Учебники 80375

степень резервирования потребителей обеспечивается линиями низкого напряжения от другого трансформатора и время замены вышедшего из строя трансформатора не превышает 24 часа.

При сосредоточенной нагрузке электроприемников второй категории значительной мощности может оказаться целесообразным сооружение цеховой ТП, на которой устанавливается несколько полностью загруженных трансформаторов и один резервный трансформатор, способный заменить любой из трансформаторов группы с помощью трансфертной системы шин. Использование данной подстанции целесообразно, если число полностью загруженных трансформаторов 6 и более.

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 устройства 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 табл.2.1.

Выбор единичной мощности трансформаторов при значительном числе устанавливаемых цеховых трансформаторных подстанций и рассредоточенной нагрузке

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 (кВ∙А)/м2 — 1000, 1600 кВ∙А;

•при плотности нагрузки 0,2 — 0,5 (кВ∙А)/м2 — 1600 кВ∙А;

•при плотности нагрузки более 0,5 (кВ∙А)/м2 — 2500, 1600 кВ∙А.

Для энергоемких производств, при значительном количестве цеховых ТП рекомендуется унифицировать единичные мощности трансформаторов.

31

Схемы соединения обмоток трансформаторов. Трансформаторы цеховых ТП мощностью 400—2500 кВ∙А выпускаются со схемами соединения обмоток «звезда—звезда» с допустимым током нулевого вывода, равным 25 % номинального тока трансформатора, или со схемой «треугольник—звезда» — 75 % номинального тока трансформатора. По условиям надежности действия защиты от однофазных коротких замыканий в сетях напряжением до 1 кВ и возможности подключения несимметричных нагрузок предпочтительным является трансформатор со схемой соединения обмоток «треугольник—звезда».

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).

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

При магистральной схеме питания применяются схемы, изображенные на рис.2.3, где на входе и выходе магистрали устанавливаются разъединители, выключатели нагрузки или шинные накладки, а в цепи трансформатора — разъединители с предохранителями, выключатели нагрузки с предохранителями или разъединители с вакуумными выключателями.

Рис.2.3. Схемы УВН цеховых подстанций при магистральной схеме питания ТП:

а- с разъединителями на вводе и выводе, разъединителем и выключателем в цепи трансформатора; б - с выключателями 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

Распределительным устройством со стороны низшего напряжения подстанции

называется устройство для распределения электроэнергии напряжением 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.

В промышленных электрических сетях применяются комплектные трансформаторные подстанции:

32

•для внутренней установки — КТП промышленного типа;

•для наружной установки — КТП промышленного типа в модульном здании, КТП модульного типа; КТП в бетонной оболочке; КТП городского типа и др.

В городских электрических сетях используют:

•отдельно стоящие подстанции;

•подстанции, совмещенные с РП 10(6) кВ;

•встроенные и пристроенные подстанции, которые могут быть установлены в общественных зданиях при условии соблюдения требований ПУЭ, санитарных норм.

Не допускается применение встроенных и пристроенных подстанций в спальных корпусах общественно-образовательных школ, школах-интернатах, учреждениях по подготовке кадров, дошкольных детских учреждениях и др., где уровень звука ограничен санитарными нормами.

Применяются одно- и двухтрансформаторные подстанции с мощностью трансформатора не более 1000 кВ∙А. На встроенных и пристроенных подстанциях при применении сухих трансформаторов число трансформаторов не ограничивается. Выбор мощности силовых трансформаторов должен производиться с учетом нагрузочной и перегрузочной способности трансформаторов. Для двухтрансформаторных подстанций с масляными трансформаторами допустимая аварийная перегрузка трансформатора должна приниматься в соответствии с требованиями ГОСТ 14209-97.

Рекомендуемые схемы соединения обмоток трансформаторов:

•«звезда—зигзаг» при мощности трансформаторов до 250 кВ∙А;

•«треугольник—звезда» при мощности 400 кВ∙А и более.

В настоящее время чаще всего применяются подстанции закрытого типа в кирпичных или бетонных зданиях, с силовыми трансформаторами марки ТМ. РУВН выполняется со сборными шинами с камерами КСО-366М, РУНН — с панелями ЩО-70. Принципиальная схема данной подстанции показана на рис.2.4, план подстанции типа К-42 — на рис.2.5. При радиальной схеме питания подстанций применяются более простые схемы на стороне ВН подстанции. В последнее время российские предприятия освоили выпуск комплектных трансформаторных подстанций разных типов, которые могут быть установлены в городских электрических сетях: КТП городского типа; КТП модульного типа; КТП в бетонной оболочке; КТП наружного типа и др.

