Пояснение к схемам подстанций энергосистем

Цель задания

Получение навыков выбора электрических аппаратов распределительных устройств (РУ) электрических подстанций электроэнергетической системы. А именно:

а) высоковольтных выключателей;

б) разъединителей (в РУ высшего напряжения (ВН) и среднего напряжения (СН);

в) трансформаторов тока;

г) трансформаторов напряжения;

Определение номера варианта расчетного задания

Номер варианта расчетного задания определяется в зависимости от группы, в которой учится студент и номера студента в групповом журнале. Для студентов, обучающихся по специальности «Электроснабжение», используются варианты с 1 по 30. Для студентов, обучающихся по специальности «Электрические системы» используются варианты с 31 по 60

Пояснение к схемам подстанций энергосистем

Выбор аппаратов осуществляется в распределительных устройствах подстанции, выполненной по той или иной электрической схеме. Всего рассматривается 8 разных вариантов схем подстанций.

Во всех вариантах схем (кроме схемы № 2) используются по два главных трансформирующих устройства. В схемах № 1 и № 2 это трехфазные двухобмоточные трансформаторы. В схеме № 3 это двухобмоточные трансформаторы с расщепленной обмоткой низшего напряжения. Обмотки НН этих трансформаторов имеют большее сопротивление, чем у соответствующих им по номинальной мощности и напряжению трансформаторов с нерасщепленной обмоткой НН, что позволяют снизить величины токов КЗ в РУ НН. Номинальные напряжения обеих частей расщепленной обмотки низшего напряжения, как правило, одинаковые. В схеме № 3 применяются трехфазные трехобмоточные трансформаторы, связывающие между собой сети трех разных номинальных напряжений. При этом сеть высокого напряжения работает с нейтралью эффективно заземленной, а сети низкого и среднего напряжения с нейтралью изолированной или подключенной к заземляющему устройству через дугогасительную катушку (скомпенсированная нейтраль). В схемах №5,6,7,8 применяются автотрансформаторы. Они связывают как и трехобмоточные трансформаторы сети трех разных номинальных напряжений. Но одинаковые режимы нейтрали в этом случае у сетей ВН и СН. В этих сетях нейтрали заземленные. Нейтраль сети НН - как и во всех остальных случаях – изолированная (скомпенсированная). В схемах № 5,6,7 между автотрансформаторами и РУ НН присутствуют линейные регулировочные трансформаторы, назначение которых поддерживать на нужном уровне напряжение на сборных шинах РУ НН. Во всех без исключения схемах подстанций у основных трансформаторов (автотрансформаторов) есть устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). РПН автотрансформаторов обеспечивает требуемый уровень напряжения на СН. В схеме №8, где используются тоже автотрансформаторы, линейных регуляторов напряжения нет, так как к обмоткам НН этих автотрансформаторов подключена только относительно небольшая нагрузка собственных нужд подстанции, питаемая через специальные двухобмоточные трансформаторы с низшим напряжением 0,4 кВ. В схемах № 6,7,8 в цепях питания РУ НН установлены токоограничивающие реакторы. Их используют для ограничения токов короткого замыкания (КЗ) в РУ НН и связанной с ним сети. В вариантах №6 и № 8 – реакторы одинарные, в варианте №7 – сдвоенные.

Оборудование, устанавливаемое в распределительных устройствах разных напряжений, обведено соответствующими пунктирными или сплошными линиями. Прямоугольниками и буквами Q в РУ обозначены высоковольтные выключатели. Эти аппараты включают и отключают цепи в эксплуатационных режимах и режимах КЗ. Черточками, пересекающими под углом токоведущие части, и буквами QS обозначены разъединители. Основное назначение этих аппаратов – создание видимых разрывов цепи, которое необходимо при выводе оборудования в ремонт. Эти аппараты коммутируют цепи предварительно отключенные выключателями.и Двухвитковыми катушками и буквами ТА – обозначаются измерительные трансформаторы тока. Трехобмоточные трансформаторы, рядом с которыми находятся буквы ТV, это измерительные трансформаторы напряжения. К трансформаторам тока и напряжения подключаются измерительные приборы и устройства релейной защиты. В цепях этих аппаратов со стороны РУ НН устанавливаются предохранители (F). Предохранители на схемах обозначены прямоугольниками с пересекающими их продольными линиями.

Схемы РУ НН и СН со сборными шинами. Они связывают друг с другом различные присоединения: трансформаторы, автотрансформаторы, линейные регулировочные трансформаторы, линии электропередач и т.п. Сборные шины РУ могут состоять из одной или нескольких систем шин или секций. Если секций несколько, то их связывает друг с другом попарно так называемые секционные аппараты: выключатели и разъединители. Каждая секция имеет связь с одним источником питания РУ НН (трансформатором, реактором, линейным регулировочным трансформатором и т.д.). В схемах №1, №4, №5 и №6 РУ НН состоят из двух секций; в схемах №3, и №7- из четырех секций; в схеме №2 РУ НН включает одну секцию. Во всех схемах РУ НН с секционированием сборных шин в нормальных условиях секционные выключатели отключены. Это способствует уменьшению токов КЗ в самом РУ и связанной с ним сети. Во включенном положении секционные выключатели находятся при выводе из работы одного из источников питания. Это необходимо для сохранения питания всех потребителей (линий), подключенных к РУ. В режимах, когда все оборудование подстанции находится в работе, по цепям протекают токи (мощности) так называемого нормального режима. В режимах, когда какое-то одно из парных устройств (трансформатор, автотрансформатор, линия) отключаются от остальной схемы, по оставшемуся в работе оборудованию протекают максимальные токи (мощности). Их значения примерно в 2 раза больше токов нормального режима. Это имеет место при примерно одинаковой загрузке парных элементов в нормальных условиях эксплуатации. Ток нормального режима для секционных выключателей РУ НН равен 0. В режимах максимальных нагрузок (отключение цепей ввода питания секций) токи в цепях секционных аппаратов в схемах РУ с двумя секциями принимаются равными половине величины тока в цепях вводных аппаратов секций РУ. В схемах РУ с четырьмя секциями по цепям секционных аппаратов в максимальном режиме протекает четверть мощности, передаваемой через РУ. Загрузка секций в нормальном режиме в любом случае считается одинаковой. РУ среднего напряжения могут также выполняться по схемам с одной или двумя секциями. В вариантах схемы подстанции №4 и №5 РУ СН имеют две секции. В вариантах схемы подстанции №6, №7 и №8 РУ СН имеют две системы шин. Любое присоединение может быть при этом подключено к любой системе шин. В нормальных условиях присоединения подключаются к обеим системам шин примерно в равном количестве. К одной системе шин присоединения подключаются только при выводе в ремонт одной системы шин. Именно в этом режиме максимальная нагрузка приходится на трансформаторы напряжения, подключенные к этому РУ. Во всех схемах с номерами 5-8 РУ СН включают так называемую обходную систему шин. Любое присоединение может быть подключено к этой системе шин через соответствующий разъединитель. Такой перевод осуществляется при выводе в ремонт выключателя присоединения и необходимости сохранения присоединения в работе. Роль выключателя присоединения при этом выполняет обходной выключатель. В схемах с номерами 6 – 8 в ячейках обходных выключателей находятся трансформаторы напряжения (TV). Системы шин РУ связаны друг с другом шиносоединительным выключателем. В РУ 110 или 220 кВ секционный (шиносоединительный) выключатель в нормальных условиях включены.

`