СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ (СЭС)

М.Ю. Николаев, В.Н. Горюнов, В. К. Грунин, К И. Никитин,

Е.В. Петрова, А.А. Вырва

ОСНОВЫ СОСТАВЛЕНИЯ

ГЛАВНЫХ СХЕМ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОДСТАНЦИЙ

Учебное пособие

Омск - 2009

УДК 621.311.4(075)

ББК 31.278я73

0-75

Рецензенты:

В.К. Федоров – д.т.н., профессор кафедры «Физика» СИБАДИ;

Б.Н. Коврижин – к.т.н., начальник учебно-производственного центра МУПЭП «Омскэлектро» г.Омска.

М.Ю. Николаев, В.Н. Горюнов, В. К. Грунин, К И. Никитин, Е.В. Петрова, А.А. Вырва. Под общ. редакцией М.Ю. Николаева.

Основы составления главных схем электрических подстанций: Учеб. Пособие.

-Омск:Изд-во ОмГТУ, 2009.-74 с.

Рассмотрена задача выбора оборудования электрических подстанций, включая выбор коммутационного оборудования, силовых трансформаторов, кабельных линий. Приведены варианты исходных данных на проектирование и примеры расчета.

Предназначено для студентов направления 140200 «Электроэнергетика» и специальности 140211 «Электроснабжение» дневной, вечерней и заочной форм обучения, а также может быть рекомендовано для самостоятельного обучения.

Редактор Г.М. Кляут

ИД 06039 от 12.10.01

Сводный темплан 2009г.

Подписано к печати 03.08.04. Бумага офсетная. Формат 60x84 1116.

Отпечатано на дупликаторе. Усл. печ. л. 5,5. Уч-изд. л. 5,5. Тираж 100. Заказ

Издательство ОмГТУ. 644050, г.Омск, пр. Мира, 11. т.23-02-12

Типография ОмГТУ

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

Энергия во всех формах – основа обеспечения рациональных технологических условий жизнедеятельности и развития человечества, уровня его экономического и социального благосостояния. С появлением трехфазного переменного тока началась новая эра человеческой цивилизации – эра повсеместного использования электрической энергии – как универсального энергоносителя, пригодного для практического использования фактически во всех сферах и производственных процессах человеческой деятельности. Благодаря своей абсолютной делимости, мгновенной передаче на большие расстояния и высокой эффективности использования, электроэнергия наиболее удобна для удовлетворения производственных, бытовых, коммуникативных, социальных и других потребностей современного и будущего человеческого сообщества.

В своем послании Федеральному собранию президент В.В. Путин, говоря о планах развития электроэнергетики, в частности отметил: «Один из безусловных приоритетов ближайших лет – это электроэнергетика. Россия уже столкнулась с нехваткой мощностей для дальнейшего роста. Предстоит крупнейшая за последнее десятилетие структурная реформа. По сути, речь идет о второй масштабной электрификации страны. К 2020 году необходимо увеличить на две трети производство электроэнергии в России. Предстоит построить новые станции, модернизировать действующие, а также расширить сетевую инфраструктуру…»

По прогнозу специалистов, энергопотребление к 2008 г. превысит исторический максимум в 1074 млрд. кВт·ч, зафиксированный в 1999 г., и составит 1082 млрд. кВт·ч. В ряде регионов уже наблюдается острый дефицит электроэнергии. Для преодоления кризиса разработана инвестиционная программа до 2010 года в объеме 3 трлн 99 млрд руб. Одной из главных проблем, стоящих на пути развития энергетики и связанных с нею отраслей, является кадровый вопрос, и, чтобы реализовать эту программу, нужны квалифицированные специалисты для проектирования, строительства, модернизации и эксплуатации объектов энергетики. Энергетический институт ОмГТУ призван решать задачу пополнения специалистами, создания кадрового резерва предприятий энергетической отрасли.

