2 Структурные схемы трансформаторных подстанций

Подстанция с двухобмоточными трансформаторами состоит из трех основных узлов: распределительного устройства высшего напряжения (РУВН); силового трансформатора или автотрансформатора (одного или нескольких), распределительного устройства низшего напряжения (РУНН) (рисунок 1.2,а,в), вспомогательных устройств (компрессорных, аккумуляторных и т. п.), устройств релейной защиты, автоматики, из­мерения.

В подстанциях с трехобмоточными трансформаторами добав­ляется четвертый узел  распределительное устройство среднего на­пряжения (РУСН) (рисунок 1.2,б). В схемах электроснабжения могут применяться трансформаторы с расщепленной обмоткой низшего на­пряжения (рисунок 1.2,в,д), что приводит к увеличению секций сборных шин в РУНН. Применение трансформаторов с расщепленной обмоткой низшего напряжения позволяет уменьшить токи короткого замыкания за трансформаторами. С этой же целью на подстанциях могут устанав­ливаться сдвоенные реакторы (рисунок 1.2,г,д).

Рисунок 1.2  Структурные схемы трансформаторных подстанций

Распределительное устройство высокого напряжения подстанции чаще всего выполняет функции приема электрической энергии от ли­нии электропередачи к трансформатору. В отдельных случаях РУВН может выполнять функции приема и распределения электроэнергии.

Распределительные устройства средних и низших напряжений все­гда выполняют функции приема и распределения электроэнергии. Ана­логичные функции выполняют и распределительные подстанции.

3 Общие вопросы проектирования подстанций

Проектирование подстанций регламентируется нормативными до­кументами, разработанными институтами Тяжпромэлектропроект и ЭнергосетьпроектКроме того, Министерством энергетики РФ изда­ны Рекомендации.

Проект подстанции разрабатывается на 5 лет с момента предполагаемого ввода ее в эксплуатацию и с перспек­тивой развития на последующее время (не менее 5 лет).

Проектирование подстанций ведется на основе следующих утвер­жденных схем:

1) схемы развития энергосистемы или электрических сетей города;

2) схемы внешнего электроснабжения объекта (промышленного предприятия, микрорайона города и т. д.);

3) схемы организации ремонта, технического и оперативного обслу­живания;

4) схемы развития средств управления общесистемного назначения (СУОН), включающие в себя релейную защиту и автоматику ава­рийного режима (РЗА), противоаварийную автоматику, а также схемы развития автоматизированных систем диспетчерского управления.

Исходными данными для проектирования служат:

1) район размещения подстанции;

2) нагрузки на расчетный период и их перспективное развитие с указанием распределения по напряжениям и категориям;

3) число присоединяемых линий напряжением 35 кВ и выше, их на­грузки;

4) число линий 10(6) кВ и их нагрузки;

5) расчетные значения токов однофазного и трехфазного короткого замыкания с учетом развития сетей и генерирующих источников на срок не менее пяти лет, считая от предполагаемого ввода в эксплуатацию;

6) уровни и пределы регулирования напряжения на шинах подстан­ции и необходимость дополнительных регулирующих устройств с учетом требований к качеству электрической энергии;

7) режимы заземления нейтралей трансформаторов;

8) границы раздела обслуживания объектов различными энергообъе­динениями и энергопредприятиями и т. д.

При проектировании подстанций решаются следующие задачи:

1) выбор площадки для строительства подстанции;

2) выбор типа и исполнения подстанций и распределительных уст­ройств (закрытого или открытого типа, комплектная, сборная и т. д.);

3) определение схемы электрических соединений распределительных устройств высокого, среднего и низшего напряжений;

4) ограничение токов короткого замыкания;

5) выбор основного электротехнического оборудования и токоведущих частей;

6) ограничение перенапряжений, выбор места установки, числа ограничителей перенапряжений или вентильных разрядников и других защитных средств для ограничения перенапряжений;

7) заземление подстанций;

8) выбор источников оперативного тока и источников питания собственных нужд подстанции;

9) управление, релейная защита, автоматика, сигнализация.

