4. Высоковольтное оборудование подстанций и распределительных устройств

Электроустановка, состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств напряжением до 1000 В и выше, служащая для преобразования и распределения электроэнергии, называется подстанцией.

В зависимости от назначения подстанции выполняют трансформаторными (ТП) или преобразовательными (ПП) – выпрямительными.

Каждая подстанция имеет распределительные устройства (РУ), содержащие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства.

На предприятии используется понижающие трансформаторные подстанции. ТП представляет собой железобетонное здание небольших размеров, расположенное в непосредственной близости от потребителей электроэнергии. В зависимости от мощности нагрузки и принятой схемы электроснабжения на ТП могут быть установлены один или несколько трансформаторов.

В схеме понизительной ТП небольшой мощности к сборным шинам напряжением 10 кВ через разъединитель подключена питающая кабельная линия ПЛ. От этих шин отходят кабельные линии Л1 и Л2 для передачи электроэнергии высокого напряжения на соседние трансформаторные подстанции. Силовой трансформатор подключен к сборным шинам напряжением 10 кВ через разъединитель и предохранители. От обмотки низшего напряжения трансформатора отходят три фазы, которые через автоматический выключатель соединяются с шинами распределительного щита напряжением 380/220 В. Здесь же установлены трансформаторы тока для питания токовых обмоток счетчиков и амперметров. От шин распределительного щита получают питание кабельные линии, подающие электроэнергию потребителям. Число этих линий, а также вид аппаратуры, установленной на них, может быть самым разнообразным в зависимости от принятой схемы электроснабжения.

Здание трансформаторной подстанции состоит из трех отдельных помещений. В помещении 1 расположено распределительное устройство напряжением 10 кВ, куда проложены трубы для ввода кабелей и ячейки, причем три ячейки предназначены для кабеля ПЛ и двух кабелей, идущих на другие ТП, а четвертая ячейка используется для подключения силового трансформатора. В помещении 2 – в камере трансформатора. На направляющих полосах установлен силовой трансформатор, подключенный к шинам напряжением 10 кВ. От вторичной обмотки трансформатора отходит четырехпроводная линия, подающая напряжение 380/220 В на распределительный щит в помещении 3.

В ячейке питающей линии закреплена концевая кабельная заделка и установлен шинный разъединитель. В трансформаторной камере смонтирован шинный разъединитель, соединяющий вводы трансформатора со сборными шинами, напряжением 10 кВ. Ниже разъединителя расположены предохранители. Для прохода шин сквозь стену в ней установлены проходные изоляторы.

В электроснабжении завода используются комплектные трансформаторные подстанции (КТП) в качестве понизительных. Их изготавливают на предприятиях электротехнической промышленности и доставляют к месту монтажа отдельными блоками (при небольшой мощности – полностью собранными). Это позволяет значительно сократить сроки монтажа на сооружении подстанции и удешевить работы. По числу трансформаторов КТП могут быть одно-, двух- и трехтрансформаторными. А по виду установки – наружными (КТПН) и внутренними (КТП). Трансформаторы КТП состоят из силовых трансформаторов, шкафов ввода высшего и низшего напряжения, шкафов отходящих линий и, в случае двух- или трехтрансформаторных подстанций, секционных шкафов.

Силовые трансформаторы КТП имеют следующие номинальные мощности: 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500 кВ·А и номинальные напряжения: высшее – 6; 10 кВ, низшее – 0,4; 0,69 кВ.

В зависимости от системы охлаждения различают трансформаторы сухие – ТСЗ (естественное воздушное охлаждение при защищенном исполнении), масляные – ТМЗ (масляное охлаждение, защита масла с помощью азотной подушки без расширителя), с негорючим жидким диэлектриком – ТНЗ (естественное охлаждение диэлектриком, защита диэлектрика с помощью азотной подушки без расширителя).

Высоковольтный ввод в подстанцию 6 (10) кВ - кабельный или воздушный; выводы отходящих линий 0,4 кВ - кабельные или воздушно-кабельные.