Реализация технологических процессовна любом промышленном предприятии связана с потреблением энергии, которая преимущественно используется в виде электроэнергии. Преобразование энергии различных видов в электрическую осуществляется на электростанциях посредством синхронных генераторов. В зависимости от характера преобразуемой первичной энергии электростанции подразделяются на тепловые, гидроэлектростанции, атомные и другие типы. Для повышения надежности и экономичности электроснабжения предприятий и создания резервов мощности большинство электростанций объединяются в энергетические системы. Связь между отдельными электростанциями в энергосистемах, а также с потребителями осуществляется посредством электрических сетей, в состав которых входят электрические линии, трансформаторные подстанции (ТП) и распределительные устройства (РУ).

В состав РУ входят коммутационные аппараты (выключатели, отделители, короткозамыкатели), комплекс токоведущих частей (проводов, шин) для приема и распределения энергии, а также устройства защиты, автоматики и измерения. Назначение РУ – прием и распределение электрической энергии.

Конструктивно электрические сети подразделяются на воздушные и кабельные, а по уровню напряжения – на сети до 1 000 В и выше 1 000 В. Электрические сети, к которым непосредственно подключены приемники электрической энергии, называются распределительными. Передача больших мощностей переменного тока на далекие расстояния требует сооружения линии электропередач (ЛЭП) переменного напряжения до 1150 кВ. Именно такие уровни напряжения обеспечивают значительное уменьшение потерь электроэнергии при ее передаче.

Генераторы электростанций обычно вырабатывают электрическую энергию напряжением 6 – 20 кВ. Повышение напряжения для требуемого значения при передаче на значительные расстояния и последующее его понижение до величин, необходимых для нормальной работы потребителей, осуществляется соответственно на повышающих и понизительных ТП.

Любая система электроснабжения должна обеспечить: соответствие мощности применяемых трансформаторов и генераторов максимальной мощности потребителей, достаточную пропускную способность ЛЭП, бесперебойное электроснабжение при высоком качестве энергии, удобство в эксплуатации, безопасность и экономичность. Полное соответствие указанным, зачастую противоречивым, требованиям является достаточно сложным. Поэтому задача проектирования систем электроснабжения в полном объеме, с учетом всех многообразных условий, решается соответствующими проектными и научно-исследовательскими институтами.

Наиболее распространенными напряжениями потребителей на промышленных предприятиях являются напряжения 380 В, 6 и 10 кВ. Поэтому один из возможных вариантов систем электроснабжения выглядит следующим образом. От электростанций посредством повышающих ТП и ЛЭП 500 или 220 кВ электроэнергия подается на районную понизительную ТП, которая обеспечивает снижение напряжения до 35–110 кВ. На главной понизительной подстанции предприятия (ГПП) осуществляется дальнейшее уменьшение напряжения до уровня питания распределительных сетей 6 или 10 кВ, по кабельным линиям которых электроэнергия поступает на цеховые трансформаторные подстанции предприятия (ЦТП). Посредством ЦТП напряжение уменьшается до напряжения питания приемников электроэнергии 0,38 или 0,66 кВ.

СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ (СЭС)

1.1. Определения, терминология

Электроустановками называются электрические машины, аппараты, линии и вспомогательное оборудование (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенные для производства, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии.

Электрическими станциями называются предприятия или установки, предназначенные для производства электроэнергии.

Электрические подстанции – электроустановки, предназначенные для преобразования и распределения электроэнергии.

Системой собственных нужд называют механизмы и установки, обеспечивающие нормальное функционирование электрической станции (дробилки, дымососы, мельничные вентиляторы и др.) или подстанции (освещение, обогрев и т.п.).

Воздушной линией электропередачи называется устройство, предназначенное для передачи и распределения электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным при помощи изоляторов и арматуры к опорам или кронштейнам и стойкам на инженерных сооружениях (мостах, путепроводах и т. п.).

Кабельной линией называется линия для передачи электроэнергии или отдельных ее импульсов, состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепежными деталями.

Токопроводом называется устройство, предназначенное для передачи и распределения электроэнергии, состоящее из неизолированных или изолированных проводников и относящихся к ним изоляторов, защитных оболочек, ответвительных устройств, поддерживающих и опорных конструкций. В зависимости от вида проводников токопроводы подразделяются на гибкие и жесткие.

