Арматура жесткой ошиновки подстанций (ЖОС) — Электрофарфор 2000

1
Введение

Руководящий документ
предназначен для проектирования жесткой ошиновки ОРУ и ЗРУ 110-500
кВ и определяет область ее применения, а также требования к
основным элементам и узлам: сборным шинам, ответвлениям,
изоляционным (шинным) опорам, шинодержателям, компенсаторам
температурных деформаций.Руководящий документ
рекомендуется к применению проектными организациями,
заводами-изготовителями, испытательными центрами, а также
эксплуатационными и монтажными предприятиями.

В
настоящем Руководящем документе использованы нормативные ссылки на
следующие стандарты:Правила устройства электроустановок, 7-е
изд.Правила устройства электроустановок, 6-е
изд.ГОСТ 10434-82. Сварные контактные
электрические. Классификация. Общие технические требования.ГОСТ 14782-86. Соединения сварные.

https://www.youtube.com/watch?v=ytcopyright

Методы ультразвуковые.ГОСТ 15150-69. Машины, приборы и другие
технические изделия. Исполнения для различных климатических
районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и
транспортирования в части воздействия климатических факторов
внешней среды.ГОСТ 1516.2-97. Электрооборудование и
электроустановки переменного тока на напряжение 3 кВ и выше.

Общие
методы испытаний электрической прочности изоляции.ГОСТ 16962.1-89. Изделия
электротехнические. Методы испытаний на стойкость к механическим
внешним воздействующим факторам.ГОСТ 16962.2-90. Изделия
электротехнические. Методы испытаний на стойкость к механическим
внешним воздействующим факторам.ГОСТ 17441-84.

Соединения контактные
электрические. Приемка и методы испытаний.ГОСТ 17516.1-90. Изделия
электротехнические. Общие требования в части стойкости к
механическим внешним воздействующим факторам.ГОСТ 18482-79. Трубы, прессованные из
алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия.ГОСТ Р 50254-92*.

ГОСТ Р 51155-98. Арматура линейная.
Правила приемки и методы испытаний.ГОСТ 6996-66. Сварные соединения. Методы
определения механических свойств.ГОСТ 8024-90. Аппараты и
электротехнические устройства переменного тока на напряжение свыше
1000 В. Нормы нагрева при продолжительном режиме работы и методы
испытаний.СНиП
2.01.07-85. Нагрузки и воздействия.СНиП 23-01-99. Строительная
климатология.РД
34.45-51.300-97. Объем и нормы испытаний
электрооборудования.

В
настоящем Руководящем документе используются следующие термины с
соответствующими определениями:Жесткая ошиновка —
ошиновка ОРУ и ЗРУ, выполненная жесткими шинами, как правило, из
труб алюминиевых сплавов.ОРУ (ЗРУ) с жесткой
ошиновкой — распределительное устройство (РУ), у которого
сборные шины и/или шины внутриячейковых связей выполнены жесткими
шинами.

Назначение

Жесткая ошиновка предназначена для выполнения многопролетных сборных шин и электрических соединений между высоковольтными аппаратами в распределительных устройствах.

Жесткая ошиновка высокой заводской готовности по сравнению с гибкой ошиновкой позволяет снизить металлоемкость распределительного устройства на 30–50%, расход железобетона на 10–20%, объем строительно-монтажных работ и трудозатрат до 25% в зависимости от схем электрических соединений ОРУ и конкретных условий района строительства.

Распределительные устройства с жесткой ошиновкой не требуют строительства порталов, располагаются невысоко от земли, удобны для сборки и профилактических осмотров.

Технические характеристики

https://www.youtube.com/watch?v=https:accounts.google.comServiceLogin

2.1 Жесткая ошиновка
может использоваться в ОРУ всех напряжений. Выбор вида ошиновки ОРУ
и ЗРУ (жесткой или гибкой) определяется технико-экономическими
требованиями и зависит от параметров электроустановки: напряжения,
рабочего тока, тока короткого замыкания (КЗ), схемы электрических
соединений, требований, предъявляемых к конструкциям ОРУ, а также
ожидаемых климатических воздействий.

