Зачем нужны наружные комплектные распределительные устройства (КРУН)

Описание оборудования

Комплектное распределительное устройство наружной установки внешне напоминает сборный шкаф, изготовленный из прочного металла, внутри которого находятся:

• элементы для пуска и управления приемниками электрической энергии;
• устройства для осуществления защиты;
• приспособления для измерения параметров электрического тока.

КРУН разделен на 4 отсека:

• сборных шин;
• силового выключателя с разъединительными контактами, предохранителями и ТН;
• вводов с кабельными разделками, измерительными, нелинейным ограничителем, а также трансформаторами напряжения и тока;
• релейный, в котором размещены низковольтные устройства автоматики и защиты, сигнализация, многочисленные переключатели, счетчики электрической энергии и рубильники.

Все силовые отсеки полностью или частично локализированы. Такое решение делает возможным осуществление обслуживания оборудования без отключения высоковольтных элементов. Некоторые КРУН могут быть дополнительно снабжены нагревательными элементами, предназначенными для поддержания оптимального температурного режима. Для визуального контроля высоковольтных аппаратов дверцы снабжены окнами. Все отсеки имеют замки и уплотнители, препятствующие попаданию влаги и грязи внутрь, а также надежно заземлены.

Внешний вид и габаритные размеры

Характеристики основных ячеек КРУН

Для сборки используются отдельные секции со встроенным оборудованием, автоматикой, устройствами релейной защиты, измерительными и другими приборами. Выпускаемые определенными сериями, они имеют стандартные размеры и одинаковые конструкции основных узлов.

Существует несколько основных типов наружных распределительных устройств, отличающихся параметрами и техническими характеристиками.

КРУН К-47

Значения номинального (линейного) напряжения составляют 6 и 10 кВ. Максимальное рабочее напряжение находится в пределах 7,2-12,0 кВ. В главных цепях шкафов номинальные токи имеют значения 630, 800, 1000,1250 и 1600 А, а в сборных шинах – 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000 и 2500 А. Показатель номинального отключающего тока – 20 и 31,5 кА. Степень защиты – IP34. Устройство оборудовано воздушной изоляцией, имеет возможность двустороннего обслуживания.

КРУН К-59

Основные технические характеристики такие же, как у предыдущего устройства. Номинальный ток сборных шин начинается от 1000 А, а его максимальное значение составляет 3150 А. Точно так же существуют условия для двустороннего обслуживания. В конструкции используется воздушная или комбинированная система изоляции. Данный вариант выпускается в различных климатических исполнениях. Может работать умеренном, холодном и тропическом климате, а также на буровых установках и нефтеносных станциях. Эти устройства применяются для наружной и внутренней установки.

В конструкциях для наружного использования внешняя изоляция может быть нормальная или усиленная, соответственно 1 или 2 категории по ГОСТу. Первичная коммутация ячейки представляет собой схему, включающую в себя вводные проходные изоляторы наружного типа, высоковольтный выключатель с приводами, разъединитель, трансформаторы тока и напряжения, а также кабельный трансформатор нулевой последовательности.

Классификация

По месту расположения

• Открытые распределительные устройства (ОРУ) — это такие распределительные устройства, которые располагаются на открытом воздухе. Обычно в виде ОРУ выполняются распределительные устройства на напряжение от 27,5 кB.
• Закрытые распределительные устройства (ЗРУ) — распределительные устройства, оборудование которых располагается в закрытых помещениях. Такие распределительные устройства применяют на напряжения до 10 кB. В случаях, когда РУ располагается в местности с агрессивной средой (морской воздух, повышенное запыление), допускают применение ЗРУ на напряжение вплоть до 220 кB.