Система сборных шин любой электрической установки – это комплекс токоведущих частей, предназначенных для приема и распределения электрической энергии.

Распределительным устройством называется электроустановка, служащая для приема и распределения электроэнергии и содержащая коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства, а также устройства релейной защиты, автоматики и измерительные приборы.

Электрической сетью называется совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.

Приемником электрической энергии называется аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.

Потребителем электрической энергии называется электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.

Энергетической системой называется совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, предназначенных для производства, передачи, распределения энергии. Например, Омская энергосистема (АК ”Омскэнерго”) включает тепловые электростанции (ТЭЦ-2 – ТЭЦ-5 и строящуюся ТЭЦ-6), а также электрические связи (ЛЭП-500 кВ) с Казахстаном, Новосибирской системой и Уралом. Таким образом, Омская система является частью объединенной энергосистемы России и СНГ с диспетчерским центром управления (ЦДУ), находящимся в Москве.

Электроэнергетической системой (рис. 1.1) называют электрическую часть энергосистемы для производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии. В данном случае энергосистему (рис. 2.1) обозначают одним кружком и называют источником питания (ИП). Местом присоединения электрических сетей предприятий являются, как правило, подстанции энергосистем, а в некоторых случаях и электростанции. Например, Омский нефтеперерабатывающий завод, завод СК и др.

Рис. 1.1

Электроснабжением называется обеспечение потребителей электрической энергией.

Системой электроснабжения называют совокупность электроустановок для обеспечения потребителей электроэнергией. Это часть электроэнергетической системы, в которую входят устройства передачи и распределения электроэнергии ее приемникам (рис. 1.1), где ППЭ – пункт приема электроэнергии от системы; ПС - питающая сеть; РС – распределительная сеть внутри предприятия; РП – распределительные пункты; ТП – цеховые трансформаторные подстанции.

Ясно, что в СЭС не входят ИП и электроприемники (ЭП). Систему электроснабжения условно разделяют на две части, подсистемы, но принято их называть также системами:

– система питания (“внешнее электроснабжение”);

– система распределения (“внутреннее электроснабжение”).

В систему питания (рис. 1.1) входят питающие сети. Это, как правило, воздушные линии электропередач (ЛЭП) напряжением 35, 110, 220, 330 и 500 кВ. Например, часть электрических нагрузок нефтезавода питается по кабельным линиям 35 кВ.

ППЭ – это понижающие подстанции, на которых установлены трансформаторы с напряжением первичных обмоток соответствующих ПС, а на вторичных 6 или 10 кВ, которое и подается в распределительную сеть. ППЭ часто ставят на территории предприятия как можно ближе к ЭП, тогда эти подстанции (и вся система питания) носят название “Глубокого ввода”. Например, так сделано на Сибзаводе (ЛЭП-110 кВ), Заводе техуглерода, АО “Омскшина” и др. Трансформаторы таких подстанций (их называют ПГВ – подстанции глубокого ввода) в большинстве случаев (за исключением особых) устанавливают открыто, “на улице”, но распределительные устройства 6 или 10 кВ, как правило – внутри помещений.

Распределительные сети (РС) – кабельные линии 6 - 10 кВ, проложенные на территории объекта либо в земле, либо, что более перспективно, по воздуху на специальных устройствах – эстакадах. Кабельные линии подходят к цеховым подстанциям, где напряжение понижается до 380 В (либо 660 В, которое еще применяют не повсеместно).

Для питания ЭП напряжением 6 – 10 кВ сооружаются закрытые распределительные устройства (ЗРУ), задача которых питать ЭП напряжением 6 либо 10 кВ. Если распределительная сеть 10 кВ, а некоторые приемники имеют номинальное напряжение 6 кВ, то в таких случаях для этих ЭП устанавливают еще свои трансформаторы напряжением 10 / 6 кВ, т.е. понижающие от 10 до 6 кВ.