2.2 В ОРУ и ЗРУ
напряжением 110-500 кВ рекомендуется использовать экономичные
конструктивные решения с жесткой трубчатой ошиновкой, прежде всего
комплектных, блочных и других решений высокой заводской
готовности.

2.3 Конструктивно может
быть оправдано сочетание гибких и жестких проводников, например
жестких сборных шин и гибких внутриячейковых связей.

3.1 Жесткая ошиновка
включает в себя жесткие шины, шинодержатели, компенсаторы
температурных деформаций, спуски или ответвления, изоляторы или
изоляционные опоры, строительные конструкции и другие узлы.

3.2 Все элементы жесткой
ошиновки должны отвечать:-
уровню номинального напряжения электроустановки;-
установленному уровню перенапряжений;-
наибольшему рабочему току;-
максимальным токам одно-, двух- и трехфазных коротких замыканий
(КЗ);-
условиям окружающей среды [1],
[4];*________________*
Здесь и далее ссылка на список использованной литературы.

3.3 Жесткая ошиновка
должна удовлетворять эстетическим и психологическим аспектам. В
частности, шины не должны иметь значительных прогибов от
собственного веса (включая вес ответвлений), а также собственного
веса и веса гололедных отложений, вызывающих негативную реакцию
эксплуатационного персонала.

Должны эффективно
подавляться устойчивые ветровые резонансные колебания шин (поперек
воздушного потока), вызванные срывами вихрей при относительно малых
скоростях ветра (даже в тех случаях, когда такие колебания не
представляют опасности для шинной конструкции по условиям
механической прочности).

3.4 Высокие
технико-экономические показатели ОРУ с жесткой ошиновкой могут быть
достигнуты в результате использования следующих решений:-
индустриальных шинных конструкций высокой заводской готовности, в
том числе блочных комплектных подстанций (распределительных
устройств), быстромонтируемых модулей и т.п.;

https://www.youtube.com/watch?v=ytdev

—
компоновок ОРУ, позволяющих сократить занимаемую площадь, а также
материалоемкость, благодаря использованию конструкций с жесткими
шинами, в сочетании с другим прогрессивным оборудованием
(элегазовыми выключателями, пантографическими и
полупантографическими разъединителями, комбинированными
измерительными трансформаторами и др);

—
металлоконструкций опор и порталов из коррозионностойких сталей или
сталей с надежным антикоррозионным покрытием, а также облегченных
предварительно-напряженных железобетонных стоек и лежней;-
сокращением сроков строительства ОРУ, снижению объемов или полным
отказом от проведения сварочных работ на монтажной площадке, низким
профилем ошиновки и др.;-
удобством проведения диагностического контроля, что обеспечивает
надежность работы ошиновки.

Конструкция

Комплекты жесткой ошиновки для открытых распределительных устройств 110, 220, 330, 500 и 750 кВ разработаны ЗАО «ЗЭТО» совместно с институтом «Нижегородскэнергосетьпроект», ЗАО НПО «Техносервис-Электро», НТЦ«ЭДС», ОАО «НТЦ Электроэнергетики».

Всё оборудование аттестовано и рекомендовано к применению на объектах ПАО «ФСК ЕЭС».

Ошиновка представляет собой систему жестких шин. Конструкция каждой фазы сборных шин выполнена из ряда однопролетных шин, опирающихся своими концами на опорные изоляторы.

Для крепления ошиновки предусмотрены опорные изоляционные конструкции на 110, 220, 330, 500 и 750 кВ, выполненные на фарфоровых изоляторах, а также на полимерных (110 кВ). Однопролетные шины внутриячейковых связей закрепляются на контактных выводах высоковольтных аппаратов ОРУ.

Ошиновка сборных шин ОРУ выполнена из прессованных трубчатых шин алюминиевого сплава 1915Т, обладающего высокой прочностью, коррозионной стойкостью и хорошей свариваемостью. Электрическое соединение сборных шин между собой осуществляются токовыми компенсаторами обжимного типа. Присоединение зажимов для опрессовки гибких спусков, ответвлений к сборным шинам предусматривается болтовыми соединениями на месте монтажа.

Конструкция ошиновки обеспечивает надежную работу при динамических нагрузках, возникающих при коротких замыканиях.

