Жесткая ошиновка в последние годы находит все более широкое применение в ОРУ 110 кВ и выше. Использование жестких шин позволяет создать компактные и экономичные распределительные устройства, занимающие меньшую площадь, имеющие более низкое расположение шин, высоту порталов, чем в ОРУ с гибкой ошиновкой. При использовании жесткой ошиновки снижается трудоемкость монтажных работ. На основе конструкций с жесткими шинами созданы конструкции высокой заводской готовности, в том числе, компактные модули и комплектные ПС.
Первые конструкции с жесткими медными и стальными шинами были применены в отечественных ОРУ 110 кВ в 30-х годах прошлого века. В 50 и 60-е годы жесткая ошиновка из меди и алюминия использовалась в ЗРУ 110 и 150 кВ ГЭС и ТЭЦ. В 70-80 годы построены ОРУ 110 и 220 кВ с жесткими шинами по схемам со сборными шинами. В эти же годы Самарским (Куйбышевским) заводом «Электрощит» освоено производство комплектных трансформаторных подстанций (КТПБ 110 и 220 кВ) по упрощенным схемам и комплектных распределительных устройств блочного типа (КРУБ 110 кВ) для схем электрических соединений со сборными шинами. Кроме того, на ПС «Агадырь» были сооружены ОРУ 220 и 500 кВ с жесткой ошиновкой, (разработанные институтом «Энергосетьпроект» и производственным объединением «Союзлектросетьизоляция»).
В последние годы ряд отечественных предприятий, в том числе ЗАО «ГК «Электрощит» – ТМ Самара», активно разрабатывают и внедряют жесткую ошиновку напряжением 110 – 750 кВ. Следует отметить, что ряд шинных конструкций различных предприятий копируют разработки 60-80 гг. прошлого века. Тем не менее, во многих случаях реализован наилучший зарубежный опыт и предложены новые оригинальные конструктивные решения.
В этих условиях своевременным оказалась подготовка и утверждение четырех новых нормативных документов [1-4], которые определяют требования к проектированию, выбору, расчетам и испытаниям жесткой ошиновки ОРУ и ЗРУ 110-500 кВ. В этих документах нашли отражение результаты расчетов и испытаний шинных конструкций в рабочих и аварийных режимах, многолетней научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы российских ученых и специалистов, а также отечественный и зарубежный опыт эксплуатации жесткой ошиновки.
В частности, в качестве шин рекомендуется использовать трубы из алюминиевых сплавов прежде всего 1915, 1915Т, а также АВТ1. Ответвления от шин выполняются жесткими шинами (трубами) или гибкими (сталеалюминиевыми проводами). При монтаже шинных конструкций сварочные работы, как правило, не используются. Жесткие ответвления от шин, повороты и другие элементы, требующие сварочных работ, обычно поставляются специализированными предприятиями.
Шинодержатели и другие крепежные элементы являются важнейшими звеном современных шинных конструкций. В соответствии с [2, 3] рекомендуется (и впервые в отечественной практике допускается для сборных шин) использование шинодержателей и крепежных узлов – обжимного типа, которые не требуют выполнения сварочных работ или опрессовки для соединения жестких шин, а также жестких шин и гибких связей при монтаже ошиновки. Крепежные элементы позволяют проводить присоединение трубчатых шин к плоским аппаратным зажимам, выполнение различных типов ответвлений и соединений проводников.
Жесткая ошиновка ОРУ и ЗРУ 110 кВ и выше отвечает нормативным требованиям и удовлетворяет требованиям эксплуатационной надежности, если выполнены проверки (испытания или расчеты), в том числе:
– шин по допустимым прогибам от собственного веса (включая ответвления), а в ОРУ, кроме того, веса гололеда;
– изоляционных расстояний с учетом отклонений шин и опорных изоляторов при ветровых нагрузках (в ОРУ) и после воздействия токов КЗ;
– ошиновки по условиям короны и радиопомех;
– жесткой ошиновки по нагреву в рабочих режимах, при этом в ОРУ с учетом солнечной радиации и свободно-вынужденного конвективного теплообмена;
– термической стойкости шин.
– электродинамической стойкости изоляторов и шин, включая оценки при неуспешных АПВ;
– ветровой стойкости ошиновки ОРУ с учетом пульсирующей (переменной) составляющей ветровой нагрузки;
– эффективности отстройки шин ОРУ от ветровых резонансов;
– стойкости (прочности) изоляторов и шин при сочетании внешних нагрузок (ветровых, гололедных и электродинамических);
– проверки узлов свободного крепления шин, включая ресурсные испытания и проверку компенсации температурных деформаций шин во всех режимах работы;
– сейсмостойкости ошиновки;
– прочности при транспортировании.
С ростом номинальных напряжений и увеличением длины пролета ошиновки возрастают трудности подавления устойчивых ветровых резонансных колебаний (эоловых вибраций). Разработанный экспериментально-аналитические метод и предложенные новые демпфирующие устройства позволяют решить эту проблему.
Инженерные методы электродинамической стойкости расчета [1,4] охватывают не все типы конструкций. Например, при использование жестких ответвлений возникают трудности с оценками максимальных нагрузок на изоляционные опоры при КЗ. Ряд упрощенных расчетов приводят к завышенным результатам и как следствие к неоправданному повышению прочности конструкций, росту материалоемкости и увеличению их себестоимости. Поэтому активно ведутся работы по совершенствованию инженерной методики расчета электродинамической стойкости жесткой ошиновки сложной пространственной конфигурации.
Возникают трудности при испытаниях на электродинамическую стойкость длиннопролетных конструкций напряжением 330 кВ и выше, вызванных необходимостью выделения значительной площади для испытаний и в ряде случаев достижения требуемых уровней токов КЗ. Для длиннопролетной ошиновки вполне оправдано использование экспериментально-аналитических решений задачи, подобно решениям при определении сейсмостойкости крупногабаритных конструкций.
На основе накопленного в последние годы опыта конструирования, расчетов, испытаний и эксплуатации жесткой ошиновки разных классов напряжений целесообразно дополнить стандарты [3, 4] и расширить область их применения на напряжения 35 и 750 кВ, а также подготовить новые нормативные документы по проведению отдельных видов испытаний, в том числе экспериментально-аналитических проверок отстройки от ветрового резонанса, ветровой и электродинамической стойкости.
Литература
1. ГОСТ Р 50736 – 2007. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия тока КЗ.
2. СО 153 – 34. 20.122-2006. Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ.
3. СТО 56947007-29.060.10.005-2008. Руководящий документ по проектированию жёсткой ошиновки ОРУ 110 – 500 кВ.
4. СТО 56947007-29.060.10.006-2008. Методические указания по расчету и испытаниям жесткой ошиновки ОРУ 110 – 500 кВ.