Схемы электрических соединений подстанций ГПП

Схемы подстанций выбираются с учетом общей схемы электроснабжения, т.е. вид схемы сетей (радиальной или магистральной) значительно влияет на вид схем подстанций, входящих в общую систему электроснабжения.

Для надежного питания потребителей I и II категорий ГПП предприятий, как правило, сооружают двухтрансформаторными.

При питании двухтрансформаторной ГПП от энергосистемы различают три основных варианта:

· питание двумя радиальными линиями;

· питание двумя магистральными линиями;

· совмещение РУ высокого напряжения ГПП с более сложным сетевым узлом энергосистемы, например, с несколькими отходящими линиями высокого напряжения.

При установке на ГПП двух трансформаторов, питаемых от разных линий электропередачи, возможно примене­ние надежных и высокоэкономичных упрощенных блочных схем электрических соединений подстанций: «линия 35÷220 кВ - трансформатор ГПП» и «линия на 35÷220 кВ - трансформатор ГПП - токопровод на 6(10) кВ». Эти схемы проектируются без сборных шин и выключателей на стороне первичного напряжения 35÷220 кВ, а на стороне вторичного напряже­ния 6(10) кВ обычно имеют одиночную секционированную сис­тему шин или токопроводы от каждого трансформатора.

На рисунке 11.8 приведена схема ГПП напряжением 35÷220/6(10) кВ для предприятия средней мощности, получающего электроэнер­гию от энергосистемы по двум радиальным линиям ВЛ1 и ВЛ2. Трансформаторы Т1, Т2 подключают к линиям только через разъ­единители QS1, QS2 РЛНД (разъединитель с линейным контак­том, наружной установки, двухколонковый), так как при ради­альной схеме нет необходимости в отделителях. Перемычка между цепями напряжением 35÷220 кВ, позволяет питать каждый транс­форматор не только от своей, но и от другой линии. По условиям ремонта в перемычку включают последовательно два разъедини­теля (QS3, QS4). Схему с перемычкой следует приме­нять в тех случаях, когда по условиям работы ГПП возникает необходимость в питании двух трансфор­маторов от одной линии, например при загрузке трансформато­ров свыше 70%, когда при отключении одного из них нагрузка другого превышает 140%.

На вводах к трансформаторам устанавливают короткозамыкатели (QK1, Q К2):

в сетях с глухозаземленной нейтралью — в одной фазе, в сетях с изолированной нейтралью — в двух. Короткозамыкатель автоматически включается при срабатывании релейной за­щиты в результате внутренних повреждений в трансформаторе ГПП, к которым нечувствительна защита с помощью головных выключателей линий ВЛ1 и ВЛ2 энергосистемы. При включении короткозамыкателя создается искусственное короткое замыкание на входах высшего напряжения (ВН) трансформатора. На такое короткое замыкание реагирует релейная защита линии в системе и отключает соответствующую линию.

Рисунок 11.8 - Схема ГПП напряжением 35÷220/6(10) кВ с секционирован­ной системой шин на стороне напряжения 6(10) кВ

Двухобмоточные трансформаторы ГПП имеют схему соединения обмоток Y/-11 или Y_о/-11 (см. подраздел 10.1). Включение нейтра­лей трансформаторов 110÷220 кВ на землю осуществляется через однополюсные разъединители QS5, QS6 типа ЗОН. QS5 и QS6 включают не всегда. Число включенных на землю нейтралей регу­лируют так, чтобы ток одно- и двухфазного коротких замыканий на землю не превышал установленные пределы. Для защиты изо­ляции трансформаторов от пробоя при возникновении пе­ренапряжения в период работы с разземленной нейтралью пре­дусмотрены разрядники FV2, FV3 в нейтрали. Кроме того, разрядники устанавливают на вводе ВН трансформаторов во всех трех фазах для защиты от набегающих по линиям волн перенапряжений (на схеме FV1, FV4).

Трансформаторы ГПП подключают к сборным шинам вто­ричного напряжения 6(10) кВ через масляные выключатели QF1 и QF2 и разъединители QS7 и QS8. Если требуется ограничение тока короткого замыкания в сети предприятия напряжением 6(10) кВ, то между выключателями и разъединителями ввода включают трехфазные бетонные реакторы LR1, LR2.

К вводам подключаются трансформаторы собственных нужд подстанции для обеспечения питания приемников собственного расхода, в том числе приводов масляных выключателей, незави­симо от состояния сборных шин напряжением 6(10) кВ ГПП.

