.RU
Карта сайта

ГЛАВА 3: Схемы понижающих подстанций (ПС) - Электрическая часть станций и подстанций 2

ГЛАВА 3: Схемы понижающих подстанций (ПС)

§1 Подстанция, как основная часть энергосистемы


Количество ПС в энергосистеме во много раз больше, чем электростанций. Подстанция, на сегодняшний день, самый часто встречающийся объект энергосистемы.

Причем, площадь, занимаемая подстанцией, тем больше, чем больше ее класс напряжения. Например: ПС 35 кВ занимает площадь в 0,15-0,6 Га, ПС 110 кВ – уже 0,25-2,2 Га, ПС 220 кВ – от 0,8 до 6 Га, ПС 330 кВ – от 2 до 16 Га, ПС 500 кВ – от 18 до 20 Га. Отсюда, становиться понятно почему схемы электрических соединений понижающих подстанции могут оказывать влияние на стратегию развития сети.


Рис. 40 –Красным(а) и синим(б) цветами отмечены варианты развития данной сети

В свою очередь, в зависимости от стратегии развития сети находятся и схемы понижающих подстанций. При выборе проекта кольцевой сети (см. рисунок 40,а), мы имеем проходные подстанции, а при выборе радиальной стратегии развития сети (см. рисунок 40,б) – тупиковые понижающие подстанции.

§2 Типы подстанций


По способу подключения к энергосистеме выделяют несколько видов ПС.
Тупиковая ПС
Это подстанция, которая получает питание от головной подстанции по одной или двум линиям электропередачи, при условии, что по этим ЛЭП не получают питание никакие другие ПС. Схема тупиковой ПС показана на рисунке 41.


Рис. 41 –Принципиальная схема тупиковой подстанции
Ответвительная ПС
Это подстанция, которая получает питание от головной подстанции по одной или двум линиям электропередачи, при условии, что по этим же ЛЭП получают питание и другие ПС. Схема тупиковой ПС показана на рисунке 42.


Рис. 42 –Принципиальная схема ответвительной подстанции
Проходная ПС
Это подстанция, которая «врезана» в связь между двумя другими ПС. Схема проходной ПС показана на рисунке 43.


Рис. 43 –Принципиальная схема проходной подстанции
Узловая ПС
Это подстанция, которая имеет прямую в связь с более, чем двумя другими узлами энергосистемы. Схема узловой ПС показана на рисунке 44.


Рис. 44 –Принципиальная схема узловой подстанции

В заключение, хотелось бы отметить, что обычно в энергосистемах представлены все типы подстанций.

Теперь сформулируем основные требования к схемам ПС:

  1. Обеспечение требуемой надежности электроснабжения потребителей, в соответствии с категориями электроприёмников.

  2. Обеспечение присоединения заданного числа ЛЭП, с учетом перспективы развития энергосистемы.

  3. Учет требований противоаварийной автоматики.

  4. Обеспечение возможности ремонта и его безопасности для ремонтного и эксплуатирующего персонала.

  5. компактность и экономичность сооружений.

§3 Схемы электрических соединений тупиковых подстанций



Рис. 45 –Принципиальный вид распредустройства тупиковой ПС

Типовой схемой тупиковой ПС для класса напряжения 110 кВ является схема «двойная с обходной» (две рабочие и обходная система шин). В нормальном режиме эта схема работает как одиночная секционированная.

Так как в данном случае ПС – тупиковая, а секционный выключатель (СВ – рисунок 46) является источником аварий, причиной увеличения суммарных токов КЗ и потери связности присоединений, то мы исключаем его из схемы.


Рис. 46 –Первоначальная схема электрических соединений тупиковой ПС

Два последовательно включенных выключателя (В1 и В3, В2 и В4 – рисунок 39) блокируют аварийную ситуацию «отказ + отказ» выключателей. При КЗ на Т1 В1 резервирует В3, но в этом случае питать ПС по ЛЭП1 не нужно и, значит мы можем воспользоваться выключателем в начале ЛЭП1. Отсюда нетрудно догадаться, что В3 и В4 мы тоже можем исключить из схемы.

