Сопоставительный анализ надежности КРУЭ 110кВ типа pass Mo 145 и комплекта присоединения на основе ВГТ 110

Литература

1. Банникова О. Ю. Совершенствование технологии приготовления и применения буровых растворов на основе сухих полимерных смесей: Дисс. на соискание уч. степени канд. технических наук. Уфа, 2015. 99-108 с.

2. ГОСТ 632-80. Трубы обсадные и муфты к ним. Технические условия (утв. Постановлением Госстандарта СССР от 05.06.1980. // № 2578). 2 с.

3. Зекцер И. С. Подземные воды как компонент окружающей среды. М.: Научный мир, 2001. 22-28 с.

4. Кейн С. А. Разработка технико-технологических рекомендаций по повышению качества выполнения проектной траектории наклонно направленных скважин. // С. А. Кейн, В. В. Трохов. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, 2015. 4-6 с.

5. Маханбетова Р. К., Ахметова А. П. Практическое значение подземных вод. Казахстан г. Актау: изд-во Каспийского государственного университета технологий и инжиниринга имени Ш. Есенова, 2015. 1-2 с.

6. Синев С. В. Модели процесса бурения. Нефтегазовое дело, 2009. 4-6 с.

7. Соломенников С. В. Исследования закономерностей искривления скважин и разработка технических средств и мероприятий по бурению стволов в заданном направлении.: Автореферат дисс. на соискание уч. степ. канд. технических наук. ВНИИБТ, 1981. 27 с.

8. Трохов В. В. Технико-технологические решения по обеспечению проектной траектории наклонно направленных скважин: Автореферат дисс. на соискание уч. степени канд. технических наук. Ухта, 2015. 12-24. 30-32 с.

9. ТУ 001-84300500-2009. Трубы и корпуса фильтров для скважин из непластифицированного поливинилхлорида с резьбой, 2009. 5 с.

10. Федоров В. С. Научные основы режимов бурения. М.: Гостоптехиздат, 1951. 248 с.

Сопоставительный анализ надежности КРУЭ 110кВ типа PASS MO 145 и комплекта присоединения на основе ВГТ 110 Садыков Д. А.

Садыков Дамир Александрович / Sadykov Damir Alexandrovich - главный специалист сетей и

подстанций,

Федеральное казенное предприятие Дирекция комплекса защитных сооружений,

г. Санкт-Петербург

Аннотация: в данной статье проводится сопоставительный анализ КРУЭ типа PASS MO 145 и выключателя ВГТ-110кВ с комплектом разъединителей и заземлителей. В результате опыта эксплуатации данных устройств определяются факторы, влияющие на надежность и безопасность их работы.

Abstract: this article provides a comparative analysis of switchgear type PASS MO 145 and switch VGT-110 kV with set of disconnectors and earthing switches. As a result of the operating experience of these devices, the factors affecting the reliability and safety of their work.

Ключевые слова: КРУЭ 110кВ, PASS MO 145, выключатель ВГТ-110. Keywords: GIS110 kV, PASS MO 145, switch VGT-110.

В современной энергетике широкое применение нашли комплектные распределительные устройства элегазовые (далее - КРУЭ) на разные уровни напряжения. Эти устройства используются для коммутации высоковольтных цепей и оперативных переключений в электросетях [1]. Достоинства данных устройств освещены во многих работах и представлены в различных информационных материалах производителей, однако, практическое использование данных устройств накладывают дополнительные сложности в условиях реальной эксплуатации, которые не учитываются при строительстве энергообъектов. Ниже рассмотрены факторы, влияющие во время эксплуатации на надежность электроснабжения потребителей при использовании КРУЭ 110кВ. Приведено их сравнение с отдельно установленными аппаратами 110 кВ.

Рис. 1. КРУЭ PASS MO 145 в транспортном положении

Стандартная компоновка PASS MO 145 [2] [3] представляет собой единый газонаполненный аппарат, внутри которого расположены следующие узлы (рисунок 2):

- контакты основного выключателя с дугогасительной камерой;

- 2 разъединителя (линейный и шинный);

- 2 заземлителя (линейный и шинный).

