Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
46. Структура и схема Главных понижающих подстанций
Главные понизительные подстанции, питающие крупные промышленные предприятия, включают в себя распределительные устройства на напряжение 35...220 и 6 (10) кВ, главные трансформаторы на напряжение 35...220/6 (10) кВ, трансформаторы собственных нужд на напряжение 6 (10)/0,4 кВ, конденсаторные батареи напряжением 6 (10) кВ, щиты управления электроснабжением, мастерские и т. д.
На ГПП, как правило, устанавливают два одинаковых трансформатора на 35...220/6 (10) кВ. Необходимость двух трансформаторов обусловлена тем, что на современных промышленных предприятиях преобладают нагрузки второй категории и обычно имеются нагрузки первой категории, для питания которых необходимо иметь два независимых источника. Установка более двух трансформаторов неэкономична и применяется в основном лишь при расширении предприятия. Главные понизительные подстанции размещают вблизи центра нагрузки.
При установке на ГПП двух трансформаторов, питаемых от разных линий электропередачи, создаётся возможность применения надёжных и высокоэкономичных упрощённых схем: блока линия 35...220 кВ — трансформатор ГПП и блока линия на 35...220 кВ — трансформатор ГПП — токопровод на 6 (10) кВ. Эти схемы не содержат сборных шин и выключателей на стороне первичного напряжения ГПП, а на стороне вторичного напряжения 6 (10) кВ обычно имеют одиночную секционированную систему шин или токопроводы от каждого трансформатора. Одно- трансформаторные ГПП можно применять при наличии возможности обеспечить резервное питание нагрузок первой и второй категорий по сети напряжением 6 (10) кВ от соседних подстанций или ТЭЦ. Экономичность этих схем и индустриализация монтажа подстанций возросли в связи с изготовлением последних на заводе в виде блочных подстанций типа КТПБ.
Рис. 1. Схема ГПП напряжением 35...220/6 (10) кВ с секционированной системой шин на стороне напряжения 6 (10) кВ.
На рис. 1 приведена схема ГПП напряжением 35...220/6 (10) кВ для предприятия средней мощности, получающего электроэнергию от энергосистемы по двум радиальным линиям BЛ1 и BЛ2. Трансформаторы Т1, Т2 подключают к линиям только через разъединители QS1, QS2 РЛНД (разъединитель с линейным контактом, наружной установки, двухколонковый), так как при радиальной схеме нет необходимости в отделителях. Перемычка между цепями напряжением 35...220 кВ, позволяет питать каждый трансформатор не только от своей, но и от другой линии. По условиям ремонта в перемычку включают последовательно два разъединителя (на схеме QS3, QS4). Согласно СН 174-75, следует применять в основном схему без перемычки напряжением 35...220 кВ, но допускается использование её в тех случаях, когда по условиям работы ГПП возникает необходимость в питании двух трансформаторов от одной линии, например при загрузке трансформаторов свыше 70 %, когда при отключении одного из них нагрузка другого превышает 140%.
На вводах к трансформаторам устанавливают короткозамыкатели QK1, QK2: в сетях с глухозаземлённой нейтралью — в одной фазе, в сетях с изолированной нейтралью — в двух. Короткозамыкатель автоматически включается при срабатывании релейной защиты в результате внутренних повреждений в трансформаторе ГПП, к которым нечувствительна защита с помощью головных выключателей линий BЛ1 и ВЛ2 энергосистемы. При включении короткозамыкателя создаётся искусственное короткое замыкание на входах высшего напряжения (ВН) трансформатора. На такое короткое замыкание реагирует релейная защита линии в системе и отключает соответствующую линию.
Двухобмоточные трансформаторы ГПП имеют схему соединения обмоток У/Д-11 или У0/Д-11. Включение нейтралей трансформаторов 110...220 кВ на землю осуществляется через однополюсные разъединители QS5, QS6 типа ЗОН. Последние включают не всегда. Число включенных на землю нейтралей регулируют так, чтобы ток одно- и двухфазного коротких замыканий на землю не превышал установленные пределы. Для защиты изоляции трансформаторов от пробоя при возникновении перенапряжения в период работы с заземлённой нейтралью предусмотрены разрядники FV2, FV3 в нейтрали. Кроме того, разрядники устанавливают на вводе ВН трансформаторов во всех трёх фазах для защиты от набегающих по линиям волн перенапряжений (на схеме FV1, FV4).
Трансформаторы ГПП подключают к сборным шинам вторичного напряжения 6 (10) кВ через масляные выключатели QF1 и QF2 и разъединители QS7 и QS8. Если требуется ограничение тока короткого замыкания в сети предприятия напряжением 6 (10) кВ, то между выключателями и разъединителями ввода включают трёхфазные бетонные реакторы LR1, LR2.
На рис. 2 показаны схемы подключения вводов трансформаторов ГПП к сборным шинам распределительного устройства напряжением 6 (10) кВ. Схему а применяют при установке трансформаторов мощностью до 25 MB•А. При большей мощности трансформаторов обычно требуются мероприятия по ограничению токов короткого замыкания. При мощности трансформатора 40 MB•А применяют схемы бив, при мощности 63 MB•А рекомендуются схемы гид. Если же мощность трансформатора достигает 80 MB•А, то применяют схемы е, ж, з.
К вводам подключаются трансформаторы собственных нужд подстанции для обеспечения питания приёмников собственного расхода, в том числе приводов масляных выключателей, независимо от состояния сборных шин напряжением 6 (10) кВ ГПП.
