ГЛАВА 2
СХЕМЫ СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ
§ 4. Общие положения по составлению схем
Виды схем электрических соединений.
Схемой электрических соединений называют чертеж, на котором показано соединение всех элементов установки, составляющее цепь передачи электроэнергии от источника к потребителю. Схемы сельских электроустановок (электростанций и подстанций) по исполнению разделяются на полнолинейные и однолинейные, а по назначению — на принципиальные и монтажные.
На полнолинейных схемах все три фазы установки (обмотки, провода) и другие цепи показаны отдельно. Полнолинейные схемы составляют не для всей установки, а для отдельных ее частей (например, распределительного устройства трансформаторной подстанции или устройства генераторного напряжения сельской электростанции). На однолинейной схеме все три фазы условно изображают одной линией. Число проводов может быть показано условно числом наклонных черточек. Принципиальные однолинейные схемы содержат все элементы первичных цепей, включая генераторы, трансформаторы, выключатели и различную другую аппаратуру. Эти схемы показывают способ соединения основных элементов установки и ее эксплуатационные возможности. Принципиальные однолинейные схемы используют при проектировании и эксплуатации установок, а также при проведении различных расчетов. Если на однолинейной схеме нанесены также контрольноизмерительные приборы, устройства защиты и автоматики, то такие схемы называются полными однолинейными.
Принципиальные схемы показывают, присоединена ли электростанция к энергосистеме или работает изолированно, как осуществляется подача электроэнергии сельскохозяйственным потребителям (на генераторном напряжении или через повышающий трансформатор).
К принципиальным схемам предъявляют следующие требования: они должны быть по возможности простыми, наглядными, гибкими и эксплуатации и обеспечивать достаточную надежность электроснабжения потребителей.
Схемы должны предусматривать возможность применения типового электрооборудования, а также возможность расширения электроустановки, например увеличения числа трансформаторов и отходящих линии без коренной реконструкции всей установки.
На монтажных схемах показывают все основное оборудование и приборы с учетом их взаимного топографического расположения, вида применяемой проводки, сечения и марки соединительных проводов, номеров зажимов и клемм. Монтажные схемы составляют для выполнения монтажных, ремонтных работ, проверки устройств автоматики и защиты.
Изображение основных элементов схем.
При выполнении схем электрических соединений применяют условные графические обозначения, установленные специальными ГОСТами.
Рис. 10. Упрощенные однолинейная и многолинейные схемы двухобмоточного трансформатора:
1— упрощенная однолинейная, 2 — полнолинейная схема, 3 и 4 — с указанием соединений обмоток «звезда — звезда» с выведенной нейтральной точкой
Рис. 11. Условное графическое обозначение некоторых коммутационных аппаратов:
1— выключатель (общее обозначение), 2 — разъединитель, 3 — короткозамыкатели. 4 — отделитель, 5 — автоматический выключатель (автомат), 6 — трехполюсный выключатель высокого напряжения
На рис. 8 показаны условные графические обозначения основных типов станций и подстанций, применяемые на картах или схемах при проектировании, взятые из ГОСТ 2.748—68 «Обозначения условные графические электростанций и подстанций в схемах энергоснабжения».
На рис. 9 дано общее изображение электрического трехфазного генератора переменного тока и электродвигателя с соединением обмоток статора в звезду (по ГОСТ 2.722—68 «Обозначения условные графические в схемах. Машины электрические»).
Условные изображения двухобмоточного трансформатора приведены на рис. 10. Обозначения на рисунке выполнены в соответствии с ГОСТ 2.723—68.
Коммутационные, т. е. переключающие аппараты, изображаются по ГОСТ 2.725—68. Наиболее часто встречающиеся в схемах электроснабжения коммутационные аппараты показаны на рис. 11.
Все схемы электроустановок выполняются в строгом соответствии с ГОСТ, отступление от которого недопустимо.
§ 5. Принципиальные электрические схемы станций
Схемы электрических станций с генераторами напряжением до 1000 В.
При наличии потребителей электроэнергии, расположенных от электростанции в пределах до 1 км, их питание осуществляют на напряжении 380/220 В. В этом случае не требуется повышение напряжения до 6 или 10 кВ и установка повышающих трансформаторе в не нужна. Для таких электростанций применяют генераторы напряжением 400/230 В. При небольшом количестве потребителей и их малой мощности на станции устанавливают один генератор (рис. 12, а), одна- •ко более высокую надежность электроснабжения потребителей можно получить при установке двух генераторов (рис. 12, б), каждый из которых работает на свою секцию шин.
В обоих схемах электроэнергия от генератора 1 через рубильник или автоматический выключатель 2 подается на сборные шины (СНГ) и от них через рубильники 3 и предохранители 4 — к потребителям, питание которых осуществляется по низковольтной сети напряжением 380/220 В.
Если установлено два генератора, то секции сборных шин соединяют секционным автоматическим выключателем 5 (см. рис. 12, б). В нормальном режиме секционный выключатель замкнут, и оба генератора работают параллельно на общую систему шин. Если выключатель 5 отключить, то генераторы будут работать раздельно каждый на свою секцию шин или группу потребителей.
Синхронные генераторы, установленные на станциях, схемы которых приведены на рис. 12, имеют обмотку, соединенную в звезду с заземленной нулевой точкой. Это дает возможность подключать к отходящей сети потребителей, работающих на напряжении 380 В
(электродвигатели) и 220 В (лампы освещения и электробытовые приборы).
В ряде случаев генераторы небольших станций работают на напряжении 660 В, однако это напряжение для сельских электростанций широко не применяют.
