывного коридора массивными дверками, и коридор снабжается усиленной вытяжной вентиляцией. Подчеркиваем, что последний тип, в применении к главным распределительным устройствам, следует рассматривать как исключение. Наоборот, в установках собственного расхода он имеет преимущественное распространение. Современные тенденции в конструировании распределительных устройств характеризуются также стремлением к централизации управления и взаимоотделения в пределах одного этажа аппаратуры, требующей различного обслуживания. Первое достигается выводом приводов масляных выключателей и шинных разъединителей в коридор управления второго этажа. При этом для лучшей ориентации в схеме, а также с целью дать естественное освещение коридора управления этот коридор не имеет перекрытия, отделяющего его от этажа шин, чем достигается хорошая видимость разъединителей с места управления. Второе стремление, т. е. взаимоотдельные аппаратуры, наблюдается в том, что все чаще сооружаются и проектируются распределительные устройства с так называемыми форкамерами в этаже масляных выключателей и реакторов. В этаже масляных выключателей форкамеры предназначаются для установки трансформаторов тока, в этаже реакторов — для трансформаторов тока разъединителей и кабельных воронок. Таким образом наиболее часто обслуживаемая аппаратура выносится непосредственно в коридоры управления. Масляные же выключатели и реакторы, требующие поверхностного осмотра только при сдаче и приемке дежурства, остаются в камерах, доступ к которым возможен лишь с улицы. Наличие форкамер дает целый ряд удобств эксплуатирующему персоналу и облегчает ремонтные работы в камерах реакторов и выключателей, поскольку станционные разъединители полностью освобождают их от напряжения. Однако по вопросу о преимуществах и недостатках этого типа имеются разногласия между отдельными проектирующими, эксплуатирующими и строительно-монтажными организациями. Возражения сводятся преимущественно к указанию на недостатки выноса напряжения в коридор управления, на возможность возгорания кабельных воронок и пр., т. е. на недостатки, могущие быть парализованными соответствующими конструктивными мероприятиями.
В отношении чисто строительной части зданий распределительных устройств идеи, проводимые при их проектировании, сводятся к переходу на возможно более простые формы, на недефицитные материалы, к возможности использования заготовленных до строительного сезона железобетонных элементов и к уменьшению общей кубатуры здания.
Переходя к рассмотрению распределительных устройств собственного расхода, отметим, что ранее, при групповом питании, количество масляных выключателей, связанных с главными шинами 3 кВ собственного расхода, было невелико, и даже при однорядном расположении их центральное распределительное устройство 3 кВ было короче насосного помещения, в котором оно обычно располагалось.
С переходом к индивидуальному питанию моторов число выключателей, устанавливаемых в центральном распределительном устройстве, резко возросло, а размещение их в насосной стало возможным лишь при двухрядном расположении. Но и при этом размеры камер масляных выключателей получаются несколько стесненными, что при интенсивном заполнении камеры ошиновкой и оборудованием затрудняет монтаж и эксплуатацию.
Это обстоятельство усложняет переход к индивидуальному питанию моторов на расширяемых станциях, построенных первоначально с применением группового питания, и приводит иногда к несколько необычным решениям (присоединение моторов попарно по схеме Н, вынос соленоидных приводов масляных выключателей в этаж сборных шин и . п.).
В связи с этим в нашей специальной периодической литературе все чаще появляются работы, предлагающие организовать выпуск на союзных заводах бронированных распределительных устройств, парализующих указанный недостаток индивидуального питания.
Бронированное распределительное устройство (импортное), собственного расхода применено у нас на Зуевской ГРЭС и на Шатурской ГРЭС.
Типичное же современное выполнение распределительного устройства 3 кВ (см., например, распределительное устройство собственного расхода Сталинской ТЭЦ на рис. 34) предусматривает двухэтажное расположение оборудования при наличии еще кабельного полуэтажа. В первом этаже размещаются ячейки масляных выключателей, в которых монтируются также трансформаторы тока. На втором этаже располагают сборные шины. Все управление сосредоточивается в первом этаже, куда выводятся и приводы трехполюсных шинных разъединителей. В кабельном полуэтаже прокладываются контрольно-измерительные и силовые кабели в отдельных тоннелях.