Сборные шины напряжением 6 (10) кВ распределительных устройств ГПП секционируют выключателем. Благодаря этому при повреждении или ремонте сборных шин отключается только одна секция и все основные электроприёмники получают питание от другой секции. При внезапном исчезновении напряжения на одной секции, например при отключении питающей линии, с помощью устройств АВР включается секционный выключатель, обеспечивая питание секции. Секционный выключатель выбирают по нагрузке одной секции шин, а выключатель ввода трансформатора — по нагрузке двух секций в послеаварийном режиме ГПП. Для ограничения токов короткого замыкания секционный выключатель нормально отключен.
Схема ГПП предприятия средней мощности, получающего электроэнергию по отпайкам от двух магистральных линий. В этом случае необходимы отделители QR1, QR2 для отключения поврежденного трансформатора ГПП от магистрали. Отключение отделителя происходит автоматически в период бестоковой паузы между моментом отключения головного выключателя магистрали после включения короткозамыкателя (QK1, QK2) и моментом повторного включения головного выключателя линии под действием устройств АГ1В.
Трансформаторы мощностью 25 MB•А и более имеют расщепленную вторичную обмотку. Расщепление обмотки представляет собой эффективный способ ограничения токов короткого замыкания в электросети предприятия. Для этой же цели применяется групповое реактирование обычными и сдвоенными реакторами, включаемыми в цепь выводов трансформатора. Применявшееся ранее индивидуальное реактирование каждой отходящей линии не рекомендуется по соображениям компоновки и экономии оборудования.
Рис. 2. Схема ГПП напряжением 35...220/6 (10) кВ с четырьмя секциями сборных шин напряжением 6 (10) кВ:
ТСН1, ТСН2 — трансформаторы собственных нужд; TV1—TV4 — трансформаторы напряжения.
В схеме, показанной на рис. 2, каждая вторичная обмотка обоих трансформаторов подключена к отдельной секции шин напряжением 6 (10) кВ. Все четыре секции одной системы сборных шин работают раздельно, но при выходе из работы одного трансформатора вся нагрузка автоматически переводится на другой включением секционных выключателей QB1 и QB2 под действием устройств А В Р. В распределительном устройстве данной подстанции установлены ячейки КРУ с масляными выключателями QF типа ВМП напряжением 6(10) кВ. Выкатные масляные выключатели имеют втычные контакты, поэтому нет необходимости в разъединителях. Конденсаторные батареи, измерительные трансформаторы напряжения предусматриваются на каждой секции шин, так как их режим регулируется самостоятельно и напряжения секций могут существенно различаться.
47. Основное электрооборудование ГПП.
Состоит из сборных шин, к которым через ответвительные шины подключаются различные присоединения:
Сборными шинами называются короткие участки шин жесткой или гибкой конструкции, обладающие малым электрическим сопротивлением, предназначенные для подключения присоединений.
Питающие и отходящие линии подключаются к сборным шинам через разъединители и выключатели. На каждую линию необходим один выключатель, один или два шинных разъединителя (в зависимости от применяемой системы сборных шин) и один линейный разъединитель.
При использовании комплектных распределительных устройств выкати ого исполнения выключатели, трансформаторы напряжения и другое оборудование устанавливаются на выкатных тележках. В этом случае на схеме указываются штепсельные разъемы.
В распределительных устройствах обязательно предусматриваются стационарные заземляющие ножи, обеспечивающие заземление аппаратов и ошиновки без применения переносных заземлителей. Распределительные устройства должны быть оборудованы оперативной блокировкой, исключающей ошибочные действия с разъединителями, выключателями, заземляющими ножами и т. д.
48. Режимы работы оборудования
ОПЕРАТИВНЫЕ СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ.
Оперативное состояние электрического оборудования (генераторов, трансформаторов, синхронных компенсаторов, коммутационных аппаратов, сборных шин, токоведущих частей, линий электропередачи и пр.) определяется положением коммутационных аппаратов, с помощью которых оно отключается или включается под напряжение и вводится в работу.
Принятое в эксплуатацию оборудование должно находиться в одном из следующих оперативных состояний:
— в работе, в том числе в автоматическом резерве, под напряжением;
— в резерве;
— в ремонте;
— в консервации.
Каждое устройство релейной защиты и автоматики может находиться в состоянии:
— включенном (введенном) в работу;
— отключенном (выведенном) из работы;
— отключенном для технического обслуживания.
Устройство РЗА считается включенным в работу, если все выходные цепи, в том числе контакты выходных реле этого устройства, с помощью накладок (блоков, ключей) подключены к цепям управления включающих или отключающих электромагнитов управления коммутационных аппаратов.
Устройство РЗА считается отключенным, если все выходные цепи, в том числе контакты выходных реле этого устройства, отключены накладками (блоками, ключами) от включающих или отключающих электромагнитов управления коммутационных аппаратов.
Устройство РЗА считается отключенным для технического обслуживания (эксплуатационной проверки), если его нельзя включить в работу из-за неисправности самого устройства или его цепей, а также для проведения профилактических работ на устройстве или в его цепях.
50. Схемы ГПП и ПГВ 35-220 кВ
Глубоким вводом называется система электроснабжения с максимально возможным приближением высшего напряжения (35—220 кВ) к электроустановкам потребителей с минимальным количеством ступеней промежуточной трансформации и аппаратов.
