Схема подстанции электрическая: Схемы электрические электростанций и подстанций

Главные схемы электрических соединений подстанций | Справка

В современных условиях для обеспечения надежности и экономичности электроснабжения потребителей необходима совместная работа большого числа электростанций, подстанций и связывающих их электрических сетей разных напряжений. Однако при этом электрические схемы станций и подстанций должны обеспечивать соединение их отдельных элементов достаточно просто, надежно и удобно. В условиях эксплуатации подстанций возникает необходимость изменения схемы при выводе оборудования в ремонт, ликвидации аварий. Чтобы можно было производить эти изменения электрических схем, их элементы — трансформаторы, шины распределительных устройств (РУ), воздушные и кабельные линии — соединяют друг с другом посредством коммутационных аппаратов.

Главной схемой электрических соединений или схемой первичной коммутации называется схема электрических соединений основного электрооборудования, к которому относятся трансформаторы силовые и измерительные, реакторы, коммутационные аппараты и соединяющие их проводники. Для главных схем подстанций определяющими факторами являются местоположение подстанции в энергосистеме и ее назначение, мощность, перерабатываемая на подстанции и проходящая через нее транзитом, количество и мощность трансформаторов и отходящих линий, уровни их напряжений, категории потребителей, которые питаются по этим линиям.

По способу начертания главные схемы подстанций подразделяются на многолинейные, на которых показываются все фазы электроустановки и нулевой провод, и однолинейные, на которых изображается только одна фаза, остальные ввиду их аналогичности не показываются. Графическое изображение однолинейных схем значительно проще, повышается наглядность и запоминаемость таких схем. Однолинейные схемы составляют для всей электроустановки, те участки, схемы, где по фазам есть отличия имеют многолинейное изображение.

Выбранная схема при выполнении электроустановки должна обеспечивать ряд условий:

обеспечивать надежность электроснабжения потребителей;

осуществлять эксплуатацию с минимальными затратами средств и расходом материалов;

обеспечивать безопасность и удобство обслуживания;

исключать возможность ошибочных операций персоналом в процессе срочных переключений.

Выполнение последнего условия затрудняется при очень сложной схеме электроустановки, однако значительное упрощение схемы может вызвать трудности для выполнения первого условия в отношении надежности электроснабжения. Железнодорожные потребители в основном относятся к первой и второй категориям, и для их питания используют чаще трансформаторные подстанции с двумя трансформаторами, один из которых может быть резервным. Для электроснабжения потребителей третьей категории применяют схемы однотрансформаторных подстанций.


Рис. 1. Схема однотрансформаторной подстанции с первичным напряжением 10 кВ

Однолинейная схема однотрансформаторной подстанции с первичным напряжением 10 кВ и вторичным напряжением 0,4 кВ. Подстанция (рис. 1) получает питание по воздушной линии 10 кВ. На вводе подстанции W установлен разъединитель QS и предохранитель FUX, который защищает трансформатор Т от токов КЗ, длительных перегрузок, опасных для трансформатора. От атмосферных перенапряжений, набегающих на подстанцию по воздушной линии, она защищается разрядником FV. РУ-0,4 кВ имеет одинарную систему сборных шин, на которую напряжение подается от трансформатора Т по вводу. На вводе установлен рубильник S{, предохранитель FU2 и трансформатор тока ТА. Так как трансформаторы тока могут устанавливаться не на всех фазах, то эта часть схемы показана в трехфазном изображении во избежание неясностей. Нулевой провод от нейтрали трансформатора до нейтральной шины N показывается отдельно. От сборных шин 0,4 кВ отходят линии потребителей, на которых установлены рубильники (пакетные выключатели) S2-S5 и предохранители FU1-FU6. Конструкция такой подстанции показана на рис. Как видно на рис. 1, схема подстанции очень проста, ее элементы не резервируются, и в случае отказа или повреждения любого из них часть потребителей или все (при повреждении трансформатора) остаются без электроэнергии. Такой недостаток в значительной степени устраняется при использовании подстанций с двумя трансформаторами.

Однолинейная схема двухтрансформаторной подстанции с первичным напряжением 10 кВ и вторичным напряжением 0,4 кВ представлена на рис. 2. В РУ-10 кВ подстанции принята одинарная секционированная на две секции двумя разъединителями QS1 и QS4 система сборных шин. Это позволяет работать на одной секции без отключения другой. Вводы подстанции W2 и IVр которые снабжают электроэнергией потребители второй и третьей категорий, для удешевления и упрощения обслуживания могут выполняться на выключателях нагрузки QW1 и QW4 с заземляющими ножами. На отходящих линиях Wt и W4 и присоединениях понижающих трансформаторов устанавливают выключатели нагрузки QWV Q W2, Q W5, QWb в комплекте с предохранителями FU2, FUV FU4, FUy При этом предохранители целесообразно устанавливать перед выключателями нагрузки, считая по направлению передачи электроэнергии. На вводах применяются выключатели нагрузки ВНЗ- 16 с заземляющими ножами, на отходящих линиях и трансформаторах — ВНПЗ-17. Для учета электроэнергии, отпускаемой потребителям по линиях W] и W4, предусмотрены счетчики, подключаемые к трансформаторам тока ТА{ и ТА , и к трансформаторам напряжения TV] и TV2, которые подключаются к шинам через разъединители QS2 и QSs с заземляющими ножами типа РВЗ-10. Пунктиром показана блокировочная связь разъединителей и их заземляющих ножей, которая не позволяет включать разъединитель при включенном заземляющем ноже и включать заземляющий нож при включенном разъединителе. Защищаются от токов КЗ 7У, и TV2 предохранителями FUl и FU6. Заземление каждой секции сборных шин предусматривается заземляющими разъединителями QSX и QSb типа РВ-10.

Рис. 2. Схема двухтрансформаторной подстанции с первичным напряжением 10 кВ

Рис. 3. Схема двухтрансформаторной подстанции с первичным напряжением 35 кВ


Рис. 3. Схема двухтрансформаторной подстанции с первичным напряжением 35 кВ

Пой наличии воздушных линий 10 кВ должна быть предусмотрена установка разрядников РВО-10, подключаемых к секциям шин через разъединители QS2 и QSy распределительное устройство 0,4 кВ выполняется из щитов серии Щ0-70, которые в зависимости от назначения комплектуются различными аппаратами, рассчитанными на широкий диапазон токов. В РУ-0,4 кВ принята одинарная секционированная автоматическим выключателем SF2 и рубильниками S4 и S5 на две секции система сборных шин. Питание каждой секции осуществляется от своего трансформатора Г, и Т2, подключенного к шинам через автоматические выключатели 5F, и SF3 и рубильники S2 и Sr К трансформаторам тока ТА4 и Т А1 подключаются амперметры и счетчики активной и реактивной энергии. При раздельной работе секций шин предусмотрено автоматическое включение резерва [ABP)., которое осуществляется включением межсекционного автоматического выключателя SF2 (нормально он отключен) при отключении трансформатора Г, или Т2. При отсутствии АВР секционирование выполняют рубильниками. Разрядники F Vx и F V2 типа РВН-0,5 для защиты изоляции трансформаторов и оборудования РУ-0,4 кВ от перенапряжения устанавливают только при наличии воздушных линий 0,4 кВ. В цепи каждого присоединения линий устанавливаются рубильники Sv Sy Sb, Sg и предохранители F U1 -FU]0 (возможно применение автоматических выключателей). К трансформаторам тока ТАЪ, TAS, ТА6, ТАН подключаются амперметры и, при необходимости, счетчики электроэнергии. Питание собственных нужд СН подстанции выполняется от специальной шины, на которую электроэнергия поступает по вводам 0,4 кВ от трансформаторов 7, и Т2.

Однолинейная схема двухтрансформаторной подстанции с первичным напряжением 35 кВ представлена на рис. 3. Электроэнергия подается на подстанцию под двум вводам W2 и W3 от районной или тяговой подстанции и поступает на одинарную, секционированную выключателем Qs систему сборных шин РУ-35 кВ. На каждом вводе установлены многообъемные масляные выключатели q2 и q1 типа С-35М-630 со встроенными трансформаторами тока ТА4н ТА6типа ТВ-35. Для подключения счетчиков денежного расчета применяются трансформаторы тока ТА3 и ТА5 (комплект из Двух трансформаторов имеет один номер) типа ТФЗМ-35А. К линиям W2 и W» /> выключатели Q2 и Q» /> подключаются линейными разъединителями с двумя заземляющими ножами QS2 и QS3 типа РНДЗ-2-35 (РДЭ-2-35), а к секциям шин — шинными разъединителями QS6 и QS1 типа РНДЭ-1-35 (РДЗ-1-35). Секционный выключатель Q5 подключается к секциям шин с помощью секционных разъединителей QS9 и QS[Q типа РНДЗ-1-35 (РДЗ-1-35). Разъединители с двух сторон выключателя ввода или секционного позволяют обеспечить безопасность производства ремонтных работ на выключателях и трансформаторах тока.

