Арматура жесткой ошиновки подстанций

В ОРУ напряжением 110 кВ и выше до недавнего времени в основном использовалась гибкая ошиновка, выполненная одиночными или расщепленными сталеалюминиевыми проводами. Вместе с тем еще в 30-х годах в нашей стране успешно применялись конструкции с жесткими трубчатыми шинами. В 50-х годах жесткая ошиновка была успешно внедрена в закрытых распределительных устройствах (ЗРУ) напряжением 110— 220 кВ, а с 60-х годов она все шире стала использоваться в ОРУ 110 кВ, а затем в ОРУ более высоких напряжений.

Выбор вида ошиновки ОРУ определяется технико-экономическими требованиями и зависит от параметров электроустановки: напряжения, рабочего тока и тока короткого замыкания (КЗ), схемы электрических соединений, требований, предъявляемых к конструкциям ОРУ, и других факторов.

Жёсткая ошиновка представляет собой систему, состоящую из следующих элементов:

• комплекта сборных шин для каждой фазы;
• крепежных платформ и распорок;
• опорных, соединительных, ответвительных и подвесных зажимов;
• концевых заглушек, компенсаторов и шинодержателей;
• другого дополнительного оборудования (согласно проекту).

Жесткая ошиновка позволяет создать более компактные и экономичные компоновки ОРУ. Жесткие шины по сравнению с гибкими имеют незначительный прогиб, поэтому высота поддерживающих конструкций, расстояния между проводниками, а также между фазами и заземленными частями могут приниматься минимальными по условиям изоляционных габаритов. В ОРУ с гибкой ошиновкой эти расстояния приходится устанавливать с учетом стрелы провеса провода (увеличивающейся при нагреве шин), а также колебаний проводов при ветровых и электродинамических нагрузках. Кроме того, в ОРУ 500 и 750 кВ по условию короны необходимо применять расщепленные провода. При этом габариты фазы (с учетом арматуры) составляют около 0,5 м. Жесткие шины можно выполнять одиночной трубой диаметром менее 100 мм.

Таким образом, ОРУ с жесткой ошиновкой занимают меньшую площадь, чем с гибкой, что позволяет сократить длину контрольных и силовых кабелей, дорог, объемы планировочных земляных работ, расходы на молниезащиту, в ряде случаев на заземляющие устройства и т. п. Низкое расположение жестких шин облегчает очистку изоляторов, текущий и аварийный ремонт шинных конструкций, улучшает обзор шин и аппаратов. В ОРУ с гибкой ошиновкой очистка гирлянд изоляторов, аварийный ремонт ошиновки, окраска опорных конструкций проводятся на большой высоте и поэтому более трудоемки и опасны.

На опорные конструкции жесткой ошиновки постоянно действуют только вертикальные относительно небольшие нагрузки от веса изоляторов и шин. Гибкие провода, постоянно испытывающие значительные натяжения, которые повышают опасность их обрыва, требуют повышенной прочности конструкций для их подвески, более тяжелых фундаментов.
Жесткие шины могут изготовляться из труб достаточно большого диаметра, допускающих длительные токи до 6—10 кА , что значительно больше рабочих токов современных РУ 110—750 кВ. Кроме того, жесткие шины могут окрашиваться масляной краской, что повышает на 15—20% допустимый длительный ток без существенных капитальных вложений. Гибкую ошиновку при больших рабочих токах приходится выполнять из нескольких проводов в фазе с большим количеством арматуры и прессуемых зажимов разных типов.

Трудоемкость сооружения и сроки ввода ОРУ с жесткими шинами значительно ниже, чем с гибкими, особенно при использовании элементов и блоков высокой заводской готовности. Например, общая продолжительность строительства комплектных подстанций типа КТПБ 110 кВ с жесткой ошиновкой, с двумя трансформаторами мощностью до 25 000 кВА каждый составляет 2 мес., а с гибкой ошиновкой — 5—8 мес. при большей численности рабочих.

