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.

Открытые распределительные устройства.png

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.

Элегазовые колонковые выключатели ВГК-СВЭЛ-110

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.

Разъединитель РГ(Н)-СВЭЛ-110 для всех конфигураций ОРУ.png

Рис. 3. Разъединитель РГ(Н)-СВЭЛ-110 для всех конфигураций ОРУ

Заземлитель нейтрали трансформатора ЗОН-СВЭЛ-110 рубящего типа.png Рис. 4. Заземлитель нейтрали трансформатора ЗОН-СВЭЛ-110 рубящего типа

Короткозамыкатели и отделители

Раньше использовались для отключения поврежденных участков электрической цепи и переключения питания, но сегодня практически вытеснены элегазовыми выключателями, которые обеспечивают более высокую скорость срабатывания и минимальный износ элементов оборудования.

Измерительные трансформаторы

Трансформаторы тока (ТТ) понижают высокие токи до безопасного уровня для подключения релейной защиты, счетчиков и измерительных приборов (рис. 5).

Измерительный трансформатор тока ТГ-СВЭЛ-110 элегазовый.png 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.

Измерительный трансформатор напряжения 110 кВ элегазовый.png 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.

Реакторное оборудование производства СВЭЛ.png 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.