38
Март–апрель 2012
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ
Распределения
В
городе
St. Charles
на
земельном
участке
промышленного
потребителя
установлен
первый
локальный
распределительный
центр
(
ЛРЦ
).
Оборудование
(
слева
направо
):
три
регулятора
напряжения
на
опорных
плитах
,
трансформатор
34,5/12,47
кВ
в
модульном
ис
-
полнении
(
контейнерного
типа
)
и
распределительное
устройство
34,5
кВ
.
Э
нергокомпания
St. Charles Municipal Electric
Utility (SCMEU)
поставляет
электроэнергию
населению
с
1892
г
.
и
является
третьей
по
ве
-
личине
в
штате
Иллинойс
.
Мощность
на
шесть
городских
подстанций
поступает
через
распредели
-
тельную
сеть
34,5
кВ
компании
Commonwealth Edison
(ComEd).
Надёжность
электроснабжения
обеспечива
-
ется
сетью
городских
линий
34,5
кВ
,
связывающих
под
-
станции
между
собой
,
благодаря
чему
оно
не
прерыва
-
ется
при
отключении
одной
из
линий
компании
ComEd.
Город
St. Charles
с
населением
35
тыс
.
человек
рас
-
положен
на
севере
штата
Иллинойс
приблизительно
в
56
км
к
западу
от
Чикаго
.
Через
центр
города
протекает
река
Фокс
,
а
сам
город
в
2010
г
.
был
отмечен
журналом
FamilyCircle
как
самое
подходящее
место
в
Соединён
-
ных
Штатах
для
создания
семьи
.
Свой
вклад
в
поддер
-
жание
этой
репутации
вносит
и
компания
SCMEU.
Потребность
в
увеличении
мощности
Около
года
назад
крупная
издательская
фирма
вы
-
сказала
заинтересованность
в
покупке
большого
склад
-
ского
помещения
в
промышленной
зоне
на
востоке
го
-
рода
с
намерением
преобразовать
его
в
промышленное
предприятие
.
Суммарная
максимальная
электрическая
нагрузка
оценивалась
в
размере
7
МВт
.
Хотя
пред
-
приятие
расположено
недалеко
от
крупной
подстанции
,
имеющей
соответствующие
резервы
,
распределитель
-
ная
сеть
12
кВ
в
этом
районе
не
могла
обеспечить
та
-
кой
рост
нагрузки
.
Ещё
одна
трудность
—
подземные
кабельные
линии
,
отходящие
от
подстанции
,
которые
работали
почти
на
пределе
нагрузочной
способности
.
Несколько
лет
назад
фирма
-
покупатель
,
предвидя
необходимость
иметь
в
данном
районе
дополнитель
-
ную
подстанцию
,
купила
участок
земли
размером
2
гек
-
тара
.
Участок
располагался
менее
чем
в
400
метрах
от
предприятия
,
но
покупатель
сомневался
в
целесообраз
-
ности
инвестировать
в
одиночку
,
так
как
нагрузка
дру
-
гих
потребителей
в
районе
возрастала
незначительно
.
Компании
SCMEU
был
нужен
новый
план
обеспечения
дополнительной
нагрузки
.
Проект
ЛРЦ
Вблизи
сооружения
,
о
котором
идёт
речь
,
проходит
главная
региональная
автомагистраль
KirkRoad.
Под
дорогой
в
кабельном
сооружении
проложена
одна
из
городских
линий
34,5
кВ
.
Непосредственно
за
соору
-
Подстанция «в шкафу»
Локальный распределительный центр в городе
St. Charles решил проблемы мощности и надёжности
Глинн Амберджи (Glynn Amburgey)
и
Томас Брюль (Thomas Bruhl),
город St. Charles
39
www.tdworld.ru, www.tdworld.com
|
Март–апрель 2012
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ
Распределения
Бригада
монтажников
ставит
основание
под
трансформатор
массой
23
т
непосредственно
перед
его
установкой
.
Бригада
монтажников
готовится
к
установке
модуля
с
трансформатором
34,5/12,47
кВ
на
железобетонную
опорную
плиту
.
жением
проходит
дополнительная
линия
34,5
кВ
.
Потребитель
был
заинтересован
в
том
,
чтобы
электроснабжение
осуществлялось
по
двум
питаю
-
щим
линиям
с
целью
обеспечения
надёжности
.
