Комплектные распределительные устройства (КРУ)

1. ТЕМА 5. Конструкции и компоновки распределительных устройств электрических станций и подстанций Лекция 7 Комплектные

распределительные
устройства (КРУ)
6В07106 ‒ Электроэнергетика
Разработчик и лектор: к.т.н., профессор
кафедры Электроэнергетики Леньков
Юрий Аркадьевич

2.

ТЕМА 5. Конструкции и компоновки распределительных
устройств электрических станций и подстанций
5.4 Комплектные распределительные устройства (КРУ)
5.4.1 Комплектные распределительные устройства
внутренней установки
Комплектное распределительное устройство (КРУ) ‒ это,
распределительное устройство, состоящее из закрытых шкафов
со встроенными в них аппаратами, измерительными и
защитными приборами и вспомогательными устройствами.
При
применении
КРУ
повышаются
качество
электроустановки, надежность ее работы, удобство и
безопасность обслуживания, упрощается строительная часть
электроустановок, обеспечивается быстрое расширение и
мобильность при реконструкции.
Надежность работы КРУ дает основание увеличить
межревизионные и межремонтные сроки и, следовательно,
удешевить эксплуатацию.

3.

Промышленностью выпускаются КРУ 3 – 35 кВ с воздушной
изоляцией и КРУ 110 – 220 кВ с элегазовой изоляцией.
Для РУ 6 – 10 кВ понизительных подстанций, а также в
системе собственных нужд электростанций для схемы с одной
системой шин широко применяются КРУ с маломасляными,
электромагнитными,
вакуумными
и
элегазовыми
выключателями.
Шкаф КРУ разделен с помощью несгораемых перегородок на
отсеки: выключателя на выкатной тележке; сборных шин;
линейного ввода и релейного шкафа.
Выкатная тележка может занимать три положения:
‒ рабочее положение, когда тележка находится в корпусе
шкафа, первичные и вторичные цепи замкнуты;
‒ испытательное положение, когда тележка в корпусе шкафа,
но первичные цепи разомкнуты, а вторичные замкнуты;
‒ ремонтное положение, когда тележка находится вне корпуса
шкафа, первичные и вторичные цепи разомкнуты.

4.

Шкафы КРУ имеют блокировочные устройства, не
позволяющие вкатывать или выкатывать тележку при
включенном выключателе, а также включать заземляющий
разъединитель при рабочем положении тележки и вкатывать
тележку при включенном заземляющем разъединителе.
На рисунке 1 приведена компоновка шкафов КРУ серий
К-104М и К-104МС1.
Шкафы К-104М и К-104МС1 рассчитаны на токи 630 -1600 А
и комплектуются выключателями:
‒ масляными ВКЭ-М-10, ВКЭ-10;
‒ вакуумными ВВЭ-М-10, ВБПЭ-10, ВБМЭ-10;
‒ элегазовыми VF07.12.50, VF07.16.50, VF12.08.31,
VF12.12.31, VF12.12.40, VF12.16.40.
На рисунке 2 приведен общий вид шкафов КРУ серий
К-104М и К-104МС1.

5.

1 — рама; 2 — корпус шкафа; 3 — дверь; 4 — элемент выдвижной с
выключателем; 5 — отсек выдвижного элемента; 6 — шкаф релейный;
7 — отсек линейный; 8 — перегородка; 9 — отсек сборных шин
Рисунок 1 − Компоновка шкафов КРУ серий К-104М и К-104МС1 для
собственных нужд 6 кВ ТЭС с блоками 63 — 300 МВт

6.

Рисунок 2 − общий вид шкафов КРУ серий
К-104МС1
К-104М и

7.