2.3. Трансформаторные подстанции на напряжение 35 - 220 кВ

КОНСТУКЦИИ КОМПЛЕКТНЫХ ПОДСТАНЦИЙ БЛОЧНОГО ТИПА

Подстанции на напряжение 35 – 220 кВ получили широкое распространение в электрических сетях городских и сельскохозяйственных районов, а также в схемах электроснабжения крупных промышленных предприятий. В настоящее время такие подстанции на напряжения 220/10(6);110/10(6);220/35/10(6);110/35/10(6);35/10(6) кВ выполняются комплектными блочными (КТПБ), комплектными модульными (КТПМ) или блочно-модульными комплектными (БМКТП). В России ведущими производителями таких подстанций являются: ЗАО «Электрощит» г. Самара, Чебоксарский электроаппаратный завод, Уралэлектротяжмаш и др.

Главные требования к распределительным устройствам подстанций - они должны обеспечивать безопасность обслуживающего персонала, а также быть надежными и экономичными. В частности, электрооборудование, токоведущие части, изоляторы и другое оборудование должны быть установлены, а изоляционные расстояния выбраны следующим образом: в нормальных условиях работы возникающие усилия, нагрев, электрическая дуга, выброс газов и другие подобные явления не должны приводить к повреждению оборудования и возникновению межфазных КЗ или замыканий на землю, а также причинять вред обслуживающему персоналу. При нарушении нормальных условий работы должна быть обеспечена необходимая локализация повреждений; при снятом напряжении с какой-либо цепи

33

Рис.2.4 . Принципиальная схема подстанции РУ 10 кВ с камерами КСО-366М (РУ 0,4 кВ с панелями ЩО 70-1, тонкими линиями выделены панели 0,4 кВ): 1÷9— вводные панели; 2— 4, 6—8 — линейные панели; 5 — секционная панель

Рис.2.5. План подстанции 10(6)/0,4 кВ типа К.-42-630 М5 для схемы, приведенной на рис. 2.4. Секционные разъединители и заземляющие ножи установлены на шинном мосту

возможны безопасный осмотр, замена и ремонт ее элементов без нарушения нормальной работы соседних цепей; возможность удобного транспортирования оборудования. Для выполнения этих требований предусматривают следующие мероприятия: аппараты и проводники ограждают или размещают на такой высоте, которая безопасна для людей, находящихся под проводниками или аппаратами; устанавливают разъединяющие устройства с видимым разрывом для возможного отъединения аппаратов (выключателей, предохранителей, измерительных трансформаторов и т. п.) каждой цепи от сборных шин, а также других

34

источников напряжения. Предусматривают блокирующие устройства, предотвращающие неправильные операции с коммутационными аппаратами (включение выключателей, отделителей и разъединителей на участках цепей с замкнутыми заземляющими ножами и короткозамыкателями, а также заземляющих ножей на ошиновку, находящуюся под напряжением, отключение и включение отделителями и разъединителями тока нагрузки, если это не предусмотрено конструкцией аппарата); для повышения пожарной безопасности устанавливают в тех случаях, когда это целесообразно, аппараты без масла или с малым содержанием масла и горючих компаундов, а под многообъемными масляными выключателями и силовыми трансформаторами в ОРУ предусматривают маслоприемники для предотвращения растекания и возгорания масла.

К основным частям комплектных блочных (модульных) подстанций на напряжение 35 - 220 кВ кроме силовых трансформаторов относят ОРУ на напряжение 35 - 220 кВ и РУ на напряжение 10(6) кВ. Завод-изготовитель поставляет блоки ОРУ на напряжение 35-220 кВ, КРУ — на напряжение 10(6) кВ, металлоконструкции для порталов и фундаментов, а также для определенных типов КТП другое необходимое оборудование.

РУ на напряжение 35 - 220 кВ выполняют обычно открытого типа, так как при этом значительно сокращается объем строительной части, упрощаются расширение и реконструкции подстанции. Однако увеличивается занимаемая площадь, а оборудование, особенно изоляторы, подвергаются большему запылению и загрязнению. Электрооборудование для наружной установки, используемое в ОРУ, отличается от соответствующего оборудования для внутренней установки в первую очередь конструкцией изоляторов. В ОРУ на напряжение 35 - 220 кВ выключатели, разъединители, измерительные трансформаторы – устанавливаются на стальных или железобетонных основаниях, высоту которых определяют условием безопасности для людей. В качестве проводников для сборных шин и ответвлений от них применяют алюминиевые, сталеалюминевые гибкие провода или трубы из алюминия и алюминиевых сплавов электротехнического назначения.