Подстанции глубоких вводов выполняются по упрощенной схеме без сборных шин и, как правило, без выключателей на стороне первичного напряжения.
1. Схемы с короткозамыкателями и отделителями (рис. 1 ,а) применяются при установке понизительных трансформаторов 6300 кВ-А и выше, присоединяемых к ответвлениям от проходящих магистральных линий 35—220 кВ, в том числе линий глубоких вводов. Схема действует в такой последовательности: под воздействием релейной защиты замыкается короткозамыкатель поврежденного трансформатора и отключается головной выключатель питающий линии, снабженный устройством автоматического повторного
включения (АПВ).
Рис. 1. Подстанции глубоких вводов 110—220 кВ без сборных шин на первичном напряжении.
а — с отделителями и короткозамыкателями при магистральном питании: б — только с короткозамыкателями при радиальном питании; в —только с разъединителями при радиальном питании; г — с подачей отключающего импульса при двух радиальных линий к одному выключателю; д — с подачей отключающего импульса при присоединении е — только с отделителями ж — со стреляющими предохранителями; з — с выключателями на вводах; к — с выключателями на вводах и в перемычке.
2. Схемы только с короткозамыкателям и (без отделителей) применяются для трансформаторов тех же мощностей, что и схемы с отделителями, но только для питания каждого трансформатора отдельной радиальной линией по схеме блока линия—трансформатор (рис. 1,6). При возникновении повреждения в трансформаторе короткозамыкатель включается под воздействием релейной защиты от внутренних повреждений в трансформаторе (газовой, дифференциальной), к которым нечувствительна защита головного участка линии; происходит искусственное короткое замыкание, вызывающее отключение головного выключателя этой линии.
3. Схемы только с разъединителями или с глухим присоединением на стороне первичного напряжения трансформаторов (рис. 1,в) можно применять для трансформаторов мощностью до 4000.—6300 кВ-А включительно, не требующих газовой защиты при питании их по радиальной тупиковой линии по схеме блока линия — трансформатор. Эти схемы можно применить также для трансформаторов любой мощности при радиальном питании в следующих случаях:
при относительно близком расположении источника питания, когда экономически и технически целесообразным является дистанционное управление выключателями головного участка питающей линии по контрольным проводам с воздействием на них защиты трансформатора;
при подаче отключающего импульса на головной выключатель питающей линии (рис. 1, г);
если защита на головном участке питающей линии оказывается достаточно чувствительной при повреждении внутри трансформатора.
4. Схемы с выключателями. При определенных условиях на ПГВ промышленных предприятий оказывается необходимым применение масляных или воздушных выключателей. Обоснованиями для применения таких схем могут явиться:
условия самозапуска электродвигателей, так как время действия АВР по схеме с отделителями больше, чем при схеме с выключателями;
5. Схемы с разъединителями и стреляющими предохранителями типов ПСН35 и ПСН110 (рис. 1 ,ж) применяются на открытых подстанциях 35 и 110 кВ в пределах их параметров по номинальному току, напряжению и разрывной мощности. В закрытых помещениях их ставить не допускается. Конструкция предохранителей ПСН основана на использовании дугогасящих свойств винипласта (или полихлорвинила), который выделяет газы под воздействием высокой температуры дуги, образующейся при перегорании плавкой вставки. Газы повышают давление в трубке предохранителя. Поэтому при его срабатывании получается выхлоп хлористых газов в виде выстрела и снопа пламени, почему предохранители и названы стреляющими. Для безопасности персонала предусматривается ограждение предохранителей.
51. Присоединение распределительных устройств напряжением 6... 10 кВ к понижающим трансформаторам.
52. Схема с двумя системами шин
Применяются следующие схемы с двумя системами шин:
В схеме с двумя системами сборных шин каждое присоединение содержит выключатель, два шинных разъединителя и линейный разъединитель. Системы шин связываются между собой через шиносоединительный выключатель (рис.).
Рис. Схема с двумя системами шин с шиносоединительным выключателем Q1.
Возможны два варианта работы этой схемы. В первом варианте одна система шин является рабочей, вторая — резервной. В нормальном режиме работы все присоединения подключены к рабочей системе шин через соответствующие шинные разъединители. Напряжение на резервной системе шин в нормальном режиме отсутствует, шиносоединительный выключатель отключен. Во втором варианте, который в настоящее время получил наибольшее применение, вторую систему сборных шин используют постоянно в качестве рабочей в целях повышения надежности электроустановки. При этом все присоединения к источникам питания и к отходящим линиям распределяют между обеими системами шин. Шиносоединительный выключатель в нормальном режиме работы замкнут. Схема называется «две рабочие системы шин».
53. Схемы распределительных подстанций напряжением выше 1 кВ
Распределительные подстанции напряжением 10(6) кВ в соответствии с ПУЭ называются распределительными пунктами (РП). Последние широко применяются в системах электроснабжения промышленных предприятий, городов, поселков, агропромышленных комплексов. Распределительные пункты, как правило, выполняются с одиночной секционированной или несекционированной системой шин.
Распределительные пункты в системах электроснабжения промышленных предприятий рекомендуется сооружать для удаленных от ГПП потребителей [компрессорных, насосных станций, производственного корпуса с несколькими трансформаторными подстанциями 10(6) кВ]. При числе отходящих линий 10(6) кВ менее восьми целесообразность сооружения РП должна быть обоснована.