Расположение всех коммутационных устройств внутри одного аппарата существенно снижают габариты всего КРУЭ, что особо важно при строительстве или модернизации городских подстанций, где самым сложным вопросом остается выделение земельных участков под энергообъекты. При установке КРУЭ можно существенно уменьшить площадь ОРУ - от 30 до 50% в зависимости от типа выключателя. Данный фактор широко рекламируется производителями КРУЭ, однако более мобильная компоновка элементов внутри КРУЭ задает высокие требования по надежности к каждому из них.

Рис. 2. Конструктивные части КРУЭ PASS MO 145

Такая компоновка КРУЭ 110кВ имеет следующие минусы:

1. Отсутствие видимого разрыва [4]. При коммутации комбинированными разъединителями/заземлителями в КРУЭ не создается видимого разрыва. Состояние контактов можно определить только по механическому указателю гарантированного положения, однако, наличие данного указателя не исключает человеческий фактор. Плохое освещение, высокое расположение указателя, разная маркировка указателей (зеленая/красная и др.), соседнее расположение указателей разных коммутационных устройств (выключатель. Разъединитель, заземлитель) - всё это может привести к ошибкам в оперативных переключениях со всеми вытекающими последствиями.

2. Единый газонаполненный аппарат. При возникновении короткого замыкания, не проходящего через главные контакты выключателя, возможно образование неконтролируемой дуги, проходящей через контакты разъединителя/заземлителя. Такая ситуация возможна при коммутации комбинированным разъединителем при наличии напряжения на линии или на шинах. В результате горения дуги внутри аппарата происходит выпадение продуктов разложения элегаза и хладона в виде фосгена (COCl2) (рисунок 3). Фосген является чрезвычайно токсичным веществом, обладает сильным удушающим действием. При возникновении данной ситуации необходимо проводить оперативные ремонтные работы по удалению фосгена. В противном случае произойдет «проедание» металлической части бака выключателя, что за собой потребует полной его замены. Для выполнения оперативных ремонтных работ требуется квалифицированный персонал.

3. Низкая ремонтопригодность. Все комплектующие данного аппарата установлены внутри бака. Работы по их ремонту может проводить только квалифицированный сервисный персонал. Суть ремонтных работ, в большинстве случаев, сводится, при технической возможности, к замене отказавшего узла КРУЭ на новый. Техническая возможность определяется доступностью отказавшего узла и степенью разбора самой ячейки. При этом замена отказавшего узла фактически не гарантирует дальнейшую надежную работу, так как не проводятся заводские высоковольтные испытания. Большое время организационных работ по ремонту (вызов шеф персонала) и высокая стоимость комплектующих сильно сказывается на времени восстановления оборудования.

а) б)

Рис. 3. Выпадение продуктов разложения в результате горения дуги а) обгоревший контакт заземляющего ножа; б) продукты горения дуги в баке выключателя

При использовании традиционной компоновки присоединения в сети 110 кВ в виде отдельно установленного выключателя, разъединителей и заземлителей данных проблем не возникает. При отключении разъединителей создается видимый разрыв, который может быть визуально зафиксирован оперативным персоналом. При аварии на одном из аппаратов коммутационного узла (выключателе, разъединителе, заземлителе) аварийные процессы не распространяются на соседние устройства, так как они разделены ошиновкой и не расположены в едином физическом аппарате. Соответственно и проведение ремонтных работы после аварий на одном из аппаратов существенно дешевле и проще, чем при аналогичных авариях в КРУЭ.

При сравнении КРУЭ PASS MO 145 и элегазового колонкового выключателя ВГТ-110 [5] (см. таблицу 1), можно сделать вывод, что электротехнические характеристики и коммутационный ресурс [6] обоих выключателей сопоставимы между собой.