В отдельных случаях от РУ-35 кВ получают питание смежные подстанции по линиям Wх и W4. Электроэнергия поступает на шины по вводам Wг и Wъ и часть ее транзитом без переработки передается другим подстанциям. На линиях W, и W4 установлено такое же оборудование как и на W 2 и Wъ.

К каждой секции РУ-35 кВ подключается понижающий трансформатор Г, и Т2 через выключатель Q6 и Q1 со встроенными трансформаторами тока ГЛ|0 и ТАи и разъединитель QSn и QSi3 с одним заземляющим ножом, позволяющим отделить выключатель от секции при ремонте.

Трансформаторы напряжения TVlnTV2 типа 3HOM-35 и разрядники FVl и FV2 типа РВС-35 присоединяются к секциям шин через разъединители QS[, и QSW которые имеют заземляющие ножи для заземления TV и FV при ремонте и ножи для заземления секций шин. Понижающие трансформаторы Г, и Т2 могут работать параллельно на шины РУ-10 кВ, раздельно (отключен секционный выключатель Ql2) или поочередно (один в работе, второй в резерве) с возможностью автоматического включения резервного (АВР) трансформатора.

Схема РУ-10 кВ предусматривает использование одинарной секционированной выключателем системы сборных шин. Размещают оборудование РУ в закрытых помещениях или шкафах наружной установки. В обоих случаях используют комплектные устройства, состоящие из шкафов или камер, в которых размещаются выключатели и трансформаторы тока. На рис. 3 приведена схема РУ-10 кВ с выключателями Qs — Qw установленными на выкатных тележках, что позволяет обходиться без разъединителей. На каждом присоединении РУ используются стационарные заземляющие ножи, обеспечивающие безопасность ведения работ внутри шкафов. От шин 10 кВ отходят четыре линии, питающие потребителей. Потребители первой категории для надежного электроснабжения получают питание по двум линиям, отходящим от разных секций шин. При отключении или повреждении одной линии или одной секции потребитель будет получать энергию по другой линии от второй секций. Одиночная линия может быть использована для питания потребителей второй или третьей категории. Питание потребителей первой категории по такой одиночной линии возможно, если имеется резервное питание от другого источника питания. Для питания потребителей собственных нужд: релейной защиты, автоматики, телемеханики, цепей управления и сигнализации, освещения и электрического отопления, подогрева оборудования в зимнее время, освещения, а также проведения ремонтных работ предусмотрена установка двух трансформаторов собственных нужд (ТСН) Г3 и Г4 мощностью 63-160 кВ А. ТСН присоединяется к шинам через выключатели Q^ и Q[(>. Трансформаторы тока ТАХ2 и ТАп используются для подключения релейных защит. Учет энергии, расходуемой на собственные нужды подстанции, ведется со стороны вторичного напряжения ТСН.

К секциям шин РУ-10 кВ присоединяются трансформаторы напряжения Т V3 и Т К4типа НТМИ-10, защищаемые предохранителями FUxhF U2 типа ПКТ-10, и разрядники FV3hFVa типа РВП-10, защищающие изоляцию РУ-10 кВ от перенапряжений. Трансформатор напряжения и разрядник одной секции размещаются на общей выкатной тележке. Секционирование шин выполняется с помощью двух шкафов: в одном установлен секционный выключатель Ql2 с трансформаторами тока ТАХ6; во втором — выдвижной элемент  Т, выполняющий роль разъединителя. При использовании понижающих трансформаторов мощностью до 4000 кВ-А и сравнительно небольшой мощности КЗ при напряжении 35 кВ и реже 110 кВ находят применение схемы с выхлопными предохранителями типа ПВТ.

Однолинейная схема комплектной однотрансформаторной подстанции с первичным напряжением 110 кВ представлена на рис. 4, а ее конструктивное выполнение -— на рис. 27. От линии электропередачи по вводу Wх электроэнергия напряжением 110 (35) кВ поступает на трансформатор Г, типа ТМН-2500/110, который защищается от токов КЗ предохранителем F £/, типа ПВТ-110 и разрядником F Vx типа РВС-110 от перенапряжений. Разъединитель QS типа РНДЗ-1-110/630 служит для отключения трансформатора Тх на холостом ходу при отключенном выключателе ввода РУ-10 кВ Qx и создания видимого разрыва цепи при ремонте и замене предохранителя FUr На одной фазе ввода W х установлена аппаратура высокочастотной связи, состоящая из заградительного реактора L R, не пропускающего высокочастотные токи связи за пределы линии, и конденсатора С, через который токи связи попадают на приемо-передающую аппаратуру.


Рис. 4. Схема комплектной однотрансформаторной подстанции с первичным напряжением 110 кВ

Нейтраль первичной обмотки трансформатора обычно заземляется разъединителем QS2 типа РНД-35 или заземлитель нейтрали ЗОН-110, при работе системы напряжением 110 кВ с изолированной нейтралью заземление осуществляется через разрядник F V2, состоящий из последовательно соединенных разрядников типа РВС-35 и РВС-15.

РУ-10 кВ имеет одинарную несекционированную систему сборных шин, от которой потребители получают электроэнергию по четырем линиям W2, Wy WA и Ws, на которых установлены выключатели, Qv Q4 и Qs типа ВМП-10 или ВКЭ-10. Для подключения релейных защит, счетчиков электрической энергии и других измерительных приборов на каждой линии и на вводе установлены трансформаторы тока TA1 — ТА3. Питание обмоток напряжения измерительных приборов и реле осуществляется от трансформатора напряжения Т V, подключаемого к сборным шинам через высоковольтный контакт пальцевого типа. Разрядник F V3, защищающий изоляцию оборудования РУ-10 кВ от перенапряжений располагается на одной с трансформатором напряжения TV выкатной тележке. Шины заземляются в процессе ремонтных работ на них стационарным заземляющим ножом QSG, расположенном в высоковольтном шкафу трансформатора напряжения.

Такие подстанции используются для питания потребителей второй и третьей категории. Питание потребителей первой категории может осуществляться от данной подстанции при наличии резервного питания от другого источника. При необходимости питания потребителей первой категории от одной подстанции, на ней необходимо устанавливать не менее двух трансформаторов, подключаемых к питающим линиям напряжением 35-220 кВ с помощью отделителей и короткозамыкателей. В районах с интенсивным гололедообразованием, где работа отделителей и короткозамыкателей недостаточно надежна, они заменяются выключателем.

Однолинейная схема РУ-110 (220) кВ концевой и ответвительной подстанций представлена на рис. 5. Питание на трансформаторы Г, и Т2 поступает от линии электропередачи по вводам Ж, и Wг, на которых установлены разъединители QS1 и QS2 типа РНДЗ-2-110 с дистанционными приводами типа ПДН-1. Между вводами выполняется перемычка с двумя разъединителями QS3 и QS4> QS3 имеет привод ПДН-1, QS4 с ручным приводом ПР-90. На первичной стороне трансформаторов Г, и Т2 установлены разъединители QS5 и QS6 такие же как на вводах, быстродействующие отделители QR\ и QR2, дополненные короткозамыкателями QNS и QNr. Встроенные трансформаторы тока ТА{ и ТАг необходимы для подключения амперметра и релейных защит. Наличие перемычки с разъединителем, имеющим дистанционное управление, позволяет обеспечить питание любого трансформатора по любому вводу или двух трансформаторов по одному вводу. Второй разъединитель перемычки QS4 с ручным приводом используется при ремонте QS3 для создания видимого разрыва цепи, Трансформатор Т2 остается в работе, получая электроэнергию по вводу W2. Разрядники FV1 и FF2 THna РВС-110 защищают изоляцию РУ-110 кВ от перенапряжений.


