Трубопровод для электронов

Трубы в качестве проводника тока стали применяться в сетевом строительстве в начале 30-х годов прошлого века. Родиной инновации стал Советский Союз. Острый дефицит электрического провода в стране вынудил искать нетрадиционные решения. И тогда специалисты «Мосэнерго» предложили при сооружении открытых распределительных устройств (ОРУ) подстанций использовать стальные газовые трубы. Причем речь сразу шла о подстанциях класса напряжения свыше 110 кВ. В частности в 1934 г. В «Мосэнерго» была разработана компоновка ОРУ 220 кВ с комбинированной ошиновкой: гибкой и жесткой, выполненной из стальных газовых труб диаметром 125 мм. Связь внутри ячеек выполнялась из медных труб диаметром 50 мм. Подобные технические решения использовались при сооружении энергообъектов более 10 лет. Например, в 1947 г. институт «Теплоэлектропроект» разработал проект ОРУ 220 кВ в котором использовались стальные шины, а в 1957 г. было введено в эксплуатацию ЗРУ 150 кВ Каховской ГЭС со сборными шинами из медных труб. Тем не менее, в 50-60-е годы сталь и медь в шинопроводах на напряжение от 110 кВ почти полностью вытесняются алюминиевыми сплавами.

Ведущим разработчиком жесткой ошиновки ОРУ становится институт «Энергосетьпроект». При этом вопрос создания специализированного производства довольно долго не ставился. До 80-х годов жесткая ошиновка ОРУ изготавливалась в мастерских электромонтажных организаций. Позднее она выпускалась на заводах ВПО «Союзэлектросетьизоляция» и ограниченно на ряде других предприятий.

Еще в 70-80-е годы было признано, что применение жесткой ошиновки позволяет добиться существенного экономического эффекта благодаря низкому профилю (меньшей высоте) ОРУ, возможности механизации ремонтных и эксплуатационных работ (уборка снега, сенокошение и т. п.). В частности в период с 1976 по 1980 г. общий экономический эффект от внедрения комплектных трансформаторных подстанций блочного типа (КТПБ) 110 кВ с жесткой ошиновкой составил 40 млн. руб.

Следует заметить, что при расчете экономического эффекта в Советском Союзе не учитывалась стоимость земли, каковой фактор в современной России может быть основным.

Сегодня в России жесткую ошиновку используют массово при строительстве распределительных подстанций напряжением от 35 кВ до 500 кВ. Во многих зарубежных странах, например, в Великобритании, Германии, Японии по типовым проектам сооружены и успешно эксплуатируются ОРУ с жесткой ошиновкой. Жесткая ошиновка весьма распространена в США и Канаде, где, например, ОРУ 765 кВ выполняются только с жесткими шинами. Кроме того в Европе успешно эксплуатируются ОРУ с жесткой ошиновкой класса напряжения до 1150 кВ.

Жестко – это хорошо

Достаточно высокая (и постоянно растущая) популярность жесткой ошиновки вполне объяснима. К перечисленным выше ее полезным качествам можно прибавить еще несколько. В ОРУ с гибкой ошиновкой высота поддерживающих конструкций и расстояния между проводниками приходится устанавливать с учетом стрелы провеса провода и его колебаний при ветровых и электродинамических нагрузках. Это неизбежно ведет к увеличению габаритов сооружения. На эту же «мельницу» льет воду тот фактор, что в ОРУ 500 и 750 кВ по условию короны необходимо применять расщепленные провода. Тогда габариты одной фазы (с учетом арматуры) могут превысить 0,5 м. Применение жесткой ошиновки позволяет в этих же условиях выполнять фазу одиночной трубой. Этот вариант, кстати, практически снимает проблему возникновения коронных разрядов, мешающих работе датчиков (активно используемых в интеллектуальных подстанциях). Кроме того, жесткие шины по сравнению с гибкими имеют незначительный прогиб, поэтому расстояния между проводниками, а также между фазами и заземленными частями могут приниматься минимальными по условиям изоляционных габаритов. В результате площадь ОРУ может быть уменьшена на 10-15% (в некоторых случаях до 20%). Кроме того, снижаются трудозатраты на сооружение распредустройства. В некоторых случаях срок строительства может быть сокращен вдвое.