На рисунке 11.9 показаны схемы подключения вводов трансформаторов ГПП к сборным шинам распределительного устройства напряжением 6 (10) кВ. Схему (а) применяют при установке трансформаторов мощностью до 25 МВ∙А. При большей мощноcти трансформаторов обычно требуются мероприятия по ограничению токов короткого замыкания. При мощности трансформатора 40 МВ∙А применяют схемы (б) и (в), при мощности 63 МВ∙А рекомендуются схемы (г) и (д). Если же мощность трансформатора дости­гает 80 МВ-А, то применяют схемы е, ж, з.

а) б) в) г) д) е) ж) з)

а — при мощности трансформаторов до 25 МВ∙А; б, в — 40 МВ∙А; г, д — 63 МВ∙А; е, ж, з - 80 МВ∙А

Рисунок 11.9 - Схемы вводов напряжением 6(10) кВ трансформаторов на на­пряжение 35÷220 кВ

Сборные шины напряжением 6(10) кВ распределительных уст­ройств ГПП секционируют выключателем. Благодаря этому при по­вреждении или ремонте сборных шин отключается только одна сек­ция и все основные электроприемники получают питание от другой секции. При внезапном исчезновении напряжения на одной секции, например при отключении питающей линии, с помощью устройств АВР включается секционный выключатель, обеспечивая питание сек­ции. Секционный выключатель выбирают по нагрузке одной секции шин, а выключатель ввода трансформатора — по нагрузке двух сек­ций в послеаварийном режиме ГПП. Для ограничения токов коротко­го замыкания секционный выключатель нормально отключен.

На рисунке 11.10 приведена схема ГПП предприятия средней мощ­ности, получающего электроэнергию по отпайкам от двух маги­стральных линий. В этом случае необходимы отделители QR1, QR2 для отключения поврежденного трансформатора ГПП от магистрали. Отключение отделителя происходит автоматически в период бестоковой паузы между моментом отключения головного выключателя магистрали после включения короткозамыкателя (QK1, 0К2) и моментом повторного включения головного выключате­ля линии под действием устройств АПВ.

ТСН1, ТСН2 — трансформаторы собственных нужд; ТV1—ТV4 — трансформато­ры напряжения

Рисунок 11.10 - Схема ГПП напряжением 35÷220/6(10) кВ с четырьмя секциями

сборных шин напряжением 6(10) кВ

Трансформаторы мощностью 25 МВ∙А и более имеют рас­щепленную вторичную обмотку. Расщепление обмотки представ­ляет собой эффективный способ ограничения токов короткого за­мыкания в электросети предприятия. Для этой же цели применя­ется групповое реактирование обычными и сдвоенными реакто­рами, включаемыми в цепь выводов трансформатора. Применяв­шееся ранее индивидуальное реактирование каждой отходящей линии не рекомендуется по соображениям компоновки и эконо­мии оборудования.

В схеме каждая вторичная обмотка обоих трансформаторов подключена к отдельной секции шин напряжением 6(10) кВ. Все четыре секции одной системы сбор­ных шин работают раздельно, но при выходе из работы одного трансформатора вся нагрузка автоматически переводится на дру­гой включением секционных выключателей QВ1 и QB2 под дей­ствием устройств АВР. В распределительном устройстве данной под­станции установлены ячейки КРУ с масляными выключателями QF типа ВМП напряжением 6(10) кВ. Выкатные масляные выключа­тели имеют втычные контакты, поэтому нет необходимости в разъединителях. Конденсаторные батареи, измерительные транс­форматоры напряжения предусматриваются на каждой секции шин, так как их режим регулируется самостоятельно и напряже­ния секций могут существенно различаться.

Если передаваемая от одной секции мощность составляет 25 МВ∙А и более, а потребители расположены по одной трассе, то эффективно применение магистральной схемы питания с токопроводами. Шинные и гибкие токопроводы напряжением 6(10) кВ выполняют одновременно роль сборных шин и распредели­тельных линий.

Рассмотренные примеры не отражают всего многообразия схем ГПП, применяемых на разных предприятиях. Так, для открытых подстанций напряжением 35(110) кВ, не имеющих нагрузок пер­вой категории, с трансформаторами мощностью до 6300 кВ∙А применяются схемы с разъединителями и стреляющими предох­ранителями напряжением 35(110) кВ на вводе ВН. При этом отпа­дает необходимость в выключателях или отделителях с короткозамыкателями на стороне первичного напряжения подстанции.