Рис. 5. Схема РУ-110 кВ концевой и ответвительной подстанций

Однолинейная схема РУ-110 (220) кВ проходной подстанции, включаемой в рассечку линии 110 (220) кВ, показана на рис. 6. РУ-110 кВ имеет ремонтную и рабочую перемычки между вводами. Рабочая перемычка с выключателем Q типа МКП-1 10М со встроенными трансформаторами тока Т А2 типа ТВ-110 и разъединителями QSs и QS6 типа РНДЗ-1-110, необходимыми для ремонта выключателя перемычки, используется для транзита электроэнергии энергосистемы. Разъединители QSi и QS2 ремонтной перемычки нормально отключены, включаются для обеспечения транзита электроэнергии при ремонте рабочей перемычки. К трансформаторам тока Т АХ типа ТФЗМ-110 (220) подключаются приборы и реле, нормально получающие питание от ТА2, при переводе транзита энергии через ремонтную перемычку. Трансформаторы напряжения ТУ, и TV2типа НКФ-110 (220) используются для питания обмоток напряжения измерительных приборов и реле. Схема РУ между рабочей перемычкой и трансформаторами такая же как у рассмотренной выше ответвительной или концевой подстанции.

Рис. 6. Схема РУ-110 кВ проходной подстанции

Принципиальные электрические схемы трансформаторных подстанций

Страница 6 из 66

Схемы трансформаторных подстанций потребителей.

 Сельскохозяйственные потребители получают электроэнергию от местных электрических станций или централизованным способом от сетей энергетических систем. В настоящее время с развитием электрических сетей высокого напряжения централизованный способ электроснабжения сельскохозяйственных районов стал основным. Для получения низкого напряжения, используемого в электроустановках потребителей, сооружают трансформаторные подстанции, понижающие напряжение распределительных линий с 35, 20 или 10 кВ до рабочего напряжения 400/230 В. Подстанции на это вторичное напряжение устанавливают в непосредственной близости от потребителей электроэнергии, которая подводится к ним по воздушным или кабельным сетям этого же напряжения. К электрическим схемам подстанций потребителей предъявляют следующие требования: схема должна быть простой, наглядной и надежной в эксплуатации; отходящие линии должны предусматривать возможность питания потребителей как на напряжении 380 В (для электродвигателей), так и на 220 В (освещение, электробытовые приборы). На подстанции должен быть предусмотрен учет отпущенной потребителям электроэнергии. Каждая отходящая от трансформатора линия должна быть подключена через отключающий аппарат (рубильник) и аппарат защиты (плавкий предохранитель или автомат). Вся аппаратура напряжением до 1000 В конструктивно должна быть отделена от аппаратов напряжением выше 1000 В.

Рис. 15. Схема подстанции напряжением 10/0,4 кВ для питания сельскохозяйственных потребителей: 1— разъединитель, 2 — высоковольтный предохранитель, 3 — автоматический выключатель, 4 — рубильники, 5 — плавкие предохранители

На рис. 15 в качестве примера показана принципиальная схема подстанции напряженном 10/0,4 кВ с одним трансформатором. Подключение трансформатора к воздушной линии напряжением 10 кВ осуществляется через разъединитель 1 и высоковольтный предохранитель 2. Со стороны низшего напряжения трансформатор защищен автоматическим выключателем 7; отходящие линии подключены к шипам через рубильники 4 и плавкие предохранители 5. Наличие выведенной нулевой точки во вторичной обмотке трансформатора дает возможность получить напряжение 220 В при подключении однофазного приемника электроэнергии (ламп освещения) к одному из фазовых проводов н нулевому проводу. В целях безопасности нулевой провод заземлен. Используя только линейные провода, можно подключать трехфазные приемники (электродвигатели), рассчитанные на линейное или междуфазовое напряжение 380 В. Оба вида приемников электроэнергии могут подключаться в любой точке четырехпроводной сети, отходящей от подстанции.

Для включения и отключения наружного уличного освещения на подстанции предусматривают отдельный рубильник или автомат, работающий от реле времени.

При использовании в качестве распределительного напряжения 35 или 20 кВ схема подстанции в принципе не изменяется, за исключением самого трансформатора, который выбирают на напряжение 35/0,4 или 20/0,4 кВ с соответствующей заменой защитной аппаратуры на напряжение 35 или 20 вместо 10 кВ.

Схемы трансформаторных подстанций высокого напряжении.

К трансформаторным подстанциям высокого напряжения относятся районные подстанции напряжением 110/(6)—10 и 35/(6)—10 кВ. Танке подстанции сооружают в центре нагрузок сельскохозяйственного района для получения распределительного напряжения 10 кВ, на котором выполняют линии, непосредственно питающие трансформаторные подстанции потребителей.

Мощность трансформаторов районных сельских подстанций обычно изменяется в пределах от 1000 до 6300 кВА. Наиболее надежны в эксплуатации двухтрансформаторные подстанции.

Рис. 16. Схемы сельскохозяйственных подстанций:

а — тупиковая, б — ответвительная, в — проходная; 1 — разъединитель, 2 — плавкие предохранители, 3 и 5— масляные выключатели, 4 —разъединители, 6 — отходящие линии

По способу присоединения к питающей линии 110 или 35 кВ подстанции подразделяют на тупиковые или блочные (блок линия —трансформатор), ответвительные и проходные, или узловые. Блочные схемы наиболее просты и экономичны. Ответвительные подстанции устанавливают на ответвлении от проходящей в районе воздушной линии. Их схемы должны предусматривать сохранение литания транзитной линии при повреждениях на ответвлении. Схемы подстанций по типу присоединения показаны на рис. 16. Наиболее сложной является схема проходной подстанции, так как она требует дополнительной установки аппаратуры 35 кВ (масляных выключателей, разъединителей) для отключения заходящих на подстанцию транзитных линий. Для защиты трансформаторов, установленных на тупиковых и ответвительных подстанциях масляных выключателей на стороне высшего напряжения, как правило, не устанавливают, а используют упрощенные схемы защиты трансформатора плавкими предохранителями 2 (рис. 16, а). Отключается трансформатор от сети разъединителем I при полностью снятой нагрузке с трансформатора (когда отключен шинный масляный выключатель 3 или все масляные выключатели 5 отходящих линий 6). Для включения линий 6 под напряжение необходимо сначала включить разъединители 4 и лишь затем масляные выключатели 5 (отключаются линии в обратном порядке — отключается выключатель 5 и затем разъединитель 4).

Рис. 17. Упрощенные схемы трансформаторных подстанций:

а — с короткозамыкателей, б —с короткозамыкателей и отделителем; 1 — головной масляный выключатель, 2 — разъединитель, 3 — короткозамыкатели 4—отделитель

Наряду со схемами подстанций g предохранителями в сельской электрификации широко используют также другие упрощенные схемы с короткозамыкателями и отделителями. Оба эти аппарата предназначены для наружной установки и выполняются для сельских подстанций на напряжение 35 или 110 кВ. Их применение возможно, если в начале питающей линии (например, на подстанции энергосистемы) установлен масляный выключатель, отключающий всю линию при аварии на питаемой сельскохозяйственной подстанции. В схемах электроснабжения такой выключатель называется головным.

Назначение короткозамыкателя — создавать искусственное короткое замыкание на питающей линии с целью отключения головного выключателя при повреждениях трансформатора (трансформаторов) на питаемой сельской подстанции. На рис. 17, а показана схема блочной подстанции, питаемой одной тупиковой линией., в начале которой установлен головной масляный выключатель 1. На подстанции со стороны высшего напряжения установлен разъединитель 2 (он служит для ремонта и холостых отключений линии) и короткозамыкатель 3. Никаких высоковольтных выключателей на стороне 35 кВ не предусмотрено. В нормальном режиме работы включен головной выключатель 1 и разъединитель 2, короткозамыкатель 3 отключен. При аварийных повреждениях трансформатора срабатывает короткозамыкатель 3 и создает искусственное короткое замыкание на землю, при котором отключается головной выключатель I и выводит питающую линию из работы. Такая схема возможна при подключении только одного трансформатора к линии, как показано на рис. 17, а.
Если сельская подстанция подключена к питающей линии по ответвительной схеме, т. е. через линию предусмотрено питание также других подстанций, то, кроме короткозамыкателя, на сельской подстанции требуется установить также отделитель 4, как показано на рис. 17, б. Назначение этого аппарата — отделить поврежденный трансформатор от линии в тот момент, когда головной выключатель 1 сработал и находится короткое время в отключенном состоянии во время «бестоковой» паузы АПВ (автоматического повторного включения). После повторного срабатывания выключатель 1 снова введет в работу всю линию, а поврежденный трансформатор подстанции останется отключенным отделителем 4. В этом случае электроснабжение остальных потребителей линии, подсоединенных к ней за трансформатором, будет продолжаться нормально. Так как бестоковая пауза при АПВ на головном выключателе не превышает 0,5—0,7 с, потребители линии практически не будут ощущать перерыва в подаче электроэнергии.