По
мере
того
как
городские
власти
рассматривали
раз
-
личные
варианты
,
вырисовывались
преимущества
непосредственного
подключения
к
городской
сети
34,5
кВ
.
Инженеры
Компании
SCMEU
приступили
к
про
-
ектированию
.
В
последние
несколько
лет
компания
ComEd
применяла
понижающие
трансформато
-
ры
34,5/12
кВ
,
называемые
«
подстанция
в
шкафу
»
(substation in a box).
За
два
месяца
с
помощью
ин
-
женеров
компании
ComEd
и
с
помощью
различных
поставщиков
городские
власти
разработали
техни
-
ческие
условия
,
поднявшие
идеи
ComEd
на
новый
уровень
.
Власти
предложили
создать
локальный
распре
-
делительный
центр
(
ЛРЦ
),
который
удовлетворял
бы
собственника
земли
,
а
собственник
,
по
мнению
авторов
проекта
,
в
свою
очередь
разрешал
бы
сво
-
бодный
доступ
на
свою
территорию
и
в
целях
сокраще
-
ния
сроков
сооружения
ЛРЦ
осуществил
бы
большие
подготовительные
работы
,
включая
сооружение
разде
-
лительной
и
подпорочной
стенок
.
Технические
характеристики
оборудования
ЛРЦ
состоит
из
трансформатора
,
распределитель
-
ного
устройства
(
РУ
) 34,5
кВ
и
трёх
однофазных
регу
-
ляторов
напряжения
12
кВ
.
В
помещении
распредели
-
тельного
устройства
расположена
также
аппаратура
релейной
защиты
и
связи
,
а
в
трансформаторном
шка
-
фу
находится
вакуумный
аппарат
повторного
включе
-
ния
(
АПВ
)
на
12
кВ
.
В
технические
условия
был
включён
запрос
о
ценах
на
требуемое
оборудование
.
В
проекте
предусмотрено
использование
следующих
более
со
-
вершенных
элементов
:
•
модульное
исполнение
распределительного
устрой
-
ства
35
кВ
,
обеспечение
доступа
в
трансформатор
-
ный
модуль
как
со
стороны
первичной
,
так
и
вторич
-
ной
обмотки
,
размещение
аппаратуры
АПВ
12
кВ
внутри
отсека
вторичной
обмотки
трансформатора
;
•
сборные
железобетонные
фундаментные
блоки
для
всего
оборудования
;
•
оснащение
РУ
34,5
кВ
дифференциальным
реле
для
дополнительной
защиты
трансформатора
.
Безопасность
и
надёжность
—
краеугольные
кам
-
ни
деятельности
компании
SCMEU.
Вот
почему
раз
-
работчики
стремятся
внедрять
аппаратуру
в
модуль
-
ном
(
закрытом
)
исполнении
.
Другим
путём
повышения
надёжности
является
снижение
вероятности
дугового
перекрытия
изоляторов
из
-
за
загрязнений
или
воздей
-
ствия
животных
.
Такое
исполнение
сделало
возмож
-
ным
применение
разрядников
коленообразной
формы
во
многих
точках
системы
,
что
повысило
её
защищён
-
ность
.
Городские
власти
обратились
к
торгующим
органи
-
зациям
с
запросом
обеспечить
оба
отсека
(
как
35
кВ
,
так
и
12
кВ
)
возможностью
автономного
доступа
.
Этот
за
-
прос
выполнила
компания
CG PowerSystems.
Она
всту
-
пила
в
партнёрские
отношения
с
фирмой
G&W Electric
с
целью
применить
производства
АПВ
Viper-ST,
у
кото
-
рой
была
возможность
обеспечить
такой
доступ
,
что
по
-
зволяло
выполнить
требования
технического
задания
.
Изготовителю
силового
трансформатора
надо
было
встроить
АПВ
вместе
с
управляющими
элементами
в
узкое
пространство
,
используя
имеющиеся
в
продаже
разъёмы
,
допускающие
задний
доступ
.
Другое
требо
-
вание
к
трансформатору
—
его
конструкция
не
долж
-
на
содержать
средств
удержания
утечки
минерального
масла
и
,
следовательно
,
объём
масла
в
нём
не
должен
превышать
5
литров
.
