Принципы проектирования электроэнергетической системы и сети (стр. 5 из 10)

*2Для КРУ с трансформаторами тока на номинальные токи менее 600 А термическая и электродинамическая стойкость определяются стойкостью трансформатора тока.

*3Не рекомендуется к применению в новых КРУ.

*4КРУ со сборными шинами на ток 1000 А выполняются только на ток электродинамической стойкости 51 кА.

*5В зависимости от типа встраиваемого выключателя параметры уточняются.

лекции 10–13

Проектирование промышленных, сельских и городских подстанций

Комплектные трансформаторные подстанции (КТП) в зависимости от конструктивного исполнения, принципиальных схем и оборудования могут быть промышленного типа, городского типа, блочные в бетонной оболочке (БКТПБ), модульные, наружного типа, киоскового типа, универсальные, шкафного типа, мачтовые. КТП промышленного типа выпускаются для внутренней установки, КТП остальных типов – для наружной установки.

КТП состоят из распределительного устройства высокого напряжения (РУВН), силового трансформатора, РУ низкого напряжения (НН), соединительных элементов ВН и НН, шинопроводов (при двухрядном расположении шкафов РУНН).

РУВН может быть выполнено

– без сборных шин в виде шкафа (отсека), называемого устройством ввода ВН (УВН) (практически все промышленные подстанции);

– со сборными шинами с камерами стационарного исполнения (КСО 300 серии, КСО "Аврора");

– со сборными шинами с моноблоком на несколько присоединений (БКТПБ).

Подстанции киоскового, шкафного, мачтового типов и универсальные выполняются только однотрансформаторными.

Ошиновка ввода и сборные шины ВН выполняются на номинальный ток трансформатора с учетом перегрузки 30%. Аналогично выбирается вводный автоматический выключатель НН.

На рис.7.1 показаны наиболее распространенные схемы подстанций 6 –10/0,4 кВ. Учитывая, что подстанции с высшим напряжением 10 кВ ничем не отличаются от подстанций на 6 кВ, в дальнейшем напряжение 6 кВ не упоминается. По схеме 7.1а подключаются трансформаторы, расположенные в пределах нескольких десятков метров от аппарата защиты – выключателя. Как правило, в этом случае трансформаторы располагаются в одном помещении с распределительным устройством 10 кВ.

По схеме рис.7.1б подключаются относительно маломощные подстанции. По схеме 7.1. в подключаются самые мощные трансформаторы, когда отсутствуют подходящие предохранители. Защита трансформатора в этом случае возлагается на выключатель, установленный в голове питающей линии. Большинство промышленных подстанций выполняется по схеме рис.7.1г. На низшей стороне устанавливаются низковольтные автоматические выключатели ("автоматы") на вводах. Для подключения линий распределительной сети используются как автоматы (на промышленных подстанциях), так и рубильники с предохранителями.

а б в г

Рис.7.1. Принципиальные схемы подключения трансформаторов подстанций со стороны высшего и низшего напряжений.

а – глухое подключение;

б – подключение через разъединитель и предохранитель;

в – подключение через выключатель нагрузки;

г – подключение через выключатель нагрузки и предохранитель.

На КТП устанавливаются специальные силовые трансформаторы, имеющие баки повышенной прочности, боковые выводы типа ТМЗ, ТСЗ, ТНЗ (без расширителей для масла) и ТМФ, ТСФ, ТНФ и др. с расширителями для масла. Предельная мощность трансформаторов КТП 6–10 кВ – 2500 кВА.

В трансформаторах типа ТМЗ, ТНЗ бак до конца жидким диэлектриком не заполняется, а для предотвращения его окисления воздухом остаток объема заполняется азотом ("азотная подушка"). При нагреве масло расширяется, "азотная подушка" сжимается и в баке создается повышенное давление. Поэтому трансформаторы данного типа должны быть герметичными и рассчитанными на избыточное давление.

Мощность трансформаторов двухтрансформаторных подстанций должна выбираться с учетом допустимой длительности перегрузки при отключении одного из трансформаторов. В соответствии с ПУЭ допускается перегрузка трансформаторов на 30% в течение 2 часов. Для промышленных подстанций при условии равномерного распределения нагрузки по площади цеха рекомендуются следующие условия выбора мощности трансформаторов

– при плотности нагрузки до 0,2 кВА/м2 – 1000, 1600 кВА;

– при плотности нагрузки до 0,2 – 0,5 кВА/м2 – 1600 кВА;

– при плотности нагрузки более 0,5 кВА/м2 – 1600, 2500 кВА.

В настоящее время трансформаторы 6–10/0,4 кВ мощностью 400 – 2500 кВА выполняются со схемами соединения обмоток "звезда - звезда". По условиям надежного действия защиты от однофазных коротких замыканий в сетях напряжением до 1 кВ и возможности подключения несимметричных нагрузок предпочтительным является соединение обмоток "треугольник – звезда". Для трансформаторов городских подстанций их мощность не превышает 1000 кВА. Рекомендуемые схемы соединения обмоток: "звезда – зигзаг" при мощности трансформаторов до 250 кВА включительно; "треугольник – звезда" при мощности 400 кВА и более.