По выполнению секционирования

Схема РУ с одной секцией сборных шин

РУ с одной секцией сборных шин (без секционирования)

К преимуществам такого РУ можно отнести простоту и низкую себестоимость. К основным недостаткам относятся неудобства в эксплуатации, из-за которых такая система не получила широкого применения:

• Профилактический ремонт любого элемента РУ должен сопровождаться отключением всего РУ — а значит лишением всех питающихся от РУ потребителей электроэнергии.
• Авария на сборных шинах так же выводит из строя всё РУ.

РУ с двумя и более секциями

Схема РУ с двумя секциями сборных шин

Такие РУ выполняются в виде нескольких секций, каждая из которых имеет своё питание и свою нагрузку, соединённых между собой секционными выключателями. На станциях секционный выключатель обычно замкнут, из-за необходимости параллельной работы генераторов. В случае повреждения на одной из секций секционный выключатель отключается, отсекая повреждённую секцию от РУ. В случае аварии на самом секционном выключателе из строя выходят обе секции, но вероятность такого повреждения относительно мала. На низковольтных РУ (6-10кВ) секционный выключатель обычно оставляют отключенным, так что связанные между собой секции работают независимо друг от друга. В случае если по каким-либо причинам питание одной из секций пропадёт, сработает устройство АВР, которое отключит вводной выключатель секции и включит секционный выключатель. Потребители секции с отключенным питанием будут получать электроэнергию от питания смежной секции через секционный выключатель. Подобная система используется в РУ 6 — 35 кВ подстанций и 6 — 10 кВ станций типа ТЭЦ.

РУ с секционированием сборных шин и обходным устройством

Схема РУ с двумя секциями сборных шин и обходным устройством

Простое секционирование не решает проблемы планового ремонта отдельных выключателей секции. В случае если необходимо провести ремонт или замену выключателя любого отходящего присоединения, приходится отключать всю секцию, что в некоторых случаях недопустимо. Для решения проблемы используется обходное устройство. Обходное устройство представляет собой один или два обходных выключателя на две секции, обходные разъединители и обходную систему шин. Обходную систему шин подключают через обходные разъединители к разъединителям выключателей присоединений с противоположной от основной системы шин стороны. В случае, когда необходимо провести плановый ремонт или замену какого-либо выключателя, включают обходной выключатель, включают соответствующий нужному выключателю обходной разъединитель, затем этот выключатель вместе с его разъединителями отключают. Теперь питание отходящего присоединения осуществляется через обходной выключатель. Подобные системы получили распространение в РУ на напряжении 110—220 кВ.

По структуре схемы

Радикальный тип

Этому типу присущи следующие признаки:

• Источники энергии и присоединения сходятся на сборных шинах, поэтому авария на шинах приводит к выводу всей секции (или всей системы)
• Вывод из эксплуатации одного выключателя из присоединения приводит к отключению соответствующего присоединения.
• Разъединители кроме своей основной функции (изоляция отключенных элементов от РУ), участвуют в изменениях схемы (например, ввод обходных выключателей), что снижает надёжность системы.

Кольцевой тип

Кольцевой тип схемы отличается следующими признаками:

• Схема выполнена в виде кольца с ответвлениями присоединений и подводов питания
• Отключение каждого присоединения осуществляется двумя или тремя выключателями.
• Отключение одного выключателя никак не отражается на питании присоединений
• При повреждениях (КЗ или отключениях) на РУ, выходит из строя лишь незначительная часть системы.
• Разъединители выполняют только основную функцию — изолируют выведенный из эксплуатации элемент.
• Кольцевые схемы удобнее радиальных в плане развития системы и добавления новых элементов в систему.

Для чего применяют КРУН?

КРУН принимает трехфазный электрической ток в 50Гц с последующей передачей его конечным потребителям. По факту КРУН это набор отдельных устройств — ячеек КРУ, которые собраны вместе и все выполняют одну и ту же функцию.

