Расчёт и проектирование подстанций

Согласно ПУЭ, понижающая подстанция должна быть рассчитана, как правило, на полную нагрузку электроприемников потребителей при аварийных режимах.

Выбор мощности трансформаторов, как правило, производят из расчёта возможной 2-х часовой перегрузки на 40 % по расчётной формуле:

(3.3)

(3.4)

Допускается проектирование отдельных подстанций с автоматическим отключением в аварийном режиме части менее ответственных потребителей, а также установка одного трансформатора, или имеется централизованный резерв и от подстанции питаются электроприёмники только 2-ой и 3-ей категорий. Однако такие решения рекомендуется применять крайне редко и их нельзя рассматривать как плановые.

Наличие потребителей первой категории обуславливает выбор двухтрансформаторных подстанций в районных центрах потребления.

Для двухтрансформаторных подстанций мощность одного трансформатора должна быть достаточной для снабжения электрической энергией всех потребителей первой и второй

категории с допустимой аварийной перегрузкой при отключении второго трансформатора. При этом повышается надежность электроснабжения потребителей по сравнению с однотрансформаторной подстанцией и в то же время такая подстанция более экономична, чем многотрансформаторная подстанция.

ПУЭ однозначно определяют выбор мощности каждого из трансформаторов не менее 0,65 - 0,7 расчетной нагрузки, а не единое значение аварийной перегрузки, равное 1,4. Длительная аварийная перегрузка в 1,4 раза является предельно допустимой при условии, что коэффициент заполнения графика нагрузки не более 0,75, а продолжительность максимума нагрузки не превышает шесть часов в сутки.

С другой стороны, в современных условиях экономически не целесообразно завышать расчетную мощность подстанций, так как

Рис. 3.1. Принципиальная электрическая схема двухтрансформаторной подстанции подстанция 35/10(6) кВ, мощностью 2 по 2500 – 1600 кВА с выключателями С-35 по схеме мостика

большинство потребителей электроэнергии не платят за электроэнергию, и основным критерием выбора мощности трансформаторов и подстанций

становится ненадежность электроснабжения и плата за электроэнергию, а отключение потребителей 2-ой и 3-ей категорий, а также изменение характера нагрузки при увеличении бытовой нагрузки и снижении промышленной, тем самым, увеличивается значение cos электрических сетей.

Для районных подстанций питающих энергосистем рекомендуется применять комплектные подстанции КТПБ-35 и КТПБ-110/35/10 блочного исполнения серии КТ11Б.

Трансформаторные подстанции изготавливаются с одним или двумя трансформаторами мощностью от 1000 до 16000 кВА включительно на = 35 кВ и с силовыми трансформаторами мощностью от 6300 до 40000 кВА на = 110 кВ.

Для КТПБ напряжением 110/35/10 кВ применяются трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой типов ТМТН-6360-110, ТДТН-10000-

110 и ТДТН-16000-110.

По согласованию с заводом могут поставляться КТПБ-И 0/3 5/10 для трансформаторов мощностью 25000 и 40000 кВА.

На стороне низшего напряжения 6 - 10 кВ КТПБ комплектуются шкафами КРУН серии К-37 или К-39 (двухрядная установка).

На стороне высшего напряжения КТПБ-35 применяются блоки открытого исполнения, на которых установлено следующее высоковольтное оборудование: предохранитель типа ПСН-35,

короткозамыкатели типа КЗ-35 и отделители типа ОД-35, выключатели масляные типа С-35М-600 и разъединители типа РЛНД-35, трансформаторы напряжения типа ЗНОМ-35 и разрядники типа РВП-35. На этих блоках размещаются также шкафы с релейной аппаратурой.

В качестве выключателя в КТПБ - 35/6 (10) принят масляный выключатель типа С-35М-630-10 с приводами ПП-67 на оперативном переменном токе.

На рис. 3.1 приведена принципиальная однолинейная электрическая схема двухтрансформаторной подстанции 35/10(6) кВ, мощностью 2 по 2500 – 16000 кВА с выключателями С-35 по мостиковой схеме.

Стоимость строительно-монтажных работ на подстанции 35/10 кВ принимаем 65 млн. р. (от 60 до 75 млн. р.).

Вся строительная часть КТПБ выполняется из шиновых железобетонных конструкций, изготовленных на заводах.

В КТПБ-35 предусмотрено выполнение следующих блокировок от ошибочных операций:

а) невозможность включения и отключения разъединителей или отделителей под нагрузкой;

б) невозможность включения заземляющих ножей при наличии заземления;

в) невозможность подачи напряжения на заземленные ножи.

Кроме того, для двухтрансформаторных КТПБ-35 предусмотрена

также режимная блокировка, разрешающая производить операции выключателями ввода и секционирования 6 - 10 кВ только при равных

величинах напряжений на обоих трансформаторах.

В комплект заводской поставки не входят: силовые трансформаторы, аппараты высокочастотной связи, железобетонные изделия, силовые и контрольные кабели для высокочастотной связи (завод-изготовитель - "Электрощит" г. Куйбышев).

Электродинамическая устойчивость КТПБ на стороне 35 кВ - 26 кА и 4-х секундный ток термической устойчивости - 10 кА.

