Комплектные распределительные устройства

Комплектные распределительные устройства (КРУ) представляют собой полностью собранные на заводе-изготовителе электротехнические конструкции, содержащие коммутационные аппараты, устройства защиты, измерения, управления, вспомогательные цепи и элементы, размещенные в закрытых металлических шкафах (ячейках). Они предназначены для приема и распределения электроэнергии на напряжения от 6 до 35 кВ в сетях трехфазного переменного тока частотой 50/60 Гц.

1. Классификация и виды КРУ

1.1. По типу установки

• КРУ (Комплектное Распределительное Устройство): Для внутренней установки в отапливаемых помещениях.
• КРУН (Комплектное Распределительное Устройство Наружной установки): Для работы на открытом воздухе, имеют усиленную защиту от атмосферных воздействий.
• КРУЭ (Комплектное Распределительное Устройство с Элегазовой изоляцией): Используют элегаз (SF₆) в качестве изолирующей и дугогасящей среды.

1.2. По конструктивному исполнению

• КРУ с выкатными элементами: Основные аппараты (выключатель, ТТ, разъединители) смонтированы на тележке, которая может выкатываться из шкафа для обслуживания и ремонта.
• КРУ с неподвижными элементами: Аппараты жестко закреплены внутри шкафа. Более компактны и дешевы, но сложнее в ремонте.

1.3. По типу применяемого выключателя

• КРУ с вакуумными выключателями: Современный стандарт для напряжений 6-35 кВ. Обладают высоким коммутационным ресурсом, пожаробезопасны, не требуют обслуживания.
• КРУ с элегазовыми выключателями: Используются для更高的 напряжений или в особых условиях. Элегаз обладает превосходными дугогасящими и изолирующими свойствами.
• КРУ с маломасляными выключателями: Устаревший тип, но еще встречается в эксплуатации. Требуют регулярного обслуживания и контроля масла.

2. Конструкция КРУ: Основные элементы и их функции

Конструктивно КРУ представляет собой ряд соединенных между собой металлических шкафов (ячеек), каждый из которых выполняет определенную функцию.

2.1. Основные отсеки (ячейки)

1. Ячейка линейная (отходящей линии): Для подключения потребителей (трансформаторов, двигателей, кабельных линий).
2. Ячейка вводная: Для подключения источника питания (шины, кабель, трансформатор).
3. Ячейка секционная: Для соединения двух секций сборных шин.
4. Ячейка трансформатора напряжения (ТН): Для подключения измерительных трансформаторов напряжения.
5. Ячейка собственных нужд (СН): Для питания цепей управления, освещения, обогрева КРУ.

2.2. Конструктивные зоны внутри шкафа (система внутреннего разделения)

Современные КРУ имеют четкое разделение на отсеки для повышения безопасности и удобства обслуживания.

• Отсек сборных шин: Расположен в верхней или задней части шкафа. Содержит главные шины, соединяющие все ячейки. Закрыт металлическими шторками или крышками.
• Отсек высоковольтного аппарата (выкатной элемент): Содержит силовой выключатель, трансформаторы тока (ТТ), защитные разрядники. Это основная рабочая зона.
• Отсек линейных разъединителей (кабельный отсек): Расположен в нижней части. Содержит кабельные наконечники, заземляющие ножи, устройства ограничения перенапряжений (ОПН). Сюда подключаются силовые кабели.
• Низковольтный отсек (отсек управления): Расположен на дверце шкафа или в отдельном блоке. Содержит устройства РЗА (релейной защиты и автоматики), микропроцессорные терминалы, цепи управления, сигнализации и измерения.

3. Ключевые компоненты и аппараты КРУ

• Высоковольтный выключатель: Основной коммутационный аппарат для включения/отключения нагрузочных токов и токов короткого замыкания (КЗ).
• Разъединитель: Создает видимый разрыв цепи для безопасного проведения работ. Не предназначен для отключения тока нагрузки.
• Заземляющие ножи: Для безопасного заземления отключенных участков цепи.
• Трансформаторы тока (ТТ): Для преобразования высокого первичного тока в стандартные значения (1А или 5А) для цепей измерения и защиты.
• Трансформаторы напряжения (ТН): Для преобразования высокого напряжения в низкое (100 В) для измерений и питания цепей защиты.
• Ограничители перенапряжений (ОПН): Защищают оборудование от грозовых и коммутационных перенапряжений.
• Шинные мосты и изоляторы: Для соединения аппаратов и изоляции токоведущих частей.

4. Системы безопасности и блокировки

Безопасность персонала — приоритет в конструкции КРУ. Для этого применяются механические и электрические блокировки:

• Блокировка «дверь-положение выключателя»: Дверь отсека выключателя нельзя открыть, пока выключатель включен.
• Блокировка «заземляющие ножи-выключатель»: Ножи заземления нельзя включить при включенном выключателе, и наоборот.
• Блокировка «разъединитель-выключатель»: Разъединитель нельзя отключить под нагрузкой (только при отключенном выключателе).
• Блокировка выкатной тележки: Тележку нельзя переместить в «рабочее» положение, если выключатель включен.

5. Преимущества КРУ перед открытыми распределительными устройствами (ОРУ)

1. Компактность: Значительно меньшая занимаемая площадь (в 5-10 раз).
2. Безопасность: Все токоведущие части закрыты, исключен случайный контакт с ними.
3. Скорость монтажа: Поставляются в собранном виде, требуется только установка на фундамент и подключение кабелей.
4. Надежность: Заводская сборка и наладка обеспечивают высокое качество.
5. Защищенность от внешней среды: Пыль, влага, животные не могут попасть внутрь.
6. Удобство эксплуатации и ремонта: Возможность выкатки выключателя без отключения всей секции шин.

6. Нормативная база и стандарты

Проектирование, изготовление и эксплуатация КРУ регламентируется строгими стандартами:

• ГОСТ Р 52726-2007: «Разъединители и заземлители переменного тока на напряжение свыше 1 кВ…».
• ГОСТ Р 52565-2006: «Выключатели переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ…».
• МЭК 62271-200: «Комплектные распределительные устройства высокого напряжения».
• ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок): Глава 4.3.

7. Особенности эксплуатации и технического обслуживания

1. Визуальный осмотр: Проверка целостности блокировок, состояния указателей положения, отсутствия подтеков, коррозии.
2. Контроль состояния контактов: Тепловизионный контроль для выявления перегрева.
3. Обслуживание выключателя: Проверка механических характеристик (скорость включения/отключения, время срабатывания), контактного износа.
4. Профилактические испытания: Измерение сопротивления изоляции, высоковольтные испытания изоляции.
5. Проверка устройств РЗА: Регулярная проверка уставок и работоспособности релейной защиты.

Заключение

Комплектные распределительные устройства — это технологический стандарт современной распределительной электроэнергетики среднего напряжения. Они воплотили в себе требования безопасности, надежности, компактности и удобства эксплуатации. Благодаря модульности конструкции КРУ легко адаптируются под любые задачи объекта, от небольшой промышленной подстанции до главного распределительного щита крупного завода или энергоузла.

Эволюция КРУ продолжается в направлении повышения интеллектуальности: внедрение цифровых датчиков, микропроцессорных терминалов РЗА с функцией самодиагностики и интеграция в системы АСУ ТП (АСУ ТП) делают их ключевым элементом «цифровой подстанции» будущего.