Отечественная и зарубежная практика показывает, что наибольший экономический эффект от внедрения жесткой ошиновки в ОРУ сборного типа имеет место при номинальном напряжении 220 кВ и выше, рабочих токах более 1000 А и токах КЗ (действующее значение периодических составляющих) 20—30 кА.

Технико-экономические показатели ОРУ 110 кВ с жесткой и гибкой ошиновкой

Примечание. В скобках указаны значения в процентах, отнесенные к показателям в варианте с гибкой ошиновкой.

Алюминиевые сплавы, используемые при изготовлении жесткой ошиновки.

Широкое применение в промышленности нашел сплав 1915. Этот сплав наиболее часто используется для изготовления жесткой ошиновки ОРУ. Он обладает высокой технологичностью при производстве прессованных полуфабрикатов, самозакаливаемостью, высокой коррозионной стойкостью и хорошей свариваемостью.

Сплав 1925 близок к сплаву 1915 по механическим, технологическим и коррозионным свойствам, однако имеет более высокое содержание примесей (главным образом меди), что ухудшает свариваемость изделий. Этот сплав рекомендуется для несварных конструкций. Сплавы 1915 и 1925 обладают высокой устойчивостью против коррозии в атмосферных условиях при любом состоянии поставки.

При повышении температуры прочность сплавов 1915, 1925 снижается, а при температуре около 200° С они разупрочняются, поэтому для работы при повышенной температуре эти сплавы не рекомендуются. С понижением температуры временное сопротивление их, наоборот, повышается. При этом материал не становится хрупким. Поэтому сплавы Al—Zn—Mg группы можно рекомендовать для изготовления ошиновки в районах с холодным климатом.

Использование литых шинодержателей в конструкции жесткой ошиновки снизило трудоемкость монтажа вдвое. Отказ от применения сварных соединений позволил исключить опасность отжига металла шин и таким образом добиться повышенной надежности. Использование литых шинодержателей, в отличие от применения сварного шва, обеспечивает возможность свободного перемещения шин при температурных изменениях их длины, а также при небольших отклонениях, возникающих в фундаментах при строительстве и эксплуатации.

Качество жесткой ошиновки с литыми шинодержателями подтверждено соответствующими испытаниями и расчетами. Ошиновка испытана на стойкость к термическому и электродинамическому действию токов короткого замыкания, на нагрев ошиновки допустимым длительным током. Литые шинодержатели испытаны на механическую прочность.

Преимущества применения жесткой ошиновки

1. Уменьшение стоимости сооружения электрических подстанций.
2. Применение жесткой ошиновки позволяет экономить материалы (металл, железобетон, провод и пр.), уменьшить объем строительно-монтажных работ.
3. Сокращение площади электрических подстанций    Жесткая ошиновка позволяет сократить землеотвод для строительства ПС, отказаться от шинных порталов и сократить расстояния между ячейками.
4. Сокращение сроков строительства электрических подстанций.
5. Экономия времени достигается за счет сокращения числа фундаментов и применения ошиновки с высокой степенью заводской готовности.
6. Жесткая ошиновка допускает существенные огрехи в строительной части.
7. Удобство обслуживания.
8. Жесткая ошиновка не требует обслуживания на протяжении всего срока эксплуатации, за исключением визуального осмотра.

Применение жесткой ошиновки в ОРУ подстанций позволяет:

• уменьшить площадь для строительства ОРУ на 21%;
• снизить массу металлоконструкций на 20%;
• уменьшить стоимость и сократить сроки строительно-монтажных работ на 25%.

Жесткая ошиновка обеспечивает надежную электрическую связь между высоковольтным оборудованием, что способствует бесперебойной и безаварийной работе подстанции. В связи с этим к конструкции жесткой ошиновки предъявляются серьезные требования по механической прочности, отсутствию перегрева в рабочем режиме, а также по надежной работе при токах короткого замыкания. Их несоблюдение приводит к отключению подстанции. Поэтому Федеральная сетевая компания включила жесткую ошиновку в перечень оборудования, подлежащего обязательной аттестации.