Для городских сетей целесообразность сооружения РП определяется следующим: нагрузка РП на расчетный срок должна составлять на шинах 10 кВ не менее 7 МВт, на шинах 6 кВ — не менее 4 МВт.
На распределительных подстанциях РП напряжением 6...10 кВ наибольшее распространение получили схемы коммутации с одной системой шин. От РП получают питание трансформаторы, электродвигатели напряжением выше 1 кВ, электропечи и другие установки с электроприемниками напряжением выше 1 кВ.
При одиночной системе шин надежность питания повышается вследствие сокращения числа коммутационных операций и возможных ошибок. Разъединители здесь не являются оперативными и служат для снятия напряжения с выключателя на время его ревизии и ремонта. Поэтому серьезных последствий от ошибок при оперировании с ними не бывает, т.к. они снабжены надежной и простой механической блокировкой с выключателями. Одиночные системы шин бывают секционированные и несекционированные.
Для потребителей первой и второй категории применяются только секционированные схемы при помощи разъединителя или выключателя. Число секций определяется схемой электроснабжения, с одной стороны, и характером подключенных электроприемников, с другой стороны. Каждая секция РП питается отдельной линией, Если одна из питающих линий отключается и питаемая ее секция обесточивается, то ее питание восстанавливается путем включения секционного аппарата. Параллельная работа линий применяется в виде редкого исключения.
На рис. приведены схемы небольших РП, секционированных при помощи разъединителей. Крупный ответственный двигатель на рис. в выделен на среднюю секцию, что обеспечивает его бесперебойное питание при любых режимах работы РП.
При применении секционных выключателей можно осуществить автоматическое включение резерва. Иногда АВР применяется на вводных выключателях.
54. Схемы ТП 6-10/0,4 кВ.
Для электроснабжения промышленных предприятий в большинстве случаев применяются двухтрансформаторные подстанции, принципиальная схема которых показана на рис. 6.7, а.
Цеховые трехтрансформаторные ТП, разработанные для промышленных объектов, повышают надежность электроснабжения и позволяют более полно использовать установленную мощность трансформаторов. Принципиальная схема трехтрансформаторной подстанции показана на рис. 6.7, б.
Рис. 6.7. Принципиальные схемы ТП 6—10/0,4 кВ: а — двухтрансформаторной; б — трехтрансформаторной
При трехтрансформаторных подстанциях можно увеличить загрузку трансформаторов в нормальном режиме, так как в случае аварийного отключения одного из трансформаторов его нагрузка переводится на два других оставшихся в работе трансформатора. В случае необходимости полного резервирования питания потребителей трехтрансформаторные подстанции обеспечивают 25%-ю экономию трансформаторной мощности по сравнению с двухтрансформаторными подстанциями. Например, одна трехтрансформаторная подстанция мощностью 3х1000кВА заменяет две двухтрансформаторные мощностью 2х1000кВ • А каждая. К преимуществам трехтрансформаторных подстанций можно отнести также значительное снижение расчетных токов вводных и секционных автоматических выключателей [23].
В то же время трехтрансформаторные подстанции имеют ряд недостатков. В частности, усложняется конструктивное исполнение РУ до 1 кВ из-за необходимости соединения между собой шести секций, увеличиваются затраты на питающие внутрицеховые сети вследствие большего числа присоединений к шинам ТП, требуется применение более сложных схем АВР, увеличиваются потери электроэнергии в трансформаторах из-за повышения их нагрузки в нормальном режиме.
Поэтому трехтрансформаторные подстанции следует применять для питания электроприемников первой и второй категорий, требующих высокой степени резервирования в тех случаях, когда имеется возможность практически равномерно распределить подключаемую нагрузку между шестью секциями РУ до 1 кВ ТП.
Цеховые ТП обычно не имеют РУ на стороне высшего напряжения. Трансформаторы присоединяются к питающей линии 10 кВ непосредственно (через ремонтные перемычки), через выключатель нагрузки или разъединитель.
Коммутационные аппараты в цепи трансформаторов на высшем напряжении необходимо применять при питании нескольких трансформаторов по одной магистральной линии, а также при наличии газового реле у трансформатора открытого исполнения и значительном удалении ТП (200 м и более) от места установки выключателя на ИП. В последнем случае более целесообразно отключать трансформатор с помощью газовой защиты выключателем нагрузки ТП, чем осуществлять передачу отключающего импульса к выключателю ИП по специально проложенному контрольному кабелю.
В зависимости от размещения различают отдельно стоящие, пристроенные, встроенные и внутрицеховые ТП (рис. 6.8). При этом внутрицеховые ТП располагаются внутри производственного здания открыто или в отдельном закрытом помещении.
55. Схемы распределительных подстанций на напряжении до 1 кВ
Схема распределительной подстанции (распределительного пункта, силового пункта, распределительного щита, шкафа и т.д.) определяется ее назначением, числом и мощностью отходящих линий, уровнем токов короткого замыкания. Для ввода питания в жилые и общественные здания применяют вводные распределительные устройства (ВРУ). Схема панели ВРУ в однолинейном изображении дана на рис.
При выполнении РП на напряжении до 1 кВ используют стандартные панели, на которых устанавливаются комплекты из рубильников с предохранителями или рубильников с автоматами, иногда с контакторами. Схема панели распределительного щита с рубильниками и предохранителями РПс-2 и трансформаторами тока ТК-20 дана в трехфазном изображении на рис.