Упрощенные схемы подстанций обладают рядом преимуществ. В первую очередь, к ним относятся сравнительно небольшие затраты на сооружение подстанции, гак как короткозамыкатели и предохранители являются простыми аппаратами, по стоимости они значительно ниже, чем высоковольтные выключатели. С помощью короткозамыкателей происходит быстрое и надежное отключение трансформатора от сети.
Схемы с короткозамыкателями и отделителями находят применение и для двухтрансформаторных подстанций. В этом случае каждый трансформатор снабжают своим комплектом рассмотренной аппаратуры.

Контрольные вопросы

1. Что называют схемой электрических соединений электроустановки?
2. На какие виды по исполнению делятся схемы электрических соединений?
3. Для чего служат монтажные схемы?
4. Как изображаются по ГОСТ рубильники, предохранители, разъединители и высоковольтные масляные выключатели?
5. Приведите пример упрощенной схемы однотрансформаторной подстанции с высоковольтными предохранителями, с короткозамыкателей и отделителем. Поясните работу отдельных элементов схемы.

Главные схемы подстанций | ­Электрическая часть электростанций | Архивы

Страница 21 из 111

К главным схемам подстанций предъявляются те же основные требования надежности, безопасности обслуживания, экономичности и маневренности, что и к главным схемам электрических станций.

В зависимости от положения подстанции в системе эти требования, в особенности требования надежности и маневренности, могут быть в отдельных случаях менее жесткими.

Обычно подстанции по положению их в системе делят на три категории (типа): тупиковые, транзитные (проходные) и узловые (рис. 2-22). Наиболее высокие требования по надежности предъявляются к узловым системообразующим подстанциям, связывающим несколько станций, транзитных и тупиковых подстанций и одновременно питающим достаточно мощные районы нагрузки. Авария на такой подстанции может послужить причиной распада всей системы и расстройства электроснабжения больших районов электропотребления на длительное время.

Менее жесткие требования предъявляются к тупиковым и транзитным подстанциям, повреждения на которых мало влияют на работу других подстанций и системы в целом.

Рис. 2-22. Типовые схемы подстанций: а — тупиковая; в — транзитная; в — узловая


Определенное значение для выбора схемы имеет число трансформаторов на подстанции. По существующей практике на подстанциях обычно устанавливают не более двух трансформаторов *.

*Исключением являются крупные подстанции, число трансформаторов на которых может быть больше.

При расширении подстанции и увеличении ее мощности заменяют трансформаторы на более мощные, не увеличивая их числа. Такая возможность предусматривается заранее путем выбора ошиновки и всех аппаратов с учетом установки в перспективе более мощных трансформаторов (следующих по стандартной шкале номинальной мощности).

Установка одного трансформатора на подстанции разрешается в случаях, когда потребители района принадлежат ко 2 и 3-й категориям, допускающим кратковременные перерывы в электроснабжении, необходимые для включения резервного питания от сети.

Иногда однотрансформаторная схема может быть принята и для потребителей 1-й категории (небольшой мощности), если ввод резерва питания осуществляется автоматически (АВР) или эти потребители имеют независимый резервный источник питания.

Мощность каждого трансформатора на двухтрансформаторной подстанции выбирают равной 65—70 % максимальной нагрузки района с тем, чтобы при аварийном выходе из строя одного из них оставшийся мог нести некоторое время всю нагрузку подстанции. В зависимости от характера нагрузки и требований к качеству электроэнергии выбираются средства регулирования напряжения: устройства встроенного регулирования под нагрузкой (РПН) или линейные регулировочные трансформаторы.


Главные схемы однотрансформаторных тупиковых подстанций на высшем напряжении рекомендуется выполнять наиболее простыми. Обычно для них принимается схема блока линия — трансформатор (Л—Т) (рис. 2-23) с установкой на стороне высшего напряжения только разъединителя, предохранителя и лишь в редких случаях (требующих особого обоснования) выключателя.


Рис. 2-24. Схема однотрансформаторной подстанции с ОД и КЗ

Слева показаны варианты трансформатора


Рис. 2-23. Схема однотрансформаторной тупиковой подстанции Слева показаны варианты трансформатора

Для повышения четкости действия релейной защиты часто на стороне высшего напряжения подстанции устанавливают отделители (ОД) с передачей отключающего импульса на выключатель головного участка питающей линии по телеканалу или отделители в сочетании с короткозамыкателями (КЗ), обеспечивающие надежное отключение линии головным выключателем при коротком замыкании в схеме подстанции (рис. 2-24).

На высшем напряжении транзитных подстанций с одним трансформатором в сетях 110—500 кВт могут применяться и более сложные схемы треугольника с тремя выключателями на три присоединения (рис. 2-25). Обычно такая схема рекомендуется при секционировании сети или при пофазном АПВ на линиях, заходящих на подстанцию.


Рис. 2-25. Схема подстанции 110—500 кВ треугольник с тремя выключателями

Блочные схемы Л—Т применяют и на двухтрансформаторных тупиковых подстанциях, однако чаще для двухтрансформаторных тупиковых и транзитных подстанций выбирают более надежные схемы при повышенном напряжении: мостики, двойные мостики, квадраты, одну секционированную систему шин (рис. 2-26). При числе присоединений, большем шести, может быть рекомендована схема с одной секционированной и одной обходной системами шин, а при числе присоединений, большем десяти, — с двумя рабочими и одной обходной.

Рис, 2-26. Схемы двухтрансформаторных подстанций: а—блочная; б—мостик; е — квадрат; г — одиночная система шин

На высшем напряжении мощных узловых подстанций 220— 500 кВ применяют схемы повышенной надежности: треугольники и квадраты, связанные треугольники и связанные квадраты с выключателями в перемычках, схемы с фиксированным присоединением трансформаторов к шинам (Т—Щ).

Рис. 2-28. Схема реактированвой двухтрансформаторной подстанции


Рис. 2-27. Типовая схема двухтрансформаторной подстанции с ОД и КЗ


Как правило, на низшем напряжении двухтрансформаторных подстанций рекомендуется применять одиночную систему шин, секционированную через выключатель, и paботать в нормальном режиме с раздельным включением секций и трансформаторов (рис, 2-27). Секционный выключатель срабатывает автоматически при авариях g одним из трансформаторов или при понижении нагрузки на подстанции до значения, при котором для уменьшения потерь выгодно перейти на работу с одним трансформатором.

Для ограничения мощности короткого замыкания до значений 200 MB. А на шинах 6 кВ и 350 MB. А на шинах 10 кВ, обычно принятых по условиям аппаратуры КРУ, устанавливают трансформаторы с расщепленной обмоткой низшего напряжения или включают в цепь трансформаторов групповые реакторы, простые или сдвоенные (рис. 2-28).

Установка секционных реакторов не рекомендуется из-за их малой эффективности в условиях подстанции. Также не рекомендуется устанавливать реакторы в отходящих фидерах из-за усложнения и удорожания РУ подстанций.

На многих подстанциях для компенсации реактивной мощности и в качестве дополнительных средств регулирования напряжения устанавливают батареи статических конденсаторов или синхронные компенсаторы. Необходимость в этих дополнительных устройствах определяется специальными расчетами с учетом графика потребления реактивной мощности на шинах подстанции, колебаний напряжения на шинах высшего напряжения подстанции, а также параметров и возможностей РПН трансформаторов.

Синхронные компенсаторы обычно подключаются сразу после трансформатора через реактор или непосредственно в зависимости от принятого способа пуска, а батареи статических конденсаторов присоединяются к секциям шин низшего напряжения подстанции (рис. 2-28).

Для управления потоками активной мощности на узловых подстанциях устанавливают регулировочные трансформаторы для поперечного регулирования напряжения, однако их установка должна быть в каждом отдельном случае обоснована расчетами системных режимов.

Типовые схемы электрических сетей напряжением 35-110 кВ | Оборудование

В системе электроснабжения электрические сети напряжением 35-110 кВ имеют важное значение, с точки зрения надежности электроснабжения схема этих сетей является определяющей. От того, как развиты сети, зависит число питающих центров — подстанций 35—110 кВ, что в конечном итоге определяет удаленность от них объектов электроснабжения. Очевидно, что чем больше подстанций 35-110 кВ на определенной территории, тем меньше протяженность ВЛ напряжением 6-10 кВ, по которым осуществляется распределение электроэнергии потребителям.

Подстанции 35-110 кВ размещаются, как правило, в местах сосредоточения наиболее крупных нагрузок и по возможности ближе к центру зоны охвата потребителей. В зависимости от назначения подстанции можно разделить на два вида: районные и местного значения. В зависимости от положения в электрической сети, схемы питания различают два основных типа подстанций — тупиковые и проходные. Тупиковой (рис. 1, а) называют подстанцию, расположенную в конце питающей линии или отпайки от нее; проходной (рис. 1, б) — подстанцию, которая находится на трассе линии и через которую может осуществляться питание одной или нескольких подстанций. Проходные подстанции включаются в рассечку питающей линии по схеме «вход — выход».

