История развития ячеек КСО

1. РАЗВИТИЕ ЯЧЕЕК КСО

Камеры сборные одностороннего обслуживания (ячейки или камеры КСО) в настоящее время являются одним из наиболее популярных видов распределительных устройств 6-10 кВ.

Между тем, в технической литературе мы не найдем упоминания о них до начала 90-х годов, хотя первые конструкции ячеек КСО относятся к началу 60-х годов прошлого века.

Как же происходило развитие ячеек КСО?

В середине 60-х годов ХХ века в связи с бурным развитием энергетики и началом формирования Единой Энергосистемы (ЕЭС) остро встал вопрос унификации и снижения стоимости распределительного оборудования среднего напряжения (6-10 кВ). Тогда родилась концепция комплектных трансформаторных подстанций (КТП), которая сейчас (правда, уже по другим причинам) стала почти доминирующей.

Комплектные трансформаторные подстанции должны были состоять из унифицированных ячеек, выполняющих набор стандартных функций. На среднее напряжение такими ячейками должны были стать камеры КСО-2, а на низкое напряжение 0,4 кВ - панели ЩО-70.

Но, как это часто бывает, на начальном этапе развитие прогрессивной концепции сдерживалось из-за отсутствия необходимой элементной базы.

Распределительные устройства в эпоху масляных выключателей

Основным коммутирующим устройством среднего напряжения в то время были масляные выключатели. Учитывая, что основные распределительные устройства 6-10 кВ проектировались на достаточно большие токи 1000-2000 А, габаритные размеры вакуумных выключателей получались довольно значительными.

Ширина самого масляного выключателя составляла 900 мм. Однако большой вес выключателя (300 кг) приводил к необходимости установки его на выкатную тележку. В результате ширина шкафа КРУ с выкатным масляным выключателем достигала 1360 мм, а глубина - 1650 мм при высоте 2850 мм. Понятно, что при таких габаритах обслуживание шкафов КРУ могло быть только двусторонним.

Для уменьшения габаритов распределительных устройств была разработана ячейка КСО-2. Ее принципиальным отличием от КРУ была малая глубина и возможность одностороннего обслуживания (что отражено в самом названии). Габариты ячейки КСО-2 составляли (ШхГхВ) 1000х1200х2800.

Чтобы уменьшить глубину камеры пришлось пожертвовать выкатной тележкой. Вакуумный выключатель стал стационарным. Это сразу породило проблему видимого разрыва.

По Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) на время проведения ремонтных работ должен быть обеспечен видимый разрыв в электропитании. Когда тележка масляного выключателя выкатывалась, контакты автоматически размыкались, создавая тем самым требуемый видимый разрыв. Для обеспечения видимого разрыва в КСО с масляным выключателем пришлось добавить два разъединителя - шинный и линейный. Для отключения масляного выключателя использовался пружинный привод. В результате появилась ячейка КСО-2, которая стала прародительницей всех нынешних ячеек КСО-2хх.

Ячейки КСО

Рыночные реформы 90-х годов сыграли значительную роль в развитии ячеек КСО. На рынок вышло большое количество небольших самостоятельных потребителей электроэнергии. Их требования к номинальным потребляемым токам были гораздо ниже, чем у крупных промышленных предприятий эпохи Советского Союза. В результате на рынке стали доминировать комплектные трансформаторные подстанции мощностью до 630 кВА. Номинальные токи по стороне высокого напряжения снизились до 1000 А

Для удовлетворения потребности в недорогом и сравнительно маломощном распределительном оборудовании уже не требовались серьезные производственные мощности. Распределительные устройства можно было изготавливать даже в кустарных условиях. На рынок электротехнического оборудования обрушилась лавина малых предприятий (с количеством работников менее 50 человек), которые стали выпускать распределительные устройства (и в частности, ячейки КСО) по собственным техническим условиям. Часто одно и то же изделие у разных производителей имело разные наименования (КСО-266, КСО-272, КСО-285, КСО-292, КСО-298, КСО-366, КСО-393 с различными индесами по названию производителя). Как следствие, номенклатура ячеек КСО увеличилась в десятки раз.