При составлении схемы распределительной подстанции необходимо так подбирать нагрузки и отходящие линии, чтобы РП не получилась громоздкой и дорогостоящей, но в то же время была устойчива к токам короткого замыкания. Если есть необходимость в отходящих линиях небольших сечений, следует группировать нагрузки по мелким магистралям. В случае применения рубильников с предохранителями пропускную способность отходящих линий для силовой нагрузки рекомендуется принимать силой тока 250 и 400 А. Сечения проводов и кабелей выше 150 мм2 применять не рекомендуется. В схемах распределительных подстанций для силовых и осветительных сетей должно быть обеспечено отключение всей РП без нарушения работы остальных РП, питающихся от одной магистрали. Для силовых РП это достигается применением общих рубильников на вводе, причем при питании группы РП «цепочкой» каждая РП может быть отключена без нарушения работы самой цепочки. Для потребителей, 1ребующих более надежного электроснабжения, применяются РП с двумя рубильниками или контакторами на вводе для подключения к независимым источникам питания. Ответвления от РП защищаются предохранителями или автоматами.
56. Комплектные РУ напряжением выше 1 кВ.
С целью уменьшения размеров, улучшения эксплуатационных характеристик и повышения надежности к электрическим аппаратам КРУ предъявляются следующие требования:
1. Выключатели должны обладать малыми габаритами и встроенным приводом, высокой износостойкостью, пожаро- и взрывобезопасностью. Они должны снабжаться розеточными или пальцевыми контактами. С учетом этих требований в КРУ применяются маломасляные, электромагнитные, элегазовые и вакуумные выключатели.
2. Трансформаторы тока и напряжения применяются с литой изоляцией, обладающей высокой электрической и механической прочностью. Такие трансформаторы не требуют ухода в эксплуатации.
3. Разъединители должны быть механически связаны с выключателем и обеспечивать электробезопасность при выкатывании выключателя, смонтированного на тележке. Монтаж выключателя с приводом на выкатных тележках позволяет легко производить ревизию и профилактические работы. Подвижные контакты разъединителя выполняются в виде розетки или пальцевых контактов, устанавливаемых на выводах выключателя. Неподвижные контакты в виде штыря или шины крепятся на специальных опорных изоляторах. При выкатывании тележки из КРУ контакты разъединителя размыкаются, а на концы выходного силового кабеля накладывается заземление с помощью заземлителя, привод которого сблокирован с механизмом тележки выключателя. При вкатывании тележки пальцы подвижных контактов разъединителя охватывают неподвижные и создают надежный контакт. Эта конструкция обеспечивает пропускание номинальных токов до 3000 А.
4. Разрядники и предохранители должны иметь малые габаритные размеры и требовать минимального ухода в эксплуатации. Для защиты от перенапряжений используются вентильные разрядники типов РВО, РВРД.
Сборные шины 1 соединяются с неподвижным контактом 2 верхнего разрыва разъединителя. Подвижный контакт 3 расположен на верхнем выводе выключателя 4. Нижний вывод выключателя соединяется с подвижным контактом 5 нижнего разрыва разъединителя. Неподвижный контакт 6 соединяется с ТТ 7. Второй вывод ТТ связан с жилой высоковольтного кабеля 8.
57. КРУ напряжением до 1 кВ.
58. Конструктивное исполнение РУ напряжением 6-10 кВ.
Распределительные устройства (РУ) содержат в себе коммутационные аппараты, устройства защиты, автоматики, электроизмерительные приборы. Распределительные устройства подразделяются по напряжению до 1000 и выше 1000 В.
В распределительных устройствах напряжением до 1000 В провода, шины, аппараты, приборы и конструкции выбирают как по нормальным условиям работы (напряжению, току, классу точности), так и при термических и динамических воздействиях токов короткого замыкания или предельно допустимых значениях отключаемой мощности.
В распределительных устройствах и подстанциях напряжением выше 1000 В расстояния между электрооборудованием, аппаратами, токоведущими частями, изоляторами, ограждениями, конструкциями и т. п. устанавливаются таким образом, чтобы при нормальном режиме работы электроустановки возникающие физические явления (усилия, нагрев, электрическая дуга, искрение, выброс газов и др. ) не могли привести к повреждению оборудования и возникновению короткого замыкания.
В тех случаях, когда РУ и подстанция расположены в местах, где в окружающей атмосфере могут находиться ухудшающие работу изоляции вещества или, более того, эти вещества будут способствовать разрушению оборудования и шин, должны быть приняты меры, обеспечивающие надежную работу электроустановки.
Электропроводка цепей защиты, измерений, сигнализации, автоматики, освещения, проложенная по электротехническим устройствам с масляным наполнением, выполняется проводами и кабелями с маслостойкой изоляцией и покрытием.
Распределительные устройства напряжением 3 кВ и выше должны быть оборудованы оперативной блокировкой, которая исключала бы возможность включения выключателей, отделителей и разъединителей; отключения и включения отделителями и разъединителями тока нагрузки, а также подсоединения заземляющих ножей к шинам, находящимся под напряжением.
На заземляющих ножах линейных разъединителей допускается установка только механической блокировки с приводом разъединителя и приспособлением для запирания заземляющих ножей замками в отключенном положении.
Для РУ с простыми схемами электрических соединений рекомендуется применять механическую оперативную блокировку, а во всех остальных случаях - электромагнитную.
При расположении основного оборудования на открытом воздуxe распределительные устройства называются открытыми (ОРУ), а если распределительные устройства находятся в здании - закрытыми (ЗРУ).