С комплектами жесткой ошиновки в компоновках ОРУ используются разъединители пантографного, полупантографного и горизонтально-поворотного типа серий РПВ, РПГ и РГ. Взаимное расположение оборудования и строительных конструкций ОРУ учитывает возможность расширения ОРУ как в пределах первоначально принятой схемы, так и при переходе к более сложной схеме,

7
Проектирование компенсаторов температурных деформаций и
шинодержателей

4.1 В ОРУ или ЗРУ (далее
— РУ) напряжением 110-500 кВ рекомендуется использовать жесткие
трубчатые шины (шины кольцевого сечения) наиболее оптимальные по
условиям короны, радиопомех, материалоемкости, охлаждения, ветровой
и электродинамической стойкости.Возможно применение
плоских и пространственных шин-ферм (изготовленных из труб
относительно небольшого диаметра), прежде всего при создании
длинно-пролетных конструкций. Применение таких конструкций требует
отдельного технико-экономического обоснования.

4.2 В качестве материала
жестких шин РУ 110 кВ и выше следует использовать алюминиевые
сплавы, обладающие высокой прочностью при хорошей электрической
проводимости. Этим требованиям отвечает прежде всего сплав 1915Т, а
также АВТ1 (и их зарубежные аналоги).

4.3 Жесткими могут
выполняться сборные шины, а также внутриячейковые связи нижнего
яруса. Внутриячейковые связи верхнего яруса, как правило,
выполняются гибкими (сталеалюминевыми) проводами. Отдельные участки
сборных шин и внутриячейковых связей нижнего яруса также могут быть
гибкими. Вопрос о выборе типа шин определяется, прежде всего,
конструктивными соображениями и технико-экономическими
показателями.

Следует учитывать, что
допустимые расстояния между фазами, а также между токоведущими
частями и заземленным оборудованием в РУ с жесткими проводниками
существенно ниже, чем с гибкими. Вместе с тем расстояния между
проводниками внутриячейковых связей, как правило, определяются
расстоянием между фазами выключателей.

4.4 Жесткие трубчатые
шины в ОРУ должны иметь в торцевых частях заглушки, которые
препятствуют гнездованию птиц. Целесообразно предусматривать
отверстия в заглушках шин для циркуляции воздуха или дренажные
отверстия в нижней части шин в местах их наибольшего прогиба от
собственного веса и веса ответвлений для слива конденсата.

4.5 Длина пролета сборных
шин (расстояние между соседними изоляционными опорами), как
правило, выбирается равной шагу ячейки. Допускается использовать
пролеты кратные шагу ячейки или равные половине (или менее) шага
ячейки.

4.6 Наибольшая длина
пролета (расстояние между опорами) определяется конструктивными
соображениями и технико-экономическими показателями с учетом
прочности шин, изоляционных опор, значением механических нагрузок,
наличием жестких и гибких ответвлений. Она ограничивается
допустимым прогибом шины от собственного веса, а также от
собственного веса с учетом веса гололеда (п.9.

https://www.youtube.com/watch?v=upload

11 настоящего
Руководящего документа).Длина целого (или
сварного) участка шины обычно принимается равной длине пролета
(рис.1, а). Допускается использовать целые (или сварные) шины,
длина которых равна двум и более пролетам (рис.1, б, в). Такие шины
оправдано использовать в качестве внутриячейковых связей.

6.1 Нижние
внутриячейковые связи и ответвления могут выполняться жесткими
трубами или сталеалюминиевыми проводами. Выбор проводников
определяется, прежде всего, конструктивными и
технико-экономическими соображениями, с учетом удобства монтажа.
Верхние ячейковые связи целесообразно выполнять гибкими.
Допускается использование жестких проводников с учетом рекомендаций
п.п.4.11 и 4.14 настоящего Руководящего документа.

6.2 Требования к жестким
проводникам внутриячейковых связей изложены в разделе 4 и 5
настоящего Руководящего документа, гибкие проводники выбираются
согласно требованиям действующих нормативных документов.

6.3 Жесткие ответвления
от сборных шин выполняются Г-образными (верхними, нижними),
арочными и другими (рис.5).