Очевидно, что надежность питания подстанции ПС1, включенной по проходной схеме (рис. 1, б), выше, чем включенной по схеме рис. 1, а, поскольку поврежденный участок может быть отделен от ПС1 коммутационным аппаратом этой подстанции. Если в качестве коммутационного аппарата используется, например, масляный выключатель Q1, то отделение (отключение) поврежденного участка осуществляется автоматически от действия релейной защиты на Q1 и ПС1 не теряет питания. В других случаях (Q1 — разъединитель) после отключения выключателя Q в начале питающей линии отключение поврежденного участка осуществляется вручную оперативным персоналом с последующим включением выключателя Q для подачи напряжения на ПС1. При этом ПС1 теряет питание на время, необходимое для отыскания места повреждения и производства оперативных переключений. В схеме рис. 1,а, длительность отключения ПС1 увеличивается на время полного устранения повреждений BJL


Рис. 1. Питание подстанций по схеме: а — тупиковой; б — проходной

Надежность питания подстанций 35-110 кВ в сельской местности зависит также от схемы питания их по линиям 35-110 кВ. Недостатком схем, приведенных на рис 1 является потеря питания ПС1 и ПС2 при повреждении на участке между выключателем Q и ПС1 или на подстанции, где установлен Q, так как ПС1 и ПС2 имеют одностороннее питание по одной линии. Надежность существенно возрастает, если питание ПС1 и ПС2 осуществляется по двухцепной линии 35 (110) кВ (рис. 2,а) или по двум проходящим по разным трассам линиям от одной (рис. 2,6) или двух (рис. 2,в) районных подстанций. Эти схемы позволяют в принципе обеспечить бесперебойное питание подстанций ПС1 и ПС2 при повреждении одной цепи (рис. 2,а) или одной питающей линии (рис. 2,б,в). Следует отметить меньшую надежность схемы питания (рис. 2,с), так как при определенных условиях могут оказаться поврежденными обе цепи линии. Наибольшую надежность обеспечивает схема (рис. 2,в), поскольку не сказывается повреждение на одной из районных подстанций.

Схемы подстанций зависят от количества линий и трансформаторов, присоединяемых на данном напряжении. Для электроснабжения в сельском хозяйстве применяются, как правило, подстанции 35-110 кВ с упрощенной электрической схемой без выключателей со стороны высшего напряжения; мощность силовых трансформаторов таких подстанций составляет 1000- 16000 кВ-А

Схема «трансформатор — линия» (рис. 3). Схема применяется в случае тупикового расположения подстанций и отличается простотой, экономичностью и достаточной надежностью. Однако при повреждении или ремонте линии или трансформатора работа блока нарушается, что приводит к полной потере питания в случае применения однотрансформаторной подстанции (рис 3.а).

В приводимых схемах подстанций (рис. 3,а и б) защита силового трансформатора действует на отключение выключателя 1Q на стороне 6- 10 кВ и на включение короткозамыкателя S, с помощью которого искусственно создается при напряжении 110 кВ однофазное, а при напряжении 35 кВ двухфазное короткое замыкание. При этом от собственной защиты отключается линейный масляный выключатель Q.

В схеме подстанции с перемычкой из двух разъединителей между линиями (рис. 2,в) после отключения аварийно или при подготовке к плановому отключению одной из линий имеется возможность питания обоих трансформаторов от одной линии.

Схема ответвлений от транзитных линий. Приведенные на рис. 4, схемы получили очень широкое распространение на подстанциях в сельской местности ввиду их относительно невысокой стоимости и простоты. Экономичность достигается за счет исключения из схем наиболее дорогого аппарата — выключателя высшего напряжения и за счет упрощения вспомогательных устройств (установок постоянного тока, щита управления и т.д.). В этих схемах на стороне 35-110 кВ силового трансформатора устанавливаются отделители QL, снабженные автоматическим приводом и позволяющие отключать ток холостого хода трансформатора.

В схемах с отделителями при повреждении силового трансформатора его защита действует на отключение выключателя 1Q 6-10 кВ и включение короткозамыкателя S, который создает искусственное замыкание линии. Линия отключается линейной защитой выключателя Q. В бестоковую паузу отключается отделитель QL поврежденного трансформатора. Действием устройства автоматического повторного включения (АПВ) линия включается. Таким образом после отключения трансформатора транзит мощности сохраняется. Схема (рис. 5, г) аналогично приводившейся выше (рис. 4, в), позволяет подключить к одной линии оба трансформатора подстанции.

Рис. 3. Питание подстанций по схеме «трансформатор — линия»


Рис. 2. Схемы питания подстанций по двухцепной или двум одноцепным линиям

В электрических сетях сельской местности при напряжении 35 кВ и мощности трансформаторов до 4000 кВ-А вместо определителей иногда применяют предохранители типа ПСН-35. При мощности трансформатора, превышающей допустимую для отключения отделителем тока холостого хода трансформатора, на стороне высшего напряжения устанавливаются выключатели 2Q (рис. 5, д). В такой схеме поврежденный трансформатор отключается от защиты выключателями 1Q и 2Q; естественно, отключение транзитной линии при этом не происходит.



Рис. 4. Блочные схемы РУ ПС 35 кВ и выше

Схемы рис. 6 могут применяться и для подстанций с трехобмоточ- ными трансформаторами. На рис. 6 приведена такая схема для районной подстанции 110/35/10 кВ в сельской местности с трансформаторами мощностью 16000 кВ-А, имеющей большую нагрузку на шинах 10 кВ и осуществляющей распределение электроэнергии на напряжении 35 кВ. Подстанция может подключаться по схеме блока «трансформатор — линия», к транзитным линиям и по тупиковой схеме; в двух последних случаях может быть смонтирована перемычка из S1 и QL на стороне высшего напряжения.


Рис. 5. Варианты схем подстанций с трансформаторами, присоединяемыми к ответвлениям от линий


Рис. 6. Схема районной подстанции 110/35 /10 кВ

Схема моста (рис. 7 и 8). Схема имеет небольшое число выключателей на стороне высшего напряжения, поэтому позволяет отключать любое присоединение (линию и трансформатор). Схема моста применяется при относительно большой мощности трансформаторов, а также большой протяженности линий; схема рис 7, a — при присоединении трансформаторов к двум параллельным линиям или тупиковой схеме питания трансформаторов по двум линиям; схема рис.7, б — при необходимости транзита мощности по линиям.


Рис. 7. Схема моста

Рис. 8. РУ ПС по схеме мостика

Рис. 9. Схема РУ 35 кВ подстанции с одной системой сборных шин

Схема с одной системой сборных шин (рис. 9). Схема достаточно проста и надежна; разъединители используются только при ремонтных работах для отсоединения цепей, предварительно отключенных выключателями. Недостаток схемы — необходимость отключения всех присоединений секции при ремонте сборных шин и шинных разъединителей. Как правило, в сельской местности подстанции с секционированной системой сборных шин являются узловыми и служат для транзита мощности и питания других подстанций 35-110 кВ с упрощенными схемами.

Схема РУ ПС со сборными шинами с одним выключателем на присоединение приведена на рис. 10.

На рис. 11 приведены типовые схемы ПС 35/6-10 кВ, применяемые в городах.

Типовые схемы подстанций 35—220 кВ. Электроустановки, включающие электрическую часть подстанций, выполняют по определенным схемам, отражающим внутреннюю структуру и взаимосвязь их элементов. В общем случае схемы электрических соединений — это чертежи, на которых изображены элементы электроустановки, соединенные между собой в требуемой последовательности. Схемы электрических соединений и соответствующие им распределительные устройства являются важными элементами подстанций.

Рис. 10 Схемы РУ ПС со сборными шинами с одним выключателем на присоединение

К схемам электрических соединений и конструкциям распределительных устройств подстанций предъявляются следующие требования: надежность работы, экономичность, техническая гибкость (способность приспосабливаться к изменяющимся условиям работы электроустановки, удобство эксплуатации первичных и вторичных цепей, возможность автоматизации), безопасность обслуживания, возможность расширения, экологическая чистота, т. е. малое влияние на окружающую среду (шум, сильные электрические и магнитные поля, выбросы вредных веществ).

На подстанциях 35-750 кВ обычно устанавливают один или два трансформатора (автотрансформатора). При выборе числа и мощности трансформаторов учитывают их надежность, характер графиков нагрузки и допустимых систематических и аварийных перегрузок.