При установке электрооборудования распределительных устройств на открытом воздухе в шкафах предусматривается местный подогрев для обеспечения нормальной работы аппаратов, оборудования, реле и измерительных приборов. Все аппараты устройства располагаются на спланированной площадке на высоте не менее 0,2 м от уровня пола.
Открытые распределительные устройства значительно дешевле закрытых, так как они не требуют строительства специальных помещений для аппаратов, приборов и т. д. Однако оборудование, аппараты и конструкции ОРУ, постоянно находящиеся на воздухе и подвергающиеся атмосферным воздействиям, работают в более тяжелых условиях, требуют более частого осмотра и большего внимания при эксплуатации. Кроме того, в этом случае устанавливается более дорогое оборудование - каплезащищенное или со специальным кожухом, исключающим попадание внутрь водяных брызг от дождя и снега.
Рассмотрим для примера компоновки оборудования схему закрытой типовой подстанции с двумя трансформаторами 400 кВ*А, 6-10 /0,4 -0,23 кВ (рис.9).
|
|
|
Рис.9. Схема закрытой типовой подстанции с двумя трансформаторами 400 кВ*А, |
Эта подстанция является электроустановкой с закрытым распределительным устройством с двумя секциями шин 6-10 кВ и щитовым помещением низкого напряжения.
Оборудование внутри подстанции монтируется так, чтобы обеспечить удобное и безопасное обслуживание всех элементов.
Помещение имеет естественную вентиляцию.
Размер камер предусматривает установку трансформаторов мощностью 400 кВ*А.
Подстанция имеет РУ напряжением 6-10 кВ, состоящее из сборных шин, секционированных разъединителями РВ-10/400. На каждую секцию РУ напряжением 6-10 кВ можно подключить четыре линии напряжением 6-10 кВ - два ввода и два отходящих фидера. РУ напряжением 6-10 кВ состоит из камер комплектной сборки одностороннего обслуживания КСО с выключателями нагрузки ВНП-17 и ВН-16.
Каждая секция шин напряжением 6-10 кВ при производстве на ней ревизии или ремонта заземляется с помощью разъединителей РВ-10/400.
Трансформаторы подключены к шинам напряжением 6-10 кВ через выключатели нагрузки ВНП-17 с предохранителями ПК.
Схема предусматривает нормальный режим работы при выключенных секционных разъединителях на шинах напряжением 6- 10 кВ и отключенном секционном автомате или рубильнике на шинах напряжением 0,4 кВ.
К трансформаторным камерам примыкает распределительное устройство напряжением до 1000 В.
Распределительное устройство напряжением до 1000 В представляет собой распределительный щит напряжением 0,4 кВ. Трансформаторы на стороне напряжением 0,4 кВ подключены к шинам распределительного щита на панели с рубильниками и предохранителями или воздушными автоматами. Шины напряжением 0,4 кВ секционированы воздушным автоматом или рубильником. Распределительный щит имеет на отходящих фидерах рубильники с предохранителями или установочные автоматы в зависимости от назначения электроприемников. Кроме того, имеется присоединение для питания сети наружного освещения.
Типовой проект подстанции К-42-400М2 имеет различные модификации. Например, вместо выключателей нагрузки на вводных линиях могут быть масляные выключатели с разъединителями; вместо секционных разъединителей напряжением 6-10 кВ - секционный масляный выключатель; вместо автоматического включения резерва АВР на щите низкого напряжения - рубильник и вместо установочных автоматов - рубильники на отходящих фидерах.
По принципиальной схеме легко проследить взаимодействие всех элементов установки.
При исчезновении напряжения на одной секции шин напряжением 6-10 кВ трансформатор автоматически отключается на стороне напряжения 0,4 кВ. Включается автомат АВР и обе секции распределительного щита получают питание от одного из трансформаторов.
Отпущенная потребителям электроэнергия при необходимости может учитываться и на стороне напряжения 0,4-0,23 кВ трехфазным счетчиком, включенным через трансформаторы тока. На предприятиях различных отраслей промышленности для внутрицеховой передачи и распределения энергии переменного тока широко распространены магистральные и распределительные токопроводы.
Для питания сетей от комплектных трансформаторных подстанций (КТП) применяют магистральные шинопроводы ШМА на токи 1600, 2500 и 4000 А в зависимости от мощности трансформатора КТП (1000, 1600 или 2500 кВ*А соответственно).
Для распределительных сетей используют распределительные шинопроводы ШРА на токи 250, 400 и 630 А, позволяющие присоединять к ним большое количество электроприемников. Для групповых сетей освещения применяют осветительные шинопроводы ШОС на токи 25 и 63 А.
Благодаря приближению источников питания к потребителю электроэнергии сократилась протяженность сетей низкого напряжения.
Применение в сетях токопроводов из шин обеспечивает высокую надежность при сравнительно небольших эксплуатационных расходах и универсальность этих сетей, т. е. возможность изменить конфигурацию сети с минимальными затратами труда, времени и материалов. Это является значительным преимуществом шинопроводов перед кабельными сетями, перекладка которых при изменении мощности или месторасположения приемников требует больших затрат.
Современные распределительные устройства состоят из одной или нескольких защищенных комплектных электротехнических устройств.
59. Конструктивное исполнение РУ напряжением 35-220 кВ.
Схемы распределительных устройств напряжением 35 кВ и выше без сборных шин.