Минимальные изоляционные расстояния в воздухе между токоведущими частями и другими элементами ОРУ превышают соответствующие расстояния, принятые для внутренней установки, так как учитывают неблагоприятные условия работы электрооборудования.

В ОРУ токоведущие части аппаратов, проводники шин и ответвлений от них во избежание пересечений можно размещать на разной высоте. Ручные приводы разъединителей обычно имеют съемные рукоятки. Их монтируют на тех же опорных конструкциях, что и разъединители. Молниеотводы изготовляют из стальных труб или стержней и закрепляют на опорах РУ или специальных опорах. Силовые кабели, например, от трансформаторов и сигнальные (контрольные) кабели прокладывают по территории РУ в туннелях или каналах, которые прикрывают плитами из негорючих материалов. Территорию ОРУ ограждают забором высотой не менее 2,4 м.

Для комплектных трансформаторных подстанций ОРУ комплектуют готовыми к монтажу блоками аппаратуры с соответствующими металлоконструкциями и блокировками. Для подстанций напряжением 35 кВ используют серии КТП-35/10 и КТПБ-35/10, область применения которых аналогична. У серии КТПБ в отличие от серии КТП ОРУ напряжением 35 кВ (так же как и РУ напряжением 10 кВ) состоит из более крупных блоков. К таким блокам относят, например, блок силового выключателя с двумя разъединителями, блок разъединителя, в старых конструкциях блок отделителя и короткозамыкателя. Блоки выполняют в виде металлоконструкций со смонтированными и отрегулированными аппаратами, с элементами ошиновки и монтажных схем вторичных соединений. Блоки унифицированы, и ими можно комплектовать подстанции по типовым схемам ОРУ. Аналогично для подстанций напряжением 110 кВ используют блочные КТП серий КТПБ -110/10 и

КТПБ-110/35/10.

На рис. 2.6, в качестве примера приведена компоновка ОРУ БМКТП напряжением 110 кВ, выполненной по схеме 110 – 4Н с колонковыми выключателями.

35

Компоновка ОРУ представленного на рис.2.6 включает: 1- блок конденсатора связи; 2 – блок трансформаторов напряжения; 3 – блок трансформаторов тока; 4 – блок колонкового выключателя; 5 – блок ограничителя перенапряжений; 6 – блок разъединителя; 7 – блок опорных изоляторов; 8 – жесткая ошиновка; 9 – блок ВЧ заградителя. Внешний вид ОРУ изображён на рис.2.7 в виде 3D модели.

Рис.2.7. Внешний вид ОРУ БМКТП – 110 1 – модульные конструкции и отдельно стоящие блоки; 2 – высоковольтное оборудование, в

том числе оборудование ВЧ – связи; 3 – жесткая ошиновка; 4 – контактно-натяжная арматура; 5 – кабельные конструкции; 6 – шкафы вторичной коммутации; 7 – Опорные изоляторы; 8 – порталы; 9 – элементы молниезащиты; 10 – площадки обслуживания

РУ 10(6) кВ КТПБ представляет собой комплектное распределительное устройство (КРУ). Это распределительное устройство, состоящее из закрытых шкафов со встроенными в них аппаратами, измерительными и защитными приборами и вспомогательными устройствами. Шкафы КРУ изготовляются на заводах, что позволяет добиться тщательной сборки всех узлов и обеспечения надежной работы электрооборудования. Шкафы с полностью собранным и готовым к работе оборудованием поступают на место монтажа, где их устанавливают, соединяют сборные шины на стыках шкафов, подводят силовые и контрольные кабели. Применение КРУ позволяет ускорить монтаж распределительного

37

устройства. КРУ безопасно в обслуживании, так как все части, находящиеся под напряжением, закрыты металлическим кожухом.

Вкачестве изоляции между токоведущими частями в КРУ могут быть использованы воздух, масло, пирален, твёрдая изоляция, инертные газы. КРУ с масляной и газовой изоляцией могут изготовляться на высокие напряжения 110 – 500 кВ. В КРУ могут применяться обычные аппараты или специально предназначенные для них, могут сочетаться

ите и другие. Например, для КРУ 10(6) кВ применяются выключатели обычной конструкции, а вместо разъединителей – втычные контакты.