На подстанции допускается установка одного трансформатора только в том случае, если обеспечивается требуемая степень надежности электроснабжения потребителей.


Область применения различных схем подстанций определяется схемой электроснабжения и требованиями к ее надежности. Наиболее надежна схема подстанции с выключателем и разъединителями на стороне высшего напряжения (рис. 11). Схемы подстанций с предохранителями и отделителями с короткозамыкателями являются упрощенными, но не менее надежными. Однако затраты на сооружение этих подстанций значительно снижаются, так как короткозамыкатели и предохранители гораздо дешевле в изготовлении, чем высоковольтные выключатели.

По месту в системе распределительных сетей различают трансформаторные подстанции районные (РТП) и потребителей (ТП). Каждая подстанция оборудована рассмотренными выше устройствами и аппаратами для приема электроэнергии, трансформации напряжения и распределения электроэнергии потребителям через отходящие линии.

Рис. 11. Схемы электрических соединений подстанции на стороне высшего напряжения, применяемые в сети крупных городов: а, б, в — блоков «трансформатор — линия»; г, д, е — мостиков; ж, з — с одной секционированной системой шин, и — с одной рабочей системой шин

Рис. 12. Типовые схемы подстанций а — тупиковая; б — ответвительная; в — проходная; г — с короткозамыкателем и отделителем

1 — разъединитель; 2 — плавкие предохранители; 3 — масляный выключатель, 4 — отходящие линии; 5 — головной масляный выключатель; 6 — отделитель; 7 — короткозамыкатель

Главные схемы электростанций и подстанций | Навчання

Страница 1 из 3

1. Виды схем и их назначение

Главная схема электрических соединений электростанции (подстанции) — это совокупность основного электрооборудования (генераторы, трансформаторы, линии), сборных шин, коммутационной и другой первичной аппаратуры со всеми выполненными между ними в натуре соединениями.

Выбор главной схемы является определяющим при проектировании электрической части электростанции (подстанции), так как он определяет полный состав элементов и связей между ними. Выбранная главная схема является исходной при составлении принципиальных схем электрических соединений, схем собственных нужд, схем вторичных соединений, монтажных схем и т. д.

На чертеже главные схемы изображаются в однолинейном исполнении при отключенном положении всех элементов установки. В некоторых случаях допускается изображать отдельные элементы схемы в рабочем положении.


Рис. 1. Виды схем (на примере подстанции 110/10 кВ)

Все элементы схемы и связи между ними изображаются в соответствии со стандартами единой системы конструкторской документации (ЕСКД).

В условиях эксплуатации, наряду с принципиальной, главной схемой, применяются упрощенные оперативные схемы, в которых указывается только основное оборудование. Дежурный персонал каждой смены заполняет оперативную схему и вносит в нее необходимые изменения в части положения выключателей и разъединителей, происходящие во время дежурства.

При проектировании электроустановки до разработки главной схемы составляется структурная схема выдачи электроэнергии (мощности), на которой показываются основные функциональные части электроустановки (распределительные устройства, трансформаторы, генераторы) и связи между ними. Структурные схемы служат для дальнейшей разработки более подробных и полных принципиальных схем, а также для общего ознакомления с работой электроустановки.

На чертежах этих схем функциональные части изображаются в виде треугольников или условных графических изображений (рис. 1, а). Никакой аппаратуры (выключателей, разъединителей, трансформаторов тока и т.д.) на схеме не показывают.

На рис. 1,б показана главная схема этой же подстанции без некоторых аппаратов — трансформаторов тока, напряжения, разрядников. Такая схема является упрощенной принципиальной схемой электрических соединений. На полной принципиальной схеме (рис.1, в) указывают все аппараты первичной цепи, заземляющие ножи разъединителей и отделителей, указывают также типы применяемых аппаратов. В оперативной схеме (рис. 1, г) условно показаны разъединители и заземляющие ножи. Действительное положение этих аппаратов (включено, отключено) показывается на схеме дежурным персоналом каждой смены.

Согласно ГОСТ 2.710-81, буквенно-цифровое обозначение в электрических схемах состоит из трех частей: 1-я указывает вид элемента, 2-я — его порядковый номер, 3-я — его функцию. Вид и номер являются обязательной частью условного буквенно-цифрового обозначения и должны присваиваться всем элементам и устройствам объекта. Указание функции элемента (3-я часть обозначения) необязательно.

В 1-й части записывают одну или несколько букв латинского алфавита (буквенные коды для элементов электрических схем приведены в таблице приложения к лекции 1), во 2-й части — одну или несколько арабских цифр, характеризующих порядковый номер элемента. Например, QS1 — разъединитель №1, Q2 — выключатель № 2; QB — секционный выключатель. В ведущих проектных организациях используются более сложные обозначения проектных функциональных групп.

2. Основные требования к главным схемам электроустановок

 При выборе схем электроустановок должны учитываться следующие  факторы:

1) значение и роль электростанции или подстанции для энергосистемы.

Электростанции, работающие параллельно в энергосистеме, существенно различаются по своему назначению. Одни из них, базисные, несут основную нагрузку, другие, пиковые, работают неполные сутки во время  максимальных нагрузок, третьи несут электрическую нагрузку, определяемую их тепловыми потребителями (ТЭЦ). Разное назначение электростанций определяет целесообразность применения разных схем электрических соединений даже в том случае, когда количество присоединений одно и то же.

Подстанции могут предназначаться для питания отдельных потребителей или крупного района, для связи частей энергосистемы или различных энергосистем. Роль подстанций определяет ее схему;

2) положение электростанции или подстанции в энергосистеме, схемы  и напряжения прилегающих сетей. Шины высшего напряжения электростанций и подстанций могут быть узловыми точками энергосистемы, осуществляя объединение на параллельную работу нескольких электростанций. В этом случае через шины происходит переток мощности из одной части энергосистемы в другую — транзит мощности. При выборе схем таких электроустановок в первую очередь учитывается необходимость сохранения транзита мощности.

Подстанции могут быть тупиковыми, проходными, отпаечными; схемы таких подстанций будут различными даже при одном и том же числе трансформаторов одинаковой мощности.

Схемы распредустройств 6—10 кВ зависят от схем электроснабжения потребителей: питание по одиночным или параллельным линиям, наличие резервных вводов у потребителей и т. п.;
3) категория потребителей по степени надежности электроснабжения. Все потребители с точки зрения надежности электроснабжения разделяю на три категории.
Электроприемники I категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего оборудования.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться питанием от двух независимых источников питания, перерыв допускается лишь на время автоматического восстановления питания.

Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории предусматривается дополнительное питание от третьего независимого источника питания. Независимыми источниками питания могут быть местные электростанции, электростанции энергосистем, специальные агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п.
Электроприемники  II категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Эти электроприемники рекомендуется обеспечивать питанием от двух независимых источников, взаимно резервирующих друг друга, для них допустимы перерывы на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Допускается питание электроприемников II категории по одной воздушной линии, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 суток. Допускается питание по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату. При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены повредившегося трансформатора за время не более 1 суток допускается питание от одного трансформатора.
Электроприемники III категории — все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий. Для этих электроприемников электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта и замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.
4) перспектива расширения и промежуточные этапы развития электростанции, подстанции и прилегающего участка сети. Схема и компоновка распределительного устройства должны выбираться с учетом возможного увеличения количества присоединений при развитии энергосистемы. Поскольку строительство крупных электростанций ведется очередями, то при выборе схемы электроустановки учитывается количество агрегатов и линий вводимых в первую, вторую, третью очереди и при окончательном развитии ее.

Для выбора схемы подстанции важно учесть количество линий высшего и среднего напряжения, степень их ответственности, а поэтому на различных этапах развития энергосистемы схема подстанции может быть разной.

Поэтапное развитие схемы распределительного устройства электростанции или подстанции не должно сопровождаться коренными переделками. Это возможно лишь в том случае, когда при выборе схемы учитываются перспективы ее развития.

При выборе схем электроустановок учитывается допустимый уровень токов КЗ. При необходимости решаются вопросы секционирования сетей, деления электроустановки на независимо работающие части, установки специальных токоограничивающих устройств.  Из сложного комплекса предъявляемых условий, влияющих на выбор главной схемы электроустановки, можно выделить основные требования к схемам:

1) надежность электроснабжения потребителей;

2) приспособленность к проведению ремонтных работ;

3) оперативная гибкость электрической схемы;

4) экономическая целесообразность.

Надежность — свойство электроустановки, участка электрической сети или энергосистемы в целом обеспечить бесперебойное электроснабжение потребителей электроэнергией нормированного качества. Повреждение электрооборудования в любой части схемы по возможности не должно нарушать электроснабжение, выдачу электроэнергии в энергосистему, транзит мощности через шины. Надежность схемы должна соответствовать характеру (категории) потребителей, получающих питание от данной электроустановки.