КТП-110 выполняются без выключателей на стороне 110 кВ. Защита силовых трансформаторов производится с помощью трехполюсных автоматических отделителей типа АД-110 и однополюсных короткозамыкателей типа КЗ-110. Отказ от установки выключателей на стороне

высшего напряжения КТП-110 обеспечивает значительное упрощение схем и конструкций КТП и удешевление их стоимости.

Принцип защиты понизительных трансформаторных подстанций 110 кВ, оборудованных короткозамыкателями и отделителями состоит в том, что функции защитных аппаратов, осуществляющих отключение токов повреждения, переносятся на выключатели, установленные со стороны линии 110 кВ.

Защита силовых трансформаторов на подстанциях, оборудованных отделителями и короткозамыкателями 110 кВ выполнена следующим образом: при возникновении повреждения в трансформаторе от соответствующего реле

подается импульс на автоматическое включение короткозамыкателя, в результате чего создается искусственное короткое замыкание на землю в

одной фазе 110 кВ, на которое реагирует защита выключателя со стороны ЛЭП-110 кВ и отключает линию. В период бестоковой паузы происходит автоматическое отключение отделителя, после чего, после АПВ включается выключатель со стороны питания, на линии

восстанавливается напряжение и, таким образом, продолжается электроснабжение остальных трансформаторов, подключенных к данной линии, за исключением поврежденного трансформатора. В случае питания подстанции по тупиковой линии 110 кВ АПВ не требуется.

Установка на стороне 110 кВ простых защитных аппаратов позволяет применять для защиты и управления переменный оперативный ток, что обеспечивает отказ от установки аккумуляторных батарей.

Схема вторичных соединений (защита, управление, автоматика и сигнализация) выполнена на переменном оперативном токе 220 В от трансформатора собственных нужд.

Управление всеми элементами подстанции осуществляется при помощи механических кнопок, имеющихся на пружинных приводах выключателей, а также на приводах (выключателей) короткозамыкателей и отделителей. На КТП предусмотрены следующие устройства автоматики: электрическое мгновенное АПВ на выключателях отходящих линий 6 - 10 кВ;

электрическое частотное АПВ при восстановлении частоты до заданного значения; устройство АЧГ на отходящих линиях 6 - 10 кВ; автоматическое включение короткозамыкателя и отключение отделителя при действии защиты трансформатора; автоматическое восстановление питания шин низшего напряжения с помощью устройства АВР на 2-х трансформаторных

подстанциях; АПВ вводного выключателя 6 - 10 кВ; автоматическое регулирование напряжения АПН на шинах, осуществляемое с помощью встроенного в силовой трансформатор устройства РПН; автоматическое включение обдува трансформатора при мощности более 10000 кВА и выше; автоматическое включение обогрева счетчиков; защита минимального напряжения на стороне 10 кВ при действии АВР на секционном выключателе.

На КТП предусмотрена сигнализация следующих режимов: аварийного отключения электрического присоединения; исчезновения напряжения на одной из секций шин; отказа автоматического возврата

к первоначальной схеме подстанции; повреждения в цепях оперативного тока; действия газовой защиты; от перегрузки трансформатора; повышения температуры масла; неисправности зарядного устройства.

Фиксация причины действия сигнализации на подстанции осуществляется указательными реле, включенными в индивидуальные цепи аварийной и предупреждающей.

На КТПБ выполнены следующие блокировки, исключающие неправильные действия с отделителями, разъединителями и заземляющими ножами:

а) невозможность отключения токов нагрузки отделителем и разъединителем;

б) невозможность отключения разъединителем холостого хода силовых трансформаторов при наличии отделителя.

е) д)

Рис. 3.2. Типовые схемы понизительных подстанций:

тип КТПБ-110/6-10 (схемы а,б), мощность 2500, 4000, 6300, 10000, 16000 кВА; тип КТПБ-110/35/6-10 (схемы в, г, д, е), мощность 25000, 40000 кВА, напряжение, кВ: ВН-110, СН-35, НН – 6-10

в) невозможность включения отделителя при выключенных заземляющих ножах разъединителей и включенном короткозамыкателе;

г) невозможность включения заземляющих ножей на шины, не отделенные разъединителем (т.е. находящиеся под напряжением).

В комплект поставки КТПБ входят следующие элементы:

1) шкафы КРУН, комплектуемые в соответствии с заказом;

2) блоки с высоковольтной аппаратурой;

3) металлоконструкции и опорные изоляторы порталов вводов

110 кВ;

4) устройство освещения и заземления;

5) ошиновка ОРУ 110 кВ;

6) токопроводы, соединяющие выводы 6 - 10 кВ силовых

трансформаторов со шкафом ввода в КРУН;

7) кабельные конструкции;

8) металлоконструкции для установки КРУН, аппараты

высокочастотной связи и инвентарно-пожарного шкафа;

9) кронштейны с опорными изоляторами для крепления

ошиновки;

10) шкаф для подстанционного оборудования;

11) металлические элементы ограды;

12) инвентарь и метизы для крепления конструкций.

В комплект заводской поставки КТПБ не входят:

а) силовые трансформаторы;

б) аппаратура высокочастотной связи;

в) силовые и контрольные кабели;

г) металл для контура заземления;

д) рельсы для установки трансформаторов.