Файл: Типовые схемы состав оборудования, его функции. Национальный исследовательский университет.pdf

Типовые схемы состав оборудования, его функции.
Национальный исследовательский университет
Автор:
Рашевская М.А., к.т.н., доцент
Москва 2021 НИУ МЭИ
Лекция 2 1

Основные термины
ГПП
-Главные понизительные подстанции, питающие крупные промышленные предприятия.
Электроснабжение ГПП осуществляется от линии электропередачи либо непосредственно шин электростанции.
ТП
– трансформаторные подстанции.
РП
– распределительные подстанции.
УРП
– узловые распределительные подстанции.
ПГВ
– подстанции глубокого ввода с упрощенной. схемой коммутаций по высокому напряжению.
2

Магистральная схема питания
Магистральные схемы с односторонним питанием. а — одиночные; б — двойные.
а)
б)
3

Радиальная схема
Схема радиального питания ТП с подключением двух радиальных линий под общий выключатель.
Радиальные схемы распределения электроэнергии применяются главным образом в тех случаях, когда нагрузки расположены в различных направлениях от центра питания
Двухступенчатая радиальная схема питания
4

Кольцевая и петлевая схема
Схемы питания трансформаторных
подстанций в городских сетях: а. — петлевая; б — кольцевая; в — комбинированная петлевая и однолучевая а)
б)
в)
5

Основные требования к ГПП
Источники питания должны быть максимально приближены к потребителям электрической энергии.
Число ступеней трансформации и распределения электроэнергии на каждом напряжении должно быть минимально возможным.
Распределение электроэнергии рекомендуется осуществлять по магистральным схемам. В обоснованных случаях могут применяться радиальные схемы.
Все элементы электрической сети должны, как правило, находиться под нагрузкой. Наличие резервных неработающих элементов сети должно быть обосновано.
Следует применять, как правило, раздельную работу линий, трансформаторов.
6

Требования к схемам ГПП
Схемы электроснабжения должны обеспечивать требуемый уровень надежности и выполняться по блочному принципу.
При резервировании питания должно проводиться секционирование шин во всех звеньях системы распределения электроэнергии, включая шины НН цеховых двухтрансформаторных подстанций.
Требуемый уровень надежности и резервирования должен быть обеспечен при минимальном количестве электрооборудования и проводников.
Питание электроприемников параллельных технологических линий следует осуществлять от разных секций шин подстанций, взаимосвязанные технологические агрегаты должны питаться от одной секции шин.
7

Выбор напряжений
Питание энергоемких предприятий от сетей энергосистемы следует осуществлять на напряжении 110, 220 или 330 кВ. Распределительную сеть энергоемкого производства при сооружении нескольких ПГВ рекомендуется выполнять на напряжении 110 кВ. Распределительную сеть промышленных предприятий (от ГПП до РП и ТП) рекомендуется выполнять на напряжении 10 кВ.
Питание предприятий с незначительной нагрузкой следует осуществлять от сетей энергосистемы на напряжении 6, 10, реже 35 кВ.
Применение напряжения 6 кВ в качестве распределительного следует ограничивать. Использование напряжения 6 кВ рационально для предприятий, где устанавливается значительное количество двигателей
6 кВ небольшой мощности (до 500 кВт).
Питание предприятий с малой нагрузкой может осуществляться на напряжении 0,4 кВ либо от сетей энергосистемы, либо от сетей 0,4 кВ соседнего предприятия.
Необходимость устройства для одного объекта сетей напряжением 660 и
380 В делает применение напряжения 660 В малоэффективным.
8