На токи 2000 – 3150 А выпускаются КРУ серии К-105.
Шкафы К-104 и К-105 двустороннего обслуживания, поэтому
они устанавливаются на расстоянии не менее 800 мм от стены.
На рисунке 3 показан выкатной элемент с элегазовым
выключателем VF07 для шкафа КРУ серии К-XXVI.
1—гибкая связь и штепсельный разъем цепей вторичной коммутации;
2—разъемные контакты главных цепей; 3 — выключатель; 4 — тележка
Рисунок 3 − Выкатной элемент с элегазовым выключателем
VF 07 для шкафа КРУ серии K-XXVI

8.

5.4.2 Комплектные распределительные устройства
наружной установки
5.4.2.1 Комплектные распределительные устройства
наружной установки напряжением 6-10 кВ
Комплектные распределительные устройства наружной
установки (КРУН) предназначены для открытой установки вне
помещения. КРУН состоят из металлических шкафов со
встроенными в них аппаратами, приборами, устройствами
защиты и управления.
Шкафы КРУН имеют уплотнения, обеспечивающие защиту
аппаратуры от загрязнения и атмосферных осадков. Так как
шкафы не абсолютно герметичны, то КРУН не предназначены
для работы в среде с влажностью воздуха более 80%, опасной в
отношении взрыва и пожара, а также в среде с химически
активными газами и токопроводящей пылью. КРУН рассчитаны
для работы при температурах окружающего воздуха от -40 до
+35 °С.

9.

В некоторых сериях КРУН предусматривается искусственный
подогрев воздуха внутри шкафа для предотвращения
конденсации влаги при резких колебаниях температуры
наружного воздуха.
КРУН могут иметь стационарную установку выключателя в
шкафу или выкатную тележку с выключателем подобно КРУ
внутренней установки.
Шкафы КРУН широко применяются для комплектных
трансформаторных
подстанций
и
в
открытых
РУ
электростанций и подстанций. Они разработаны для схемы с
одной системой шин.
Шкафы КРЗ-10, рисунок 4, для наружной установки 6—10 кВ
предназначены для сетей сельского хозяйства, промышленности
и электрификации железнодорожного транспорта. Шкафы
КРЗ-10 рассчитаны на температуру окружающей среды от +50
до -45 °С. Окружающая среда взрывобезопасна, не содержит
газов, испарений и химических отложений, токопроводящей

10.

1 − трансформатор тока; 2 −задние двери; 3 − воздушный ввод;
4 − клапан дуговой защиты; 5 − сборные шины; 6 − отсек
релейной аппаратуры; 7 − выключатель вакуумный; 8 − двери
фасадные; 9 − заземлитель
Рисунок 4 − Шкаф воздушного ввода КРУН типа КРЗ-10

11.

пыли в концентрациях, ухудшающих параметры КРЗ в
недопустимых пределах. При низких температурах ( 25 °С)
включается обогрев отсека выключателя, а при -5 °С — обогрев
счетчиков и релейной аппаратуры.
В шкафах КРЗ устанавливаются вакуумные или
маломасляные выключатели на номинальные токи 630, 1000 А,
ток отключения 20 кА, электродинамическая стойкость 51 кА.
На крыше ячейки предусмотрены клапаны, открывающиеся при
возникновении дугового разряда и повышении давления внутри
шкафа. Обслуживание КРЗ двустороннее. Шкафы поставляются
полностью смонтированными блоками по четыре шкафа на
общей раме, которые устанавливаются на специальной
площадке высотой 30 — 40 см с твердым покрытием, что
позволяет выкатывать тележку из шкафа на время ремонта.
Лучшие условия для работы обеспечивают шкафы КРЗД-10,
устанавливаемые в два ряда, между которыми образуется
коридор обслуживания шириной 2560 мм.

12.