Вводим в схему ремонтную перемычку, для предотвращения потери присоединений Л1 и Л2, в случае выхода из строя Т1 или Т2, а так же для обеспечения возможности снабжения потребителей на Т1 и Т2 при отказе одной из линий. Получаем типовую схему 4Н. (рисунок 47)


Рис. 47 –Типовая схема 4Н

Аналогично выше обоснованному можно исключить из схемы В1 и В2 (как последовательно включенные выключатели), тогда мы получим типовую схему номер 1. (см. рисунок 48)


Рис. 48 –Типовая схема 1

При достаточной длине ЛЭП защита головной подстанции может не реагировать на КЗ за трансформатором. Поэтому применяют устройства для передачи управляющего сигнала об аварии с Т1 до головной подстанции.


Рис. 49 –Принцип сигнализации о аварии за трансформатором

§4 Схемы электрических соединений ответвительных подстанций



Рис. 50 –Схема электрических соединений ответвительной подстанции, ответвления выполнены по типовой схеме 4Н

Схемы с отделителями и короткозамыкателями применялись с начала 60-х годов прошлого века для ответвительных подстанций. (см. рисунок 51)


Рис. 51 –Схема с отделителем(2) и короткозамыкателем(1)

Отделитель – это коммутационный аппарат на базе разъединителя, имеющий быстрый привод на отключение.

Короткозамыкатель – аппарат для создания принудительного металлического КЗ.

Количество короткозамыкателей определяется режимом работы нейтрали.

  1. В сетях с изолированной нейтралью короткозамыкателей должно быть как минимум два на фазу.

Здесь стоит так же отметить, что в сетях с изолированной нейтралью однофазное КЗ не является аварийным режимом.


Рис. 52 –Установка короткозамыкателей в сетях с изолированной нейтралью

  1. В сетях с глухозаземленной нейтралью допускается установка короткозамыкателей, если на головной подстанции нет пофазного управления выключателем.


Рис. 53 –Установка короткозамыкателей в сетях с глухозаземленной нейтралью

Для контроля за отключением головного выключателя в цепи короткозамыкателя устанавливается токовое реле. (см. рисунок 54)


Рис. 54 –Последовательность срабатывания аппаратов при КЗ

При возникновении КЗ на трансформаторе (рис. 54, 1), отключается его ближайший выключатель (рис. 54, 2), срабатывает короткозамыкатель (рис. 54, 3), на искусственно созданное металлическое КЗ реагирует выключатель на головной ПС (рис. 54, 4), и отключает КЗ, после этого цепь размыкается с помощью отделителя (рис. 54, 5).

§5 Схемы электрических соединений проходных подстанций



Рис. 55 –Принципиальная схема соединения проходной ПС

Для электрического соединения элементов проходной используются две схемы: мостик с выключателем в цепях линий (схема 5Н, рисунок 56) и мостик с выключателем в цепях трансформатора (схема 5АН, рисунок 57).


Рис. 56 –Мостик с выключателем в цепях линий

Схема 5Н лучше позволяет обеспечить бесперебойность питания потребителя на данной, промежуточной подстанции. Эта схема применяется, если данный узел является узлом потокораздела и питается с двух сторон.


Рис. 57 –Мостик с выключателем в цепях трансформатора

Схема 5АН лучше заботиться о перетоке мощности через узел, чем о потребителе на этом узле. Эта схема применяется в транзитных узлах, когда поток течет сквозь подстанцию, как, например, на рисунке 55.

В заключение следует отметить, что самыми распространенными являются схемы 4Н, 5Н, 5АН.

§6 Схемы электрических соединения ПС 610 кВ



Рис. 58 –Принципиальная схема понижающей подстанции

Типовой схемой для ПС 6-10 кВ является одиночная, секционированная выключателем, система сборных шин. Рассмотрим некоторые тонкости, характерные для понижающих подстанций.