Промышленные КТП, как правило, располагают внутри цехов, если нет ограничений по условиям среды или технологии. Так, на птицефабриках применяются отдельно стоящие КТП по условиям исключения звукового и электромагнитного воздействия на птиц. Не допускается размещать КТП с масляными трансформаторами выше второго этажа. В одном помещении допускается размещать не более 5 КТП.

В городских электрических сетях используют отдельно стоящие подстанции; подстанции, совмещенные с распределительными пунктами (РП) 6 – 10 кВ; встроенные и пристроенные подстанции, которые могут быть установлены в общественных зданиях при условии соблюдений требований ПУЭ. Не допускается применение встроенных и пристроенных подстанций в спальных корпусах школ, дошкольных учреждений и т.п., где уровень звука ограничен санитарными нормами.

Особенностью схем городских подстанций является использование ВН для распределения электроэнергии на стороне 10 кВ. На рис.7.2 показаны линии 10 кВ как с ВН, так и с предохранителями – конкретное решение принимается по условиям проекта. В вводных камерах трансформаторов ВН расположен со стороны сборных шин, в линейных ячейках – со стороны источника питания. Сделано это для того, чтобы можно было вынимать предохранители после снятия с них напряжения. Могут быть использованы и вакуумные выключатели.

В более сложных схемах применяется дополнительное резервирование со стороны 0, 4 кВ, выполняемое на вакуумных контакторах и подключаемых к выводам обмотки НН трансформаторов по перекрестной схеме. Автоматы питания собственных нужд подключаются на вводах к РУНН.

Рис.7.2. Принципиальная схема городской подстанции с камерами КСО-366М (РУ 0,4 кВ с панелями ЩО 70-1).

УВН промышленных подстанций выполняется без сборных шин в виде высоковольтного шкафа (при установке коммутационных аппаратов):

- с выключателем нагрузки ВНП с дистанционным отключением,

- с выключателем нагрузки ВНПР с ручным отключением;

- с вакуумным выключателем BB/TEL c максимально-токовой защитой;

- глухого присоединения (кожуха для кабельного ввода).

На рис.7.3 представлены однолинейные схемы главных цепей УВН КТП Хмельницкого трансформаторного завода.

РУНН собирается из следующих низковольтных шкафов: вводных шкафов (один шкаф на трансформатор) – ШНВ; секционного шкафа – ШНС – на двухтрансформаторных подстанциях; линейных шкафов – ШНЛ. Вводные (секционные) шкафы состоят из ячеек вводного (секционного) выключателя, ячеек отходящих линий, релейного отсека и шинного отсека. Линейные шкафы состоят из ячеек отходящих линий и шинного отсека.

В ячейках вводного выключателя (автомата) трансформаторы тока устанавливаются в каждой фазе и в PEN-проводнике, на отходящих линиях трансформаторы тока могут не предусматриваться. В качестве защитных коммутационных аппаратов применяются автоматы или блоки предохранитель-выключатель. Исполнение может быть выдвижным или стационарным.

а б в г

Рис.7.3. Схему УВН КТП с указанием типов шкафов: а – ВВ-1, б – ШВВ-2 (для КТП-1600 и 2500 – с ВН-10/630), в – ШВВ-2 (с ВНП-10/630), г – УВН-ВВ (с BB/TEL-630/10/20).

Технические данные по КТП Хмельницкого трансформаторного завода приведены в табл.7.1 и 7.2.

Таблица 7.1. Технические характеристики КТП-250…2500/10/0,4У3

Параметр	Мощность трансформатора, кВА
	250	400	630	1000	1600	2500
Номинальное напряжение, ВН, кВ	6 – 10 кВ
Номинальное напряжение, НН, кВ	0,4	0,4	0,4 0,69	0,4 0,69	0,4 0,69	0,4
Номинальный ток сборных шин, кА УВН РУНН	0,25 0,4	0,4 0,58	0,4 0,91	0,4 1,45	0,4 2,31	0,4 3,61
Ток термической стойкости, НН	10	25	25	25	30	40
Ток электродинамич. стойкости, НН	25	50	50	50	70	100
Габаритные размеры (ширина×длина ×высота), мм Шкаф УВН: - глухого ввода - с ВНП - с ВНПР - с BB/TEL IШкаф РУНН: - ввода ШНВ - линейный ШНП - секционный ШНС
	625×430×1108					625×630×700
	880×950×1925					----
	880×1300×2135					----
	----		880×1300×2135
	600×1050×2200				600*×1350×2200
	600×1050×2200				600*×1350×2200
	600×1050×2200				600*×1350×2200
Установка трансформатора (от УВН до РУНН), мм, масляного сухого
	1780	1880	2074	2275	2570	4175
	----	----	2540	2680	3256	----

*1200 мм для шкафов с выключателем Э40.