На рисунке 5 приведен шкаф КРУН серии К-47 с
выключателем ВК-10.
Отсек сборных шин 1 расположен в нижней части шкафа, что
позволило уменьшить габариты по глубине и монтировать
блоки по шесть шкафов. В шкафе К-47 применен разгрузочный
клапан
4
и
трехполюсный
короткозамыкатель
3,
обеспечивающие более надежную работу автоматики
ограничения горения открытой дуги КЗ.
На рисунке 6 приведен шкаф воздушного ввода КРУН серии
К-59.
В КРУН серии К-59 закрытый коридор обслуживания
образуется передней стенкой коридора со стороны фасада,
крышей и торцевыми стенками с дверями, открывающимися
наружу. Все эти части поставляются отдельными элементами и
собираются на месте.
Тележка с выключателем 3 выкатывается в коридор
обслуживания. Сборные шины 7 расположены в нижней части
шкафа.

13.

1 − отсек сборных шин; 2 − линейный отсек; 3 − трехполюсный
короткозамыкатель; 4 − разгрузочный клапан; 5 − релейный отсек;
6 − выкатной элемент с выключателем; 7 − закрытый коридор обслуживания
Рисунок 5 − КРУН серии К-47 с выключателем ВК-10

14.

1− разъем штепсельный; 2− привод заземляющего разъединителя;
3− выключатель; 4− педаль фиксатора положения тележки; 5− отсек тележки;
6− электронагреватель; 7− отсек сборных шин; 8− изолятор с неподвижными
разъединяющими контактами ; 9− трансформатор тока; 10−шторки защитные;
11− заземляющий разъединитель; 12− отсек ввода; 13− клапан
дифференциальный; 14− клапан разгрузочный; 15− кронштейн ввода; 16− шкаф
релейный; 17− узел освещения; 18− дверь; 19− блок релейных шкафов
Рисунок 6 − Шкаф воздушного ввода КРУН серии К-59

15.

Сборные шины 7 расположены в нижней части шкафа, так же
как в сериях К-104, К-105. Разгрузочный клапан 14 и
заземляющий разъединитель 11 обеспечивают более надежную
работу автоматики ограничения времени горения открытой дуги
КЗ. Шкаф К-59 разделен металлическими перегородками на
отсеки: тележки 5, сборных шин 7, ввода 12, и релейного шкафа
16.
КРУН серии К-59 может иметь различную конструкцию в
зависимости от применяемого оборудования.
На рисунке 7 приведено комплектное распределительное
устройство напряжением 6 – 10 кВ.

16.

Рисунок 7 − Комплектное распределительное устройство
напряжением 6 – 10 кВ

17.

5.4.2.2 Комплектные распределительные устройства
наружной установки напряжением 110 -220 кВ
Высокие изоляционные и другие свойства элегаза положены
в основу создания комплексов электрических аппаратов,
образующих комплектные распределительные устройства с
элегазовой изоляцией КРУЭ.
Собирают КРУЭ из стандартных электрических элементов
(выключателей,
разъединителей,
заземлителей,
трансформаторов
тока
и
напряжения,
сборных
и
соединительных шин). Каждый элемент оборудования
заключают в герметизированную металлическую заземленную
оболочку, необходимую для сохранения изолирующей среды
(элегаза) под определенным избыточным давлением. Оболочки
изготовляют из немагнитного металла (сплав алюминия,
конструкционная сталь) во избежание нагрева их переменным
магнитным потоком. Оболочки отдельных элементов соединяют
между собой при помощи фланцев с уплотнениями из
синтетического каучука, этиленпропилена и других материалов.

18.

Внутренние объемы оболочек нескольких таких элементов,
работающих под одинаковым избыточным давлением,
объединяют в секции. В целом КРУЭ секционированы по газу.
Каждая секция имеет свою контрольно-измерительную газовую
аппаратуру.
Линейная ячейка ЯЭ-110Л-23У4 с элегазовой изоляцией
приведена на рисунке 8.
Ячейка содержит выключатель 9 с пневматическим
приводом, линейный разъединитель 4 и шинный разъединитель
8, стационарные заземлители 2 и 6 с ручным приводом,
токопровод 3, трансформаторы тока 10, кабельные ввода 7, шкаф
управления 1.
Сборные шины 5 заключены в общую оболочку, что придает
компактность РУ. Оболочки секционированы по газу. На каждой
секции имеются вентили для вакуумирования и заполнения
секции элегазом.