Надежность можно оценить частотой и продолжительностью нарушения электроснабжения потребителей и относительным аварийным резервом, который необходим для обеспечения заданного уровня безаварийной работы энергосистемы и ее отдельных узлов.

Приспособленность электроустановки к проведению ремонтов определяется возможностью проведения ремонтов без нарушения или ограничения электроснабжения потребителей. Есть схемы, в которых для ремонта выключателя надо отключать данное присоединение на все время ремонта, в других схемах требуется лишь временное отключение отдельных присоединений для создания специальной ремонтной схемы; в-третьих, ремонт выключателя производится без нарушения электроснабжения даже на короткий срок. Таким образом, приспособленность для проведения ремонтов рассматриваемой схемы можно оценить количественно частотой и средней продолжительностью отключений потребителей и источников питания для ремонтов оборудования.
Оперативная гибкость электрической схемы определяется ее приспособленностью для создания необходимых эксплуатационных режимов и проведения оперативных переключений.

Наибольшая оперативная гибкость схемы обеспечивается, если оперативные переключения в ней производятся выключателями или другими коммутационными аппаратами с дистанционным приводом. Если все операции осуществляются дистанционно, а еще лучше средствами автоматики, то ликвидация аварийного состояния значительно ускоряется.
Оперативная гибкость оценивается количеством, сложностью и продолжительностью оперативных переключений.

Экономическая целесообразность схемы оценивается приведенными затратами, включающими в себя затраты на сооружение установки ~ капиталовложения, ее эксплуатацию и возможный ущерб от нарушения электроснабжения. Подробно методика подсчета приведенных затрат изложена ниже.

3. Структурные схемы электростанций и подстанций

Структурная электрическая схема зависит от состава оборудования (числа генераторов, трансформаторов), распределения генераторов и нагрузки между распределительными устройствами (РУ) разного напряжения и связи между этими РУ.

На рис. 2 показаны структурные схемы ТЭЦ. Если ТЭЦ сооружается вблизи потребителей электроэнергии U = 6 — 10 кВ, то необходимо иметь распределительное устройство генераторного напряжения (ГРУ). Количество генераторов, присоединяемых к ГРУ, зависит от нагрузки 6—10 кВ. На рис. (2, а) два генератора присоединены к ГРУ, а один, как правило, более мощный,—к распределительному устройству высокого напряжения (РУ ВН). Линии 110—220 кВ, присоединенные к этому РУ, осуществляют связь с энергосистемой.

Если вблизи ТЭЦ предусматривается сооружение энергоемких производств, то питание их может осуществляться по ВЛ 35—110 кВ. В этом случае на ТЭЦ предусматривается распределительное устройство среднего напряжения (РУ СН) (рис. 2, б). Связь между РУ разного напряжения осуществляется с помощью трехобмоточных трансформаторов или автотрансформаторов.

При незначительной нагрузке (6 —10 кВ) целесообразно блочное соединение генераторов с повышающими трансформаторами без поперечной связи на генераторном напряжении, что уменьшает токи КЗ и позволяет вместо дорогостоящего ГРУ применить комплектное РУ для присоединения потребителей 6—10 кВ (рис. 2, б). Мощные энергоблоки 100—250 МВт присоединяются к РУ ВН без отпайки для питания потребителей. Современные мощные ТЭЦ обычно имеют блочную схему.

На рис. 3 показаны структурные схемы электростанций с преимущественным распределением электроэнергии на повышенном напряжении (КЭС, ГЭС, АЭС). Отсутствие потребителей вблизи таких электростанций позволяет отказаться от ГРУ. Все генераторы соединяются в блоки с повышающими трансформаторами. Параллельная работа блоков осуществляется на высоком напряжении, где предусматривается распределительное устройство (рис. 3, а).

Рис. 2. Структурные схемы ТЭЦ

Рис. 3. Структурные схемы КЭС, ГЭС, АЭС

Рис. 4. Структурные схемы подстанций

Если электроэнергия выдается на высшем и среднем напряжении, то связь между РУ осуществляется автотрансформатором связи (рис. 3,6)

12.2. Оперативная схема и схема-макет электрических соединений электростанций и подстанций

12.2. Оперативная схема и схема-макет электрических соединений электростанций и подстанций

Основные требования к оперативным схемам и схемам-макетам изложены в указанной выше в п. 10.1 «Инструкции по переключениям в электроустановках».

На заготовленных оперативных схемах электрических соединений электростанций и ПС все коммутационные аппараты и стационарные заземляющие устройства изображаются в положении (включенном или отключенном), соответствующем схеме нормального режима, утвержденной главным инженером станции или предприятия электрических сетей.

Оборудование новых присоединений, на которое напряжение может быть подано включением коммутационных аппаратов, считается действующим и наносится на оперативную схему.

На оперативных схемах и схемах-макетах отражаются все изменения положений коммутационных аппаратов, устройств РЗиА, места наложения переносных заземлений и включения заземляющих ножей.

При сдаче дежурства персонал передает по смене оперативную схему (схему-макет) электроустановки с обозначением на ней действительных положений коммутационных аппаратов, отключенных устройств РЗиА, а также заземляющих устройств.

Действительные положения коммутационных аппаратов, отключенных устройств РЗиА и заземляющих устройств обозначаются нанесением на оперативную схему условных знаков непосредственно на графическое обозначение аппарата или рядом с графическим обозначением соответствующего аппарата (устройства), если положение аппарата (устройства) было изменено.

Знаки наносятся карандашом, чернилами или пастой красного цвета.

Знак «З!» — устройство релейной защиты отключено — наносится рядом с графическим обозначением защищаемого оборудования (генератор, трансформатор, линия, сборные шины).

Знак «А!» — устройство автоматики отключено — наносится рядом с графическим обозначением выключателя, на который воздействует автоматическое устройство.

При снятии с оборудования переносного заземления, а также при включении в работу отключенного ранее устройства релейной защиты или автоматики соответствующие знаки на оперативной схеме перечеркиваются карандашом, ручкой (чернилами или пастой) темного цвета.

Не допускается исправление ошибочно нанесенных знаков. Ошибочные знаки обводятся кружком синего цвета, а рядом наносятся правильные знаки.

Срок действия оперативной схемы не ограничивается; новая оперативная схема составляется по мере необходимости.

Оперативная схема имеет порядковый номер. При сдаче дежурства оперативная схема подписывается сдающим и принимающим дежурство с указанием даты и времени.

При пользовании схемами-макетами ведение оперативных схем необязательно.

На схемах-макетах все изменения положений коммутационных аппаратов, устройств РЗиА, заземляющих устройств отражаются с помощью символов коммутационных аппаратов и навесных условных знаков. Порядок ведения схемы-макета электроустановки указывается в инструкции энергопредприятия.

Допускается ведение оперативной схемы на компьютере. Порядок ведения оперативной схемы на компьютере также устанавливается в инструкции энергопредприятия.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Читать книгу целиком

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Электрическая подстанция

— определение, расположение и использование подстанций

В современную эпоху потребность в электроэнергии растет огромными темпами. Чтобы удовлетворить требуемый спрос, необходима огромная мощность; следовательно, необходимо проектировать более крупные электростанции. Электростанции могут вырабатывать электроэнергию из водных, атомных, тепловых или возобновляемых источников, исключительно в зависимости от доступности ресурсов и территорий, где эти электростанции построены.Районы, где строятся электростанции, могут не находиться поблизости от центров нагрузки, где нагрузка потребляет энергию. Поэтому передача генерируемой мощности в центр нагрузки имеет большое значение.

Для передачи необходимы более крупные сети передачи высокого напряжения. Обычно энергия вырабатывается при более низких уровнях напряжения и является экономичной для ее передачи при высоком напряжении. Однако распределение электроэнергии достигается при более низких напряжениях, соответствующих требованиям потребителей.Поэтому для поддержания таких уровней напряжения и обеспечения стабильности создаются многочисленные коммутационные и трансформационные станции между конечными потребителями и электростанциями. Станция преобразования и переключения обычно известна как подстанция , которая более подробно рассматривается ниже.

Определение подстанции:

Электрическая подстанция может быть определена как сеть электрических компонентов, состоящая из силовых трансформаторов, сборных шин, вспомогательного оборудования, распределительного устройства и т. Д.Компоненты взаимосвязаны таким образом, что создается последовательность цепи, которая может быть отключена при работе в нормальном режиме с помощью ручных команд, а в аварийных ситуациях она может быть отключена автоматически. Чрезвычайные ситуации могут быть землетрясением, наводнением или коротким замыканием и т. Д.