Среднее напряжение класса 6-10 кВ практически не используется конечными потребителями без преобразования (исключение составляют, пожалуй, только электродвигатели на насосных станциях). По этой причине большинство устройств среднего напряжения являются распределительными(РП) или трансформаторно-распределительными(РТП) , а камеры КСО, как элементарные ячейки распределительных устройств выполняют ограниченный набор функций.

По своему назначению наиболее распространенными являются следующие типы ячеек: линейная, трансформаторная и секционная. В соответствии с названиями, линейные ячейки обеспечивают коммутацию и защиту входящих и отходящих линий, трансформаторные - подключение и защиту силовых трансформаторов, секционные ячейки - управляют вводом резерва. Кроме того, часто присутствуют вспомогательные ячейки, в которые, например, устанавливаются трансформаторы собственных нужд (ТСН).

Такая ограниченность функций позволила унифицировать однолинейные схемы ячеек КСО и создать альбомы типовых схем первичных соединений. Выбор конкретной схемы в том или ином случае определяется проектировщиком на основе требований к безопасности и личных предпочтений.

Логика наполнения ячеек элементами достаточно проста:

1. На каждой линии 6-10 кВ должен быть выключатель с заземляющими ножами для отключения линии
2. Последовательно с выключателем должен быть включен разъединитель для организации видимого разрыва цепи при проведении ремонтных и регламентых работ
3. Аналогичное требование должно выполняться для линии, отходящей на трансформатор
4. Если в системе предусмотрено секционирование ввода резерва, то между двумя секциями распределительного устройства должен находиться разъединитель для коммутации и организации видимого разрыва и выключатель.
5. Если необходимо защитить трансформатор от коротких замыканий на линии или защитить линию от коротких замыканий в самом распределительном устройстве, то в соответствующие ячейки добавляются предохранители или РЗА.
6. Если требуется учет электроэнергии на линии 6-10 кВ, то в соответствующие ячейки устанавливаются трансформаторы тока (ТТ) и трансформаторы напряжения (ТН) для передачи сигнала на счетчик электроэнергии.

Используя приведенные выше правила можно легко разобраться в однолинейной схеме распределительного устройства, а также понять назначение органов управления ячеек КСО.

Кроме функции коммутации и защиты линии и трансформаторов ячейки КСО выполняют важную функцию защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током. Для этого в ячейках КСО предусмотрен целый ряд блокировок.

Состав блокировок регламентируется межгосударственным стандартом ГОСТ 12.2.007.4-75 "Система стандартов безопасности труда. Шкафы комплектных распределительных устройств и комплектных трансформаторных подстанций, камеры сборные одностороннего обслуживания, ячейки герметизированных элегазовых распределительных устройств".

Камеры КСО должны быть оборудованы заземляющими ножами, если это указано в стандартах или технических условиях на конкретные виды изделий.

Основные типы блокировок КСО:

• блокировка, не допускающая включения или отключения разъединителей при включенном выключателе первичной цепи;
• блокировка между разъединителем и ножами заземления, не допускающая включения разъединителей при включенных ножах заземления либо включения ножей заземления при включенных разъединителях;
• блокировка стационарных разъединителей с дверями или сетчатыми ограждениями, выполненными в виде дверей, не допускающая открывания дверей при включенных разъединителях;
• блокировка, не допускающая включения заземляющего разъединителя, при условии, что в других камерах КСО, от которых возможна подача напряжения на участок главной цепи камеры, где размещен заземляющий разъединитель, коммутационные аппараты находятся во включенном положении;
• блокировка, не допускающая при включенном положении заземляющего разъединителя, включения любых коммутационных аппаратов в других камерах КСО, от которых возможна подача напряжения на участок главной цепи камеры, где размещен заземляющий разъединитель.

В камерах КСО, которые снабжены заземляющими разъединителями, должна быть предусмотрена возможность запирания привода заземляющего разъединителя при включенных ножах при помощи замка.