19.

1 −шкаф управления; 2, 6 − заземлители; 3 – токопровод; 4 − линейный
разъединитель; 5 − сборные шины; 7 − кабельные ввода; 8 − шинные
разъединители; 9 − выключатель; 10 − трансформатор тока
Рисунок 8 − Линейная ячейка ЯЭ-110Л-23У4 с элегазовой
изоляцией

20.

Шинные разъединители 8 и линейные разъединители 4
размещены в отдельных блоках. В блоке находится контактный
стержень, соединенный изолирующей штангой с рычажным
механизмом привода, розеточный ламельный контакт, в который
входит контактный стержень при включении разъединителя,
поперечный контактный стержень, предназначенный для
стыковки
элемента
с
другими
элементами
ячейки.
Разъединитель снабжен электромагнитным блокировочным
замком.
Заземлители 2 и 6, как и разъединители помещены в
герметизированные
оболочки.
Каждый
заземлитель
представляет собой подвижный стержень, соединенный через
скользящий контакт с землей и входящий в розеточный контакт
заземляемого
элемента.
Заземлитель
также
имеет
электромагнитный блокировочный замок.

21.

Трансформатор тока 10 размещен в герметизированной
оболочке. Первичной обмоткой служит токопроводящий
стержень, который проходит внутри магнитопровода с
вторичной обмоткой. Магнитопровод и вторичная обмотка
трансформатора тока залиты эпоксидной смолой. Изоляцией
служит элегаз.
В КРУЭ-220 в отличие от КРУЭ-110 принято однофазное
исполнение сборных шин. Каждая фаза расположена внутри
заземленных металлических корпусов и крепится литыми
эпоксидными изоляторами.
Трансформаторы напряжения устанавливают в отдельных
ячейках либо в ячейках секционных или шиносоединительных
выключателей.
На рисунке 9 показан полюс ячейки ЯЭГ-220Л-13УХЛ4.

22.

Рисунок 9− Полюс ячейки ЯЭГ-220Л-13УХЛ4.

23.

Блок сборных шин 7 расположен в нижней части ячейки, а
выключатель
3-вертикально.
Кабельные
выводы
присоединяются к блоку 8.
КРУ с элегазовой изоляцией имеют следующие достоинства:
- уменьшение требуемой площади в 10 – 15 раз;
- увеличение межремонтных периодов;
- полная автоматизация обслуживания;
- полная пожаро- и взрывобезопасность;
- биологическая безопасность для окружающей среды
(отсутствие электрических и магнитных полей);
- низкий уровень шума.
Недостатками являются:
- относительно высокая стоимость элегаза;
- ограничение нижних рабочих температур окружающего
воздуха (не ниже -50С).

24.

5.4.2.3 Комплектные трансформаторные подстанции
Комплектные
трансформаторные
подстанции
(КТП)
изготовляются на заводах и крупноблочными узлами
доставляются на место монтажа. На подстанциях энергосистем
применяются КТП наружной установки с высшим напряжением
35 и 110 кВ. На двухтрансформаторных КТП с высшим
напряжением 35 кВ предусматривается схема мостика с
отделителями и короткозамыкателями. Со стороны 6 – 10 кВ
применяются КРУН. Все узлы ОРУ 35 – 220 кВ и КРУН 6 – 10
кВ изготовляются на заводе, в поставку завода не входит лишь
силовой трансформатор.
Заводами изготовителями выпускаются КТП из блоков
заводского изготовления КТПБ(М). На рисунке 10 представлена
комплектная подстанция 35/10 кВ с двумя трансформаторами.
На стороне 35 кВ используется схема мостика с
выключателями. На стороне 10 кВ применена схема с одной
секционированной системой шин.

25.

Рисунок 10 − Комплектная подстанция 35/10 кВ с двумя
трансформаторами

26.

