Общие сведения
В гл. 11 было показано, что передача электроэнергии от станций или электросистемы к потребителю осуществляется на нескольких ступенях напряжения. Электроустановки потребителей работают на напряжении, отличающемся от напряжения передачи электроэнергии, которое по мере приближения участков сети к электроприемникам понижается.
Для понижения напряжения при передаче электроэнергии к потребителю служат трансформаторные подстанции (повышающие трансформаторные подстанции в настоящем учебнике не рассматриваются).
Рис. 12-6. Типовые схемы понижающих трансформаторных подстанций. а — однотрансформаторная подстанция 6/0,4—0,23 кВ с защитой плавники предохранителями на стороне высшего и низшего напряжений; б — то же с масляным выключателем на стороне высшего напряжения и автоматическими воздушными выключателями на стороне низшего напряжения; в — двухтрансформаторная подстанция 35/6 иВ с секционным масляным выключателем.
К трансформаторной подстанции от питающей сети электроэнергия подводится одной или несколькими линиями. На стороне низшего напряжения обычно предусмотрено несколько отходящих линий. Трансформаторная подстанция может состоять из одного, двух и более трансформаторов. Со стороны как низшего, так и высшего напряжения предусматриваются необходимые коммутационные аппараты, приборы защиты (предохранители, автоматические выключатели или реле, работающие от измерительных трансформаторов). Все перечисленные аппараты по обе стороны трансформаторов объединяются в общие схемы и образуют так называемые распределительные устройств а (РУ) трансформаторной подстанции.
На рис. 12-6 показаны некоторые характерные схемы понижающих трансформаторных подстанций1.
1 При описании трансформаторных подстанций здесь и ниже вместо номинальных напряжений трансформаторов указываются напряжения сети.
Защита трансформатора Тр и отходящих линий Л плавкими предохранителями П (рис. 12-6,а) выполняется для подстанций напряжением 6/0,4 кВ, на мощность, не превышающую 630 кВ·А. Для отключения трансформатора служит разъединитель Р. Трансформаторы тока ТТ предназначены для подключения измерительных приборов и счетчиков расхода электроэнергии. Включение и отключение отходящих линий производится рубильниками Рб.
Для трансформаторной подстанции напряжением 6/0,4 кВ мощностью свыше 630 кВ·А на стороне высшего напряжения предусмотрен масляный выключатель ВМ с приборами защиты, подключенными через трансформаторы тока (рис. 12-6,б). Для защиты сборных шин распределительного устройства 0,4/0,23 кВ и отходящих линий служат воздушные автоматические выключатели.
Двухтрансформаторная подстанция 35/6 кВ (рис. 12-6,в) на стороне высшего напряжения оборудована отделителями ОД, которые совместно с короткозамыкателями КЗ обеспечивают защиту трансформаторов (см. § 3-2). Для коммутации тока в распределительном устройстве 6 кВ и защиты отходящих линий предусмотрены масляные выключатели.
В целях повышения надежности питания потребителей шины распределительного устройства 6 кВ разделены на две секции. В зависимости от состояния секционного выключателя ВМс (включено или выключено) трансформаторы работают в режиме параллельного либо раздельного питания потребителей.
Защита подстанций от перенапряжений во всех трех рассмотренных схемах осуществляется с помощью разрядников Рз (см. § 3-7).
Трансформаторные подстанции и распределительные устройства по роду исполнения подразделяются на закрытые и открытые.
Закрытые трансформаторные подстанции и распределительные устройства размещаются внутри зданий и сооружений; они выполняются обычно на напряжение до 10 кВ (реже до 20 кВ и в исключительных случаях — на напряжение 35—110 кВ).
В условиях гидромеханизации закрытые подстанции 6/0,4 кВ применяются на подсобных предприятиях в качестве цеховых подстанций, а также на землесосных установках для питания электроприемников напряжением 380/220 В и ниже.
Открытые или наружные подстанции и устройства являются общепринятыми в установках напряжением 35 кВ к выше. Открытые трансформаторные подстанции 10/6, 35/6, 110/35 и 110/6 кВ широко распространены в сетях электроснабжения гидромеханизации.
В целях сокращения сроков монтажа и трудовых затрат по сооружению трансформаторных подстанций и распределительных устройств их изготовление сосредоточено на специализированных заводах, выполняющих комплектную поставку оборудования сборными блоками.
В этом случае сооружение электроустановок на строительной площадке сводится к монтажу крупных узлов, к сборке блоков оборудования в готовое для работы устройство. Степень сборности оборудования на заводе определяется габаритными возможностями транспортирования.
Изготовляемые специализированными заводами электроустановки— трансформаторные подстанции и распределительные устройства подразделяются на комплектные и сборные.
Комплектные трансформаторные подстанции (КТП) и комплектные распределительные устройства (КРУ) изготовляются полностью на заводах, транспортируются и устанавливаются на площадке укрупненными блоками, куда входят:
- на стороне высшего напряжения 35, 110 кВ и т. д. — шинные конструкции открытых распределительных устройств, коммутационные аппараты, разрядники, измерительные трансформаторы с опорами для перечисленных аппаратов, шкафы релейной защиты и молниеотводы с конструкциями;
- на стороне низшего напряжения 6 кВ — камеры (шкафы) и ячейки, составляющие распределительное устройство, панели защиты, сигнализации и пр.;
- силовые трансформаторы (изготовляются на особых заводах и поставляются отдельно от блоков оборудования распределительных устройств).
Сборные комплектные трансформаторные подстанции (СКТП) и распределительные устройства (СБРУ) изготовляются на заводах в комплекте. Ввод сборных подстанций и устройств в работу требует минимальной затраты времени.
Трансформаторные подстанции СКТП, предназначенные для открытой установки, на мощность 630 кВ·А и ниже1, на напряжение 6/0,4кВ изготовляются полностью в собранном виде. Аппараты распределительных устройств 6 и 0,4 кВ установлены в металлическом киоске; они защищены от атмосферных осадков и ограждены в соответствии с требованиями «Правил технической эксплуатации». В том же киоске устанавливается силовой трансформатор. Ввод в действие СКТП на месте требует лишь установки и подсоединения трансформатора (доставляется отдельно) и подключения СКТП к линиям электроснабжения.
Помимо комплектных подстанций серии СКТП выпускаются также подстанции КТПН (комплектная трансформаторная подстанция неразборная). Обе серии незначительно различаются по конструкции и компоновке.
Распределительные устройства СБРУ по требованию заказчика могут состоять из самого различного числа шкафов, в зависимости от количества отходящих линий. Транспортирование СБРУ производится отдельными либо спаренными шкафами; их конструкция предусматривает предельную простоту и минимальную затрату времени стыковки шкафов для образования распределительного устройства требующейся схемы.
Шкафы СБРУ предназначены для комплектования распределительных устройств 6 кВ на трансформаторных подстанциях 35/6 кВ. Распределительные устройства напряжением 380/220 В, как правило, выполняются сборными, в виде щитов, шкафов или панелей.
Конструкция трансформаторных подстанций и распределительных устройств.
Рассмотрим некоторые примеры конструктивного оформления и компоновки трансформаторных подстанций и распределительных устройств.
СКТП. На рис. 12-7 показан общий вид передвижной понижающей трансформаторной подстанции неразборной конструкции — СКТП мощностью до 400 кВ·А, напряжением 6/0,4 кВ. Все оборудование подстанции смонтировано в металлическом киоске, установленном на санях.
СКТП состоит из трансформатора мощностью 400 кВ-А и ниже с распределительными устройствами 6 и 0,4 кВ. Присоединение трансформатора и аппаратов соответствует схеме, показанной на рис. 12-6,а. Внутренние соединения выполнены алюминиевыми шинами прямоугольного или круглого сечения.
Для обслуживания распределительных устройств предусмотрены запирающиеся дверцы по обе стороны киоска. Охлаждающий воздух поступает через огражденные сетками отверстия в основании киоска.
СКТП рассмотренного типа очень широко распространены в гидромеханизации. Они применяются для подключения электроприемников напряжением 380 В и ниже на мощных землесосных, насосных и перекачивающих станциях, где основное электрооборудование питается при напряжении 6 кВ. СКТП устанавливают также на площадях намыва для подключения электрифицированных кранов, освещения и т. п. 6/0,4 кВ; 160— 400 кВА (со снятыми боковыми стенками).
Рис. 12-7. Передвижная комплектная трансформаторная подстанция (СКТП)
1 — проходной изолятор; 2 — разъединитель 6 кВ; 3 — привод разъединителя; 4 — предохранитель 6 кВ; 5 — разрядник; 6 - трансформатор: 7 — рубильник 0.4 кВ с природой; 9 — предохранитель 0,4 кВ; 9 — измерительные трансформаторы тока и приборы.
Рис. 12-8. Открытая трансформаторная подстанция 35/6 кВ.
а —общий вид; б —схема соединений (цифрами в кружках обозначены камеры; 1 — ввода; 2 — трансформатора собственных нужд; 3 — трансформатора напряжения; 4—отходящей линии).
Открытая трансформаторная подстанция на напряжение 35/6 кВ, мощностью до 10000 кВ-А (10 MB-А) изображена на рис. 12-8. Подстанция поставляется комплектно, в виде отдельных конструкций и блоков аппаратов и относится к типу КТП.
Подстанция состоит из понижающего трансформатора, открытого распределительного устройства 35 кВ (ОРУ-35) и комплектного распределительного устройства наружной установки 6 кВ типа КРУН-6.
Провода ВЛ 35 кВ подводятся к порталу 4 (металлическая П-образная опора), являющемуся конечной опорой ВЛ. Напряжение линии подается отпайками на разъединитель 1 (РЛНД-2-35/600), а затем гибкими шинами — на отделитель 2 (типа ОД-35) —главный коммутационный аппарат ОРУ-35. Отделитель работает в сочетании с короткозамыкателей 3 (КЗ-35), подключенным к шлейфам, соединяющим отделитель с вводами 35 кВ трансформатора 5. Шлейфы поддерживаются гирляндами изоляторов, подвешенных к порталу; к этим же шлейфам присоединен вентильный разрядник типа РВС-35. Напряжение 6 кВ от силового трансформатора типа ТДН-10000/35 гибкими шинами передается на распределительное устройство 6 (КРУН 6 кВ) и далее отходящими линиями 6 кВ подается к потребителям.
Подстанция, изображенная на рис. 12-8, относится к числу стационарных. Электротехническая промышленность выпускает также передвижные трансформаторные подстанции, рассчитанные на напряжение 35/6 кВ. Такие подстанции изготовляются мощностью до 4000 κΒ-Α. Последние отличаются от рассмотренных только габаритами распределительного устройства высшего напряжения.
Подстанции напряжением 110/35 кВ имеют два открытых распределительных устройства, располагаемых по обе стороны силового трансформатора.
Подстанции с трехобмоточными трансформаторами, например 110/35/6 кВ, оборудованы двумя открытыми РУ на напряжение 110 и 35 кВ и РУ 6 кВ, выполненным аналогично описанному при рассмотрении КТП 35/6 кВ. Существуют также подстанции с двумя и большим числом трансформаторов.
На стороне высшего напряжения вместо отделителей иногда устанавливают масляные выключатели, что, однако, удорожает подстанцию, вследствие чего применение масляных выключателей должно быть технически обоснованным.
Комплектные распределительные устройства (КРУ) напряжением 6 кВ выполняются в виде отдельных камер (шкафов), объединяемых на подстанции в общую схему распределения электроэнергии на напряжении 6 кВ. Рассмотрим некоторые из них.
Комплектные РУ 6 кВ выпускаются электротехнической промышленностью в нескольких сериях, различающихся между собой, по конструктивному исполнению.
В применении к открытым трансформаторным подстанциям в качестве распределительных устройств напряжением 6 кВ положительно зарекомендовали себя камеры комплектных РУ типа КРУН.
Распределительное устройство состоит из ряда связанных между собой шкафов, каждый из которых имеет свое особое назначение (см. рис. 12-8). Поэтому камеры КРУН различаются содержащимися в них аппаратами, а также схемами соединений в соответствии с назначением каждой из них (ввод, линия, трансформатор собственных нужд и т. д.).
Конструктивная особенность КРУН заключается в том, что они состоят из двух частей: корпуса со смонтированными в нем шинами, трансформаторами тока и другими аппаратами, не требующими частого обслуживания, и выкатного блока с масляным выключателем или разрядником и другими аппаратами, нуждающимися в регулярном осмотре и частых ревизиях.
Рис. 12-9. Камера отходящей ВЛ комплектного распределительного устройства КРУН 6 кВ.
а —корпус камеры; б — выкатная тележка с выключателей ВМП-10; 1 — отсек неподвижных разъединяющих контактов; 2 — неподвижный контакт; 3 — подвижный контакт; 4 — трансформатор тока; 5 —проходные изоляторы; 6 — отсек сборных шин; 7 — монтажный люк; 8— релейный отсек; 9—блок неподвижных контактов вторичных репей; 10 — блок подвижных контактов вторичных целей; 11 — отсек выкаткой части; 12 — верхняя защитная шторка; 13 — нижняя защитная шторка; 14 —фиксатор тележки; 15 —масляный выключатель: 16 — привод выключателя.
В качестве примера на рис. 12-9 показана камера масляного выключателя, где обе части представлены раздельно. Электрическое соединение обеих частей осуществляется с помощью мощных разъемных контактов, выполняющих функцию разъединителя.
Выкатная часть камеры (рис. 12-9,б) смонтирована на тележке с роликами. Для осмотра и ремонтного обслуживания аппаратов, установленных на тележке, последнюю выкатывают из корпуса камеры наружу. Конструкцией камеры предусмотрена блокировка, действующая на выключатель при выкатывании тележки. Блокировка предотвращает
Рис. 12-10. Общий вид камеры КСО.
размыкание контактов первичной цепи при неснятой электрической нагрузке. В случае ошибочных действий персонала при выкатывании включенного выключателя последний автоматически отключится до разрыва главных контактов разъема.
При выкатывании тележки автоматически опускаются защитные шторки, отгораживая отсек неподвижных главных контактов, остающихся под напряжением. Соединение вторичных цепей (защиты, блокировки), проложенных в корпусе КРУН и на тележке, осуществляется втычными контактами, неподвижный блок которых смонтирован на корпусе, другой —на тележке. Некоторые варианты первичных соединений камер КРУН (схемы заполнения) рассмотрены выше (см. рис. 12-8,б).
При монтаже камеры устанавливаются в один или два ряда; шины отдельных камер соединяются между собой, образуя общую шинную сборку.
Камеры КРУН конструктивно выполнены для установки их открыто, вне помещений. Другая модификация серии КРУ предназначена для установки и работы в закрытых помещениях.
Кроме камер серий КРУН и КРУ, выпускаются шкафы распределительных устройств серии КСО, которые подразделяются на два типа КСО-266 и КСО-366.
Камеры типа КСО-266 (рис. 12-10) комплектуются масляными выключателями типов ВМГ-10 и ВМП-10 на 600 или 1000 А (ВМП — на 1500 А). Камеры КСО-366 не имеют масляных выключателей и оборудованы выключателями нагрузки типа ВНП-16 и разъединителями типа РВ; камеры серии КСО предназначены для установки в закрытых помещениях.
Электротехническая промышленность выпускает камеры КСО подобно камерам КРУН и КРУ с различными аппаратами и схемами внутренних соединений в зависимости от их назначения.
При оформлении заказа заводам-изготовителям на поставку камер потребитель должен выбрать по каталогу и указать предприятию схемы
соединений и заполнение шкафов в соответствии с проектом распределительного устройства.
Рис. 12-11. Подключительный пункт типа ЯКНО-6.
1— проходной изолятор; 2 — разъединитель с заземлением ножей; 3 — масляный выключатель: 4 — привод выключателя; 5— трансформатор тока; 6 — трансформатор тока нулевой последовательности.
Подключительные пункты. Для присоединения подвижных электроприемников напряжением 6 кВ (10 кВ) к сетям электроснабжения служат особые камеры — подключительные пункты.
При производстве гидромеханизированных работ подключительные пункты используются для присоединения к линиям электропередачи земснарядов (шкафы берегового подключения — см. § 11-1), плавучих насосных станций или грунтонасосных установок и др.
В гидромеханизированном производстве повсеместно применяются подключительные пункты типа ЯКНО-6, предназначенные для наружной установки (рис. 12-11).
Камеры ЯКНО-6 имеют воздушный ввод для присоединения к линии электропередачи, разъединитель, масляный выключатель, измерительные трансформаторы тока и напряжения. В шкафу установлены реле максимального тока и замыкания на землю, счетчики учета расхода электроэнергии и измерительные приборы.
Схема главных цепей камеры ЯКНО-6 приведена на рис. 12-12.