ВРоссии промышленность выпускает КРУ 3 – 35 кВ с воздушной изоляцией и 110 – 220 кВ с изоляцией из элегаза. Применение КРУ приводит к сокращению объёма и сроков проектирования и строительства объектов электроэнергетики.

К основному оборудованию, которое встраивают в КРУ, относят: силовые выключатели, ОПН, трансформаторы напряжения, трансформаторы тока, конденсаторы, трансформаторы собственных нужд.

Общая компоновка шкафа КРУ с высоковольтным выключателем показана на рис.2.8.

Рис.2.8. Шкаф КРУ с высоковольтным выключателем:

1 - отсек низковольтной аппаратуры; 2 - силовой выключатель элегазовый или вакуумный; 3 - сборные шины; 4 - защитные шторки для фидера; 5 - заземляющий разъединитель; 6 - трансформатор тока; 7 - кабельные присоединения; 8 - трансформатор напряжения.

Шкаф КРУ несгораемыми перегородками разделён на отсеки: выключателя на выдвижной (выкатной) тележке; сборных шин; линейного ввода; низкозольной аппаратуры. Конструкция шкафов КРУ предусматривает возможность установки тележек с выключателем, трансформатором напряжения; или с разъединяющими контактами с перемычкой в рабочем, контрольном положении и выкатывание из шкафа для ревизии и ремонта. Шкафы КРУ имеют блокировочные устройства, не позволяющие вкатывать или выкатывать тележку при включённом выключателе, а также включать заземляющий разъединитель при рабочем положении тележки и вкатывать тележку при включённом

соединяются с вторичными цепями выкатного элемента с помощью штепсельных разъёмов и гибких шлангов.

Изготовители КРУ в каталогах приводят сетку типовых схем главных цепей шкафов, ориентируясь на которую подбирают типы шкафов и комплектуют распределительное устройство конкретной электроустановки.

Разновидностью КРУ являются камеры сборные одностороннего обслуживания (КСО). Как правило, ячейки КСО выполняются без выкатных элементов. Их основным преимуществом являются более компактные размеры по сравнению с ячейками КРУ. Конструктивное выполнение КСО серии 208 показано на примере ячейки с вакуумным выключателем (рис. 2.9).

Рис.2.9. Конструкция ячейки КСО серии 208:

1 – разъединитель шинный; 2 - выключатель вакуумный; 3 - трансформатор тока; 4 - трансформатор напряжения; 5 - приводы разъединителей; 6 - клеммник (межпанельные

соединения); 7 – разъединитель линейный; 8 – изолятор с емкостным делителем; 9 - трансформатор тока нулевой последовательности

Шкафы КРУ устанавливается либо в КРУН (комплектное распределительное устройство наружной установки), либо в ЗРУ (закрытое распределительное устройство).

На рис. 2.10 приведен план РУ напряжением 10 кВ совместно с силовым трансформатором. В качестве РУ напряжением 10 кВ используют КРУН серии К-59.

39

Рис.2.10. План установки силовых трансформаторов и РУ 10 кВ КТПБ:

1 - силовой трансформатор; 2 – токопровод связи выводов НН силового трансформатора с РУ НН; 3 – КРУН К-59; 4 – трансформатор собственных нужд

Промышленность изготовляет несколько конструкций КРУН на напряжение 10(6) кВ. Они представляют собой металлические шкафы в брызгозащищенном исполнении, в которые встроены все аппараты, сборные шины, измерительные приборы, устройства защиты и сигнализации, а также все вспомогательное оборудование.

Различают две принципиально отличные конструкции КРУН: со стационарной установкой основного оборудования и на выкатных тележках (с выдвижными элементами). Вторая конструкция более совершенна. При такой конструкции облегчается обслуживание, сокращаются перерывы в электроснабжении, повышается безопасность работы.

Данное, КРУ представляет собой отдельно стоящие блоки высоковольтных ячеек с коридором управления, трансформатор собственных нужд 4 и шкаф ВЧ связи. Конкретный состав КРУ определяют заказом.

Блок высоковольтных ячеек содержит следующие ячейки (см. рис. 2.10): ввода, отходящих линий Л, трансформаторов напряжения ТН, секционного выключателя СВ,

40