Что входит в состав ОРУ подстанции

ОРУ — открытое распределительное устройство — это комплекс электротехнического оборудования, размещённого преимущественно на открытом воздухе. Оно применяется на подстанциях высокого и сверхвысокого напряжения и служит для приёма, распределения, коммутации и защиты электрической энергии.

В отличие от закрытого распределительного устройства, основное оборудование ОРУ располагается на открытой площадке. Поэтому его конструкция и характеристики должны учитывать воздействие осадков, перепадов температуры, ветровых нагрузок, загрязнений и других факторов окружающей среды.

Конкретный состав ОРУ зависит от класса напряжения, схемы подстанции, количества присоединений и требований конкретного объекта.

Высоковольтные выключатели

Одним из основных элементов ОРУ является высоковольтный выключатель.

Его задача — включать и отключать электрические цепи как в нормальных режимах работы, так и при возникновении аварийных ситуаций.

При коротком замыкании релейная защита выдаёт команду на отключение, после чего выключатель разрывает цепь и изолирует повреждённый участок.

На современных подстанциях могут применяться:

• элегазовые выключатели;
• вакуумные выключатели;
• другие типы высоковольтных коммутационных аппаратов.

При выборе учитываются номинальное напряжение, ток, отключающая способность, климатическое исполнение и условия эксплуатации.

Разъединители

Разъединитель необходим для создания видимого разрыва электрической цепи.

Его используют при выводе оборудования в ремонт, проведении технического обслуживания или изменении схемы подстанции.

Важное отличие разъединителя от выключателя заключается в том, что он обычно не предназначен для отключения значительных рабочих токов или токов короткого замыкания.

Поэтому коммутационные операции выполняются в определённой последовательности: сначала цепь отключается выключателем, после чего соответствующие участки могут быть разъединены.

Заземлители

Заземляющие ножи или отдельные заземлители используются для безопасного проведения работ на отключённых участках.

После отсоединения оборудования от источника напряжения участок соединяется с системой заземления.

Это позволяет снизить риск появления опасного потенциала из-за наведённого напряжения или ошибочной подачи питания.

Во многих современных конструкциях функции разъединения и заземления могут быть объединены в одном аппарате.

Трансформаторы тока

Трансформаторы тока предназначены для преобразования больших первичных токов в значения, удобные для измерения, учёта и работы устройств релейной защиты.

Сигналы от них поступают:

• на измерительные приборы;
• счётчики;
• устройства РЗА;
• системы автоматизации и диспетчеризации.

Правильный выбор трансформаторов тока особенно важен для корректной работы защит и измерительных систем.

Трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения снижают высокое напряжение до безопасного стандартизированного уровня, который используется измерительными приборами, защитой и автоматикой.

Они позволяют контролировать параметры электрической сети без непосредственного подключения вторичного оборудования к высокому напряжению.

На основании получаемых данных могут выполняться измерение напряжения, контроль режимов сети, учёт электроэнергии и работа отдельных функций РЗА.

Ограничители перенапряжений

Для защиты оборудования применяются ограничители перенапряжений — ОПН.

Они предназначены для снижения воздействия импульсных перенапряжений, которые могут возникать:

• при грозовых воздействиях;
• при коммутационных процессах;
• при изменении режима работы электрической сети.

ОПН устанавливаются в определённых точках схемы для защиты трансформаторов, линий, распределительных устройств и другого дорогостоящего оборудования.

Сборные шины

Шинная система объединяет различные присоединения внутри ОРУ и обеспечивает передачу электроэнергии между ними.

В зависимости от проекта могут применяться:

• гибкая ошиновка;
• жёсткая ошиновка;
• различные схемы секционирования шин.

Конструкция шинной системы определяется классом напряжения, расчётными токами, компоновкой оборудования и выбранной электрической схемой.

От неё во многом зависит гибкость эксплуатации подстанции и возможность вывода отдельных элементов в ремонт.

Шинные опоры и изоляторы

Токоведущие части должны быть надёжно закреплены и электрически изолированы от заземлённых конструкций.

Для этого применяются опорные и подвесные изоляторы, а также специальные шинные опоры.

Они должны выдерживать:

• рабочее напряжение;
• механические нагрузки;
• воздействие коротких замыканий;
• ветровые нагрузки;
• температурные перепады.

Для наружной установки также учитывается стойкость изоляции к атмосферным загрязнениям.

Порталы и металлоконструкции

Оборудование ОРУ устанавливается на специально подготовленных конструкциях.

В состав площадки могут входить:

• порталы;
• опорные рамы;
• стойки;
• металлоконструкции под выключатели и разъединители;
• основания под измерительные трансформаторы и ОПН;
• конструкции для крепления ошиновки.

