Сооружение открытых подстанций в городах и на промышленных предприятиях ограничивается стесненностью территории, уровнем шума, создаваемого трансформаторами, напряженностью электрического поля от ВЛ-110 кВ и электрооборудования ПС, а также другими градостроительными требованиями. Кроме того, возникает опасность протекания токов КЗ по земле при обрывах проводов и грозозащитных тросов и при эксплуатационных КЗ в сети – возникновения напряжений прикосновения и шага.
Допустимое расстояние от жилых домов до открытых ПС с трансформаторами мощностью 40 МВА должно быть не менее 300 м, мощностью 60 МВА – 700 м. Для закрытых ПС минимальные расстояния до жилых и коммунально-бытовых зданий по условиям шума могут приниматься равными для трансформаторов до 60 МВА – 30 м, до 125 MBА – 50 м, до 200 МВА – 70 м.
В сложившихся обстоятельствах с технической, экологической и экономической точек зрения актуально строительство закрытых ПС с питанием их по кабельным линиям 110 кВ. Этому способствует и появление нового электротехнического оборудования.
Кабельная линия напряжение 110 кВ. Для кабельной линии 110 кВ приняты одножильные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) производства компании АББ. Непрерывная нагрузка на кабели с изоляцией может прилагаться вплоть до температуры проводника 90°С. Однако лучше ограничить рабочую температуру примерно 65°С, чтобы иметь запас по нагрузке, уменьшить потери и избежать возможной термической нестабильности вследствие высушивания прилегающей почвы.
Каждая цепь двухцепной кабельной линии напряжением 110 кВ (рис. 1) прокладывается в отдельных железобетонных лотках Л-4-8/2 и закрываются железобетонными плитами перекрытия лотков П-5д-8. Ширина двухцепной линии с охранными зонами составляет меньше 4-х метров по сравнению 50-ю метрами, которые занимает двухцепная ВЛ-110 кВ, т. е. ширина полосы, занимаемая КЛ-110 кВ уменьшается в 13 раз. Экономически это означает, что снижаются затраты на покупку земли под строительство КЛ, а также ежегодные платежи за используемую землю.
Закрытая подстанция напряжением 110/10 кВ. Распределительное устройство 110 кВ ПС выполнено из трехфазных элегазовых модулей PowerIT EXK-01 производства фирмы AББ (рис. 2), которые включают выключатели, разъединители-заземлители, измерительные трансформаторы, вспомогательные модули. С помощью стандартных модулей можно создавать подстанции с одинарной или двойно системой шин, с обходными шинами, а также с разъединителями и шинными перемычками. Размер помещения, в котором располагается ЗРУ-110 кВ, составляет 6×12 м.
Характерные особенности и преимущества элегазовых подстанций PowerIT EXK-01 в трехфазном исполнении это: компактная конструкция, высокий коэффициент готовности, низкий уровень требований к техническому обслуживанию и ремонту, короткие сроки поставки и ввода в эксплуатацию, сборка из унифицированных модулей.
Строительная часть подстанции. Подстанция размещается в двухэтажном здании. Размеры подстанции составляют: по ширине 48 м, по глубине 21 м, высота каждого этажа составляет 6 м. Также имеется цокольное помещение, высотой 3 м, которое используется для подвода питающего кабеля. Кабельные линии 110 кВ подходят к ПС в земле, в лотках. Через кабельное помещение, расположенное на первом этаже, поднимаются на второй этаж в ЗРУ-110 кВ и подключаются к линейному модулю ЕХК-0. В помещении ЗРУ-110 кВ устанавливаются 7 модулей, позволяющих производить секционирование и подключение силовых трансформаторов. Трансформаторы расположены в закрытых камерах, занимающих по высоте два этажа. Помещение позволяет устанавливать силовые трансформаторы мощностью до 63 МВА. ЗРУ-110 кВ соединяется с силовыми трансформаторами закрытым элегазовым токопроводом 110 кВ в трехфазном исполнении.
Рисунок 1 – Прокладка двухцепной кабельной линии 110 кВ в железобетонных лотках
Рисунок 2 – КРУЭ 110 кВ типа EXK-0