Рис. 12. Схемы электростанций: с —с одним, б— с двумя генераторами на напряжение 400/230 В; / — генератор, 2, 5 — автоматические выключатели, 3 — выключатель, < —предохранитель
Рис. 13. Схема электростанции с распределением электроэнергии на генераторном напряжении: 1-генераторы, 2, 4—высоковольтные выключатели, 3 — разъединители, 5 — дополнительные линейные разъединители
Если часть выработанной электроэнергии от станции с генераторами 400/230 В надо передать на значительное расстояние, например для питания удаленного отделения совхоза или населенного пункта, тогда применяют повышенное напряжение. В этом случае к сборным низковольтным шинам подключают повышающий трансформатор 0,4 (6)/ 10 кВ и передают энергию на напряжении 6 или 10 кВ. Последнее напряжение является предпочтительным, так как при этом радиус электроснабжения будет больше, а затраты цветного металла на сооружение линии меньше.
При установке на станции повышающего трансформатора его подключают к сборным шинам через воздушный автоматический выключатель (автомат).
Генераторы на напряжение до 1000 В устанавливают на небольших сельских гидростанциях, дизельных и других электростанциях небольшой мощности.
Схемы электрических станций с генераторами на напряжение выше 1000 В.
На электрических станциях, расположенных вдали от потребителей, применяют повышенное напряжение. Такие станции сооружают вблизи от источников энергетических ресурсов, например от запасов торфа, угля или на реках. Эти станции по мощности более крупные, чем станции с генераторами на напряжение 0,4/0,23 кВ (максимальная мощность низковольтных генераторов составляет 625 кВА). Установленная мощность межколхозной электростанции, снабжающей энергией крупный сельскохозяйственный район, может достигать 4—5 тыс. кВт. Для таких станций, как правило, выбирают генераторы на 6,3 или 10,5 кВ. Если вся электроэнергия, выработанная станцией, потребляется в пределах данного района с радиусом до 20 км, то ее распределяют на генераторном напряжении (6 или 10 кВ). Схема такой станции показана на рис. 13.
Генераторы 1 подключаются к сборным шинам станции через высоковольтные выключатели 2 и разъединители 3. От шин отходит несколько воздушных линий (ВЛ) напряжением 6 пли 10 кВ, подключаемых также через разъединители п высоковольтные выключатели, которые при небольшой мощности, передаваемой в линию, могут быть заменены высоковольтными предохранителями. Если по воздушным линиям предусматривается обратная подача напряжения на сборные шины станции (СШ), например от резервной электростанции какого-либо колхоза, то после высоковольтного выключателя 4 устанавливается дополнительный линейный разъединитель 5.
Рис. 14. Схема электростанции с трансформатором для связи с энергосистемой на напряжении 35 кВ.
Для большей гибкости схемы сборные шины между точками подключения генераторов разделяют секционным выключателем, позволяющим разделить сборные шины на две отдельные секции с питанием потребителей каждой секции от своего генератора.
Для более экономичной работы межколхозной электростанции и повышения надежности электроснабжения ее потребителей применяют связь с энергосистемой. Как правило, линии связи выполняют на напряжении 35 кВ, для чего на электростанциях устанавливают повышающий трансформатор 6—10/35 кВ. Он подключается к шинам генераторного напряжения через высоковольтный масляный выключатель. Напряжение 35 кВ используют также для передачи электроэнергии отдаленным потребителям, отстоящим от электростанции на расстоянии выше 15—20 км.
Схема электрической станции с генераторами на напряжение 6— 10 кВ и повышающим трансформатором для связи с энергосистемой на напряжении 35 кВ показана на рис. 14. Генераторы подключены к шинам через высоковольтные выключатели и разъединители, а для защиты отходящих воздушных линий (ВЛ) использованы высоковольтные предохранители. Повышающий трансформатор 6—10/35 кВ подключен к машинам через разъединитель и масляный выключатель. Со стороны 35 кВ трансформатора также установлены высоковольтный выключатель и разъединитель для подключения линии связи с энергосистемой. Установка дорогостоящего масляного выключателя на 35 кВ в данном случае оправдана необходимостью отключать трансформатор со стороны высшего напряжения для его ремонта или при авариях налипни связи.
В ряде случаев на крупных сельских станциях при напряжении генераторов 6,3 кВ устанавливают промежуточные трансформаторы 6,3,10,5 кВ для питания потребителей на напряжении 10 кВ. В этом
случае генераторы соединяются с трансформаторами в блоки, т. е. но схеме генератор — трансформатор сборные шины напряжением 10 кВ. К. этим шинам через соответствующую аппаратуру подключают отходящие линии или повышающий трансформатор для связи с энергосистемой, как было показано на рис. 14.
Чтобы повысить гибкость схемы электростанции, применяют двойную систему сборных шин. Она строится так, чтобы каждый генератор пли отходящая линия были подключены к каждой системе шин через соответствующую аппаратуру. В этом случае при подаче напряжения от генераторов на основную или рабочую систему шип все линии могут питаться от этой же системы. При необходимости генераторы и отходящие линий могут переключаться на резервную систему шин, а рабочая может быть отключена для ревизии или ремонта. Переключение с одной системы шин на другую осуществляют специальным шиносоединительным масляным выключателем, который переключают под нагрузкой. При двойной системе шин повышается надежность снабжения потребителей электроэнергией, однако при этом возрастает стоимость распределительного устройства за счет дополнительной коммутирующей аппаратуры. Поэтому двойная система шин применяется главным образом на крупных городских и промышленных электростанциях. На сельских электростанциях распределительные устройства с двойной системой шин находят ограниченное применение, хотя они еще могут встретиться в эксплуатации.
