Выбор схемы подстанций промышленных предприятий на 35-330кВ

Схему электрических соединений подстанции выбирают на основании общей схемы электроснабжения предприятия и схемы развития энергосистемы. При этом она должна удовлетворять следующим требованиям: обеспечивать надежность электроснабжения потребителей подстанции в соответствии с категориями электроприемников и переток мощности по магистральным связям в нормальном и послеаварийном режимах; учитывать перспективу развития подстанции; допускать возможность поэтапного расширения; обеспечивать возможность проведения ремонтных и эксплуатационных работ на отдельных элементах схемы без отключения соседних присоединений; обеспечивать наглядность, простоту, экономичность и автоматичность, т. е. возможность восстановления питания потребителей в послеаварийной ситуации средствами автоматики.
На подстанциях промышленных предприятий устанавливают, как правило, два трансформатора Установка одного трансформатора допускается, если обеспечивается требуемая степень надежности электроснабжения потребителей. Установка более двух трансформаторов должна быть подтверждена соответствующим технико-экономическим обоснованием.
Для распределительных устройств (РУ) 35—220 кВ преимущественно применяют упрощенные схемы без выключателей на стороне высшего напряжения.
Выключатели устанавливают: в РУ 330 кВ (в отдельных случаях в цепях трансформаторов применяют схемы без выключателей); в РУ 35—220 кВ в схемах мостиков и со сборными шинами, а также при наличии однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ), когда установка отделителей и короткозамыкателей недопустима по климатическим условиям.
Если трансформаторы присоединены к линиям без выключателей, чтобы избежать повреждений в трансформаторе, следует предусмотреть одно из следующих мероприятий.
Установить короткозамыкатель для искусственного замыкания на землю одной фазы (для сети с глухозаземленной нейтралью) или двух фаз между собой (для сети с изолированной нейтралью), и, если это необходимо, отделитель, автоматически отключающий трансформатор в бестоковую паузу АПВ линии (для схемы блока линия-трансформатор при питании каждого трансформатора отдельной радиальной линией отделитель в цепи трансформатора не устанавливают).
Установить на стороне высшего напряжения трансформатора открытые плавкие вставки, выполняющие функции короткозамыкателя и отделителя, в сочетании с АПВ линии. Схемы с открытыми плавкими вставками допускаются лишь на временных подстанциях или на подстанциях, питающих потребителей только III категории по надежности электроснабжения.
Отключающий сигнал должен передаваться на выключатель линии; при этом, если необходимо, устанавливают отделитель. Сигнал на отключение передается по специальным кабелям связи или непосредственно по проводам питающей линии с помощью аппаратуры высокочастотной связи. Для резервирования отключающего сигнала используют дублирование сигнала по параллельному каналу или устанавливают короткозамыкатель.
Резервирование отключающего сигнала может быть не предусмотрено в случае, когда резервные ступени защиты питающих концов линий чувствительны к повреждениям в трансформаторе.
При решении вопроса о применении отключающего сигнала или установке короткозамыкателя должно учитываться следующее: ответственность линии и допустимость искусственного создания на ней металлического КЗ; мощность трансформатора и допустимое время ликвидации повреждения в нем; удаленность подстанции от питающего конца линии и способность выключателя линии отключать неудаленные КЗ; характер потребителя с точки зрения требуемой быстроты восстановления напряжения; вероятность отказов короткозамыкателя при низких температурах и гололеде.

