И распределительных устройств

Цель работы: Практическое ознакомление студентов с конструктивными особенностями оборудования трансформаторных подстанций напряжением выше 1000 В, его принципом действия, способами монтажа и эксплуатации.

I. Описательная часть.

Трансформаторной подстанцией называется электротехническая установка, предназначенная для приема, преобразования, передачи и распределения электроэнергии между потребителями. По своему назначению подстанции могут быть понижающими и повышающими. Последние используются при необходимости передачи электроэнергии на значительные расстояния от электростанции.

Различают районные трансформаторные подстанции (РТП) и трансформаторные подстанции потребителей (ТП).

В зависимости от масштабов предприятия подстанции потребителей могут включать главные понизительные подстанции предприятия (ГПП); центральные распределительные подстанции (ЦРП); комплектные трансформаторные подстанции (КТП) или понижающие участковые подстанции потребителей (ПУПП).

Распределительным устройством (РУ) называют электротехническую установку, служащую для приема и перераспределения электрической энергии без преобразования её напряжения. Распределительные устройства подразделяются на установки напряжением выше и ниже 1000 В. Распределительные устройства могут входить в состав трансформаторной подстанции или использоваться изолированно, например, в месте разветвления линии электропередач. Составными частями распределительных устройств являются коммутационные аппараты, устройства защиты, сборные и распределительные шины, измерительные приборы.

К коммутационной аппаратуре относятся масляные выключатели, выключатели нагрузки, разъединители, короткозамыкатели и отделители.

Масляным выключателем называется аппарат, предназначенный для отключения линий напряжением свыше 1000 В под нагрузкой.

Масляные выключатели по конструктивному исполнению подразделяются на баковые (ВБМ) и горшковые (ВМГ) (см. стенд и описание их принципа действия). Включаются масляные выключатели вручную или дистанционно с помощью привода, а отключаются оператором, или под действием реле защиты, встроенных в привод. Обычно защита выполняется одним максимальным и одним нулевым реле.

Разъединители - аппараты, предназначенные для коммутации электрических цепей без нагрузки. Выполняются они обычно трёхполюсными на общей панели (см. стенд) и устанавливаются со стороны питающей линии.

Если в схеме есть масляный выключатель и разъединитель, то включается вначале разъединитель, а затем масляный выключатель; выключаются в обратной последовательности. Если в схеме не предусмотрен масляный выключатель, то разъединитель следует отключать только при снятии нагрузки с низкой стороны.

Выключатель нагрузки - аппарат газогенераторного типа, использующийся для коммутации в линиях напряжением не выше 10 кВ при относительно невысоких нагрузках (см. стенд и описание конструкции /1/).

Короткозамыкатель - аппарат, предназначенный для создания искусственного короткого замыкания на землю с целью срабатывания защиты на питающей подстанции и отключения подводящей линии. Используется на подстанциях напряжением выше 35 кВ, что позволяет сократить число масляных выключателей.

Отделитель - по существу - разъединитель с автоматическим приводом, предназначенный для автоматического отсоединения трансформатора от питающей линии после срабатывания короткозамыкателя, в комплекте с которым он обычно монтируется.

Защитная аппаратура трансформаторных подстанций и распределительных пунктов предназначена для отключения питающей линии при возникновении короткого замыкания и для отвода волн перенапряжения в результате грозовых разрядов.

К защитной аппаратуре напряжением выше 1000В относятся плавкие предохранители (см. стенд), разрядники, реакторы, различного рода реле максимальной защиты, подключаемые через трансформаторы тока и напряжения (см. стенд и описание конструкций /1/).

На трансформаторных подстанциях наряду с рассмотренной аппаратурой в качестве основного оборудования используются силовые трансформаторы.

Трансформаторы бывают, трех- и однофазными, двух- и трехобмоточными. Марка трансформатора расшифровывается следующим образом: первая буква означает фазность (Т- трехфазный, 0 - однофазный), вторая буква - вид охлаждения (М - масляный, С - сухой), буква Н (если есть таковая) свидетельствует о наличии устройства для регулирования напряжения под нагрузкой. Цифры характеризуют мощность и напряжение с высокой стороны. Например, ТМ-400/6 - трехфазный трансформатор с масляным охлаждением мощностью 400 кВА и напряжением с высокой стороны 6 кВ.

Ряд мощностей современных силовых трансформаторов [кВА]: 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000..

Уровни напряжения [кВ]: 0,127; 0,22; 038; 0,66; 10(6); 35; 11О; 220...

Обычно используемые в горно-геологической практике уровни напряжения [кВ]: 220(110)/35 / 10(6)/ 0,38(0,66).

Трансформаторы с напряжением высокой стороны 35 кВ выпускаются мощностью более 100 кВА: при этом напряжение низкой стороны этих трансформаторов до мощности 630 кВА составляет 0,38 кВ, от 630 до 1600 кВА может быть 0,38, 6(10) кВ, а свыше 2500 кВА - 6(10) кВ.

Для горных предприятий выпускаются специальные шахтные трансформаторы марок ТМШ или ТСШ мощностью 50-320 кВА.

Двухобмоточные силовые трансформаторы характеризуются следующими параметрами: номинальной мощностью, номинальным напряжением и номинальным током первичной и вторичной обмоток, напряжением короткого замыкания, схемами и группами соединения обмоток. Эти параметры указаны в паспорте каждого трансформатора.

Выбор трансформатора производится, исходя из необходимого уровня напряжения и расчетной полной нагрузки (S_p) с учетом возможной перегрузки (до 20%).

, где

P_нi - номинальная активная мощность группы однородных потребителей;

К_иi - коэффициент использования группы однородных потребителей;

сos φ_i - коэффициент мощности группы однородных потребителей;

n – число групп однородных потребителей;

К_м - коэффициент максимума.

Если трансформаторы должны быть включены на параллельную работу, то необходимо соблюдать условия:

- мощности параллельно работающих трансформаторов не должны различаться более чем в три раза;

- схемы и группы соединений обмоток должны быть одинаковы;

- напряжения с обеих сторон должны отличаться не более чем на 5%;

-фазы должны совпадать;

- напряжения короткого замыкания трансформаторов не должны отличаться более чём на 10%.

II. Практическая часть работы.

Изучить самостоятельно конструкции и принцип действия аппаратуры защиты и управления подстанций, используя натурные его образцы и учебник /1/.

III. Графическая часть.

Вычертить схематично устройства различных коммутационных и защитных аппаратов напряжением выше 1000 В.

IV. Проверка.

Рассчитать мощность трансформаторной подстанции по заданию

преподавателя, используя таблицу и график /1, стр. 146-147/.

V. Контрольные вопросы.

Объяснить на натурных образцах устройство, принцип действия, назначения и порядок включения разъединителей, масляных выключателей, выключателей нагрузки, короткозамыкателей, отделителей, силовых трансформаторов, трансформаторов измерения.