Что такое ОРУ? Расшифровка аббревиатуры выглядит следующим образом: открытые распределительные устройства. Все оборудование открытых распределительных устройств размещается под открытым небом, без зданий и защитных кожухов (рис. 1). Это значительно упрощает конструкцию, снижает капитальные затраты и облегчает обслуживание.
Рис. 1. Открытые распределительные устройства
Открытое распределительное устройство (ОРУ) в энергетике — ключевой элемент подстанций высокого напряжения (35–220 кВ). Оно отвечает за прием, распределение и безопасную передачу электроэнергии от электростанций к потребителям.
Назначение и особенности ОРУ – открытых распределительных устройств подстанций
Устройства ОРУ устанавливаются на магистральных и распределительных подстанциях промышленных объектов, городских сетей и инфраструктуры. Открытые распределительные устройства на 110–220 кВ чаще применяются на межсистемных и районных узлах, а ОРУ 35–110 кВ — в местных сетях и на крупных предприятиях.
Основные функции ОРУ:
- прием электроэнергии от ЛЭП;
- распределение на другие линии или понижающие трансформаторы;
- коммутация оборудования в штатном и аварийном режимах;
- защита сети и персонала (за счет изоляции, автоматических отключений, заземления).
От исправной работы ОРУ в энергетике зависят стабильность энергоснабжения, безопасность объектов и людей. Такие устройства особенно актуальны там, где есть свободная территория и важны простота монтажа, ремонта и доступ к аппаратуре.
Конструкция открытых распределительных устройств, их компоновка
ОРУ проектируются с учетом местных климатических условий — возможности обледенения, ветровых нагрузок, сейсмической активности. Чаще всего оборудование размещается на бетонных фундаментах с системой отвода масла и дренажем. Все устройство делится на функциональные зоны: линии, трансформаторы, шины. Для безопасного обслуживания предусматриваются технологические проезды и проходы.
Принципы компоновки оборудования:
- схемы шин: одно- или двухсистемные — в зависимости от числа присоединений и критериев надежности;
- радиальные, кольцевые, мостиковые схемы — по числу линий и направлений питания;
- секционирование шин — для возможности ремонтных работ без отключения всей подстанции.
На подстанциях на 110 кВ и выше часто используют двухсекционные схемы с резервными присоединениями. Расстояния между токоведущими частями, элементами изоляции, от земли и зданий соответствуют ПУЭ и требованиям ГОСТов.
Оборудование открытых распределительных устройств
ОРУ включает коммутационные, измерительные, защитные устройства и конструктивные элементы. Каждая группа оборудования обеспечивает стабильную, безопасную и управляемую работу подстанции.Коммутационное оборудование
Выключатели высокого напряжения
Отключают ток при нормальной работе и в случае короткого замыкания. Современные ОРУ оснащаются элегазовыми выключателями (с электротехническим газом SF₆ в качестве изолирующей и дугогасящей среды).Элегазовые выключатели (рис. 2):
- компактны;
- имеют высокую отключающую способность;
- служат до 40 лет при минимальном обслуживании;
- позволяют создавать КРУЭ — комплектные распределительные устройства с полной герметизацией.
Элегазовые выключатели постепенно вытесняют устаревшие масляные и маломасляные из-за их пожароопасности и высокой потребности в регулярном обслуживании.
Рис. 2. Элегазовые колонковые выключатели ВГК-СВЭЛ-110
Разъединители и заземлители
Разъединители создают визуальный разрыв цепи для обеспечения безопасного ремонта, а заземлители защищают персонал и оборудование от перенапряжений (рис. 3, 4). Применяются ножевые, колонковые и натяжные модели разъединителей в зависимости от компоновки шин.
Рис. 3. Разъединитель РГ(Н)-СВЭЛ-110 для всех конфигураций ОРУ
Рис. 4. Заземлитель нейтрали трансформатора ЗОН-СВЭЛ-110 рубящего типа
Короткозамыкатели и отделители
Измерительные трансформаторы
Трансформаторы тока (ТТ) понижают высокие токи до безопасного уровня для подключения релейной защиты, счетчиков и измерительных приборов (рис. 5).
Рис. 5. Измерительный трансформатор тока ТГ-СВЭЛ-110 элегазовый
Трансформаторы напряжения (ТН) снижают напряжение до стандартных значений для коммерческого учета электроэнергии, питания релейной защиты и автоматики.
Оба типа обеспечивают гальваническую развязку между силовой и измерительной цепями и являются обязательными элементами любой схемы открытых распределительных устройств.
Рис. 6. Измерительный трансформатор напряжения 110 кВ элегазовый
Защита открытого распределительного устройства
Ограничители перенапряжения (ОПН) защищают оборудование от грозовых и коммутационных перенапряжений. Современные модели основаны на оксидно-цинковых резисторах. Они отличаются высокой скоростью срабатывания, точностью и надежностью.