Виды наружных распределительных устройств

Классификация распределительных устройств производится в соответствии с их конструктивным исполнением:

• Стационарные. В этом варианте все виды коммутационной аппаратуры, трансформаторов напряжения и других приборов закрепляются неподвижно в камерах комплектных распределительных устройств.
• Выкатные. Данные конструкции предполагают установку оборудования на специальные тележки.
• Моноблоки с элегазом. Выпускаются в виде компактных распределительных устройств, рассчитанных на 3-5 подключений. Они используются в небольших распределительных пунктах и трансформаторных подстанциях на 6-20 кВ. Моноблоки отличаются принципиально новой конструкцией, включающей новейшую аппаратуру и современные технологии.

Конструкция комплектного распределительного устройства

Хотя, КРУН могут значительно отличаться друг от друга по назначению, но конструктивно они имеют ряд общих компонентов, входящих в единую сборно-сварную конструкцию:

• Сборно-сварная оболочка с дверями
• Внутренний модуль с высоковольтным отсеком
• Отсек релейной защиты и автоматики

Наличие сборных элементов позволяет производить ремонтные работы в кратчайшие сроки за счет болтовых соединений. В основном это касается замены модуля быстрых цепей.

Двери, как правило, располагают с двух противоположных сторон, ускоряющих доступ ко всей аппаратуре. Это также сделано для ускорения ремонтных работ на объекте. При этом на дверях используются специальные уплотнители и замки, которые защищают пункт секционирования с КРУН от попадания пыли и влаги. Также на дверях могут быть расположены смотровые окна.

При необходимости в состав КРУН могут быть добавлены электронагревательные конструкции, включающиеся автоматически для поддержания необходимой заданной температуры.

Во внутреннем модуле располагается целый перечень оборудования:

• Вакуумный выключатель
• Трансформаторы напряжения
• Трансформаторы тока
• Предохранители
• Кабельные соединения
• Трансформаторы тока нулевой последовательности
• Линейный разъединитель
• Ограничители перенапряжений
• Трансформатор напряжения

В релейном отсеке находятся:

• Аппараты управления
• Аппараты защиты
• Сигнализация
• Счетчики учета электроэнергии

Типовой КРУН изготавливается в виде металлического сборно-сварного шкафа установленных габаритных размеров с повышенной жесткостью. Внутри размещается вся необходимая аппаратура. Большинство шкафов разделяется перегородкой на два отсека. Один из них выполняет функцию отсека управления, а второй является отсеком высокого напряжения.

Внутри шкафа размещаются коммутирующие устройства, выключатели нагрузки и вакуумные выключатели, сборные и соединительные шины. Комплект дополняется трансформаторами для собственных нужд, приборами учета электроэнергии и другими вспомогательными элементами.

Каждый КРУН имеет собственную маркировку, состоящую из буквенных и цифровых символов. Ее структура выглядит примерно следующим образом: КРУН ХХ 10 ХХ У1. Обычная расшифровка первых четырех символов означает КРУН – комплектное распределительное устройство наружной установки. Буква Х соответствуют высоковольтному вводу, В – воздушному, К – кабельному, Ш – шинному. Этими же символами обозначаются и соответствующие выводы. Цифра 10 обозначает номинальное напряжение (кВ), после него расшифровка Х – соответствует номинальному току главных цепей, следующий Х – номер схемы из общей схемы главных цепей, У1 – означает вариант климатического исполнения, в данном случае – умеренный.

Комплектные распределительные установки широко применяются в энергосистеме, гражданских, промышленных и сельскохозяйственных объектах, а также на нефтегазовых предприятиях, обеспечивая устойчивое функционирование систем электроснабжения.