Применяются следующие схемы распределительных устройств: блочные; мостиковые; заход—выход; четырехугольник.
Блочные схемы. Блочной схемой называется схема «блок линия—трансформатор» без сборных шин и связей с выключателями между двумя блоками на двухтрансформаторных подстанциях (между двумя блоками может устанавливаться неавтоматическая перемычка из разъединителей). Блочные схемы применяются на стороне ВН тупиковых подстанций напряжением до 500 кВ включительно, ответвительных и проходных подстанций, присоединяемых к одной или к двум линиям, до 220 кВ включительно.
Схемы «блок линия—трансформатор» могут выполняться:
Схема «блок линия—трансформатор без коммутационных аппаратов» применяется при напряжениях 35—330 кВ и питании подстанции по радиальной схеме. Использование данной схемы целесообразно в случаях, когда подстанция размещается в зоне сильного промышленного загрязнения (рис. а).
Рис. Схема «блок линия—трансформатор»: а — без коммутационных аппаратов с кабельным вводом (схема глухого присоединения); б— с разъединителем
Схема «блок линия—трансформатор с разъединителем» применяется в тех же случаях, что и предыдущая (рис. б).
На схемах, приведенных на рис., для упрощения показан один блок, в случае двухтрансформаторных подстанций число таких блоков удваивается. Перемычка между блоками не предусматривается. Это рекомендуется использовать в условиях интенсивного загрязнения и при ограниченной площади застройки.
Схему «блок линия—трансформатор с отделителем»2 допустимо применять на напряжении 110 кВ и трансформаторах мощностью до 25 МВА при необходимости автоматического отключения поврежденного трансформатора от линии, питающей несколько подстанций (рис. а). Отделители на стороне ВН подстанций могут применяться как с короткозамыкателями, так и с передачей отключающего сигнала на выключатель головного участка магистрали.
Рис. Схема «блок линия—трансформатор»: а — с отделителем; б — два блока с отделителями и неавтоматической перемычкой со стороны линии; в — с выключателем; г — два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линии; 1, 2 — трансформаторы тока и напряжения, установка которых должна быть обоснована; 3 — разъединители, которые устанавливаются при напряжениях 110, 220 кВ и наличии собственного питания
На двухтрансформаторных подстанциях используется схема «два блока линия—трансформатор» с отделителем и неавтоматической перемычкой со стороны линий (рис. б). В нормальном режиме работы один из разъединителей в перемычке должен быть разомкнут.
Схема «блок линия—трансформатор с выключателем» применяется на подстанциях напряжением 35—220 и 500 кВ в тех случаях, когда нельзя использовать более простые и дешевые схемы первичной коммутации подстанций (рис. в). На двухтрансформаторных подстанциях напряжением 35—220 кВ применяется схема «блок линия—трансформатор» с выключателем и неавтоматической перемычкой со стороны линии (рис. г). Блочные схемы просты, экономичны, но при повреждениях в линии или в трансформаторе автоматически отключаются линия и трансформатор.
В схеме «мостик» линии или трансформаторы на двух-, трехтрансформаторных подстанциях соединяются между собой с помощью выключателя. Данная схема применяется на стороне ВН 35—220 кВ подстанций при необходимости секционирования выключателем линий или трансформаторов мощностью до 63 МВА включительно. На напряжениях 110 и 220 кВ схема мостика применяется, как правило, с ремонтной перемычкой, которая при соответствующем обосновании может не предусматриваться. Ремонтная перемычка позволяет выполнять ревизию любого выключателя со стороны линий или трансформаторов при сохранении в работе линий и трансформаторов. Перемычка обычно не предусматривается при электрификации сельских сетей напряжением 35 кВ.
Схема «мостик с выключателем в перемычке и отделителями в цепях трансформаторов» применяется в тех же случаях, что и блочные схемы с «отделителями» (рис.).
Рис. Схема «мостик с выключателем в перемычке и отделителями в цепях трансформаторов»
Схема «мостик с выключателями в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны линий» может применяться на тупиковых, ответвительных и проходных подстанциях напряжением 35—220 кВ (рис.).
На тупиковых и ответвительных подстанциях ремонтная перемычка и перемычка с выключателем нормально разомкнуты.
На проходных подстанциях перемычка с выключателем нормально замкнута, через нее осуществляется транзит мощности.
Рис. Схема «мостик с выключателями в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны линий»
Схема «мостик с выключателями в цепях трансформаторов и ремонтной перемычкой со стороны трансформаторов» (рис.) применяется в тех же случаях, что и предыдущая схема.
Особенность данной схемы состоит в том, что при аварии в линии автоматически отключается поврежденная линия и трансформатор. При аварии в трансформаторе после автоматических переключений в работе остаются две линии и два источника питания.
Учитывая, что аварийное отключение трансформаторов происходит сравнительно редко, то более предпочтительна схема, приведенная ранее.
Схема «заход—выход» применяется на проходных подстанциях напряжением 110—220 кВ (рис.). В схеме устанавливается два выключателя со стороны линии, которые позволяют отключать по преклонный участок линии.
Данная схема может применяться как с ремонтной перемычкой, так и без.
Рис. Схема «заход—выход»
Схема «четырехугольник» применяется в РУ 110—750 кВ при четырех присоединениях (две линии и два трансформатора) и необходимости секционирования транзитной линии при мощности трансформаторов от 125 МВА и более при напряжениях 110—220 кВ и любой мощности при напряжениях 330 кВ и выше (рис.).