Открытые повысительные подстанции высокого напряжения ГРЭС сооружаются в Союзе с 1926‑1927 гг. Первый опыт применения их был осуществлен электростанцией “Красный Октябрь” в Ленинграде. В последующее время открытые подстанции были приняты для Харьковской ГЭС, для расширения Каширской ГЭС и Московского 110‑киловольтного кольца. Эксплуатация подстанций открытого типа показала полную надежность их работы вне зависимости от времени года, что в соединении с большим экономическим эффектом дало толчок к широкому их применению на всех новых стройках и расширениях. В настоящее время все подстанции 35 и 110 кВ Союза — за исключением тех случаев, когда этому препятствуют местные условия (близость химзаводов, цементных производств, большая засоренность воздуха и пр.) — выполняются исключительно открытого типа.
Из трех существующих разновидностей открытых подстанций, а именно подстанций высокого, среднего и плоского типов, подавляющее большинство союзных высоковольтных подстанций выполняется среднего типа. Значительно реже встречается высокий тип. Низкий тип в Союзе не применяется.
Характерной особенностью среднего типа (см. рис. 29 и 35) является установка разъединителей на особых стульях на высоте около 2,0‑2,5 м, т. е. так, чтобы изоляторы их были примерно на одной высоте с изоляторами масляных выключателей и чтобы оставалась достаточная высота для безопасного прохода под разъединителями и соединяющими их проводами. Другой особенностью является отдельная установка специальных шинных и оттяжных конструкций.
Высота подвеса шин над уровнем земли составляет около 6,5‑7 м. Преимущества этого типа многочисленны: удобство обслуживания разъединителей, легкость их ремонта и замены дефектных частей, безусловная наглядность схемы и хорошая видимость положения разъединителей. Кроме того, по сравнению с высоким типом, вес железа (при выполнении всех конструкций железными) примерно на 25% ниже.
В тех случаях, когда по недостатку площади средний тип не может быть применен, подстанции сооружаются высокого типа (см., например, новую подстанцию 110 кВ Горьковской ГРЭС на рис. 30, приведенном выше). Высокий тип характеризуется установкой разъединителей на высоте около 6‑7 м от земли над масляными выключателями. Сборные шины подвешиваются над разъединителями на высоте уже 12‑13 м. Здесь мы наблюдаем, таким образом, поэтажную установку аппаратуры, экономящую площадь.
Конструктивное выполнение открытых подстанций достаточно единообразно для большинства объектов, так как сам подлежащий конструктивному оформлению материал не дает большого простора для варьирования и легче всего поддается стандартизации. Основным фактором, влияющим на внешнее исполнение подстанций среднего типа, является материал, идущий на изготовление их конструкций. Первые подстанции сооружались исключительно железными. Однако необходимость экономии металла заставила заменить его для менее ответственных конструкций деревом. Таким образом возникли подстанции смешанного типа — с металлическими шинными конструкциями, с деревянными — оттяжными, и с фундаментными стульями разъединителей из железобетона. Благоприятные результаты эксплуатации линий электропередач с деревянными опорами и временных чисто деревянных открытых подстанций дали повод к дальнейшей экономии сортового железа, и в настоящее время для ряда относительно малоответственных объектов предусматриваются подстанции 35 и 110 кВ исключительно на деревянных конструкциях.
Однако применение дерева, хотя бы и частичное, на подстанциях 110 кВ, в особенности на генераторных станциях, следует рассматривать лишь как явление временное. В дальнейшем следует ожидать возврата исключительно к железным конструкциям как наиболее надежным и конструктивным. Наоборот, вряд ли будет целесообразно переводить обратно на металлические конструкции подстанции 35 кВ, так как смешанный тип, а в некоторых случаях — у малоответственных потребителей — и деревянный вполне отвечает требованиям, предъявляемым к их надежности. Стремление сократить расход металла при сохранении надежности устройства привело к постановке вопроса о сооружении железобетонных конструкций. Железобетонные конструкции должны оказаться более экономичными, чем железные, и, кроме того, подобно сплошным железным конструкциям, они увеличат наглядность подстанций и придадут им более спокойный вид. Железобетон может тогда также заменить железо для подстанций высокого типа, для которых деревянные конструкции неприменимы.