Рис. 59 –Схема соединений понижающей подстанции

Для потребителей ПС существет два питающих источника – два силовых трансформатора. Соединения секций выполнены двумя ячейками, одна с выключателем, другая без.
Трансформатор напряжения
На каждую секцию обязательно подключается трансформатор напряжения (ТН). Так как наша схема должна быть наблюдаемой и управляемой, к ТН подключается комлекс измерительной техники и релейной защиты. Одну из обмоток ТН обязательно выполняют по схеме разомкнутый треугольник. Появление напряжения на зажимах треугольника (3Uo) – признак несимметрии.
Трансформатор собственных нужд
Трансформатор собственных нужд (ТСН) необходим для питания системы охлаждения трансформаторов, отопления и системы обогрева проводов коммутационной аппаратуры (КА), питания приводов КА и освещения ПС.

Существует несколько вариантов подключения ТСНа.
Первый – подключение на секцию (см. рисунок 59). Для ТСН до 100 кВА допустимо подключение прямо в ячейку.

Другой вариант подключения ТСНа – между источником (трансформатором) и секцией (см. рисунок 60).


Рис. 60 –Вариант включения ТСНа между источником и секцией

Для ПС с выпрмленным и переменным оперативным током рекомендуется второй вариант подключения ТСН. Для ПС с постоянным оперативным током, чаще используют первый вариант подключения ТСН. Мощность одного ТСНа должна быть рассчитана таким образом, чтобы он мог нести всю нагрузку при выходе из сторя второго ТСНа.
Секционный выключатель
Рассмотрим режимы работы секционного выключателя (СВ). Если СВ включен, то при КЗ на первой секции отключаться выключатели ввода, выключатели присоединений и сам СВ. Отказ СВ в этом случае приведет к потере всех присоединений на данной ПС.

По этой причине СВ на понижающих подстанциях держат в нормально отключенном состоянии.

СВ должен находиться в состоянии АВР (автоматического ввода резерва), чтобы при потере одно из присоединений запитать потребителей его секции.


Рис. 61 –Эквивалентная схема понижающей ПС при включенном СВ (а) и при отключенном СВ (б)

Эквивалентное индуктивное сопротивление схемы – рисунок 61, при включенном СВ вычисляется по формуле:



А при отключенном СВ:


Отсюда:


При возможности возникновении перекоса напряжения по секциям , рекомендуется установка Трансформаторов с РПН с автоматическим изменением номера отпайки.

По нормам технологического проектирования рекомендуется раздельная работа секций.
Силовые трансформаторы
Во-первых, силовые трансформаторы (СТ) должны быть всегда снабжены РПН. Во-вторых, СТ на 25 МВА и выше существуют только с расщепленной обмоткой низшего напряжения. Ее применяют для снижения уровня токов КЗ.

Рассмотрим несколько схем включения силовых трасформаторов.

Схема 1:

Одиночная, секционированная выключателем, система сборных шин


Рис. 62 –Первая схема включения силовых трансформаторов

Ограничения:

  1. По числу отходящих линий на секцию – не более шести.

  2. По уровню токов КЗ (по возможностям КА) – можем включить токоограничивающий реактор

Количество ячеек в схеме вычисляется по формуле:



Схема 2:

Две одиночные, секционированные выключателем, системы сборных шин


Рис. 63 –Вторая схема включения силовых трансформаторов

  1. 24 отходящие линии.

  2. Переход от первой схемы ко второй сопровождается большим увеличением количества ячеек.

Количество ячеек в схеме вычисляется по формуле:



Схема 3:

Три (четыре) одиночные, секционированные выключателем, системы сборных шин


Рис. 64 –Третья схема включения силовых трансформаторов

  1. 48 отходящих линий

  2. Применение токоограничивающих реакторов позволяет скомпенсировать величины токов КЗ.


2014-07-19 18:44
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • Контрольная работа
  • © sanaalar.ru
    Образовательные документы для студентов.