Конструктивное выполнение трансформаторных и распределительных подстанций

Компоновка и конструктивное выполнение трансформаторных и распределительных подстанций производятся на основании главной схемы электрических соединений.

Компоновка подстанции должна быть увязана с генеральным планом объекта электроснабжения, необходимо учитывать действующие строительные нормы, стандарты и размеры типовых элементов зданий.

Территория подстанции должна иметь внешнее ограждение, однако ограждение может не предусматриваться для закрытых подстанций.

Каждая трансформаторная подстанция (ТП) имеет три основных блока: распределительные устройства высшего напряжения (РУ ВН),трансформатор, распределительные устройства низшего напряжения (РУ НН).

Распределительные устройства содержат коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства.

По конструктивному исполнению РУ трансформаторных и распределительных подстанций могут быть внутренними - закрытыми (ЗРУ) - с размещением электрооборудования в зданиях и наружными - открытыми (ОРУ) - с установкой электрооборудования на открытом воздухе.

Подстанции могут быть комплектными или сборными.

Комплектные подстанции (КТП) изготовляются на заводах и транспортируются к месту установки узлами и блоками; без демонтажа оборудования. На месте монтажа производят установку узлов и блоков и присоединения между ними и к сетям электроснабжения.

Комплектное распределительное устройство (КРУ) - распределительное устройство, состоящее из шкафов, закрытых полностью или частично, или блоков с встроенными в них аппаратами, защиты и автоматики, измерительными приборами и вспомогательными устройствами, поставляемое в собранном или полностью подготовленном для сборки виде и предназначенное для установки.

Комплектное распределительное устройство наружной установки (КРУН) - это КРУ, предназначенное для наружной установки.

Комплектная трансформаторная подстанция (КТП - для внутренней и КТПН - для наружной установки) - подстанция состоящая из трансформаторов и блоков КРУ или КРУН, поставляемых в собранном или полностью подготовленном для сборке виде.

Камера (ячейка) - помещение, предназначенное аппаратов и шин. Закрытая камера закрыта со всех сторон и имеет сплошные (несетчатые) двери.

Размещение подстанций

По месту нахождения на территории объекта различают следующие подстанции: отдельно стоящие на расстоянии от зданий; пристроенные, непосредственно примыкающие к основному зданию снаружи; встроенные, находящиеся в отдельных помещениях внутри зданий, но с выкаткой трансформаторов наружу; внутрицеховые, расположенные внутри производственных зданий с размещением электрооборудования непосредственно в про­изводственном или отдельном закрытом помещении с выкаткой электрооборудования в цехи.

В городских сетях напряжением 6... 10 кВ применяют закрытые подстанции, оборудованные одним или двумя трансформаторами мощностью 100..630 кВА каждый с первичным напряже­нием 6..10 кВ и вторичным напряжением 0,4/0,23 кВ с воздушными или кабельными вводами.

В небольших поселках и в сельской местности часто подстанции с одним трансформатором мощностью до 400 кВА устанавливают открыто на деревянных или бетонных конструкциях. В городах с небольшой плотностью застройки широко применяют отдельно стоящие подстанции. В городах с большой плотностью застройки применяют двухтрансформаторные подстанции. Строительная часть подстанций выполняется из железобетона и кирпича.

В промышленных сетяхнапряжением 6..10 кВ в целях наибольшего приближения к ЭП рекомендуется применять внутренние, встроенные в здания или пристроенные к ним подстанции.

Рис. 5.1. Общий вид КТП для наружной установки

1 — шкаф высокого напряжения; 2 — разрядник; 3 — проходной изолятор на напряжение 6 (10) кВ; 4 — штырь для установки низковольтного изолятора; 5 — кожух; 6 — силовой трансформа­тор; 7 — шкаф низкого напряжения

6. Общие схемы электроснабжения населённых пунктов

Структурная схема электроснабжения города, пример которой представлен на рис. 6.1 содержит комплекс сложных сооружений. Основными звеньями комплекса являются:источник питания — районная электростанция 1 с установ­ленными повысительными трансформаторами 2; воздушная ли­ния электропередачи3напряжением 220 кВ на металлических опо­рах; подстанция глубокого ввода 4 напряжением 220 кВ с распре­делительными устройствами (РУ) 5 напряжением 35 и 6 или 10 кВ; питающая кабельная линия 6; распределительный пункт 7, на шины которого подается напряжение 6(10) кВ; распределитель­ная кабельная линия 8, питающая трансформаторную понизи­тельную подстанцию 9; кабельная линия 10напряжением 0,4 кВ, питающая вводно-распределительное устройство 11 жилого дома. От РУ 35 кВ по кабельной линии 12напряжением 35 кВ получает питание главная понизительная подстанция 13 промышленного предприятия города, от которой по кабельным линиям 14 напряжение 0,4 кВ поступает на распределительные щиты 15цехов.

Опорные районные понизительные подстанции, электростанции и подстанции глубокого ввода (ПГВ) в системе электроснабжения города являются центрами питания (ЦП).

Рис. 6.1. Структурная схема электроснабжения города

1 — районная электростанция; 2 — повысительный трансформатор; 3— воздушная линия электропередачи напряжением 220 кВ; 4 — подстанция глубоко ввода (центр питания); 5 — распределительное устройство; 6 — питающая кабельная линия; 7 — распределительный пункт; 8 — распределительная кабельная линия; 9— трансформаторная понизительная подстанция; 10, 14 — кабельные линии напряжением 0,4 кВ; 11— вводно-распределительное устройство; 12— кабельная линия напряжением 35 кВ; 13 — главная понизительная подстанция предприятия; 15 —распределительный щит на напряжение 0,4/0,23 кВ

Один из вариантов принципиальной схемы электроснабжения города представлен на рис. 6.2. Опорная понизительная районная подстанция I питается от сетей энергосистемы, а ТЭЦ II связана с этими сетями и опорной подстанцией I через трансформаторы, установленные при ТЭЦ. От шин высокого напряжения опорной подстанции I питается подстанция ПГВ III.