Преимущества КРУН

• Оснащение сетчатыми дверьми

• Многожильные провода по ГОСТ в защитной оплётке

• Наличие смотровых окон для контроля положения разъединителей

• Изолированные тяги, ловители тяг (безопасность)

• Заземление оборудования и агрегатов проводом 16 мм2

• Уплотнение дверей IP54

• Кронштейн крепления силового кабеля (вводного и отходящего)

• Подготовка под телемеханику (положение всех коммутационных аппаратов)

Где используют КРУН

Несмотря на защиту от влаги и пыли, основные виды КРУН не применяются на судовых устройствах и в местах высокой концентрации пыли, газов или паров. Как правило, комплектные распределительные устройства используют в энергосистемах, на отдельных объектах промышленности, сельского хозяйства и достаточно часто в нефтегазовой отрасли.

Типы оборудования, применяемого в КРУН

Условия эксплуатации

КРУН 10 кВ подходит для использования в следующих условиях:

• категория размещения I по ГОСТ 15150-69,
• нижнее и верхнее значения — от -60 °С до +45 °С,
• отсутствие токопроводящей пыли, агрессивных паров и газов, концентрация которых способна разрушить металл и изоляцию,
• невзрывоопасная окружающая среда,
• максимальная высота над уровнем моря — 1 000 метров.

Особенности монтажа

• перед установкой КРУН проверяют соответствие фундамента требованиям инструкций поставщика, уровень площадки, правильность крепления швеллеров под шкафы;
• агрегат по прибытии на место распаковывают, корпус располагают в соответствии с рекомендуемой схемой;
• секции соединяют последовательно, начиная с крайней.

КРУН поставляют в заводской готовности с целью сократить монтажные и пуско — наладочные работы.

Для начала монтажа все работы по устройству фундаментов КРУН должны быть закончены, проверены паспорта испытания такелажного и грузоподъемного оборудования. При приемке фундаментов под КРУН проверяют их соответствие чертежам проекта, соблюдение требований инструкций завода-изготовителя ПроКТП на конкретный тип или серию. Особое внимание обращают на правильность выполнения закладных швеллеров-оснований под шкафы КРУН и надежность их крепления к фундаментным стойкам.

При установке шкафов КРУН К-6, К-9 и КРУН-6/10 на незаглубленном фундаменте проверяют уровень площадки перед их фасадом. Он должен совпадать с плоскостью катания выдвижного элемента и быть на 5 мм выше уровня швеллерной рамы закладных частей. Перед фасадом КРУН во избежание повреждения площадки до окончания ее устройства для вкатывания выдвижных элементов рекомендуется пользоваться инвентарными рамами, поставляемыми со шкафами КРУН.

Шкафы КРУН к месту монтажа транспортируют в упакованном виде. Перед установкой шкафов КРУН их снимают с поддонной тары, выкатывают выдвижные элементы из корпуса, устанавливают корпуса в соответствии со схемой их расположения в РУ. Монтаж начинают с крайнего шкафа, а к следующему приступают только после проверки правильности установки. Предыдущего. Соединяя корпуса шкафов КРУН К-6у на их боковинах для уплотнения прокладывают резиновую трубку, предварительно смазанную клеем. Если в составе РУ есть шкафы секционирования К-6у, при их установке следят за соответствием отверстий блокировочного стержня, который размещен в нижней части боковин шкафов выключателя и выдвижного элемента с разъединяющими контактами.

Это требование обеспечивает правильность установки этих шкафов. При монтаже коридора управления КРУН из шкафов К-37 торцовую стенку собирают из состыкованных через уплотненную обойму четырех элементов. При установке стенки ее болтами присоединяют к уголку основания. Элементы передней стенки, используемые для упаковки, шкафов КРУН стыкуют болтами через уплотнительные обоймы, и, так же, как элемент передней стенки, соединяют болтами с уголком основания и торцовой стенкой. Элемент крыши коридора управления, применяемый для упаковки шкафов КРУН, монтируют и стыкуют с ранее установленными элементами

КРУН – торцовой, передней и задними стенками РУ. Аналогично собирают другую пару элементов передней стенки и крыши, также используемых для упаковки шкафов. Шкафы КРУН, как и КРУ внутренней установки, устанавливают в соответствии со схемой конкретного заказа.