Схемы подстанций промышленных предприятий на напряжение 35 — 330 кВ:
а — два блока линия—трансформатор с разъединителями; б — два блока с отделителями и неавтоматической перемычкой со стороны линий; в — мостик с выключателем в перемычке и отделителями в цепях трансформаторов; е — четырехугольник; д — одна секционированная система шин; е — одна секционированная система шин с обходной, с отделителями в цепях трансформаторов и совмещенными секционным и обходным выключателями

Установить предохранители на стороне высшего напряжения понижающего трансформатора. Схема с предохранителями допускается на подстанциях промышленных предприятий с трансформаторами до 4000 кВ • А в пределах их параметров по номинальному току, напряжению и разрывной мощности при условии обеспечения селективности защит.
На рис. 2 приведены схемы двухтрансформаторных подстанций — типичные для системы электроснабжения промышленных предприятий.
Схему, изображенную на рис. 2, а (два блока линия-трансформатор с разъединителем), применяют на напряжении 35—330 кВ при питании подстанций через линии, не имеющие ответвлений, когда линейная защита со стороны питающего конца с достаточной чувствительностью охватывает трансформатор, или когда осуществляется передача отключающего сигнала. При кабельном вводе в трансформатор разъединитель не предусматривается. Схему на рис. 1, б (два блока линия-трансформатор с отделителями и неавтоматической перемычкой со стороны линий) применяют на подстанциях напряжением 35 — 220 кВ (при напряжении 35 кВ устанавливают короткозамыкатель в двухфазном исполнении). Схему на рис. 1, в (мостик с выключателем в перемычке и отделителями в цепях трансформаторов) применяют на стороне высшего напряжения подстанций 35—220 кВ при транзите мощности или двухстороннем питании. Выключатель в перемычке осуществляет секционирование линии. На напряжение 110—220 кВ мостиковые схемы выполняют с ремонтной перемычкой, при напряжении 35 кВ ремонтная перемычка не предусматривается. Схему на рис. 1, г (четырехугольник) применяют на напряжении 220 кВ и выше при четырех присоединениях (две линии и два трансформатора), необходимости секционирования транзитной линии, наличии ответственного потребителя на стороне среднего или низшего напряжения и мощности трансформаторов от 125 MB • А и более при напряжении 220 кВ и любой мощности при более высоких напряжениях. На напряжении 220—330 кВ при трех-четырех линиях, двух трансформаторах и отсутствии перспективы расширения применяют схему расширенного четырехугольника. (На рис. 1, г аппаратура, относящаяся только к схеме расширенного четырехугольника, показана штриховой линией).
Схемы со сборными шинами (рис. 1, д), как и описанную схему четырехугольника, на напряжении 110 кВ и выше подстанций промышленных предприятии применяют редко.

Выбор схем понизительных подстанций
Схема подстанции (рис.) при сочетании напряжений

Примечания: 1. По пропускной способности требуется 3 реактора.
2. Трансформаторы с РПН
3 В скобках — трех обмоточные трансформаторы.
4. В ряде схем в некоторых случаях вместо трансформаторов — автотрансформаторы (АТ).

Применение схемы со сборными шинами, как правило, обусловлено схемой развития энергосистемы. Схемы с одной секционированной и обходной системами шин предусматривают на напряжение 110—220 кВ при парных линиях, или линиях, резервируемых от других подстанций, а также радиальных, но не более одной на каждой секции. Схему, изображенную на рис. 2, е (одна рабочая секционированная выключателем и обходная системы шин с отделителями в цепях трансформаторов и совмещенным секционным и обходным выключателем) применяют на стороне 110— 220 кВ подстанций при числе присоединений до 6 включительно и отсутствии перспективы дальнейшего расширения. Такая схема применима, когда по условиям сети возможно деление РУ на время ремонта любого выключателя. Если в цепях трансформаторов установлены вместо отделителей выключатели, мощность трансформаторов увеличивается до 125 MB * А при 110 кВ и до 250 MB • А при 220 кВ.
При семи и более присоединениях 110—220 кВ применяют схему с одной рабочей секционированной выключателем и обходной системами шин с отдельными секционным и обходным выключателями. Число присоединений, допускаемое для этой схемы, не ограничивается при выполнении условий, предъявляемых к схемам с одной секционированной и обходной системами шин. В случае, когда такая схема не применима, при напряжении 110—220 кВ подстанций предусматривают схему с двумя рабочими и обходной системами шин.