Комплектные трансформаторные подстанции

Лекция №25 Устройство, типы и работа понижающих трансформаторных подстанций.

Назначение и классификация подстанций

В настоящее время основная часть сельскохозяйственных потребителей получает питание от объединенных энергосистем по сетям, которые предназначены также для питания промышленных предприятий, городов и электрифицированного транспорта. Непосредственными источниками питания сельских потребителей в этом случае являются подстанции, которые делятся на районные трансформаторные подстанции (РТП) и потребительские (ТП).

Назначение РТП – преобразовывать электроэнергию с напряжения 35-110 кВ на напряжение 10-35 кВ с целью более экономичного ее распределения в районе и передачи по воздушным линиям к потребительским ТП 6-35/0,4 кВ.

Назначение ТП – преобразовывать электроэнергию с напряжения 10-35 кВ на 0,4 кВ с целью распределения ее на территории населенного пункта или другого потребителя и передачи воздушными или кабельными линиями непосредственным потребителям: двигателям, нагревательным и осветительным приборам и т. п.

По способу присоединения к линиям все понижающие подстанции делятся на:

- тупиковые или ответвительные, присоединяемые к концу линии (рис. 7.1, а – тупиковые); или присоединяемые глухой отпайкой к одной или двум проходящим линиям (рис. 7.1, б – ответвительные);

- проходные, которые включаются в рассечку одной или двух линий (рис. 7.1, в);

- узловые или опорные, имеющие не менее двух питающих и несколько отходящих линий (рис. 7.1, г).

Если через шины проходных и узловых подстанций имеются перетоки энергии в оба направления, то такие подстанции называются транзитными.

Главной схемой электрических соединений подстанции называется совокупность основного оборудования: трансформаторов, сборных шин, коммутационной и другой аппаратуры первичной цепи – со всеми выполненными между ними соединениями и линиями. Ее изображают на чертеже в однолинейном исполнении с элементами, находящимися, как правило, в отключенном состоянии. Все элементы изображают условными символами в соответствии с единой системой конструкторской документации ЕСКД и ГОСТом.

Любая понижающая подстанция (рис. 7.1) содержит следующие основные части: распределительное устройство высшего напряжения РУВН, один или два (иногда более двух) трансформатора, распределительное устройство низкого напряжения РУНН.

Кроме этих основных частей, на подстанции имеются: система собственных нужд, устройства управления, сигнализации иблокировки, заземляющее устройство, вспомогательное оборудование исооружения.

Распределительным устройством (РУ) трансформаторной подстанции называется совокупность электроустановок, предназначенная для приема и распределения электрической энергии, состоящая из несущих конструкций, шин, аппаратов для коммутации, управления, измерений, защиты и автоматики, а также вспомогательных элементов.

РУ делятся на открытые (ОРУ), размещенные на открытом воздухе, и закрытые (ЗРУ), расположенные в зданиях.

Рис. 7.1. Типы понижающих подстанций

а – тупиковая; б – ответвительная; в – проходная; г – узловая или опорная

Закрытые РУ применяют, при напряжении до 20 кВ, а в случае загрязненной атмосферы, ограниченной площади или тяжелых климатических условий Крайнего Севера их применяют и при напряжении 35-110 кВ.

В настоящее время РУ чаще всего выполняются на основе унифицированных, поставляемых комплектно блоков. Такие РУ называются комплектными распределительными устройствами (КРУ).

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 и 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 устройства. КРУ безопасно в обслуживании, так как все части, находящиеся под напряжением, закрыты металлическим кожухом. В качестве изоляции между токоведущими частями в КРУ могут быть использованы воздух, масло, твердая изоляция, инертные газы. КРУ с масляной и газовой изоляцией могут изготовляться на напряжения до 500 кВ. В КРУ могут применяться обычные аппараты или специально предназначенные для них, могут сочетаться и те и другие. Например, для КРУ 6-10 кВ применяются выключатели обычной конструкции, а вместо разъединителей – втычные контакты.

Нашей промышленностью выпускаются КРУ 3-35 кВ с воздушной изоляцией и 110-220 кВ с элегазовой.

Шкафы КРУ перегородками делятся на отсеки: выключателя на выдвижной тележке; сборных шин; линейного ввода; релейного шкафа. 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 включенном положении выключателя, а также включать заземляющий разъединитель при рабочем положении тележки и вкатывать тележку при включенном заземляющем разъединителе.

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

КРУ изготавливаются для установки внутри закрытого РУ. Для открытой установки вне помещения предназначены специальные КРУ наружной установки (КРУН). Шкафы КРУН применяются на комплектных трансформаторных подстанциях (КТП) и в открытых РУ.

Комплектные трансформаторные подстанции

КТП изготовляются на заводах и крупноблочными узлами доставляются на место монтажа. На подстанциях применяются КТП наружной установки с высшим напряжением 35 и 110 кВ.