Обычно жесткая ошиновка опирается на высоковольтные аппараты, благодаря чему исчезает необходимость строительства дополнительных порталов. Это дополнительно  уменьшает расход металла, железобетона и объем работ по фундаментам. Металлоемкость в среднем сокращается на 10-15%, расход железобетона – на 10-20%, объем строительно-монтажных работ – на 25 %. Не стоит забывать и о том, что гибкие провода, постоянно испытывающие значительные тяжения, которые повышают опасность их обрыва. Тогда как на опорные конструкции жесткой ошиновки постоянно действуют только вертикальные нагрузки от веса изоляторов и шин, чье значение втрое ниже нагрузки на изоляторы с гибким проводом.

Еще два шага к совершенству

Рассказ о новейшей истории жесткой ошиновки в России невозможен без упоминания ЗАО ПФ «КТП-Урал» (входит в Группу Компаний «ЭнТерра»). Это предприятие с 2003 года является активным игроком на рынке жесткой ошиновки на различные классы напряжений и токовых нагрузок и на рынке услуг по ее разработке, производству и монтажу. Комплекты жесткой ошиновки от компании «КТП-Урал» созданы с учетом имеющегося опыта эксплуатации этого оборудования в России. Предприятие использует современнейшие технологии и постоянно ведет собственные научно-исследовательские и конструкторские работы. О многом говорит хотя бы тот факт, что молодое предприятие ЗАО ПФ «КТП-Урал» - одно из всего лишь трех в стране, чья ошиновка на класс напряжение 220 кВ аттестована и рекомендована для применения на объектах Федеральной сетевой компании (ОАО «ФСК ЕЭС»). Сегодня процесс аттестации в ФСК проходит жесткая ошиновка от компании «КТП-Урал» на класс напряжения 500 кВ.

Производство комплектов жесткой ошиновки предприятие «КТП-Урал» начинало с классической, принятой во всем мире, конструкции неразборной жесткой ошиновки. Параллельно с совершенствованием этой схемы была разработана и поставлена на поток конструкция жесткой ошиновки с применением болтовых контактных соединений. В составе этой ошиновки используются сертифицированные соединительные элементы - литые шинодержатели с гибкими связями. Литые шинодержатели с гибкими связями используются для соединения шин между собой и для присоединения к оборудованию. Такая конструкция имеет определенные преимущества перед неразборной ошиновкой. Литые шинодержатели обеспечивают возможность свободного перемещения шин при температурных изменениях длины шин, а также при небольших отклонениях фундаментов, возникающих при строительстве и эксплуатации. Данное конструктивное решение упрощает транспортировку и монтаж ошиновки (за счет использования болтовых соединений). Применение литых шинодержателей и болтовых соединений позволяет выполнять быструю замену шин, например при расширении распределительного устройства. Шины могут быть быстро демонтированы и применены вновь на другом объекте

При этом следует заметить, что ЗАО ПФ «КТП-Урал» выпускает и неразборную жесткую ошиновку, которая так же достаточно востребована российскими заказчиками.

Еще один технологический прорыв, совершенный «КТП-Урал» – новая система маркировки шин. Традиционно вопрос цветового обозначения фаз решался «в лоб» - шинопровод по всей длине окрашивался в соответствующий цвет: желтый, зеленый, красный. В качестве бонуса такой способ давал дополнительную защиту шин от коррозии. С другой стороны гарантийный срок эксплуатации такого лакокрасочного покрытия составляет 2,5 года (при гарантийном сроке эксплуатации самой ошиновки – 30 лет). То есть, каждые несколько лет покраску необходимо обновлять, для чего приходится обесточивать ОРУ и проводить целый комплекс работ: очистка-обезжиривание-грунтовка-покраска-защитное покрытие и пр.

Технология, предложенная «КТП-Урал» позволяет довести гарантийный срок эксплуатации маркировки до аналогичного показателя самой ошиновки. Цветовое обозначение (маркировка) фаз выполняется маркировочными кольцами желтого, зеленого и красного цвета. При окрашивании используется долговечное порошковое покрытие, исключающее необходимость повторного окрашивания колец в течение всего срока службы. Данный способ цветового обозначения полностью соответствует «Правилам устройства электроустановок» (7-е издание).

Ссылки по теме:

Компактная подстанция http://www.energyland.info/analitic-show-70697

Токопроводы: традиции и инновации http://www.energyland.info/analitic-show-30918

ОРУ: экономя пространство и время http://www.energyland.info/analitic-show-25796