Схемы и основное электрооборудование главных понизительных подстанций

Каждая ГПП промышленных предприятий включает РУ, содержащие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства.

Для напряжений 35 кВ и выше обычно сооружаются ОРУ с применением для отдельных элементов крупноблочных узлов заводского изготовления. Конструкции ОРУ разработаны и зависят от высшею и низшею напряжений, принятой схемы электрических соединений, наличия на стороне ВН выключателей или заменяющих их короткозамыкатслсй и отделителей и их размещения по отношению к воздушной ЛЭП и трансформатору.

На ГПП промышленных предприятий РУ напряжением 220−35/10 кВ, как правило, выполняют открытыми и лишь для производств с сильным загрязнением воздуха при отсутствии свободной территории, при очень низких температурах окружающей среды или в случае особых требований, выполняют закрытыми — ЗРУ.

Применение ОРУ уменьшает стоимость и сокращает сроки сооружения подстанций. При замене и демонтаже электрооборудования ОРУ, но сравнению с закрытыми более маневренны. Однако обслуживание ОРУ несколько сложнее, чем закрытых. Кроме того, для наружной установки требуется более дорогое оборудование, способное выдерживать прямые атмосферные воздействия.

Конструкция ОРУ должна обеспечивать свободный доступ к силовому трансформатору при эксплуатации. При ремонте трансформатора с массой выемной части Юти более на подстанции следует предусмотреть установку грузоподъемных устройств для поднятия выемной части из кожуха. Необходимо также обеспечить возможность перевозки трансформатора к месту ремонта.

Соединение трансформатора с РУ низшего напряжения выполняется обычно гибким проводом или токопроводом. При схеме блока «трансформатор-токопровод» токопровод присоединяют непосредственно к выводам трансформатора, и тогда РУ низшего напряжения отсутствует.

РУ 6−10 кВ выполняются как КРУ и открытые КРУН (наружной установки).

В КРУН аппараты и приборы управления, учета и защиты, чувствительные к низкой температуре, должны иметь колпаки и обогрев, включаемый при температуре ниже допускаемой для этих аппаратов и приборов.

ГПП средней мощности (35−75 МВт) на 35—220/6— 10 кВ (рис. 5.9) питается от энергосистемы по двум радиальным воздушным линиям ВЛ1 и ВЛ2. Силовые трансформаторы Т1 и Т2 подключаются к линиям только через разъединители РЛНД.

Разъединители (Р) используются для разъединения и переключения участка цепи, находящегося под напряжением выше 1000 В. Разъединитель создает видимый разрыв электрической цени, который требуется для техники безопасности. Разъединитель не имеет камеры для гашения дуги и не предназначен для коммутации рабочих токов. Разъединитель снабжается специальной блокировкой, которая обеспечивает операции с разъединителем только в том случае, если выключатель отключен. Включение и отключение разъединителя производится либо вручную с помощью оперативной штанги, либо с помощью ручных приводов.

Двухобмоточные трансформаторы ГПП имеют схему соединения обмоток У7А—11 или УУД-11. Перемычка «мостик» на стороне 35−220 кВ позволяет подключать любой трансформатор к любой линии при выходе из работы другого трансформатора или линии. На вводах к трансформаторам устанавливают короткозамыкатели (КЗ):

• • в одной фазе — в сетях с глухозаземленной нейтралью;
• • двух фазах — в сетях с изолированной нейтралью.

Рис. 5.9. Схема ГПП 35−220 кВ с одной секционированной системой шин на стороне напряжения 6−10 кВ

Короткозамыкатели — это аппараты, предназначенные для искусственного создания короткого замыкания, когда ток при повреждениях в трансформаторе может оказаться недостаточным для срабатывания релейной защиты. Короткозамыкатели применяют на подстанциях без выключателей на стороне 35−220 кВ. Они предназначены для наружной установки.

Включение нейтрали трансформатора на землю осуществляется однополюсным заземлителем типа ЗОН. Для защиты изоляции трансформаторов от перенапряжений в период работы с разземленной нейтралью устанавливаются разрядники в нейтрали. Разрядники на вводе 35−220 кВ во всех фазах служат для защиты от набегающих, но линии волн перенапряжений. Силовые трансформаторы подключаются к сборным шинам вторичного напряжения 6−10 кВ через масляные выключатели ВМП и разъединители. Для ограничения токов КЗ в сети 6−10 кВ между выключателем и разъединителем ввода включают бетонный реактор.

В зависимости от мощности трансформаторов ГПП используют различные схемы подключения их вводов к сборным шинам РУ 6−10 кВ (рис. 5.10). Схему на рис. 5.10, а применяют при установке трансформаторов мощностью до 25 MBA. При большей мощности трансформаторов требуются мероприятия по ограничению токов КЗ. При мощности трансформаторов 40 MBA применяют схемы, показанные на рис. 5.10, б и в, а при мощности трансформатора 63 MBA рекомендуются схемы г) и д). Если мощность трансформатора достигает 80 MBA, то рекомендуют схемы ё), ж) и з).