Электрическая схема электроустановки – это графическое изображение порядка электрических соединений элементов оборудования с помощью условных символов в точном соответствии с действительностью. Масштабирование в электрических схемах обычно не применяется.

Главной схемой соединений электрических станций и подстанций (далее в тексте – главной схемой) называют схему электрических и трансформаторных соединений между основными ее элементами, связанными с производством, преобразованием и распределением электроэнергии. На чертеже все элементы схемы изображаются условными символами (табл. 1.1). Анализируя главную электрическую схему, можно оценить надежность, маневренность, экономичность станции или подстанции.

Главные схемы представляются обычно в однолинейном исполнении, т. е. показываются электрические соединения элементов схемы одной фазы (о наличии трех фаз можно обычно судить по схемам силовых трансформаторов Т, трансформаторов тока ТА, некоторых типов трансформаторов напряжения TV).

Таблица 1.1

Условные графические обозначения

элементов схем электроснабжения

Элемент схемы	Обозначение
	графическое	буквенное
Генератор трехфазного переменного тока		G
Трансформатор силовой трехфазный двухобмоточный		Т
Трансформатор силовой трехфазный с расщепленной обмоткой НН		Т
Трансформатор силовой трехфазный двухобмоточный с РПН		Т
Трансформатор силовой трехфазный с расщепленной обмоткой НН с РПН		Т
Автотрансформатор силовой с РПН		Т
Автотрансформатор силовой с расщепленной обмоткой НН с РПН		Т

Продолжение табл. 1.1

Реактор		LR
Силовой выключатель стационарный		Q
Силовой выключатель на выкатной тележке		Q
Быстродействующий автоматический выключатель		QF
Автоматический выключатель нагрузки		QF
Быстродействующий автоматический выключатель на выкатной тележке		QF
Предохранитель		F
Разъединитель		QS
Отделитель		QR
Короткозамыкатель		QN

Окончание табл. 1.1

Кабельная линия электропередачи		W
Разрядник вентильный		FV
Асинхронный двигатель		M
Синхронный двигатель		MS
Измерительный трансформатор напряжения однофазный		TV
Измерительный трансформатор напряжения трехфазный		TV
Измерительный трансформатор тока		TA
Измерительный трансформатор тока		TA

К элементам главной схемы относятся генераторы (для станций), трансформаторы, шины, провода, ЛЭП, разъединители, выключатели, реакторы, измерительные трансформаторы, а также некоторые электроприемники, соизмеримые по мощности с силовым оборудованием подстанции (например, двигатели, дуговые печи и т. д.)

1.2. Основные требования к СЭС

При проектировании СЭС должны быть выполнены три основных требования:

– надежность, т.е. бесперебойность питания, особенно ЭП, наиболее ответственных в технологическом процессе предприятия, а также соответствующих стандартов качества электроэнергии, например, величины напряжения, частоты переменного тока, формы кривой напряжения, симметрии по фазам трехфазных сетей и т.п. (всего таких показателей качества – 10 основных и три дополнительных);

– экономичность, под которой понимают минимум расчетных затрат на сооружение и эксплуатацию СЭС;

– безопасность при эксплуатации, т.е. электробезопасность.

1.3. Принципы построения СЭС

Построение СЭС осуществляется по ряду основных принципов. Эти принципы можно сгруппировать в следующие:

– максимальное приближение ИП к потребителю. Это следует понимать в том смысле, что наиболее высокое напряжение необходимо максимально близко подводить к так называемому центру электрических нагрузок объекта, иными словами, использовать систему “Глубоких вводов”;

– раздельная работа сетей и трансформаторов. Поскольку в большинстве случаев линии двухцепные, а подстанции двухтрансформаторные, нагрузка должна разделиться на две части и так работать в нормальном режиме. В случае выхода из строя одной цепи или одного трансформатора вся нагрузка переводится на другой трансформатор. Такой режим называют послеаварийным, поэтому при проектировании выбор линии и трансформаторов делают с учетом возможной (допустимой по стандарту) перегрузки в послеаварийном режиме;

– глубокое секционирование всех звеньев системы. Это означает, что число секций (рис. 2.2) может быть больше двух;

– выбор правильного режима работы. Здесь имеется в виду регулирование показателей качества электроэнергии на местах, компенсация реактивной мощности, параллельная работа трансформаторов и другие режимные вопросы.