7.1 Температурные
деформации (удлинения и сжатия) шин не должны приводить к
дополнительным усилиям на изоляционные опоры, аппараты,
измерительные трансформаторы и другое оборудование, а также к
дополнительным механическим напряжениям в материале шин.

7.2 Свободное продольное
перемещение шин во всем возможном интервале их температур
обеспечивают компенсаторы температурных деформаций. Компенсация
температурных удлинений за счет деформации в узлах поворотов не
допускается.

7.3 Наименьшая
температура шины равна минимальной температуре воздуха в районе
расположения ОРУ. Наибольшая температура шины наступает при КЗ с
наибольшими ожидаемыми током и длительностью. С запасом наибольшую
температуру шин можно принять равной допустимой температуре шины
при КЗ 200 °С (п. 9.9 настоящего Руководящего документа).

7.4 Компенсаторы
температурных деформаций устанавливаются в опорных сечениях шины и
могут выполняться в виде единого узла с шинодержателем.

7.5 Компенсацию
температурных удлинений шин обеспечивают гибкие связи, которые
рекомендуется выполнять из сталеалюминиевых или алюминиевых
проводов. Количество проводов должно быть не менее двух. Суммарное
сечение проводов определяется их суммарной нагрузочной способностью
и термической стойкостью.

7.6 Гибкие связи
(провода) компенсаторов температурных деформаций могут крепиться
непосредственно к шинам или к обжимным шинодержателям заводского
изготовления (рис.8). В последнем случае продольные перемещения шин
обеспечиваются за счет возможности перемещения отдельных элементов
шинодержателей.

5
Проектирование демпфирующих устройств и способы подавления ветровых
резонансных колебаний

5.1 Трубчатые шины в ОРУ
подвержены вихревым возбуждениям (ветровым резонансам, эоловым
колебаниям), которые сопровождаются колебаниями поперек воздушного
потока. Такие колебания вызывают усталостные повреждения, прежде
всего контактных соединений, ослабление болтовых креплений
конструкции, а также негативное психологическое воздействие на
эксплуатационный персонал.

5.2 Для борьбы с
ветровыми резонансными колебаниями следует использовать технические
решения, обеспечивающие увеличение рассеяния энергии при колебаниях
шины в вертикальной плоскости (поперек воздушного потока).

5.3 Снижению уровня
амплитуды колебаний и повышению эффективности отстройки от
устойчивых ветровых колебаний способствует уменьшение диаметра
шины, снижение частоты собственных колебаний (например, путем
установки на шину дополнительных грузов).

5.4 Для отстройки от
резонансов возможна установка на шины специальных элементов
(например, интерцепторов), препятствующих синхронному срыву вихрей
по длине шины.Использование
интерцепторов допустимо только после натурных испытаний (опытной
эксплуатации отдельных пролетов), так как их неправильная
расстановка может провоцировать вихревые возбуждения.Шина (участок шины) с
установленными интерцепторами должна испытываться на отсутствие
короны и радиопомех согласно требованиям п.4.13 [4].

5.5 Достаточное рассеяние
энергии и эффективное подавление устойчивых резонансных колебаний
обеспечивают:-
установленный внутри шины провод, трос или стержень;-
конструкционное демпфирование в узлах крепления шины (в
шинодержателях).Целесообразно
использование шинодержателей специальной конструкции, увеличивающих
рассеяние энергии при колебаниях шин.

https://www.youtube.com/watch?v=ytadvertise

5.6 Допускается проверять
эффективность принятых конструктивных решений для подавления
устойчивых резонансных колебаний (за счет достаточного рассеяния
энергии) на основе экспериментального определения декрементов
затухания при колебаниях шины в вертикальной плоскости (при
амплитуде колебания равной от 1 до 5 диаметров шины) и результатов
расчетов, согласно указаниям п.2.

https://www.youtube.com/watch?v=https:tv.youtube.com

5.7 При недостаточном
уровне рассеяния энергии для подавления ветровых резонансных
колебаний шин следует увеличить длину проложенного внутри шины
троса до величины равной длине пролета, использовать шинодержатели
другого конструктивного исполнения, обеспечивающие более высокое
трение в опорном сечении шины, применить шины большей массы или
рекомендации пп.5.3 и 5.4 настоящего Руководящего документа.