Над
низковольтными
выводами
трансформатора
был
расположен
однофазный
измери
-
тельный
трансформатор
напряжения
,
понижающий
на
-
пряжение
7,2
кВ
/120
В
,
предназначенный
для
питания
устройства
управления
АПВ
.
Трансформатор
напряже
-
ния
подключён
к
низковольтной
обмотке
трансформато
-
ра
через
разъёмы
,
снабжённые
плавкими
предохрани
-
телями
и
выполненные
в
форме
,
допускающей
задний
доступ
.
РУ
34,5
кВ
необходимо
для
создания
ответвления
от
существующей
питающей
линии
и
содержит
выклю
-
чатель
,
срабатывающий
от
дифференциальной
защи
-
ты
трансформатора
.
По
просьбе
заказчика
в
конструк
-
цию
распределительного
устройства
также
пришлось
включить
отдельную
область
для
обеспечения
связи
с
городской
системой
SCADA (Supervisory for Control And
Data Acquision —
системой
диспетчерского
управления
и
сбора
данных
).
40
Март–апрель 2012
|
www.tdworld.com, www.tdworld.ru
Все
кабельные
присоединения
доступны
со
стороны
задней
части
кожуха
понижающего
трансформатора
:
слева
отсек
34,5
кВ
,
справа
— 12,47
кВ
.
РУ
35
кВ
снабжено
устройством
дистанционного
управления
,
позволяющим
осуществлять
переключение
на
расстоянии
до
15
м
.
Электромонтёр
Мерил
Колби
(Merrill Colbiy)
подсоединяет
устройство
к
коммутационной
аппаратуре
.
Инженер
Службы
подстанций
города
St. Charles
Эрика
Дреннен
(Erika Drennen)
программирует
на
компьютере
уставки
реле
в
отсеке
устройства
управления
РУ
35
кВ
.
После
углублённого
анализа
выбор
поставщика
распределительного
устройства
был
сделан
в
пользу
фирмы
G&W Electric,
так
как
она
согласилась
работать
с
учётом
конкретных
требований
заказчика
.
Блок
вы
-
ключателя
35
кВ
,
устанавливаемый
на
опорной
плите
,
имеет
4
входа
(
выхода
).
Входы
1
и
2 —
для
питающих
линий
по
600
ампер
со
встроенными
заземляющими
ножами
,
включаемыми
с
помощью
внешней
рукоятки
.
К
этим
линиям
допускается
подключение
портативного
электропривода
,
что
делает
возможным
дистанционное
управление
.
Для
сигнализации
каждого
разомкнуто
-
го
или
замкнутого
состояния
контактов
смонтированы
вспомогательные
переключатели
,
что
позволяет
на
-
правлять
информацию
о
положении
контактов
в
управ
-
ляющее
устройство
системы
SCADA.
Выход
3
служит
для
подключения
к
трансформатору
и
снабжён
максимальной
токовой
защитой
,
действую
-
щей
на
трёхфазный
вакуумный
выключатель
.
Внеш
-
ний
рабочий
механизм
был
снабжён
электроприводом
,
обеспечивающим
возможность
дистанционного
управ
-
ления
вакуумным
выключателем
.
Для
дистанционного
наблюдения
за
положением
контактов
использовались
вспомогательные
переключатели
.
Для
питания
пере
-
менным
напряжением
120
В
приборов
управления
и
измерения
напряжения
переменного
тока
использован
вход
4,
подключённый
к
двум
трансформаторам
на
-
пряжения
мощностью
по
1,5
кВА
,
которые
смонтиро
-
ваны
внутри
корпуса
распределительного
устройства
.
Трансформаторы
напряжения
были
защищены
через
вакуумный
выключатель
,
управляемый
вручную
.
Для
мониторинга
токов
на
входах
3
и
4
они
оборудованы
трансформаторами
тока
с
коэффициентом
трансфор
-
мации
500:1,
смонтированными
внутри
корпуса
распре
-
делительного
устройства
.
РУ
оснащено
отсеком
аппаратуры
управления
,
в
которую
входят
реле
SEL-787,
реле
SEL-751A
и
комму
-
никационный
прибор
SEL-8300 (Radio RANGER —
бес
-
проволочная
система
индикации
неисправностей
фир
-
мы
SEL— Schweitzer Engineering Laboratories. —
Прим
.
перев
.
).