Схема радиального „ Глубокого ввода ” (рис. 1.2), где W1, W2 – ЛЭП питающей сети с „глухим” подсоединением к трансформаторам ППЭ. Такое присоединение используется для коротких (до 6 км) ЛЭП;

Рис. 1.2

QS1, QS2 – разъединители – оперативный аппарат для видимого разрыва цепи;

Т1, Т2 – трансформаторы ППЭ;

Q1 – Q8 – выключатели силовые, напряжением 6 – 10 кВ;

Т3 – однотрансформаторная цеховая подстанция 6 – 10 0,4 кВ;

А1, А2 – автоматические выключатели на напряжение 380 В;

М1, М2 – электроприемники (электродвигатели );

I – II – обозначение номеров секций шин ( две секции ).

1.4. Основные этапы проектирования СЭС

Известно, что строительство любого объекта начинается „ на бумаге ”, т. е. с проектной документации. Системы электроснабжения не исключение, здесь также все начинается с проектирования.

Началом проектирования является получение технического задания от заказчика и технических условий (ТУ) электроснабжающей организации на подключение СЭС. В этих ТУ оговорены питающие напряжения, подстанция (или электростанция), к которой будет осуществлено подключение питающей сети, рекомендуемая аппаратура коммутации на ППЭ, а также необходимые параметры для расчета токов короткого замыкания.

В период обучения в вузе студенты проводят учебное проектирование (РГР, курсовые работы и проекты, дипломное проектирование). В целом проект СЭС (как и других объектов) состоит из трех основных частей:

– пояснительной записки, в которой приводятся все расчеты, пояснения и инструкции;

– графической части (чертежи, схемы);

– сметно-финансовой части сметы расходов по отдельным статьям и итоговым данным.

В учебном курсовом проектировании студенты делают только две первые части проекта: пояснительную записку и чертежи.

Проектирование СЭС начинается с „конца” схемы (рис. 1.1 ), т.е. от электроприемников. Сначала определяют расчетные электрические нагрузки, обсчитывая все ЭП до 1 000 В и выше. Затем (по этим данным) выбирают цеховые ТП и РП, после выбирают линии распределительной сети и все нагрузки сводят к шинам 6 – 10 кВ ППЭ, т.е. определяют нагрузку по заводу в целом, причем учитывают нагрузки освещения (цехов и территории предприятия), потери в цеховых трансформаторах и сети, компенсацию реактивной мощности. По этой нагрузке выбирают трансформаторы ППЭ, затем – ЛЭП питающей сети. После этого „сверху” опускаются „вниз”, выбирая аппаратуру, рассчитывая токи короткого замыкания в нужных точках сети, и проверяют выбранную аппаратуру и другие элементы сети в „ненормальных” режимах.

Убедившись в том, что все элементы надежны, регулирование показателей качества электроэнергии предусмотрено, можно сделать заключение, что СЭС удовлетворяет всем основным требованиям.

1.5. Электрические схемы подстанций

С развитием науки, технологий и даже политики принципиально меняются постановки и подходы к решению задач в технике. Это касается и схем распределительных устройств станций и подстанций. Если в этой области техники до 60 – х годов была тенденция к усложнению при повышении надежности, то теперь наблюдается упрощение схем при повышении надежности и удешевлении сметной стоимости подстанции.

Рассмотрим историю развития наиболее распространенных схем подстанций и область их использования.

Рис. 1.3

Самой простой электрической схемой (рис. 1.3) является схема с одной несекционированной системой шин. Каждое присоединение подключается к шине через свой выключатель и разъединители. Работа этой схемы заключается в том, что источники работают на одну сборную шину, с которой питаются потребители. Достоинства: простота, наглядность, минимальные затраты на сооружение. Недостаток – низкая надежность, которая проявляется при аварийном или ремонтном режимах сборной шины или выключателя присоединения.