Таблица 1. Основные технические характеристики PASSMO 145 и ВГТ-110

Наименование параметра PASS MO 145 ВГТ-110

Номинальное напряжение, кВ 110 110

Наибольшее рабочее напряжение, кВ 126 126

Номинальная частота, Гц 50 50

Номинальный первичный ток, А 2500 2100/3150

Номинальный ток отключения, кА 40 40

Ток термической стойкости, кА 40 40

Рабочий газ SF6 + CF, SF6 + CF,

Номинальное давление газа при 20°С, МПа (относит.) 0,60 0,60

Время отключения, мс 21 35

Время включения, мс 30 18-62

Ресурс по коммутационной стойкости

При токах отключения от 60 до 100% от 20 20

номинального

При токах отключения от 30 до 60% от 90 50

номинального

При рабочих токах 5000 5000

Показатели надежности и долговечности

Ресурс по механической стойкости до первого ремонта 1000 циклов

Срок службы до первого ремонта (ревизии) 30 лет не менее 25 лет

Срок службы - не менее 40 лет

Габаритные размеры ВГТ-110 и КРУЭ PASS MO 145 представлены на рисунке 4. При этом хорошо видно, что габариты КРУЭ более чем в 2 раза меньше чем компоновка с ВГТ-110.

а) ВГТ-110 с комплектующими

¿00

___.UiU__

б) PASS МО 145 с комтектуюгцими Рис. 4. Габаритные размеры установки выключателя Таким образом, можно сделать следующие выводы:

1. При проектировании и строительстве подстанций следует более тщательно подходить к выбору первичного коммутационного оборудования с учетом эксплуатационных особенностей конкретных объектов. Следует учитывать наличие опыта эксплуатации различных коммутационных аппаратов, способность

эксплуатирующей организации к самостоятельному ремонту и восстановлению выключателей, наличие ЗИП под конкретные устройства. Для объективного выбора оптимальных выключателей необходима современная методика выбора коммутационных устройств под различные объекты электроэнергетики с собственными субъективными факторами.

2. Выход из строя одного из элемента КРУЭ приводит к отказу всего узла и, соответственно, снижает его надежность. Положение узлов внутри КРУЭ (заземлителей/разъединителей) может быть определено только с помощью механических указателей без визуального подтверждения наличия видимого разрыва. Это увеличивает ошибки, связанные с человеческим фактором, при выполнении переключений. Для исключения этого фактора необходимо устанавливать дополнительные надежные блокировки в схемы управления КРУЭ.

3. При эксплуатации КРУЭ 110 кВ практически отсутствует возможность резервирования отдельных узлов. Целесообразно переводить такие устройства на аварийно-восстановительную форму обслуживания с резервированием целых ячеек. Такая форма требует больших единовременных вложений, но единственная, способная обеспечить относительно быстрое восстановление присоединения и соответственно гарантировать необходимую категорийность электроснабжения потребителей.

4. Наличие большого количества факторов, влияющих на надежность коммутационного узла, требует более детального анализа влияния каждого из них с разработкой методики по определению вклада и ущерба каждого из факторов на основе теории безопасности.

Литература

1. Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС». Комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией в металлической оболочке (КРУЭ) 110 кВ и выше. СТО 56947007-29.240.35.184-2014. Режим доступа: http://www.fsk-ees.ru.

2. Каталог «Комплектное распределительное устройство с элегазовой изоляцией от 72 до 170 кВ от фирмы АББ Калор Эмаг Шальтанлаген АГ». ABB Calor Emag Schaltanlagen AG. Режим доступа: http://new.abb.com/ru.

3. Инструкция «Техническое обслуживание по эксплуатации ячейки PASS MO 145». № документа 2GJA700293. Режим доступа: http://new.abb.com/ru.

4. Правила устройства электроустановок ПУЭ (утверждены приказом Минэнерго России от 08.07.2002 No 204). 7-е издание.

5. Технические характеристики ВГТ-110. Выключатель элегазовый колонковый. Режим доступа: http://www.zeto.ru/.

6. Анализ методов оценки коммутационного ресурса высоковольтных выключателей. Андреев Д. А., канд. техн. наук, Назарычев И. А. Студ. «Вестник ИГЭУ» Вып. 2, 2008 г.