"Новости Электротехники" Новые подходы к конструированию комплектных распределительных устройств с вакуумными выключателями

< Предыдущая ] [ Следующая >

Журнал №2(2) 2000

Новые подходы к конструированию комплектных распределительных устройств с вакуумными выключателями.

Владимир Панасюк, адьюнкт кафедры электроснабжения ВИТУ, Санкт-Петербург

Основным направлением дальнейшего развития и совершенствования комплектных распределительных устройств (КРУ) является создание новых и совершенствование выпускаемых конструкций, обеспечивающих:

высокую степень надежности и безопасности эксплуатации;
повышение уровня заводской готовности и укрупнение блочности поставки;
максимальное уменьшение массо-габаритных показателей;
сокращение эксплуатационных расходов и обеспечение удобства выполнения ревизий и ремонтов;
сейсмостойкость и др.

Решение этой задачи во многом упрощается при применении в КРУ современных вакуумных выключателей (ВВ).
За рубежом КРУ с ВВ находят все большее применение в составе РУ среднего напряжения. В настоящее время КРУ с ВВ выпускают свыше 20 фирм США, Японии, Англии, Канады, ФРГ, Чехии. Номинальные токи этих КРУ достигли 4000А, а номинальные токи отключения 40 кА. Малые массо-габаритные показатели ВВ позволили ряду зарубежных фирм создать малогабаритные КРУ двух и даже трехярусного типа (“Toshiba” – Япония, “General Electric” – США). Такая компоновка КРУ дает большой технико-экономический эффект, так как в 2 – 3 раза сокращает объем помещения распределительного устройства. Кроме того, при такой компоновке сокращаются расходы материалов на КРУ. Фирмой “Toshiba” разработаны и серийно изготавливаются шкафы КРУ на четыре присоединения с вакуумными выключателями VG-16 (номинальное напряжение 6,9 кВ, ток отключения 12,5 кА). Эта конструкция КРУ благодаря применению новой полутвердой изоляции имеет значительно меньшую глубину шкафа. Площадь, требуемая для установки этих КРУ, составляет 38% площади двухярусных КРУ с вакуумными выключателями, а масса – 40% этих КРУ. В нашей стране предприятием “Таврида-Электрик” изготавливаются малогабаритные вакуумные выключатели BB/TEL-10, которые находят все более широкое применение в современных распределительных устройствах напряжением 6-10 кВ. К сожалению, большинство отечественных разработчиков идут по пути модернизации существующих КРУ путем установки в них ВВ вместо маломасляных. В этом случае, несмотря на повышение коммутационных характеристик КРУ, не реализуется одно из основных преимуществ ВВ – их малая масса и габаритные размеры. В последние годы российской промышленностью было представлено, пожалуй, лишь одно КРУ, использовавшее все преимущества ВВ – КРУ/TEL, разработанное предприятием «Таврида-Электрик», внешний вид и габаритные размеры которого представлены на риcунке.
Такие камеры способны заменить три или четыре камеры с маломасляным выключателем любого типа, например камеры типа К-XII с габаритными размерами 900 х 1706 х 2400 мм и массой порядка 1000 кг каждая. К сожалению и эта конструкция КРУ не лишена недостатков. В первую очередь потому, что выключатели установлены в камере стационарно, что создает определенные трудности при эксплуатации выполнении ремонтных и регламентных работ в стесненных условиях.
Необходимость разработки новых конструкций КРУ с выкатным элементом вызвана тем, что применение ВВ в существующих конструкциях КРУ не решает задачу уменьшения массогабаритных показателей распределительных устройств в целом, несмотря на улучшение коммутационных характеристик. Малые габариты и малая масса ВВ, возможность произвольной ориентации в пространстве, позволяет существенно уменьшить массу и габариты выкатного элемента КРУ, объем которого в наиболее распространенных камерах напряжением 6-10 кВ составляет от 33 до 54% общего объема. Это в свою очередь, позволить уменьшить габариты камеры, либо в существующих габаритах расположить несколько выключателей. Последний вариант позволит уменьшить габариты распределительного устройства в целом.
Решая задачу уменьшения массо-габаритных показателей КРУ, необходимо оценить степень заполнения камеры КРУ и ее отдельных элементов. С этой целью необходимо количественно зафиксировать объемы всех составляющих элементов.
Как правило, КРУ напряжением 6-10 кВ имеют четыре отсека:

отсек измерительных трансфор-маторов тока и кабельных заделок;
отсек сборных шин;
отсек релейной защиты и автоматики;
отсек силового выключателя (выкатного элемента).

Общий объем КРУ определяется суммой объемов отсеков. Кроме того, анализ существующих камер КРУ показал, что между отсеками находятся пустоты (от 7 до 15 % общего объема камеры КРУ), которые также необходимо учитывать при определении общего объема камеры.
Таким образом, необходимый объем камеры КРУ будет определяться как

VКРУ = Vотс.каб.разд. + Vотс.с.ш. + Vотс.РЗиА + Vотс.выкл.+Vпустот ,

где VКРУ – общий объем камеры КРУ, Vотс.каб.разд. - объем отсека трансформаторов тока и кабельных заделок, Vотс.с.ш.- объем отсека сборных шин, Vотс.РЗиА - объем отсека измерительной аппаратуры, релейной защиты и автоматики, Vотс.выкл - объем отсека выкатного элемента, Vпустот - объем пустот между отсеками.
Физический объем камеры КРУ Vфиз.КРУ будет определяться суммой объемов отсеков, за исключением пустот:

Vфиз.КРУ = Vотс.каб.разд. + Vотс.с.ш. + Vотс.РЗиА + Vотс.выкл.

Значения КРУ Кз.КРУ для наиболее распространенных в настоящее время комплектных распределительных устройств напряжением 6-10 кВ представлены в таблице.

Коэффициенты заполнения объема КРУ

Тип КРУ	Объем отсека кабель- ной раз- делки, V_{каб.разд.}, м³	Объем отсека сборных шин, V_{отс.с.ш.}, м³	Объем отсека релейной защиты и автома- тики, V_{отс.РЗиА}, м³	Объем отсека выклю- чателя, V_{отс.выкл.}, м³	Объем пустот, V_пустот, м³	Общий объем КРУ, V_КРУ, м³	Физи- ческий объем КРУ, V_{физ.КРУ}, м³	Коэффи- циент заполнения КРУ, К з. КРУ
K-XII	0,88	0,5	0,36	1,15	0,5	3,4	2,9	0,85
K-XXVI	0,93	0,44	0,35	0,93	0,9	3,6	2,7	0,75
КРУ-2-10	1,0	0,3	0,2	1,75	0,25	3,5	3,25	0,93
К-104	0,58	0,315	0,195	0,58	0,14	1,81	1,67	0,92
КМ-1ф	0,76	0,36	0,16	0,63	0,2	2,1	1,9	0,9

Анализ значений Кз.КРУ позволяет сделать вывод о том, что одним из путей уменьшения габаритных показателей является уменьшение объема пустот, т.е. более плотная «укладка» отсеков. При этом Кз.КРУ будет стремиться к единице, а общий объем, занимаемый камерой КРУ возможно уменьшить на 7-25%, в зависимости от типа КРУ. Новые варианты компоновки КРУ с ВВ будут представлены в последующих номерах журнала.