При сооружении мощных ГПП на небольшом (несколько ки­лометров) расстоянии от районных подстанций или электростан­ций можно отказаться от установки каких-либо коммутационных аппаратов (за исключением разъединителей) на вводе напряже­нием 35÷220 кВ к главным трансформаторам. Функции защиты и отключения трансформаторов, так же как и линий, передаются головному выключателю питающей ГПП линии. При срабатывании релейной защиты трансформатора ГПП отключающий импульс передается на головной выключатель линии по высокочастотным каналам или специально построенной для этого линии связи.

11.6 Трансформаторные подстанции напряжением 6(10)/0,4 ÷ 0,66 кВ

Общие сведения

Цеховые трансформаторные подстанции предназначены для питания силовых и осветительных электроприемников. В случаях, когда вторичное напряжение трансформатора составляет 0,69 кВ, питание осветительных сетей осуществляется от отдельных трансформаторов.

Число трансформаторов цеховой ТП зависит от требований надежности питания потребителей. Питание электроприемников первой категории следует предусматривать от двух- и трехтрансформаторных подстанций.

Трехтрансформаторные подстанции рекомендуется применять в случаях, когда возможно равномерное распределение подключаемой нагрузки по секциям РУ низкого напряжения подстанции.

Двух- и трехтрансформаторные подстанции рекомендуется также применять для питания электроприемников второй категории. При сосредоточенной нагрузке предпочтение следует отдавать трехтрансформаторным подстанциям.

Однотрансформаторные подстанции могут быть применены для питания электроприемников второй категории, если требуемая степень резервирования потребителей обеспечивается линиями низкого напряжения от другого трансформатора и время замены вышедшего из строя трансформатора не превышает сутки.

Питание отдельно стоящих объектов общезаводского назначения (компрессорных, насосных станций и т.п.) рекомендуется выполнять от двухтрансформаторных подстанций.

Для питания электроприемников третьей категории рекомендуется применять однотрансформаторные подстанции, если перерыв электроснабжения, необходимый для замены поврежденного трансформатора, не превышает сутки. При значительной сосредоточенной нагрузке электроприемников третьей категории вместо двух однотрансформаторных подстанций может быть установлена одна двухтрансформаторная подстанция без устройств АВР с полной загрузкой трансформатора.

Мощность трансформаторов двух- и трехтрансформаторных подстанций определяется таким образом, чтобы при отключении одного трансформатора было обеспечено питание требующих резервирования электроприемников в послеаварийном режиме с учетом перегрузочной способности трансформатора. Значения коэффициентов допустимой перегрузки трансформаторов в послеаварийном режиме и коэффициентов загрузки трансформаторов в нормальном режиме приведены в таблице 11.1.

Таблица 11.1 – Значения коэффициентов загрузки трансформаторов двух- и трехтрансформаторных подстанций

Коэффициент допустимой перегрузки трансформатора	Коэффициент загрузки в нормальном режиме
двухтрансформаторная подстанция	трехтрансформаторная подстанция
1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5	0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75	0,666 0,735 0.8 0,86 0,93 1,0

Выбор единичной мощности трансформаторов при значительном числе устанавливаемых цеховых трансформаторных подстанций и рассредоточенной нагрузке следует делать на основании технико-экономического расчета. Определяющими факторами при выборе единичной мощности трансформатора являются затраты на питающую сеть 0,4 кВ, потери мощности в питающей сети и в трансформаторах, затраты на строительную часть ТП.

Если нагрузка равномерно распределена по площади цеха, то выбор единичной мощности трансформатора при напряжении питающей сети 0,4 кВ определяется следующим образом:

· при плотности нагрузки до 0,2 (кВА)/м² – 1000, 1600 кВА;

· при плотности нагрузки 0,2÷0.5 (кВА)/м² – 1600 кВА;

· при плотности нагрузки более 0,5 (кВА)/м² – 1600, 2500 кВА.

Схемы соединения обмоток цеховых трансформаторов. ТП мощностью 400÷2500 кВА выпускаются со схемами соединения обмоток с допустимым током нулевого вывода, равным 25% номинального тока трансформатора, или со схемой с допустимым током нулевого провода, равным 75% номинального тока трансформатора. По условиям надежности действия защиты от однофазных коротких замыканий в сетях напряжениям до 1 кВ и возможности подключения несимметричных нагрузок предпочтительным является трансформатор со схемой соединения обмоток .

Выбор исполнения трансформатора по способу охлаждения обмоток (масляный, сухой, заполненный негорючим жидким диэлектриком) зависит от условий окружающей среды, противопожарных требований, объемно-планировочных решений производственного здания

Распределительное устройство со стороны высокого напряжения подстанции для КТП промышленного типа выполняется обычно в виде высоковольтного шкафа без сборных шин со встроенными в шкаф коммутационными аппаратами или без них (глухой ввод). Высоковольтный шкаф называется устройством со стороны высшего напряжения подстанции (УВН).