Рис. 5.10. Схемы ввода силовых трансформаторов на напряжение 35−220 кВ: а) до 25 MBA; б), в) 40 MBA; г), д) 63 MBA; е), ж), з) 80 MBA

К вводам 6−10 кВ подключают трансформаторы собственных нужд (ТСН). Сборные шины 6−10 кВ РУ ГПП секционируют масляным выключателем, который обеспечивает:

• • отключение только одной секции шин, при ремонте. Все остальные ЭП питаются от второй секции;
• • автоматическое включение резерва при внезапном исчезновении напряжения на одной секции, например при отключении одной из питающих линий.

Секционный выключатель (СВ) выбирается, но нагрузке одной секции шин. Вводной выключатель трансформатора — по нагрузке двух секций в послсаварийном режиме ГПП. Для ограничения токов КЗ секционный выключатель нормально отключен.

Рис. 5.11. Схема ГПП 110−220 кВ с четырьмя секциями сборных шин

напряжением 6−10 кВ

На рис. 5.11 приведена схема ГПП предприятия, получающего электроэнергию, но отпайкам от двух магистральных линий. В этом случае необходимы отделители (ОД) для отключения поврежденного трансформатора ГПП от магистрали. Их отключение происходит автоматически в бестоковую паузу между отключением головного выключателя магистрали, после включения короткозамыкателя КЗ, и моментом повторного включения головного выключателя под действием автоматического повторного включения.

Трансформаторы 25 MBA и более имеют расщепленную вторичную обмотку, как средство ограничения токов КЗ в электрической сети предприятия. Каждая вторичная обмотка трансформаторов подключается к разным секциям шин 6−10 кВ. При выходе из строя одного трансформатора вся нагрузка автоматически переводится на второй, включением секционных выключателей СВ1 и СВ2 под действием автоматического включения резерва.

В РУ таких ГПП установлены ячейки КРУ с выкатными масляными выключателями, которые имеют втычные контакты, выполняющие роль разъединителя.

Конденсаторные батареи и измерительные трансформаторы напряжения предусматриваются на каждой секции шин. Если передаваемая от одной секции мощность > 25 кВА, а потребители расположены по одной грассе, то применяют магистральные схемы питания с шинами и гибкими токопроводами напряжением 6−10 кВ, выполняющими роль сборных шин и распределительных линий.

Кроме того, используются и другие схемы ГГ1П:

• • для открытых ГПП 35−110 кВ без нагрузок I категории с трансформаторами до 6,3 MBA применяют схему с разъединителями и стреляющими предохранителями 35−110 кВ на вводе ВН (без выключателей или отделителей с короткозамыкателями на первичном напряжении);
• • при расположении ГПП на небольшом расстоянии от районных подстанций или электростанции (несколько км) на вводе 35−220 кВ к силовым трансформаторам устанавливают только разъединители. Функции защиты и отключения трансформатора или линии передаются головному выключателю питающей линии;
• • в зонах повышенной загрязненности применяют самые простые схемы коммутации с минимумом аппаратуры и изоляции наружной установки:
• — кабельный ввод линии в бак трансформатора;
• — защита на головном выключателе;
• — закрытые РУ на 35−1 К) кВ и 6−10 кВ.

Разработаны закрытые подстанции без выключателей высшего напряжения с установкой трансформаторов мощностью 2×25 и 2×40 MBA.

Комплектные трансформаторные подстанции КТП-110/6−20 с короткозамыкателями и отделителями на высшем напряжении представляют из себя ОРУ напряжением 110 кВ и комплектуются короткозамыкатслями, отделителями, разъединителями и трансформаторами типов: ТМН-2500/110, ТМН-6300/110 и КРУН из шкафов серии К-ХШ.

Подстанции КТГ1−35/6−10 кВ выполняются с одним или двумя трансформаторами. По типу аппарата на стороне высокого напряжения они делятся: на со стреляющими предохранителями; с короткозамыкагелями и отделителями; с масляными выключателями.

Выпускаются и передвижные КТП 35/6−10 кВ, в частности, на 4000 кВА в блочном исполнении для районов Западной Сибири.

Картограмма нагрузок

Для определения местоположения ГПП при проектировании системы ЭС на генплан предприятия наносится картофамма нагрузок, которая представляет собой размещенные на генплане окружности, площади которых, в определенном масштабе /и, равны расчетным нагрузкам цехов.

Рис. 5.12. Картограмма электрических нагрузок

Центр нафузки является символическим центром потребления ЭЭ предприятия. ГПП следует располагать как можно ближе к цетру электрических нафузок (ЦЭН), так как это позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления ЭЭ и сократить протяженность распределительных сетей (6−10 кВ) завода, гем самым уменьшить потери электроэнергии.

Для построения картограммы нагрузок завода определяются радиусы окружностей для каждого цеха.

aside class="viderzhka__img" itemscope itemtype="http://schema.org/ImageObject">

где т масштаб, кВт/мм².

Имея картограмму нагрузок цехов (рис. 5.12) и координаты х,• и положения их центров на генплане, можно определить координаты ЦЭН по выражениям:

Местоположение ГПП уточняют с учетом всех 01раничений, но прокладке электрических сетей и ограниченности территории и при этом сравнивают приведенные затраты на их сооружение при различном местоположении подстанции.