Рис. 1.4

Для повышения надежности сборную шину секционируют (рис. 1.4), т.е. делят на две части и более. Источники с потребителями распределяются равномерно по секциям. Такая схема широко применяется на распределительных устройствах (РУ) станций и подстанций напряжением до 10 кВ и напряжением до 220 кВ. Однако значительного снижения отключений при аварии или ремонте достигаются при секционировании, когда число секций равно числу присоединений, что неэкономично.

Рис. 1.5

Производной от предыдущей является схема (рис. 1.5) с одной системой сборных шин, секционированной и соединенной в кольцо. Надежность такой схемы несколько выше рассмотренных ранее, и она применяется обычно на генераторном напряжении 6 – 10 кВ тепловых электростанций.

Рис. 1.6

Дальнейшее совершенствование одной системы сборных шин привело к добавлению к рабочей системе (рис. 1.6) дополнительной обходной системы шин. Так как каждое присоединение подключено к обходной системе через свой разъединитель, то при выводе в ремонт выключателя присоединения достаточно включить дополнительный обходной

выключатель и обходной разъединитель, выключатель которого должен ремонтироваться, и отключить выводимый выключатель. Достоинство такой системы – ремонт выключателя любого присоединения может производиться без перерыва электроснабжения. Недостатки: необходима установка обходного и секционного выключателей; ремонт основной рабочей системы шин невозможен без отключения питания, короткое замыкание на рабочей системе шин приводит к отключению питания всех потребителей поврежденной секции, повреждение секционного выключателя приводит к потере питания потребителей обеих секций. Такая схема применяется при ограниченном числе присоединений в РУ среднего напряжения 110 – 220 кВ станций и подстанций.

Рис. 1.7

Следующей более совершенной является схема (рис. 1.7) с двумя рабочими системами шин. Каждое присоединение имеет выключатель и два шинных разъединителя. Причем каждая система шин может быть секционирована, что зависит от количества присоединений. Преимуществом такой схемы является быстрое восстановление питания присоединений при КЗ на шине путем переключения их на неповрежденную систему шин, а при секционировании каждой системы шин - появляется оперативная гибкость, т. е. возможность произвольного разделения присоединений между системами шин. Недостаток - неизбежное усложнение схемы, вывод в ремонт выключателя присоединения вызывает кратковременное отключение питания этого присоединения. Схему с двумя системами сборных шин до 1960 г. принято было считать универсальной. В настоящее время они используются на станциях и подстанциях 110 - 220 кВ и большом числе присоединений.

Рис. 1.8

Последний недостаток устраняется при добавлении к двум рабочим системам обходной системы шин (рис. 1.8). Важно отметить, что при высокой надежности на одно присоединение приходится один выключатель. Первая и вторая система сборных шин постоянно находятся в работе, а питание и нагрузки распределяются между ними. Обе рабочие системы могут быть также секционированы при большом числе присоединений. Обходная система шин (нижняя на схеме) и обходные выключатели вводятся в работу при выводе в ремонт выключателей без перерыва питания соответствующих присоединений. Область использования этой схемы, как и предыдущей - РУ станций и подстанций напряжением 110 - 220 кВ.

Рис. 1.9

Схема РУ (рис. 1.9) с двумя системами сборных шин и двумя выключателями на присоединение получили наибольшее распространение в США. В бывшем СССР по этой схеме выполнены несколько крупных станций. Достоинство - высокая надежность. Так как основную стоимость РУ составляют выключатели, то исключительно высокая стоимость является основным и существенным недостатком такой схемы. К тому же при коротком замыкании на шинах во время ремонта одной из системы шин произойдет полное отключение всех присоединений.

Сейчас распределительные устройства с двумя выключателями на каждое присоединение уступили место подобным устройствам, но с меньшим числом выключателей.

Рис. 1.10

Такой является схема РУ с 3/2 выключателями на присоединение (рис. 1.10), иногда называемая полуторной схемой.