Электрическая подстанция не имеет единой цепи, а состоит из множества исходящих и входящих цепей, которые подключены к шине, т.е.Подстанция получает электроэнергию напрямую от генерирующих станций по входящим линиям электропередачи, а доставляет электроэнергию потребителям по исходящим линиям электропередачи. Подстанция, которая находится рядом с производством электроэнергии, также известна как подстанция сети .

Структура подстанции

Основные задачи подстанций

Существует множество задач, связанных с силовыми подстанциями в системе распределения и передачи.Некоторые из основных задач, которые выполняют подстанции, заключаются в следующем.

• Он служит в качестве узла защиты системы передачи.
• Он поддерживает частоту системы в заданных пределах и имеет дело с отключением нагрузки.
• Управляет обменом электрической энергией между потребителями и генерирующими станциями.
• Обеспечивает переходную стабильность наряду с устойчивой стабильностью системы.
• Обеспечивает достаточную пропускную способность линии, следовательно, надежное снабжение.
• Это помогает уменьшить поток реактивной мощности, следовательно, получить контроль напряжения.
• Через линейный носитель он выполняет передачу данных для обеспечения мониторинга сети, защиты и управления.
• Это помогает в анализе неисправностей и выявлении причины неисправности, тем самым улучшая производительность электрической сети.
• Обеспечивает надежное снабжение через питающую сеть во многих точках.
• Он помогает в определении передачи энергии с помощью линий передачи.

Однолинейная схема электрической подстанции

Однолинейная схема подстанции 33 кВ изображена на рисунке ниже. Подключение подстанции делится на

• Входное соединение или подключение фидера (входящая линия 33 кВ)
• Подключение силового трансформатора через ограничитель освещения и сборную шину
• Подключение трансформатора напряжения для управления и измерения.
• Отводящий фидер для питания других последующих подстанций или распределительного устройства.
• Автоматический выключатель и изолятор между входящей и исходящей линиями.

Однолинейная схема подстанции

На входящей стороне входящей фидерной линии 33 кВ трансформатор подключается к шине, а грозозащитные разрядники или ограничители перенапряжения подключаются в качестве фазы к земле в качестве начального оборудования для подключения. Автоматический выключатель подключается между шиной 11 кВ и каждой входящей и выходной цепью с опорой изолятора, предусмотренной на каждой стороне автоматического выключателя.

Различные схемы расположения подстанций

Ниже представлена ​​общая схема расположения подстанций . Они также упоминаются как проект подстанции .

1) Подстанция с одной сборной шиной

Эта конструкция является самой простой и проста в эксплуатации и обслуживании. Эта конструкция имеет минимальную зависимость от сигнализации для необходимой защиты ее работы. Кроме того, имеется возможность поддержки экономичной работы фидерных секций. Ниже приводится общая принципиальная схема подстанции с одной сборной шиной.

Характеристики подстанции с одной сборной шиной следующие.

• Имеется автоматический выключатель для защиты каждой цепи, поэтому нет потери питания при отключениях.
• В случае неисправности трансформатора фидера автоматический выключатель приводит к потере цепи фидера или трансформатора, которая восстанавливается после отключения неисправного автоматического выключателя.
• Потеря цепи связана с обслуживанием автоматического выключателя трансформатора фидера.
• Между изолятором цепи и сборной шиной имеются изоляторы байпаса, что позволяет обслуживать выключатель без каких-либо потерь в цепи.
• Любая неисправность в сборной шине вызывает выход из строя трансформатора или фидера. Следовательно, техническое обслуживание шины приведет к отключению 2 цепей.

2) Подстанция с ячеистыми сборными шинами

Подстанция с ячеистыми сборными шинами представляет собой сложную конструкцию и требует небольшого количества технических средств, связанных с ее эксплуатацией и обслуживанием. Общая принципиальная схема подстанции с ячеистыми сборными шинами выглядит следующим образом.

Ниже приведены характеристики подстанций ячеистой шины .

• Требуется наличие двух автоматических выключателей для отключения или подключения цепи, а отключение также требует размыкания сетки.
• Есть возможность обслуживания выключателей без потери питания.
• Потеря одного автоматического выключателя происходит при неисправности сборной шины, в то время как отказ выключателя включает потерю двух цепей.

3) Подстанция с полуторным выключателем

Компоновка подстанции с полуторным выключателем не является общепринятой из-за ее высокой стоимости и сложных технических аспектов, связанных с ее эксплуатацией и обслуживанием.Общая принципиальная схема упомянутой подстанции представлена ​​ниже.

Ниже приведены характеристики схемы полуавтоматического выключателя.

• Высокая безопасность связана с потерей снабжения.
• Существует возможность работы только с одной парой цепей, парой цепей или группами цепей.
• Автоматические выключатели имеют сложную конструкцию и требуют более высоких затрат.

Итак, в заключение, электрические подстанции имеют большое значение в современной отрасли передачи и распределения электроэнергии.Для получения дополнительной информации о различных типах подстанций и компонентах подстанций вы можете обратиться к другим нашим статьям.

Image Credits :
Однолинейная схема подстанции (Electrical Pw Dist Sys By Kamaraju)
Схема подстанции — Мохит Кумар Сингх и др., Международный исследовательский журнал инженерии и технологий (IRJET)

.

Что такое электрическая подстанция? Определение, однолинейная схема и выбор места

Определение: Электрическая подстанция — это часть энергосистемы, в которой напряжение преобразуется с высокого на низкий или с низкого на высокое для передачи, распределения, преобразования и переключения. Силовой трансформатор, автоматический выключатель, шина, изолятор, грозозащитный разрядник — основные составляющие электрической подстанции.

Однолинейная схема электрической подстанции

Однолинейная схема подстанции показана на рисунке ниже.Подключение подстанции делится на

• Входное соединение или подключение фидера
• Исходящий фидер для питания других последующих подстанций или распределительного устройства.
• Подключение силового трансформатора.
• Подключение трансформатора напряжения для контроля и учета.

Автоматический выключатель подключается между шиной и каждой входящей и выходной цепью. Изолятор находится на каждой стороне выключателя. Трансформатор тока используется для измерения и защиты.Трансформаторы тока размещаются с обеих сторон выключателя так, чтобы зоны защиты перекрывали и закрывали выключатель.
Трансформатор напряжения подключен к шине и на стороне входящей линии. Разрядник молнии или защиты от импульсных перенапряжений соединяется фазой с землей на входящей линии в качестве первого устройства, а также на выводе трансформатора и батареи конденсаторов, выводе шунтирующего реактора и выводе генератора, выводе большого двигателя для отклонения переключения.

Выбор и расположение площадки под электрическую подстанцию ​​

При выборе места для подстанции учитывается следующий фактор.

• Тип подстанции — Категория подстанции важна для ее расположения. Например, повышающий трансформатор — это точка, в которой мощность от различных источников объединяется, а повышающий трансформатор для передачи на большие расстояния должен располагаться как можно более холодным, чтобы минимизировать потери. Точно так же понижающий трансформатор должен быть расположен ближе к центру нагрузки, чтобы снизить потери при передаче, стоимость распределительной системы и повысить надежность электроснабжения.
• Наличие подходящей и достаточной земли — Земля, выбранная для подстанции, должна быть ровной и открытой со всех сторон. Он не должен быть переувлажненным, особенно в сезон дождей. Место, выбранное для подстанции, должно быть таким, чтобы подходы линий электропередачи и их взлет могли быть легко возможны без каких-либо препятствий. Следует избегать мест ближе к аэродрому, полигонам и т.
• Средства связи — На предлагаемой станции желательно наличие подходящего средства связи как во время, так и после ее строительства.Поэтому лучше выбрать участок рядом с существующей дорогой, чтобы упростить и удешевить транспортировку.
• Загрязнение атмосферы — Атмосфера вокруг наземных заводов выделяет металл, вызывающий коррозию, пары воздуха, проводящую пыль и т. Д. При этом территория вблизи морского побережья может быть более влажной и вредной для правильной работы энергосистемы. Таким образом, подстанция не должна располагаться вблизи заводов или морского побережья.
• Доступность основных удобств для персонала — Место должно быть таким, чтобы персоналу могли быть предоставлены основные удобства, такие как школа, больница, питьевая вода, жилье и т. Д.
• Дренажное сооружение — Участок, выбранный для предлагаемой подстанции, должен иметь надлежащую систему дренажа или возможность проведения эффективного дренажа, во избежание загрязнения воздуха и роста микроорганизмов и здоровья

См. Также: Оборудование электрических подстанций

.