В зависимости от мощности трансформаторов трансформаторные подстанции имеют раз­личные отключающие аппараты на стороне высшего и низшего напряжений.

Глухое присоединение цехового трансформатора может применяться при радиальной схеме питания трансформатора кабельными линиями по схеме блока «линия - трансформатор», за исключением питания от пункта, находящегося в ведении другой эксплуатирующей организации, а также при необходимости установки отключающего аппарата по условиям защиты. В качестве отключающих аппаратов могут применяться разъединители с предохранителями, выключатели нагрузки, выключатели нагрузки с предохранителями. В последнее время появились УВН с вакуумными выключателями.

Установка отключающего аппарата перед цеховым трансформатором при магистральной схеме питания обязательна.

При магистральной схеме питания применяются схемы, изображенные на рисунке 11.11, где на входе и выходе магистрали устанавливаются разъединители (а), выключатели нагрузки (б) или шинные накладки (в), а в цепи трансформатора – разъединители с вакуумными выключателями (а), выключатели нагрузки с предохранителями (б), разъединители с предохранителями (в).

а) б) в)

а – с разъединителями на вводе и выводе, разъединителем и выключателем в цепи трансорматора; б – с выключателем нагрузки на вводе и выводе, выключателем нагрузки и предохранителями в цепи трансформатора; в - с шинными накладками на вводе и выводе, разъединителем и предохранителями в цепи трансформатора.

Рисунок 11.11 – Схемы УВН цеховых подстанций при магистральной схеме питания ТП

Распределительным устройством со стороны низшего напряжения подстанции называется устройство для распределения электроэнергиинапряжением до 690 В, состоящее из одного или нескольких шкафов со встроенными в них аппаратами для коммутации, управления, измерения и защиты. РУНН двухтрансформаторной подстанции выполняется с одиночной секционированной системой шин с фиксированным подключением каждого трансформатора к своей секции шин через коммутационный аппарат.

11.7 Комплектные трансформаторные подстанции напряжением 6(10) кВ

В промышленных электрических сетях применяются комплектные трансформаторные подстанции (КТП):

· промышленного типа;

· городского типа;

· блочные в бетонной оболочке;

· модульного типа;

· наружного типа;

· киоскового типа;

· универсальные;

· шкафного типа;

· мачтовые и др.

В условном обозначении КТП может указываться тип подстанции: КТПП – промышленного типа; КТПГ – городского типа; КТПН – наружного типа; БКТПБ – блочные в бетонной оболочке, КТПК – киоскового типа и т.д.

По роду установки КТП могут быть:

· внутренней установки с масляными, сухими или заполненными негорючей жидкостью трансформаторами;

· наружной установки (только с масляными трансформаторами); смешанной установки с расположением РУ высшего напряжения и трансформатора снаружи, а РУ низшего напряжения внутри помещения.

КТП промышленного типа выпускаются для внутренней установки, КТП остальных типов – для наружной установки.

По числу трансформаторов КТП могут быть однотрансформаторными, двухтрансформаторными и трехтрансформаторными. Первые пять типов подстанций выполняются одно- и двухтрансформаторными, остальные – только однотрансформаторными.

КТП напряжением 6÷10 кВ можно разделить на следующие основные группы:

· КТП наружной установки мощностью 25÷400 кВА, напряжением 6÷35/0,4 кВ, применяемые для электроснабжения объектов сельскохозяйственного назначения. Это в основном мачтовые подстанции. КТП данной группы состоят из шкафа ввода ВН, трансформатора и шкафа НН, укомплектованного на отходящих линиях автоматическими выключателями.

· КТП внутренней и наружной установки напряжением до 10 кВ включительно мощностью 160÷2500 кВА, которые в основном используются для электроснабжения промышленных предприятий. КТП этой группы состоят из шкафов ввода на напряжение 10 кВ и РУ напряжением до 1 кВ. Для КТП применяют как масляные, так и заполненные негорючей жидкостью или сухие трансформаторы специального исполнения с боковыми выводами, для КТП наружной установки - только масляные.

· КТП специального назначения, перевозимые на салазках, напряжением 6÷10 кВ, мощностью 160÷630 кВА, которые выпускаются для электроснабжения стройплощадок, рудников, шахт, карьеров.

Технические данные подстанций внутренней установки приведены в таблице 11.2, наружной установки — в таблице 11.3.

Таблица 11.2 - Технические характеристики КТП напряжением 6(10) кВ

общего назначения для внутренней установки

Тип	Мощность транс-форматора,	Тип трансфор- матора	Комплектующее оборудование
Шкафы ВН	Шкафы НН
КТП 250/6 и 10/0,4 2КТП 250/6 и 10/0,4 КТП 400/6 и 10/0,4 2КТП 400/6 и 10/0,4 КТП 630/6 и 10/0,4 2КТП 630/6 и 10/0,4 КТПМ 630/6 и 10/0,4 2КТГIН 630/6 и 10/0,4 КТП 630 2КТП 630   КТП 1000   2КТП 1000   КТПМ 1000   2КТПМ 1000   КТПМ 1600   2КТПМ 1600   КТПУ 630   2КТПУ 630 КТПУ 1000 2КТПУ 1000 КТПУ 1600 2КТПУ 1600 КТПМ 1000   2КТПМ 1000-6/0,4 2КТПМ 1000-6/069 КТПМ 1600/10   2КТПМ 1600/10 КТПМ 2500-10/0,4 2КТПМ 2500-10/0,69	2 х 250 2 х 400 2 х 630 2 х 630 2 х 630     2 х 1000     2х 1000     2 х 1600     2 х 630 2х1000 2х 1600   2 х 1000   2 х 1000     2х1600     2х2500	ТМФ-250/10 ТМФ-250/10 ТМФ-400/10 ТМФ-400/ 10 ТМФ-б30/10 ТМФ-630/ 10 ТМФ-630/10 ТМФ-6З0/10 ТМ3-бЗ0/10 ТСЗ-630/10   ТМЗ-1000/10   ТСЗ-1000/ 10   ТСЗ-1000/10   ТСЗ-1000/10   ТСЗ-1600/10   ТСЗ-Iб00/10   ТМ3-630/10   ТНЗ-б30/10 ТМЗ-1000/10 ТНЗ-1000/10 ТМЗ-1600/10 ТНЗ-1600/10 ТМЗ, ТНЗ-1000/10 ТМЗ, ТН3-1000/10 ТМЗ, ТНЗ-1000/10 ТМЗ, ТНЗ-1600/10   ТМЗ, ТНЗ-1600/ 10 ТНЗ-2500/ 10   ТНЗ-2500/ 10	— — ВВ-1 ВВ-1 ВВ-4 ВВ-4 ВВ-4 ВВ-4 ВВ-2 ВВ-2, ВВ-З   ВВ-2, ВВ-З   ВВ-2, ВВ-З   ШВВ-3   ШВВ-3   ШВВ-3   ШВВ-3   ВВН   ШВВ-3 ШВВ-3 ШВВ-3 ШВВ-3 ШВВ-3 ШВВ-5 с выключателем ШВВ-5 с выключателем ВН-11 или глухой ВН-11 или глухой ВН-11 или глухой ШВВ-3   ШВВ-3	— — КРН-5 КРН-5 КРН-б КРН-6 КРН-б КРН-9 КН-2 КН-2, КН-З, КН-4 КН-2, КН-З, КН-4 КН-5, КН-б, КН-17, КН-20 ШНВ-1М, ШНЛ-1М ШНВ-1М, ШНЛ-1М ШНС-1М   ШНВ-2М, ШНС-2М ШН-2М, ШН-4М ШН-5; ШН-8 ШН-10 ШН-10 ШН-9 ШН-9 ШНВ-1М, ШНВ-2М ШНЛ-1М, ШНЛ-2М ШНС-1М, ШНС-2М ШНВ-2М, ШНВ-3М ШНЛ-2М, ШНС-2М ШНЛ-2К, ШНЛ-3К ШНС-3К, ШНВ-2К

Примечания: 1. Блок высоковольтного ввода выполняется трех типов: ВВ-1 — с глухим присоединением кабеля; ВВ-2 — с присоединением кабеля через разъединитель; ВВ-3 — с присоединением кабеля через разъединитель и предохранитель.

2. Буквы М и У в обозначении типов КТП соответственно обозначают: модифицированный и унифицированный.

Таблица 11.3 - Технические характеристики комплектных трансформаторных подстанций наружной установки типа КТПН-72М напряжением 6(10) кВ

Показатель	КТПН-72М- 160	КТПН-72М-400	КТПН-72М-250
Мощность трансформатора, Разъединитель Привод Ввод	РВЗ - 10-400 ПР-10 Кабельный	РВЗ - 10-400 ПР-10 Кабельный	РВЗ - 10-400 ПР- 10 Кабельный

Примечание. КТПН поставляются без силовых трансформаторов.

Дата добавления: 2014-01-04