Реле
SEL-787
на
входе
3
обеспечивает
защи
-
ту
от
перегрузки
по
току
и
дифференциальную
защиту
трансформатора
.
Реле
SEL-751A
на
входе
4
защищает
трансформаторы
напряжения
от
перегрузки
по
току
.
Фирма
G&W Electric
предоставила
реле
,
вспомогатель
-
ный
источник
питания
и
схему
управления
.
Кроме
того
,
была
смонтирована
стойка
для
связи
с
городской
систе
-
мой
SCADA.
Требования
к
ЛРЦ
Концепция
ЛРЦ
исходит
из
того
,
что
трансформатор
и
АПВ
компонуются
совместно
в
кожухе
,
монтируемом
на
плите
,
причём
предусматривается
модульная
кон
-
струкция
.
Эта
концепция
потребовала
согласованного
решения
производителей
трансформатора
и
АПВ
.
Фирма
G&W Electric
предложила
поставить
своё
трёхфазное
устройство
АПВ
типа
Viper-ST.
Благодаря
модульной
конструкции
этого
прибора
удалось
отой
-
ти
от
общепринятого
способа
его
крепления
сверху
и
встроить
АПВ
в
модульную
конструкцию
ЛРЦ
с
одно
-
сторонним
доступом
и
с
разъёмами
коленчатой
формы
для
соединения
с
трансформатором
.
В
кожухе
имелся
боковой
отсек
,
вмещавший
устройство
SEL-651R
для
управления
устройством
АПВ
.
Прибор
АПВ
на
12,5
кА
обеспечивал
защиту
системы
от
симметричных
корот
-
ких
замыканий
.
В
городе
использовались
регуляторы
модульной
кон
-
струкции
и
изделия
T-Op II
фирмы
Cooper Power Systems.
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ
Распределения
41
www.tdworld.ru, www.tdworld.com
|
Март–апрель 2012
Устройство
АПВ
типа
Viper-ST,
адаптированное
к
установке
на
стороне
12
кВ
в
трансформаторном
модуле
;
разрядники
ко
-
ленообразной
формы
присоединены
к
аппаратуре
T-Ops.
В
РУ
35
кВ
,
на
стороне
ВН
трансформатора
,
на
стороне
НН
(12
кВ
),
а
также
на
секционном
разъединителе
после
регуляторов
были
размещены
разрядники
коленообраз
-
ной
формы
.
Для
индикации
неисправностей
использова
-
лась
контрольная
точка
аппаратуры
T-Op II.
Конструкция
Согласно
принятому
порядку
для
сооружения
под
-
станции
на
площадке
9
х
24
м
со
значительным
уклоном
требовалось
возвести
подпорную
стенку
высотой
2,7
м
и
тщательно
подготовить
заземляющую
сетку
.
План
работ
составили
фирмы
Jacob & Hefner
Associates Inc.
и
Electrical Design Systems Corp. (EDS).
Исследовательские
работы
и
проект
заземляющей
сет
-
ки
выполнила
фирма
Power System Engineering.
Ещё
одним
отличием
проекта
ЛРЦ
было
сооружение
фундаментов
под
оборудование
.
Сроки
были
сжатыми
.
Пуск
подстанции
в
эксплуатацию
должен
был
состоять
-
ся
20
июня
2011
года
,
а
строительные
работы
можно
было
начать
только
с
весны
того
же
года
.
Тридцать
дней
надо
было
отвести
на
выдерживание
бетона
,
что
создавало
существенные
трудности
для
генподрядчи
-
ка
—
фирмы
Pepper Constraction.
Поэтому
сборный
же
-
лезобетон
был
выбран
в
качестве
способа
сооружения
фундаментов
.
Корпорация
EDS
заключила
контракт
с
фирмой
Utility Concrete Prodacts
на
поставку
фундамен
-
тов
для
трансформатора
и
регуляторов
.
Для
РУ
35
кВ
был
спроектирован
специальный
фундамент
с
жёло
-
бом
.
Одновременное
сооружение
пяти
фундаментов
позволило
осуществить
установку
всех
элементов
обо
-
рудования
ЛРЦ
с
помощью
единственного
подъёмного
крана
в
течение
одного
рабочего
дня
.
Трубы
надо
было
выкладывать
точно
во
всех
трёх
плоскостях
,
чтобы
мон
-
тажные
площадки
имели
квадратную
форму
и
были
бы
выстроены
в
линию
.