Каждое присоединение подключается через два выключателя. В нормальном рабочем режиме все выключатели включены и обе системы шин находятся под напряжением. Достоинство схемы: при ревизии любого выключателя все присоединения остаются в работе. Вероятность отключения ветвей при ремонте выключателей и внешних замыканиях в этой схеме меньше. Недостаток: отключение поврежденного присоединения двумя выключателями увеличивает общее количество ремонтов выключателей; усложнение цепей релейной защиты и др. В настоящее время такие схемы используются в РУ напряжением 330 – 750 кВ на мощных электростанциях.

Подобной (здесь не приведенной) является схема РУ с 4/3 выключателями на присоединение. Она обладает такими же достоинствами, что и полуторная. Схема применяется в РУ напряжением 330 – 500 кВ мощных КЭС и АЭС.

На рисунке. 1.11. изображена главная электрическая схема понижающей подстанции с одной системой сборных шин. Электрическая энергия напряжением U1 = 110 кВ (или 220 кВ) поступает по линии W1 и через включенные разъединители QS1, QS2, выключатель Q1 подается на обмотку высокого напряжения понижающего силового трансформатора Т1. От его обмотки низкого напряжения с U = 6 кВ (или 10 кВ) электроэнергия подается к потребителям:

Рис. 1.11

– через включенный разъединитель QS3 и защитный предохранитель F2 к трансформатору собственных нужд (ТСН) Т2, который обеспечивает потребности подстанции в электроэнергии (для работы приводов механизмов, электрических схем релейных защит и автоматики, освещения, обогрева и т.д.);

– через включенные разъединители QS4, QS5 и выключатель Q2 к сборным шинам подстанции напряжением U2 = 6 или 10 кВ, от которой и происходит перераспределение энергии.

От сборных шин питаются потребители P1, P2, P3, M1, M2 через соответствующие включенные коммутационные аппараты. Например, потребитель Р1 первого присоединения получает энергию через QS6, Q3, QS12, кабельную линию W2, понижающий силовой трансформатор цеховой подстанции (с U2 = 6 кВ или 10 кВ до напряжения U3 = 0,38 кВ или 0,66 кВ) Т3 и автоматический выключатель QF1. Электроприемниками потребителей P1, P2, P3 могут быть освещение, низковольтные двигатели механизмов, установки электролиза, электрические печи, сварочные аппараты и другие электроустановки промышленного назначения. Высоковольтные двигатели М1 и М2 питаются без понижающего силового трансформатора, непосредственно от шин с U2 = 6 или 10 кВ соответственно через QS8, Q5, QS14, W4 и QS9, Q6, QS15, W5. На всех уровнях напряжений производится измерение расхода электроэнергии, обеспечивается защита от повреждений и автоматическое управление электроустановками. В качестве датчиков используются измерительные трансформаторы тока, обозначенные на схеме символами ТА1 – ТА8, и трансформаторы напряжения TV1, TV2.

Для защиты оборудования от перенапряжений устанавливаются разрядники FV1 – FV4.

Как вы уже, наверное, заметили, каждый из выключателей Q1 – Q7 с обеих сторон подключен к разъединителям. Так делается всегда для того, чтобы можно было производить ремонт выключателя с видимым разрывом цепи при включенном смежном оборудовании (например, ремонт Q3, когда на сборных шинах подстанции присутствует напряжение U2, или ремонт Q1, когда линия W1 находится под напряжением U1, ведь от нее могут питаться и другие подстанции).

Рассматриваемая подстанция является сложным “организмом”, который при “заболевании” должен защищаться. На подстанции такие “заболевания” возможны как внутри ее (короткие замыкания, перегрузка и др.), так и снаружи (понижение или повышение напряжения, частоты и др.).

Как любой организм борется с болезнями, так и всевозможные устройства релейной защиты (РЗ) и автоматики подстанции пытаются выявить и отключить поврежденный элемент, попробовать вновь включить, повысить напряжение на шинах потребителей и т.д.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: