Схемы трансформаторных подстанций потребителей.
Сельскохозяйственные потребители получают электроэнергию от местных электрических станций или централизованным способом от сетей энергетических систем. В настоящее время с развитием электрических сетей высокого напряжения централизованный способ электроснабжения сельскохозяйственных районов стал основным. Для получения низкого напряжения, используемого в электроустановках потребителей, сооружают трансформаторные подстанции, понижающие напряжение распределительных линий с 35, 20 или 10 кВ до рабочего напряжения 400/230 В. Подстанции на это вторичное напряжение устанавливают в непосредственной близости от потребителей электроэнергии, которая подводится к ним по воздушным или кабельным сетям этого же напряжения. К электрическим схемам подстанций потребителей предъявляют следующие требования: схема должна быть простой, наглядной и надежной в эксплуатации; отходящие линии должны предусматривать возможность питания потребителей как на напряжении 380 В (для электродвигателей), так и на 220 В (освещение, электробытовые приборы). На подстанции должен быть предусмотрен учет отпущенной потребителям электроэнергии. Каждая отходящая от трансформатора линия должна быть подключена через отключающий аппарат (рубильник) и аппарат защиты (плавкий предохранитель или автомат). Вся аппаратура напряжением до 1000 В конструктивно должна быть отделена от аппаратов напряжением выше 1000 В.
Рис. 15. Схема подстанции напряжением 10/0,4 кВ для питания сельскохозяйственных потребителей: 1— разъединитель, 2 — высоковольтный предохранитель, 3 — автоматический выключатель, 4 — рубильники, 5 — плавкие предохранители
На рис. 15 в качестве примера показана принципиальная схема подстанции напряженном 10/0,4 кВ с одним трансформатором. Подключение трансформатора к воздушной линии напряжением 10 кВ осуществляется через разъединитель 1 и высоковольтный предохранитель 2. Со стороны низшего напряжения трансформатор защищен автоматическим выключателем 7; отходящие линии подключены к шипам через рубильники 4 и плавкие предохранители 5. Наличие выведенной нулевой точки во вторичной обмотке трансформатора дает возможность получить напряжение 220 В при подключении однофазного приемника электроэнергии (ламп освещения) к одному из фазовых проводов н нулевому проводу. В целях безопасности нулевой провод заземлен. Используя только линейные провода, можно подключать трехфазные приемники (электродвигатели), рассчитанные на линейное или междуфазовое напряжение 380 В. Оба вида приемников электроэнергии могут подключаться в любой точке четырехпроводной сети, отходящей от подстанции.
Для включения и отключения наружного уличного освещения на подстанции предусматривают отдельный рубильник или автомат, работающий от реле времени.
При использовании в качестве распределительного напряжения 35 или 20 кВ схема подстанции в принципе не изменяется, за исключением самого трансформатора, который выбирают на напряжение 35/0,4 или 20/0,4 кВ с соответствующей заменой защитной аппаратуры на напряжение 35 или 20 вместо 10 кВ.
Схемы трансформаторных подстанций высокого напряжении.
К трансформаторным подстанциям высокого напряжения относятся районные подстанции напряжением 110/(6)—10 и 35/(6)—10 кВ. Танке подстанции сооружают в центре нагрузок сельскохозяйственного района для получения распределительного напряжения 10 кВ, на котором выполняют линии, непосредственно питающие трансформаторные подстанции потребителей.
Мощность трансформаторов районных сельских подстанций обычно изменяется в пределах от 1000 до 6300 кВА. Наиболее надежны в эксплуатации двухтрансформаторные подстанции.
Рис. 16. Схемы сельскохозяйственных подстанций:
а — тупиковая, б — ответвительная, в - проходная; 1 — разъединитель, 2 — плавкие предохранители, 3 и 5— масляные выключатели, 4 —разъединители, 6 — отходящие линии
По способу присоединения к питающей линии 110 или 35 кВ подстанции подразделяют на тупиковые или блочные (блок линия —трансформатор), ответвительные и проходные, или узловые. Блочные схемы наиболее просты и экономичны. Ответвительные подстанции устанавливают на ответвлении от проходящей в районе воздушной линии. Их схемы должны предусматривать сохранение литания транзитной линии при повреждениях на ответвлении. Схемы подстанций по типу присоединения показаны на рис. 16. Наиболее сложной является схема проходной подстанции, так как она требует дополнительной установки аппаратуры 35 кВ (масляных выключателей, разъединителей) для отключения заходящих на подстанцию транзитных линий. Для защиты трансформаторов, установленных на тупиковых и ответвительных подстанциях масляных выключателей на стороне высшего напряжения, как правило, не устанавливают, а используют упрощенные схемы защиты трансформатора плавкими предохранителями 2 (рис. 16, а). Отключается трансформатор от сети разъединителем I при полностью снятой нагрузке с трансформатора (когда отключен шинный масляный выключатель 3 или все масляные выключатели 5 отходящих линий 6). Для включения линий 6 под напряжение необходимо сначала включить разъединители 4 и лишь затем масляные выключатели 5 (отключаются линии в обратном порядке — отключается выключатель 5 и затем разъединитель 4).
Рис. 17. Упрощенные схемы трансформаторных подстанций:
а — с короткозамыкателей, б —с короткозамыкателей и отделителем; 1 — головной масляный выключатель, 2 — разъединитель, 3 — короткозамыкатели 4—отделитель
Наряду со схемами подстанций g предохранителями в сельской электрификации широко используют также другие упрощенные схемы с короткозамыкателями и отделителями. Оба эти аппарата предназначены для наружной установки и выполняются для сельских подстанций на напряжение 35 или 110 кВ. Их применение возможно, если в начале питающей линии (например, на подстанции энергосистемы) установлен масляный выключатель, отключающий всю линию при аварии на питаемой сельскохозяйственной подстанции. В схемах электроснабжения такой выключатель называется головным.
Назначение короткозамыкателя — создавать искусственное короткое замыкание на питающей линии с целью отключения головного выключателя при повреждениях трансформатора (трансформаторов) на питаемой сельской подстанции. На рис. 17, а показана схема блочной подстанции, питаемой одной тупиковой линией., в начале которой установлен головной масляный выключатель 1. На подстанции со стороны высшего напряжения установлен разъединитель 2 (он служит для ремонта и холостых отключений линии) и короткозамыкатель 3. Никаких высоковольтных выключателей на стороне 35 кВ не предусмотрено. В нормальном режиме работы включен головной выключатель 1 и разъединитель 2, короткозамыкатель 3 отключен. При аварийных повреждениях трансформатора срабатывает короткозамыкатель 3 и создает искусственное короткое замыкание на землю, при котором отключается головной выключатель I и выводит питающую линию из работы. Такая схема возможна при подключении только одного трансформатора к линии, как показано на рис. 17, а.
Если сельская подстанция подключена к питающей линии по ответвительной схеме, т. е. через линию предусмотрено питание также других подстанций, то, кроме короткозамыкателя, на сельской подстанции требуется установить также отделитель 4, как показано на рис. 17, б. Назначение этого аппарата — отделить поврежденный трансформатор от линии в тот момент, когда головной выключатель 1 сработал и находится короткое время в отключенном состоянии во время «бестоковой» паузы АПВ (автоматического повторного включения). После повторного срабатывания выключатель 1 снова введет в работу всю линию, а поврежденный трансформатор подстанции останется отключенным отделителем 4. В этом случае электроснабжение остальных потребителей линии, подсоединенных к ней за трансформатором, будет продолжаться нормально. Так как бестоковая пауза при АПВ на головном выключателе не превышает 0,5—0,7 с, потребители линии практически не будут ощущать перерыва в подаче электроэнергии.
Упрощенные схемы подстанций обладают рядом преимуществ. В первую очередь, к ним относятся сравнительно небольшие затраты на сооружение подстанции, гак как короткозамыкатели и предохранители являются простыми аппаратами, по стоимости они значительно ниже, чем высоковольтные выключатели. С помощью короткозамыкателей происходит быстрое и надежное отключение трансформатора от сети.
Схемы с короткозамыкателями и отделителями находят применение и для двухтрансформаторных подстанций. В этом случае каждый трансформатор снабжают своим комплектом рассмотренной аппаратуры.
Контрольные вопросы
- Что называют схемой электрических соединений электроустановки?
- На какие виды по исполнению делятся схемы электрических соединений?
- Для чего служат монтажные схемы?
- Как изображаются по ГОСТ рубильники, предохранители, разъединители и высоковольтные масляные выключатели?
- Приведите пример упрощенной схемы однотрансформаторной подстанции с высоковольтными предохранителями, с короткозамыкателей и отделителем. Поясните работу отдельных элементов схемы.