Реакторы (обычно токоограничивающие) применяются избирательно — для снижения воздействия коротких замыканий, регулирования режимов сети и повышения устойчивости.
Рис. 7. Реакторное оборудование производства СВЭЛ
Конструктивные элементы ОРУ
Конструктивные элементы — неотъемлемая часть ОРУ. К ним относятся:
- изоляторы (опорные и подвесные);
- шины и ошиновка;
- металлические опоры, фермы;
- фундаменты, заземляющие устройства и молниеотводы.
Они обеспечивают электрическую прочность системы, устойчивость к нагрузкам и неблагоприятным погодным условиям.
Схемы подключения и размещение оборудования
Компоновка ОРУ строится на основе типовых схем электрических соединений.
Чаще всего применяются:
- мостиковая схема — компактное решение для подстанций с мощностью 35–110 кВ с ограниченным числом присоединений. Недорогая, не допускает секционирования;
- секционированная сборная шина с секционным выключателем — позволяет отключать части схемы для ремонта без остановки всей подстанции. Используется на объектах с мощностью 110–220 кВ;
- двойная система шин — одна рабочая, другая резервная. Обеспечивает надежность и гибкость переключений, особенно на ответственных объектах с повышенными требованиями;
- обходная шина (ОСШ) — применяется на крупных узловых подстанциях. Позволяет обслуживать оборудования по секциям, без отключения питания.
При проектировании учитываются трассы ошиновки, безопасные расстояния, прогноз аварийных ситуаций. В условиях плотной застройки возможны частичное внедрение в схемы модулей КРУЭ или цифровых систем управления.
Цифровизация и современные технологии
ОРУ постепенно становятся цифровыми. Применение протокола IEC 61850 позволяет объединять средства автоматики и защиты через оптоволоконные линии связи. Это снижает количество кабелей, упрощает ввод в эксплуатацию, а также облегчает диагностику и обслуживание.
Также успешно внедряются в ОРУ:
- цифровые трансформаторы тока и напряжения;
- многофункциональные терминалы защиты;
- автоматизированные рабочие места с централизованным управлением.
Другая важная тенденция — использование КРУЭ в составе устройств открытого типа — позволяет снизить площадь размещения и повысить безопасность работы оборудования за счет герметичной элегазовой изоляции.
Эксплуатация и обслуживание оборудования ОРУ
Надежная эксплуатация открытых распределительных устройств обеспечивается системой регламентного обслуживания: плановыми осмотрами, сезонной проверкой, профилактикой и ремонтом.
Профилактика включает:
- термовизионный контроль соединений;
- измерение сопротивления изоляции;
- проверку работы выключателей и приводов;
- диагностику заземления, молниезащиты, состояния изоляторов (фарфоровых и полимерных);
- проверку герметичности (для КРУЭ) и систем обогрева перед межсезоньем.
Ремонтные работы проводятся как в плановом (текущем или капитальном), так и в аварийном порядке. При необходимости производятся полная разборка и восстановление узлов — выключателей, трансформаторов и других. Периодичность ремонта зависит от типа оборудования и условий эксплуатации: например, элегазовые выключатели нуждаются во вмешательстве реже, чем масляные.
Эксплуатация оборудования открытых распределительных устройств требует квалифицированного персонала с IV–V группой допуска по электробезопасности. Специалисты должны:
- знать схемы и принципы работы оборудования подстанции;
- уметь пользоваться средствами индивидуальной защиты;
- проходить регулярные проверки знаний и тренировки;
- владеть навыками работы с цифровыми устройствами и терминалами.
Обучение и повышение квалификации обязательны при работе с оборудованием высокого напряжения.
Заключение
Открытые распределительные устройства на напряжение 35–220 кВ — неотъемлемая часть подстанций, обеспечивающая надежное распределение и управление потоками электроэнергии. Их роль особенно велика на объектах с высоким уровнем ответственности — в промышленности, энергетике, городской и транспортной инфраструктуре.
ОРУ –– распределительные устройства продолжают активно развиваться в направлении цифровизации, внедрения элегазовой техники и систем мониторинга.
Список используемой литературы
1. ПУЭ. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. — М.: Минэнерго РФ, 2023.
2. ГОСТ 1516.3-96. Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции.
3. ГОСТ Р 59279-2020. Схемы принципиальные электрические распределительных устройств от 35 до 750 кВ подстанций. Типовые решения. Рекомендации по применению.
4. ГОСТ Р 54828-2022. Комплектные распределительные устройства в металлической оболочке с элегазовой изоляцией (КРУЭ) на номинальные напряжения 110 кВ и выше. Общие технические условия. –– URL:
Кулеева, Л. И. Проектирование подстанции: учебное пособие для СПО. — Саратов: Профобразование, 2020.