Правильная компоновка должна обеспечивать необходимые электрические расстояния и удобство обслуживания оборудования.

Силовые трансформаторы и автотрансформаторы

На подстанции рядом с ОРУ могут устанавливаться силовые трансформаторы или автотрансформаторы.

Они предназначены для преобразования одного уровня напряжения в другой и связывают распределительные устройства различных классов напряжения.

Например, подстанция может включать ОРУ 110 кВ и распределительное устройство 10 кВ, соединённые через силовой трансформатор.

При этом сам трансформатор является отдельным элементом подстанции, но функционально тесно связан с системой ОРУ.

Кабельные и воздушные вводы

Подключение линий к ОРУ может выполняться через:

• воздушные линии;
• кабельные линии;
• кабельно-воздушные переходы.

Для этого применяются соответствующие вводные конструкции, концевые муфты, изоляторы и соединительная арматура.

Конкретное решение выбирается в зависимости от типа линии и условий объекта.

Релейная защита и автоматика

Хотя шкафы РЗА обычно располагаются не непосредственно на открытой площадке, они являются важной частью системы управления ОРУ.

Релейная защита контролирует электрические параметры и при обнаружении аварии выдаёт команду на отключение соответствующего выключателя.

Системы РЗА обеспечивают защиту:

• линий;
• трансформаторов;
• шин;
• выключателей;
• других элементов подстанции.

Современные цифровые устройства также позволяют передавать информацию в системы диспетчерского управления.

Системы управления и сигнализации

Для контроля состояния оборудования применяются цепи управления, сигнализации и телемеханики.

Оператор может получать информацию о:

• положении выключателей;
• положении разъединителей;
• аварийных сигналах;
• токах и напряжениях;
• состоянии отдельных присоединений.

На автоматизированных подстанциях значительная часть операций может выполняться дистанционно.

Система заземления

Важной частью ОРУ является контур заземления.

К нему подключаются металлические конструкции, корпуса оборудования, приводы и другие элементы, которые в нормальном режиме не должны находиться под напряжением.

Грамотно рассчитанная система заземления повышает электробезопасность персонала и обеспечивает правильную работу защитного оборудования.

Молниезащита

Поскольку оборудование ОРУ располагается на открытой территории, необходимо предусматривать защиту от прямых ударов молнии.

Для этого применяются молниеотводы и другие элементы системы молниезащиты.

Их расположение рассчитывается таким образом, чтобы защищаемое высоковольтное оборудование находилось в соответствующей зоне защиты.

Освещение и собственные нужды

На площадке ОРУ также предусматриваются вспомогательные системы:

• наружное освещение;
• питание приводов аппаратов;
• обогрев шкафов;
• питание систем управления;
• оперативный постоянный ток;
• цепи связи и автоматики.

Эти системы обеспечивают нормальную эксплуатацию оборудования в дневное и ночное время.

Как работает ОРУ как единая система

Работу ОРУ удобно представить следующим образом:

линия электропередачи → коммутационное оборудование → сборные шины → трансформатор или отходящая линия.

При этом трансформаторы тока и напряжения передают информацию в системы измерения и защиты, ОПН защищают оборудование от перенапряжений, а разъединители позволяют безопасно выводить отдельные элементы из работы.

Поэтому каждый аппарат выполняет свою функцию, но надёжность ОРУ зависит от правильной совместной работы всех элементов.

От чего зависит состав ОРУ

Нельзя определить универсальный комплект оборудования, одинаковый для любой подстанции.

Состав зависит от:

• класса напряжения;
• количества входящих и отходящих линий;
• мощности подстанции;
• выбранной схемы шин;
• категории надёжности;
• требований сетевой организации;
• климатических условий;
• уровня автоматизации;
• перспективы расширения объекта.

Поэтому оборудование ОРУ должно подбираться на основании проектных решений и расчётов.

ОРУ как основа высоковольтной подстанции

Открытое распределительное устройство представляет собой не отдельный аппарат, а целый комплекс высоковольтного оборудования и вспомогательных систем.

В его работе участвуют выключатели, разъединители, заземлители, измерительные трансформаторы, ограничители перенапряжений, шинные системы, изоляторы, металлоконструкции, системы защиты и управления.

Правильный подбор и компоновка всех этих элементов позволяют обеспечить безопасную, управляемую и надёжную работу подстанции.

KazElectroSnab поставляет и комплектует оборудование для объектов высокого напряжения, включая высоковольтные выключатели, разъединители, заземлители, ограничители перенапряжений, шинные опоры, элементы жёсткой ошиновки и другое оборудование для ОРУ.