В схеме со стороны линии установлены через развилку два выключателя, подключаемых к разным трансформаторам. Данная схема обладает более высокой сложностью по сравнению со схемой «мостика», так как авария в линии или в трансформаторе приводит к отключению только повреждение элемента. Недостаток схемы - при отключении одной из линий трансформаторы получают питание по одной линии от одного источника питания.
Рис. Схема четырехугольника
60. Схемы эл. Сетей напряжением выше 1 кВ.
Общепринятая классификация электрических сетей по их конфигурации отсутствует. Однако, несмотря на многообразие применяемых конфигураций и схем, любую сеть можно расчленить на отдельные участки, опирающиеся на ЦП, и отнести к одному из рассмотренных ниже типов (рис. 4.1).
Одинарная радиальная сеть (далее, для сокращения, тип Р1, рис. 4.1, а) является наиболее дешевой, но обеспечивает наименьшую надежность; получила широкое распространение как первый этап развития сети - при небольших нагрузках присоединенных ПС и возможности их резервирования по сети среднего (СН)[1] или низшего напряжения (НН). При этом для правильного проектирования сети уже на первом этапе следует решить, в каком направлении намечается дальнейшее развитие сети, чтобы привести ее к одному из типов по рис. 4.1, б, в или г.
Двойная радиальная сеть (тип Р2, рис. 4.1, б) за счет дублирования линии (на одних или разных опорах) обеспечивает резервирование питания потребителей. Эта схема характеризуется равномерной загрузкой обеих ВЛ, что соответствует минимуму потерь, не вызывает увеличения токов КЗ в смежных участках сети, позволяет осуществлять четкое ведение режимов работы сети, обеспечивает возможность присоединения ПС по простейшим схемам.
При электроснабжении района от одного ЦП находят применение также замкнутые сети кольцевой конфигурации одинарные (тип 31, рис. 4.1, в) и двойные (тип 32, рис. 4.1, г). Достоинствами этих схем, как и радиальных, являются независимость потокораспределения от перетоков в сети высшего напряжения (ВН), отсутствие влияния на уровень токов КЗ в прилегающих сетях, возможность применения простых схем присоединения ПС.
Широкое применение находит замкнутая одинарная сеть, опирающаяся на два ЦП. Преимуществами такой конфигурации являются возможность охвата территории сетями, создание шин между двумя ЦП для присоединения по мере необходимости новых ПС, уменьшение суммарной длины ВЛ по сравнению с присоединением каждой ПС «по кратчайшему пути» (что приводит к созданию сложнозамкнутой сети), возможность присоединения ПС по упрощенным схемам. Недостатками конфигурации Д1 являются большая вероятность неэкономичного потокораспределения при параллельной работе сетей разных напряжений и повышение уровней токов КЗ, вызывающее необходимость секционирования в нормальных режимах.
Модификацией конфигурации Д1 является замкнутая двойная сеть, опирающаяся на два ЦП (тип Д2, рис. 4.1, е). Применяется при более высоких плотностях нагрузок, обладает практически теми же преимуществами и недостатками, что и конфигурация Д1.
Узловая сеть (тип У, рис. 4.1, ж) имеет более высокую надежность, чем Д1 и Д2, за счет присоединения к трем ЦП, однако плохо управляема в режимном отношении и требует сооружения сложной узловой ПС. Создание такoй сети, как правило, бывает вынужденным — при возникновении технических ограничений для дальнейшего использования сети типа Д1.
Многоконтурная сеть (тип М, рис 4.1, з) является, как правило, результатом неуправляемого развития сети в условиях ограниченного количества и неравномерного размещения ЦП. Характеризуется сложными схемами присоединения ПС, трудностями обеспечения оптимального режима, повышенными уровнями токов КЗ.
Конфигурация типа Д2 обладает большой пропускной способностью и может использоваться длительное время без преобразования в другие типы. Она применяется в сетях 110 кВ систем электроснабжения городов, а также в сетях 110—220 кВ для электроснабжения протяженных потребителей — электрифицируемых железных дорог и трубопроводов.
Замкнутые конфигурации, опирающиеся на один ЦП (31 и 32), используются, как правило, на первом этапе развития сети: первые — в сельской местности с последующим преобразованием в два участка типа Д1, вторые—в городах с последующим преобразованием в два участка типа Д2.
Применение сложнозамкнутых конфигураций распределительной сети (типов У, М) из-за присущих им недостатков (см. выше) нежелательно, однако в условиях развивающейся сети избежать их не удается. По мере появления новых ЦП следует стремиться к упрощению многоконтурной сети; при этом новые ЦП целесообразно размещать в ее узловых точках.
Системообразующие сети характеризуются меньшим многообразием типов конфигурации. Здесь, как правило, применяются конфигурации Д1 и У. При этом в качестве узловых точек используются распредустройства электростанций и часть ПС сети. Конфигурация системообразующей сети усложняется тем больше, чем дольше она развивается в качестве сети высшего класса напряжения; после «наложения» сети следующего класса напряжения начинается процесс упрощения конфигурации сети низшего напряжения.
2 В соответствии с «Рекомендациями по технологическому проектированию подстанций переменного тока с высшим напряжением 35—750 кВ» (Издательство НЦ ЭНАС, 2004 г.) при проектировании применять схему с отделителем и короткозамыкателем не рекомендуется, а при реконструкции и техническом перевооружении подстанций предусматривать замену этих аппаратов на выключатели.