От шин напряжением 6 (10) кВ опорной подстанции I,ТЭЦ II и ПГВ III отходят питающие линии, снабжающие электроэнергией распределительные пункты (РП). Последние могут быть связаны между собой линиями и иметь одну, две или три секции.

Рис. 6.2. Принципиальная схема электроснабжения города

I — опорная понизительная районная подстанция; II— ТЭЦ; III — подстанция глубокого ввода; 1— воздушные или кабельные линии напряжением 110 (220) кВ;

2 — питающие линии напряжением 6 (10) кВ; 3 — распределительный пункт, совмещенный с трансформаторной подстанцией для электроснабжения крупно­го промышленного предприятия; 4 — линии распределительной сети напряже­нием 6 (10) кВ; 5 — распределительный пункт; 6— сетевая трансформаторная подстанция; 7 — вводы в жилые и общественные здания; 8 — трансформаторная подстанция для электроснабжения промышленного предприятия средней мощ­ности; 9 — линии распределительной сети напряжением 380/220 В.

РП и их секции могут работать параллельно или раздельно. При отключении питающей линии электроснабжение РП может осуществляться от соседнего РП по соединяющей их линии.

По условиям надежности электроснабжения гражданских зда­ний (2 категория) и возможности отключения секций ЦП для ре­монтных работ питающая сеть напряжением 6 (10) кВ может быть выполнена по следующим схемам:

- питание РП по двум линиям от разных секций одного ЦП или от разных ЦП;

- питание РП по трем линиям (каждая на свою секцию), две из которых подключены к одной секции ЦП, а третья — к другой секции того же или другого ЦП.

От каждого РП отходят распределительные линии напряжени­ем 6 (10) кВ, выполняемые по магистральным схемам. От этих распределительных линий питаются трансформаторные подстан­ции (ТП) с одним или двумя трансформаторами, которые могут быть оборудованы устройствами автоматического включения ре­зерва (АВР).

В схеме, показанной на рис. 6.2, каждый элемент сети имеет резерв, который вводится вручную, автоматически или при помощи телемеханики.

Для обеспечения надежного электроснабжения ЦП выполня­ют с двойными или одинарными секционированными сборными шинами. Для примера на рис. 12.3 приведена схема электростан­ции с тремя синхронными генераторами 6. В нормальных условиях они подключены к первой системе шин и работают параллельно благодаря соединению секций этой системы секционными вык­лючателями 4. Такая схема обеспечивает бесперебойность элект­роснабжения потребителей при отключении любого генератора или трансформатора 1, связывающего ЦП с электрической сис­темой. При необходимости ремонта любой секции первой систе­мы шин все присоединения переводятся на вторую систему шин. Возможность параллельной работы с остающимися под напряже­нием секциями первой системы шин обеспечивается шиносоединительными выключателями 3.

Рис. 6.2. Схема электрических соединений для РУ напряжением 6(10) кВ ТЭЦ

1 - двухобмоточный трансформатор; 2 – трансформатор напряжения; 3 – шиносоединительный выключатель; 4 – секционный выключатель; 5 – реактор; 6 – синхронный генератор.

Рис. 6.3. Схема радиальной городской резервируемой замкнутой сети:

МН – устройство максимальной токовой направленной защиты; ЦП – центр питания; РП – распределительный пункт.

Схема радиальной замкнутой резервируемой сети приведена на рис. 6.3. Каждую из линий рассчитывают на передачу через РП полной потребной мощности.

Схема распределительной подстанции (РП, силового пункта, распределительного щита, шкафа и т.д.) определяется её назначением, числом и мощностью отходящих линий, уровнем токов короткого замыкания.

Для ввода питания в жилые и общественные здания применяют вводные распределительные устройства (ВРУ). Схема панели ВРУ в однолинейном изображении дана на рис. 6.4.

Для комплектования распределительных устройств ТП с двумя трансформаторами мощностью до 630 кВА номинальным напряжением 380/220 В часто используют вводно- распределительное устройство УВР2 – 630 (рис. 6.5). Вводные панели УВР2-630 изготовляют с одностворчатой дверью, линейные – с двухстворчатой. Боковые стенки закрыты торцевыми панелями. Сверху и сзади щит ограждений не имеет. Электродинамическая стойкость шин шинного ввода составляет 32 кА.

Рис. 6.4. Схема панели вводного распределительного устройства (ВРУ) на напряжении 0,4 кВ

Рис. 6.5. Вводно – распределительное устройство УВР2-630

QS1, QS3 – рубильники на 1600 А; QS2 – рубильник на 1000 А; QF1, QF2 – автоматические выключатели на 1600 А; FU1 – FU4, FU9 – FU12 – предохранители ПН2-400; FU5, FU6, FU13, FU14 – предохранители ПН2-600; FU7, FU8, FU15, FU16 - предохранители ПН2-250.

Список литературы

1. Касаткин А.С. Основы электротехники. М.: В.школа, 1980 - 311 с.

2. Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных и гражданских зданий: учеб. для студ. сред. проф. образования \ Ю.Д. Сибикин. – М.: Изд. центр «Академия», 2006. – 368 с.

3. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов: Учеб. пособие для сред. проф. образования \ Е.А. Конюхова. – 2-е изд., стер. – М.: Изд. центр «Академия», 2004. – 320 с.