Работы
по
протягиванию
кабеля
на
объекте
следовало
координировать
с
работами
по
сооружению
кабельного
колодца
и
трубопроводов
,
про
-
водимыми
фирмой
Meade Electric.
Окончательное
решение
Концепцию
ЛРЦ
можно
рассматривать
как
перспек
-
тивный
проект
полного
комплекта
элементов
подстан
-
ции
.
Город
St. Charles
получил
возможность
подключать
к
городской
распределительной
сети
новые
объекты
без
внесения
каких
-
либо
изменений
в
действующие
подстанции
.
Подстанции
по
проекту
ЛРЦ
требуют
мень
-
ших
затрат
и
материально
-
технического
обеспечения
,
нежели
расширение
действующих
подстанций
,
включая
расходы
на
питающие
линии
,
идущие
от
электростан
-
ций
к
узлам
нагрузки
.
Благодаря
отказу
от
общеприня
-
той
конструкции
и
переходу
к
модульным
конструкциям
контейнерного
типа
повышаются
безопасность
обслу
-
живания
и
надёжность
электроснабжения
.
Авторы
признательны
Тому
Каллсену
(Tom Callsen)
из
фирмы
Weldy-Lamont Associates Inc.
и
Марти
Рэйву
(Marty Rave)
из
фирмы
ComEd
за
участие
в
формирова
-
нии
основных
идей
проекта
.
Глинн
Амберджи
(Glynn Amburgey), gamburgey@
stcharlesil.gov,
в
течение
последних
14
лет
являет
-
ся
менеджером
по
электротехнике
и
связи
города
St.Charles,
штат
Иллинойс
,
США
.
До
того
он
работал
менеджером
-
консультантом
по
продукции
,
менедже
-
ром
по
продукции
у
производителя
электротехниче
-
ских
изделий
.
Занимал
также
инженерные
должности
на
крупных
предприятиях
частных
инвесторов
.
Он
имеет
две
степени
от
Университета
Пердью
(Purdue
University)
и
является
действительным
членом
IEEE
(Institute of Electrical and Electronics Engineers —
Ин
-
ститут
инженеров
электротехники
и
электроники
),
APPA, ANSI (American National Standards Institute —
Американский
институт
стандартов
), NEMA (National
Electrical Manufacturers Association —
Национальная
ассоциация
производителей
электрооборудования
)
и
I
Е
C (International Electrotechnical Commission —
Меж
-
дународная
электротехническая
комиссия
).
Томас
Брюль
(Thomas Bruhl)
, tbruhl@stcharlesil.
gov,
закончил
Университет
Пердью
(Purdue University)
в
1992
году
со
степенью
бакалавра
наук
в
области
«
машиностроение
» (BSME — Bachelor of Science in
Mechanical Engineering)
и
поступил
в
фирму
ComEd,
ныне
Exelon.
В
2002
году
он
стал
работать
в
админи
-
страции
города
St. Charles,
штат
Иллинойс
,
США
,
в
должности
инженера
по
распределительным
сетям
.
Се
-
годня
Томас
Брюль
управляет
планированием
и
обслу
-
живанием
линий
передач
,
распределительных
сетей
и
подстанций
города
St. Charles.
В
области
безопасности
уделяет
основное
внимание
созданию
локальных
рас
-
пределительных
центров
,
описанных
в
настоящей
ста
-
тье
.
Т
.
Брюль
является
профессиональным
инженером
.
Упомянутые
в
статье
компании
:
CG Power Systems
www.cgglobal.com
Commonwealth Edison
www.comed.com
Concast
www.concastinc.com
Cooper
www.cooperindustries.com
Electrical Design Systems Corp.
www.edscorp.net
G&W Electric
www.gwelec.com
J
acob & Hefner Associates
www.jacobandhefner.com
Meade Electric
www.meade100.com
Pepper Construction
www.pepperconstruction.com
Power System Engineering
www.powersystem.org
Schweitzer Engineering Laboratories
www.selinc.com
St. Charles Municipal Electric Utility
stcharlesil.gov
Utility Concrete Products
www.utilityconcrete.com
Weldy-Lamont Associates
www.weldy-lamont.com
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ
Распределения
Оригинал статьи: Подстанция «в шкафу»
Локальный распределительный центр в городе St. Charles решил проблемы мощности и надёжности.