КТПБ монтируется из укрупненных блоков: линии, ввода,
шинных аппаратов, разъединителей, выключателей, опорных
изоляторов, жесткой ошиновки. КРУ 10 кВ поставляются
блоками по 6 ячеек (серий К-59, К-61, К-59У3, К-63).
5.4.2.4 Комплектные трансформаторные подстанции
собственных нужд
Комплектные трансформаторные подстанции собственных
нужд (КТПСН) мощностью 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500 кВА,
на напряжение 6 (10) кВ предназначены для приема,
преобразования и распределения электрической энергии
напряжением 6(10)/0,4кВ мощностью до 2500 кВА трехфазного
переменного тока частоты 50 Гц и представляют собой
однотрансформаторные и двухтрансформаторные подстанции
внутренней установки с глухозаземлённой или изолированной
нейтралью трансформатора на стороне низшего напряжения.
КТПСН
применяются
в
системах
электроснабжения
потребителей собственных нужд атомных, тепловых и
гидроэлектростанций, а также для электроснабжения цехов

27.

промышленных предприятий.
На рисунке 11 представлен общий вид комплектной
трансформаторной подстанции собственных нужд в двухрядном
исполнении.
Рисунок 11 − Общий вид комплектной трансформаторной
подстанции собственных нужд в двухрядном исполнении

28.

КТПСН состоит из:
- распределительного устройства высшего напряжения
РУВН;
- распределительного устройства низшего напряжения
РУНН;
- силовых трансформаторов.
Подстанция имеет кабельный либо шинный ввод со стороны
высокого напряжения и выводы для отходящих кабельных
линий низкого напряжения.
Конструкция шкафов РУНН предусматривает:
- одно- или двух- стороннее обслуживание шкафов, при этом
доступ к органам оперативного управления осуществляется с
фасадной стороны. Двери открываются при помощи съемного
ключа;
- установку сборных шин горизонтально в верхней части
шкафа в отдельном отсеке;
- присоединение вспомогательных цепей к релейным блокам
через разъемы;

29.

- взаимозаменяемость однотипных блоков.
С передней стороны шкафов (со стороны фасада)
производится
оперативное
обслуживание
выдвижных
автоматических выключателей и релейных блоков. С задней
стороны шкафа в соответствующих отсеках размещаются
кабельные сборки отходящих линий и трансформаторы тока.
При двухрядном расположении КТПСН между рядами
устанавливается шинная перемычка.
Контрольные и силовые кабели вводятся снизу или сверху
через специальные проемы.
Электротехническая компания Казахстана - KazElectroSnab
(KES) осуществляет сборку и монтаж комплектных
трансформаторных
подстанций
собственных
нужд
в
однорядном исполнении, рисунок 12, и двухрядном исполнении,
рисунок 13.

30.

1 – устройство высокого напряжения; 2 – ячейка силового
трансформатора; 3 – соединение низкого напряжения; 4 – шкаф
ввода; 5 – шкаф линейный; 6 – шкаф ввода от резервного
трансформатора;7 – секционный шкаф; 8 – шкаф управления
трансформатором; 9 – шкаф блочно-релейный; 10 – шкаф
общесекционных устройств; 11 – шкаф кабельного ввода
Рисунок 12 − Комплектная трансформаторная подстанция
собственных нужд в однорядном исполнении

31.

1 – устройство высокого напряжения; 2 – ячейка силового
трансформатора; 3 – соединение низкого напряжения; 4 – шкаф
ввода; 5 – шкаф линейный; 6 – шкаф ввода от резервного
трансформатора; 7 – секционный шкаф; 8 – шкаф управления
трансформатором; 9 – шкаф блочно-релейный; 10 – шкаф
общесекционных устройств; 11 – шкаф кабельного ввода;
12 – шинный мост
Рисунок 13 − Комплектная трансформаторная подстанция
собственных нужд в двухрядном исполнении