• На отходящих фидерах устанавливаются автоматические выключатели стационарного или выдвижного исполнения.

• Конструктивно КТП выполняются в шкафном исполнении. Основные составные части соединяются болтовыми соединениями.

• Конструкция КТП предусматривает ее установку на фундаменте, а также установку на бетонных блоках высотой 600 мм (в комплект поставки не входят).

• КТП с воздушным вводом подключается к ЛЭП посредством разъединителя, который поставляется комплектно с подстанцией и устанавливается на ближайшей опоре.

• Подстанции обеспечивают учет активной электрической энергии. По требованию заказчика возможна установка счетчика реактивной энергии, а также счетчика любой модификации (совмещенного, электронного и т.д.).

• Для создания нормальных условий эксплуатации КТП схемой предусмотрено внутреннее освещение и обогрев аппаратуры. Включение электронагревателей может производиться вручную или автоматически.

• В КТП имеется фидер уличного освещения, который оснащен устройством ручного и автоматического включения и отключения. По требованию заказчика возможно исполнение ТП без фидера уличного освещения.

• Схема КТП предусматривает контроль тока и напряжения на стороне 0,4 кВ.

• В КТП предусматриваются следующие виды защит: - от атмосферных перенапряжений (при наличии воздушных линий); -от междуфазных коротких замыканий; - от перегрузки силового трансформатора; - от перегрузки и коротких замыканий линий 0,4 кВ ; - от коротких замыканий цепей обогрева, цепей освещения КТП; - газовая защита трансформатора (в КТП-1000 кВ^.А; в КТП-630 кВ^.А -по требованию заказчика).

• КТП имеют электрические и механические блокировки (полный комплект), обеспечивающие безопасную работу обслуживающего персонала.

• Конструкция шкафа трансформатора и шкафа трансформаторного ввода обеспечивает локализацию воздействия открытой электрической цепи в пределах шкафа. Локализационная способность обеспечивается при токе короткого замыкания 6,3 А действующего в течение 1 с.

• КТП: - безопасны для окружающей среды; - конструкция способствует быстрому монтажу и пуску на месте эксплуатации, а также быстрому демонтажу при изменении мест установки; - имеют резиновые уплотнения на дверях и на стыковых сборных соединениях; - имеют привлекательный эстетический вид; - комплектуются современными трансформаторами герметичного исполнения (серии ТМГ) собственного производства.

На ГПП промышленных предприятий распределительные устройства высшего напряжения 110-35/10 кВ, как правило, выполняют открытыми (ОРУ) и лишь для производств с сильным загрязнением воздуха при отсутствии свободной территории. При очень низких температурах окружающей среды или в случае особых требований – закрытыми.

Применение ОРУ уменьшает стоимость и сокращает сроки сооружения подстанций. При замене и демонтаже электрооборудования ОРУ по сравнению с закрытыми более маневроспособны. Однако обслуживание ОРУ несколько сложнее, чем закрытых.

Для опорных конструкций в ОРУ используется железобетон или металл, ошиновка выполняется чаще всего гибким проводом, который с помощью гирлянд изоляторов крепится к опорам. Контактные соединения осуществляются сваркой или на прессуемых зажимах. Изоляция (опорная, подвесная, оттяжная) применяется нормальная или грозостойкая.

Конструкция ОРУ должна обеспечивать свободный доступ к трансформатору при эксплуатации. При ремонте трансформатора с массой выемной части 10 т и 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 пакетом шин (токопроводом). При схеме блока «трансформатор – токопровод» токопровод присоединяют непосредственно к выводам трансформатора и тогда РУ низшего напряжения отсутствует.

Распределительные устройства напряжением 3 – 6 – 10 кВ можно выполнять закрытые (КРУ) и открытые (КРУН).

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. Приводы выключателей также должны иметь обогрев при температурах окружающего воздуха -5˚С и ниже. Оборудование и аппаратура подстанций должны иметь защиту от атмосферных и коммутационных перенапряжений. На подстанциях должны заземляться все нетоковедущие металлические части.