Главными достоинствами КТП и КРУ являются: сокращение объемов и сроков проектирования, строительно-монтажных работ, экономия трудовых затрат, увеличение надежности работы и безопасности обслуживания вследствие высокого качества монтажа и конструкции, удобство и быстрота расширения или реконструкции. В связи с применением в сельском хозяйстве КТП далее все вопросы будут рассматриваться применительно к этому типу подстанций.

Сельские трансформаторные подстанции, как правило, располагают в центре нагрузок, а с целью большей надежности электроснабжения потребителей их сооружают двухтрансформаторными и с резервным питанием от соседней подстанции. В настоящее время часть РТП и подавляющее число ТП являются однотрансформаторными.

В системах электроснабжения сельского хозяйства применяются следующие типы комплектных ТП 10/0,4 кВ:

1 – мачтовые трансформаторные подстанции (МТП) одностолбовые мощностью 4 и 10 кВ·А (однофазные), 25-160 кВ·А (трехфазные);

2 – МТП двухстолбовые мощностью 25-250 кВ·А;

3 – КТП шкафного типа мощностью 25-250 кВ·А;

4 – КТП киоскового типа с трансформаторами мощностью 100-630 кВ·А;

5 – закрытые трансформаторные подстанции (ЗТП) с трансформаторами мощностью 160-630 кВ·А.

Первые четыре типа ТП выполняются тупиковыми однотрансформаторными практически с единой схемой электрических соединений. Силовой трансформатор типа ТМ присоединяется к ВЛ 10 кВ через разъединитель типа РЛНД-1-10 и предохранитель типа ПКТ, а к шинам 0,4 кВ через рубильник. На отходящих линиях устанавливаются автоматические воздушные выключатели и защитные приставки, обеспечивающие максимальную токовую защиту и защиту от однофазных КЗ, или плавкие предохранители.

Для защиты электрооборудования от атмосферных перенапряжений устанавливаются вентильные разрядники типа РВО-10 напряжением 10 кВ и РВН-0,5 напряжением 0,4 кВ или нелинейные ограничители перенапряжений – в новых разработках.

В цепи уличного освещения для автоматического управления устанавливается фотореле.

Учет расхода электроэнергии на вводе 0,4 кВ осуществляется трехфазным счетчиком типа СА4У-Н672М, включенным через трансформаторы тока типа Т-0,66.

Мачтовые (столбовые) ТП 10/0,4 кВ предназначены для электроснабжения потребителей сельского хозяйства небольшой мощности. Их достоинства следующие: простота конструкции, удобство эксплуатации, надежная работа оборудования, более низкая стоимость по сравнению с другими конструкциями ТП 10/0,4 кВ. Конструктивно МТП выполнены на концевой П-образной опоре или на железобетонной стойке ВЛ 10 кВ.

Оборудование КТП шкафного типа устанавливается единым блоком на стойках на высоте 1,8 м от земли.

Для повышения удобства и безопасности обслуживания, снижения эксплуатационных издержек разработаны киосковые однотрансформаторные тупиковые КТП 10/0,4 кВ мощностью 100-250 кВ·А. Оборудование размещается в металлическом корпусе, состоящем из отсеков низкого (0,4 кВ), высокого (10 кВ) напряжения, находящихся по разные стороны КТП. КТП устанавливается на четырех железобетонных стойках на высоте 0,7 м от земли.

ЗТП 10/0,4 кВ применяют для электроснабжения наиболее ответственных и крупных потребителей сельского хозяйства. Чаще всего на них устанавливается два трансформатора, и они имеют развитые РУ 10 и 0,4 кВ.

КТП 10/0,4 кВ представляют собой однотрансформаторные подстанции наружной установки предназначены для применения в районах с умеренным климатом (от -45° С до +40° С).

Комплектные трансформаторные подстанции выпускаются:

- по способу подключения к ЛЭП: тупиковыми (КТПТ) или проходными (КТПП);

- по виду ввода: с воздушным вводом или с кабельным вводом.

Рассмотрим схемы комплектных трансформаторных подстанции типа КТП и КТПР мощностью 25-250 кВ·А напряжением 10(6) кВ.

Общий вид КТП и КТПР мощностью 25-250 кВ·А приведен на рисунке 7.4.

КТП подключается к сети через разъединитель, который поставляется комплектно. На отходящих фидерах установлены стационарные автоматы (в КТП) и рубильники с дугогасящими камерами (в КТПР).

Рис. 7.4. Общий вид КТП и КТПР мощностью 25-250 кВ·А

1 – вентильный разрядник РВО (или ограничитель перенапряжений);

2 – шкаф РУВН; 3 – шкаф РУНН; 4 – трансформатор