Схема реализации установки молниезащитных устройств или трансформаторов напряжения в газоизолированных кольцевых распределительных устройствах
В зависимости от типа изоляции кольцевые распределительные устройства (RMU) можно разделить на газонаполненные и воздушно-изолированные. Первые устанавливают основные компоненты цепи в герметичный металлический корпус, заполненный низкодавлением газом (в основном SF₆ или смесью газов) в качестве изоляционного материала, используя кабельные терминалы для входящих и исходящих линий. Благодаря превосходной изоляции, компактным размерам и модульной конструкции они широко используются в 10-киловольтовых внешних распределительных подстанциях и сборных трансформаторных подстанциях. Однако их полностью изолированная и компактная природа ограничивает применимость в некоторых типичных схемах подстанций.
1 Проблемы с газонаполненными RMU
Рисунок 1 показывает типичную схему распределительной подстанции, где комбинация выключателя нагрузки и предохранителя требует молниезащитного устройства, а шкаф напряжения (VT) требует двух 10/0.1/0.22 кВ литых VT. Если проекты выбирают газонаполненные RMU, такие как Schneider’s RM6 или ABB’s Safenng, требования к проектированию не могут быть полностью выполнены.
1.1 Сложности установки молниезащитных устройств в шкафах выключателей нагрузки с предохранителями
Для шкафов входящих/исходящих выключателей нагрузки оба бренда предоставляют достаточное пространство для кабельного отсека с муфтами типа C (соответствующими IEC 60137), позволяющими использовать вставные T-образные кабельные аксессуары и вставные молниезащитные устройства. В шкафах выключателей нагрузки с предохранителями:
- Safenng: горизонтально установленные предохранители (Рисунок 2) сохраняют пространство для кабелей, что позволяет установить вставное молниезащитное устройство.
- RM6: вертикально установленные предохранители (Рисунок 3) занимают пространство для кабелей, а муфты типа A ограничивают использование аксессуаров до типов «локоть»/«прямой». Нет места для вставных молниезащитных устройств, и на рынке нет готовых молниезащитных устройств, совместимых с аксессуарами типа «локоть»/«прямой».
1.2 Сложности установки VT в шкафах VT
Стандартные шкафы VT требуют три высоковольтных предохранителя и два однофазных VT, соединенных по схеме V (двухобмоточные, 10/0.1 кВ для измерений, 10/0.22 кВ для питания; ≥1000 ВА вторичный выход). Воздушно-изолированные RMU (например, Schneider SM6) предлагают достаточно места (500×840×950 мм). В отличие от этого, газонаполненные RMU имеют компактные кабельные отсеки (~400×350×700 мм), недостаточные для кабельных аксессуаров, соединительных кабелей, открытых предохранителей, VT или фазного/земляного зазора 125 мм.
Производители обычно добавляют пустой шкаф рядом с шкафом выключателя нагрузки для размещения VT и предохранителей, соединяя их кабелями. Однако это компрометирует:
- Безопасность при обслуживании VT из-за отсутствия механических блокировок.
- Компактность и эстетику внешних станций.
2 Решения для установки молниезащитных устройств
2.1 Исключение молниезащитных устройств
DL/T 620-1997 Защита от перенапряжений и координация изоляции для установок переменного тока требует установки молниезащитных устройств для кабелей >50 м, подключенных к воздушным линиям. Для ≤50 м кабелей молниезащитные устройства могут быть установлены только на одном конце. Однако стандарт не требует явно установки молниезащитных устройств на вставных кабельных головках 10-киловольтовых газонаполненных RMU.
Современные городские здания оснащены обширными сетями защиты от молний, что снижает риск удара молнии. Соединения воздушных линий с кабелями редки в городах, что делает маловероятным прямое попадание молнии на ядро кабеля. Международные практики (например, аксессуары T-типа) часто исключаются в городских районах. Газонаполненные RMU в провинции Чжэцзян работают надежно в течение многих лет без молниезащитных устройств. Поэтому можно исключить молниезащитные устройства для городских газонаполненных RMU подстанций.
2.2 Критерии выбора молниезащитных устройств
Для пригородных/сельских сетей с воздушно-подключенными кабелями >50 м необходимо установить молниезащитные устройства. Для чистых выключателей нагрузки большинство продуктов подходят. Для выключателей нагрузки с предохранителями, укажите горизонтальное расположение предохранителей, чтобы зарезервировать место для молниезащитных устройств, избегая проблем с переоборудованием.
3 Решения для установки VT
Миниатюризация шкафа VT требует решения вопросов электрической изоляции и ограничений по пространству.
3.1 Решение электрической изоляции
Использование стандартных предохранителей/VT из воздушно-изолированных RMU в газонаполненных отсеках нарушает стандарты зазора. Решение заключается в использовании компонентов, соответствующих изоляции, таких как JSZV16-10R VT. Особенности включают:
- Интегрированные американские кабельные аксессуары для полной изоляции.
- Встроенные заменяемые предохранители на высоковольтных выводах.
- Номинальное напряжение: 10/0.1/0.22 кВ.
Схема подключения:
- Сторона выключателя нагрузки: европейские контактные T-образные аксессуары.
- Сторона VT: американские контактные аксессуары типа «локоть» 20 кВ (совместимые с предохранителями VT).
- Рисунок 4 показывает VT и американские аксессуары.
Все компоненты полностью изолированы и контактны. Ограничением является размер JSZV16-10R VT (разработан для компактных внешних RMU), что ограничивает выход 220 В до ≤2×400 ВА — достаточно для зарядки аккумуляторов постоянного тока и освещения.
3.2 Решение пространственных ограничений
Проверенные схемы подтверждают недостаток места для VT с кабельными аксессуарами. Были протестированы два решения:
- Шкаф VT, установленный сверху: внешние кабели и небезопасное обслуживание VT (нарушение блокировок).
- Основание VT, установленное снизу (реализовано):
- Продлевает кабельный отсек вниз.
- Высота: 400 мм, совместимо с кабельными отсеками высотой 700 мм.
- Позволяет механическую блокировку для обслуживания.
Результат: эта конструкция обеспечивает безопасную установку и обслуживание, сохраняя компактность газонаполненных RMU.
