24. Трансформаторные подстанции и распределительные устройства, их классификация и схемы.
Каждая подстанция имеет распределительные устройства (РУ) содержащие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства.
По конструктивному выполнению РУ делят на открытые и закрытые. Они могут быть комплектными (сборка на предприятии-изготовителе) или сборными (сборка частично или полностью на месте применения).
Открытое распределительное устройство (ОРУ) — распределительное устройство, все или основное оборудование которого расположено на открытом воздухе; закрытое распределительное устройство (ЗРУ) — устройство, оборудование которого расположено в здании.
Комплектное распределительное устройство (КРУ) — распределительное устройство, состоящее из шкафов, закрытых полностью или частично, или блоков с встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, измерительными приборами и вспомогательными устройствами, поставляемое в собранном или полностью подготовленном для сборки виде и предназначенное для внутренней установки.
Комплектное распределительное устройство наружной установки (КРУН) — это КРУ, предназначенное для наружной установки.
Комплектная трансформаторная (преобразовательная) подстанция (КТП) — подстанция, состоящая из трансформаторов (преобразователей) и блоков КРУ или КРУН, поставляемых в собранном или полностью подготовленном для сборки виде.
Распределительный переключательный пункт (РП) — распределительное устройство, предназначенное для приема и распределения электроэнергии на одном напряжении без преобразования и трансформации.
Камера — помещение, предназначенное для установки аппаратов и шин: закрытая камера закрыта со всех сторон и имеет сплошные (не сетчатые) двери; огражденная камера имеет проемы, защищенные полностью или частично несплошными (сетчатыми или смешанными) ограждениями.
Каждая подстанция имеет три основных узла: РУ высшего напряжения, трансформатор, РУ низшего напряжения.
Назначение и классификация подстанций. Подстанцией называется электроустановка, состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств напряжением до 1000 В и выше, служащая для преобразования и распределения электроэнергии.
В зависимости от назначения подстанции выполняют трансформаторными (ТП) или преобразовательными (ПП) — выпрямительными.
Трансформаторные подстанции являются основным звеном системы электроснабжения. В зависимости от положения в энергосистеме, назначения, значения первичного и вторичного напряжений их можно подразделить на районные подстанции, подстанции промышленных предприятий, тяговые подстанции, подстанции городской электрической сети и др.
Районные и узловые подстанции питаются от районных (основных) сетей энергетической системы и предназначены для электроснабжения больших районов, в которых находятся промышленные, городские, сельскохозяйственные и другие потребители электроэнергии. Первичные напряжения районных подстанций составляют 750, 500, 330, 220, 150 и 110 кВ, а вторичные — 220, 150, 110, 35, 20, 10 или 6 кВ.
На территории промышленных предприятий размещают трансформаторные подстанции следующих видов:
Заводские подстанции, которые выполняются как: а) главные понизительные подстанции и подстанции глубокого ввода с открытым РУ для приема электроэнергии от энергетических систем напряжением 110—35 кВ и преобразования ее в напряжение заводской сети 6—10 кВ для питания цеховых и межцеховых подстанций и мощных потребителей; б) подстанции и распределительные пункты с закрытыми РУ, С установкой на них высоковольтного оборудования на 6—10 кВ типа КСО или КРУ и трансформаторов на 6—10/0,4 кВ.
Цеховые подстанции, предназначенные для питания одного или нескольких цехов, выполняются:
а) отдельно стоящими, пристроенными и встроенными с установкой трансформаторов в закрытых камерах и распределительных щитов на напряжение 0,4—0,23 кВ;
б) внутрицеховыми в основном как комплектные типа КТП с установкой на них одного-двух трансформаторов мощностью 400 кВ-А и выше, размещаемыми в отдельном помещении цеха или непосредственно в цехе в зависимости от условий окружающей среды и характера производства.
Распределительные устройства электрических станций и подстанций выполняются закрытыми (внутренней установки) — с расположением оборудования в зданиях (ЗРУ) и открытыми (наружной установки) — с расположением всего или основного оборудования на открытом воздухе (ОРУ). Широкое применение находят комплектные распределительные устройства как для внутренней установки (КРУ), так и для наружной установки (КРУН). При проектировании и сооружении РУ в настоящее время применяют комплектные ячейки 6—10 кВ, комплектные распредустройства, а также отдельные узлы заводского исполнения.
Распределительные устройства 35—750 кВ обычно выполняют открытыми.
Закрытые РУ в основном применяются на напряжениях 3—20 кВ, а также на напряжениях 35—220 кВ в случаях ограниченности площадей под РУ, повышенной загрязненности атмосферы и тяжелых климатических условий (Крайний Север). В последнее время в энергосистемах стали внедряться комплектные распредустройства с элегазовой (SF6) изоляцией (КРУЭ). Они могут выполняться как для внутренней, так и для наружной установки. В настоящее время эксплуатируются КРУЭ 110—220 кВ и разрабатываются КРУЭ 330—1150 кВ. Применение КРУЭ вместо типовых ОРУ позволяет уменьшить площадь и объем РУ примерно в 6—10 раз, повысить надежность работы и культуру эксплуатации электроустановок, но требует примерно вдвое больших капиталовложений.
Главная схема электрических соединений подстанции выбирается с учетом схемы развития электрических сетей энергосистемы или схемы электроснабжения района.
По способу присоединения к сети все подстанции можно разделить на тупиковые, ответвительные, проходные, узловые.
Тупиковая подстанция— это подстанция, получающая электроэнергию от одной электроустановки по одной или нескольким параллельным линиям. На рис. 1.1 это подстанция Г.
Ответвительная подстанция присоединяется глухой отпайкой к одной или двум проходящим линиям (на рис. 1.1 подстанция Е)
Проходная подстанция включается в рассечку одной или дну 1 линий с двусторонним или односторонним питанием (на рис. 1.1 — но подстанции Д, 3).
Узловая подстанция - это подстанция, к которой присоединена более двух линий питающей сети, приходящих от двух или более электроустановок (на рис. 1.1 подстанции А, Б).
По назначению различают потребительские и системные подстанции. На шинах системных подстанций А, Б (см. рис. 1.1) осуществляется связь отдельных районов энергосистемы или различных энергосистем. Как приавило, это подстанции с высшим напряжением 750—220 кВ. Подстанции 11 И, Д, Е (см. рис. 1.1) предназначены для распределения электроэнергии между потребителями.
Схема подстанций тесно увязывается с назначением и способом присоединения подстанции к питающей сети и должна [5.2]:
обеспечивать надежность электроснабжения потребителей подстанции и перетоков мощности по межсистемным или магистральным связям в нормальном и в послеаварийном режиме;
учитывать перспективу развития;
допускать возможность постепенного расширения РУ всех напряжении
учитывать требования противоаварийной автоматики;
обеспечивать возможность проведения ремонтных и эксплуатационных работ на отдельных элементах схемы без отключения соседних присоединений.
В соответствии с этими требованиями разработаны типовые схемы распределительных устройств подстанций 6-750 кВ [5.5], которые должны применяться при проектировании подстанций.
Нетиповая главная схема должна быть обоснована технико-экономическим расчетом.
На стороне ВН 35—220 кВ должны широко применяться упрощенные схемы без выключателей.