Для трансформаторных подстанций дополнительно решаются сле­дующие задачи:

1) выбор числа трансформаторов, определение их мощности, номи­нальных напряжений, соотношения мощностей обмоток трехобмоточных трансформаторов;

2) выбор режимов заземления нейтралей трансформаторов; при не­обходимости решается вопрос компенсации емкостных токов в электрических сетях 635 кВ (выбор места установки, числа и мощности дугогасящих реакторов);

3) определение уровней и пределов регулирования напряжения на шинах подстанции, необходимости установки дополнительных регулирующих устройств с учетом требований к качеству электри­ческой энергии.

ПС 35-750 кВ проектируются, как правило, открытого типа.

ПС 35, 110 кВ должны, преимущественно, проектироваться комплектными, заводского изготовления. РУ 6 и 10 кВ для комплектных трансформаторных ПС выполняются в виде КРУН наружной установки или КРУ, устанавливаемых в закрытом помещении. Применение некомплектных подстанций обосновывается проектом.

Сооружение закрытых ПС напряжением 35-220 кВ следует предусматривать в случаях:

1) расположения ПС глубокого ввода с трансформаторами 16 МВ.А и более на стесненной территории городов;

2) расположения ПС на территории городов, когда это диктуется градостроительными соображениями;

3) расположения ПС в районах с большими снежными заносами, в зонах сильных промышленных уносов и в прибрежных зонах с сильнозасоленной атмосферой;

4) необходимости снижения уровня шума до допустимых пределов.

РУ 6 и 10 кВ закрытого типа применяются:

1) в районах, где по климатическим условиям, условиям загрязнения атмосферы или наличия снежных заносов и пыльных уносов, невозможно применение КРУН;

2) при числе шкафов более 15;

3) на ПС напряжением 330-750 кВ;

4) при наличии технико-экономического обоснования.

В ЗРУ 6 и 10 кВ рекомендуется устанавливать шкафы КРУ заводского изготовления. Для ремонта КРУ и хранения выкатных тележек в ЗРУ должно предусматриваться специальное место.

В закрытых РУ 6, 10 кВ рекомендуется располагать оборудование секций в отдельных, изолированных друг от друга помещениях, с установкой, при соответствующем обосновании, двух последовательно включенных секционных выключателей в разных помещениях.

На ПС 35-330 кВ с упрощенными схемами на стороне ВН с минимальным количеством аппаратуры, размещаемых в районах с загрязненной атмосферой, рекомендуется открытая установка оборудования ВН и трансформаторов с усиленной внешней изоляцией. Закрытая установка допускается при технико-экономическом обосновании.

Уровень изоляции оборудования ОРУ и ошиновки выбирается в соответствии с требованиями главы 1.9 ПУЭ-7 и с учетом степеней загрязнения по ГОСТ 9920.

ЗРУ 35-220 кВ применяются в районах:

1) с загрязненной атмосферой, где применение ОРУ с усиленной изоляцией или аппаратурой следующего класса напряжения с учетом ее обмыва не эффективно, а удаление ПС от источника загрязнения экономически нецелесообразно;

2) требующих установки оборудования исполнения ХЛ при отсутствии такого исполнения;

3) стесненной городской и промышленной застройки;

4) с сильными снегозаносами и снегопадами, а также в особо суровых климатических условиях и при стесненных площадках при соответствующем технико-экономическом обосновании.

Трансформаторы 35-750 кВ следует, как правило, устанавливать открытыми.

Закрытая установка трансформаторов 35-220 кВ применяется:

1) когда усиление изоляции не дает должного эффекта;

2) когда в атмосфере содержатся вещества, вызывающие коррозию, а применение средств защиты не рационально;

3) при необходимости снижения уровня шума до нормированных значений и невозможности обеспечить необходимое снижение шума другими средствами.