Впервые столкнувшихся с ячейками КСО всегда удивляет наличие большого свободного пространства внутри ячеек, что кажется очень нерациональным. Однако, это является прямым следствием того, что в качестве изолятора используется воздушный промежуток. Расстояния между токоведущими поверхностями и от токоведущих поверхностей до заземленных проводников жестко регламентируются Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Эти правила многократно проверены практикой. Встречались случаи, когда в весенний и осенний период, при повышенной влажности воздуха, уменьшение расстояния между проводниками всего на 1 см приводило к межфазному пробою.

Революция вакуумных выключателей

Массовое появление на рынке вакуумных выключателей, которые по коммутирующей способности не уступали масляным выключателям, но при этом имели в несколько раз меньшие габариты, произвело революцию в распределительных устройствах. Ячейки КСО второй серии КСО-2хх, а затем и третьей серии КСО-3хх стали активно переделывать под вакуумные выключатели.

2. Развитие производства ячеек КСО на «Заводе СЭТ»

В годы СССР завод производил ячейки КСО-2УЛ, КСО-3 на масляных выключателях и выключателях нагрузки.

В конце 1990-х гг. завод акционерным обществом «Завод СЭТ»В 2000-х гг. завод начал производить ячейки КСО285 с типовыми габаритами 1000х1100х2773 (см Приложение 1е руководства по эксплуатации ячеек КСО). с вакуумными выключателями ВВ/TELТаврида – Электрик. и сначала с защитой на электромеханических реле, а затем с микропроцессорной защитой. В состав типовой ячейки КСО285 входят шинный и линейный разъединители с заземляющими ножами и трансформаторы тока.

Все ячейки КСО производятся с учетом требований ПУЭ и ГОСТов безопасности.

Для реконструкции старых подстанций завод производит ячейки с вакуумными выключателей в типовых габаритах КСО272 – 1100х1250х2870, в которых ранее устанавливались масляные выключатели. (см. Приложение 1б руководства по эксплуатации ячеек КСО).

В связи с требованиями потребителей по уменьшению габаритов ячеек, были разработаны ячейки КСО298 и ячейки КСО202 различных габаритов.

Ячейки КСО298 отличаются от ячеек КСО285 шириной и имеют габариты 800х1100х2773(см. Приложение 1г руководства по эксплуатации ячеек КСО).

Ячейки КСО 202 сначала производились только с габаритами 750х950х2600. (см. Приложение 1д руководства по эксплуатации ячеек КСО). Сетка силовых схем их аналогична сетке схем ячеек КСО285 и КСО298.

Для возможности установки ячеек КСО в бетонных БКТП и БКРТП были разработаны ячейки КСО202 в габаритах 750х950х2250 (см. Приложение 1е руководства по эксплуатации ячеек КСО).Сетка силовых схем также указана в руководстве по эксплуатации ячеек КСО –см. Приложение 2.

3. Производства ячеек КСО на «Заводе СЭТ»

В настоящее время завод производит ячейки КС0285, КСО272, КСО298, КСО202(750х950х2600), КСО202(750х950х2250), указанные в разделе 2. Во всех ячейках могут устанавливаться вакуумные выключатели ВВ/TEL Таврида Электрик или Эволис Шнайдер Электрик (кроме КСО202 750х950х2250)

В ячейках КСО могут устанавливаться как микропроцессорная защита(Sepam 1000+,БМРЗ, Сириус и др) , так и защита на электромеханических реле.

В ячейках с трансформаторами напряжения могут устанавливаться трансформаторы напряжения типа НАМИТ и ЗНОЛП, в ячейках собственных нужд трансформаторы ТМГ и ТСЛ.

Завод также производит ячейки КСО 366 и КСО386 с выключателями нагрузки.

Для выполнения реконструкции старых подстанций завод может производить ячейки КСО с отличными от указанных выше габаритов с обеспечение возможности соединения старых и новых ячеек.