ГПП –общие положения
Главные понизительные подстанции
, питающие крупные промышленные предприятия, включают в себя:
 распределительные устройства на напряжение 35...220 и 6 (10) кВ;
 главные трансформаторы на напряжение 35...220/6 (10) кВ; трансформаторы собственных нужд на напряжение 6 (10)/0,4 кВ;
конденсаторные батареи напряжением 6 (10) кВ;
 щиты управления электроснабжением, мастерские и т.д.
На ГПП, как правило, устанавливают два одинаковых трансформатора на 35...220/6 (10) кВ. Необходимость двух трансформаторов обусловлена тем, что на современных промышленных предприятиях преобладают нагрузки второй категории и обычно имеются нагрузки первой категории, для питания которых необходимо иметь два независимых источника. Установка более двух трансформаторов неэкономична и применяется в основном лишь при расширении предприятия.
Главные понизительные подстанции размещают вблизи центра нагрузки.
9

ОРУ ГПП
Согласно СН 174-75, при напряжении 110 кВ и выше в условиях нормальной окружающей среды применяют открытые подстанции
(
ОРУ
), а при напряжении 35 кВ — как открытые, так и закрытые
(
ЗРУ
). В условиях повышенного загрязнения, а также на Крайнем
Севере рекомендуется применение ЗРУ напряжением 35...220 кВ с открытой установкой трансформаторов при усиленной изоляции вводов.
ОРУ напряжением 35... 220 кВ все электрооборудование выбирается для наружной установки и монтируется по условиям безопасности обслуживания на высоте 2,5 м над уровнем земли. Выше располагаются сборные шины ОРУ. Третий ярус образуют переходы над сборными шинами и проводами отходящих линий. Поэтому на
ОРУ требуется довольно много высоких стальных опор для сооружения порталов, молниеотводов и металлических конструкций для изготовления искусственного заземляющего устройства.
10

1 — линейный разъединитель;
2 — отделители;
3 — линейный портал;
4 — ошиновка;
5 — вентильные разрядники;
6 - трансформаторный портал;
7 — короткозамыкатели;
8 — заземляющий разъединитель нейтрали;
9 — молниеотвод
Конструктивная схема открытой понизительной подстанции напряжением 110/6 кВ:
1 2
3 4
5 6
7 8
9 11

Ору –внешний вид
12

Применение ЗРУ высокого напряжения
Закрытые распределительные устройства напряжением
110-220 кВ могут быть применены в следующих случаях:
- в районах с загрязненной атмосферой;
- в районах с минимальными расчетными температурами окружающего воздуха ниже допустимых для электрооборудования;
- размещение открытого распредустройства невозможно по условиям застройки площадки.
Решение о сооружении закрытого РУ 110-220 кВ должно быть обосновано в проекте.
13

Использование ПГВ
Глубоким вводом
называется система электроснабжения с максимально возможным приближением высшего напряжения (35—220 кВ) к электроустановкам потребителей с минимальным количеством ступеней промежуточной трансформации и аппаратов. Прием энергии децентрализуется, т. е. производится не одной ГПП, а несколькими ПГВ
35, 110 или 220 кВ, расположенными относительно близко друг к другу.
На предприятиях средней мощности линии глубоких вводов вводятся непосредственно от энергосистемы.
На крупных предприятиях глубокие вводы отходят от УРП или ГПП.
Линии глубоких вводов проходят по территории предприятия в виде радиальных кабельных или воздушных линий электропередачи или магистралей с ответвлениями к наиболее крупным пунктам потребления электроэнергии.
Подстанции глубоких вводов выполняются по упрощенной схеме без сборных шин и, как правило, без выключателей на стороне первичного напряжения.
14

Безмостиковые блочные ГПП
а — глухого присоединения; б — с разъединителем;
в — с короткозамыкателем и разъединителем
15

Безмостиковые схемы блочных ГПП: г — с отделителем; д — с короткозамыкателем, отделителем и ремонтным разъединителем; е — с силовыми выключателями
16

Схемы ГПП с перемычками
Схемы подстанций с перемычками между питающими линиями:
а — без автоматики в перемычке со стороны питающих линий;
б — для питания подстанций по транзитным линиям;
в — с автоматикой в перемычке для тупиковых подстанций.
17

Схема ПГВ с короткозамыкателями и отделителями
Схемы с короткозамыкателями и отделителями применяются при установке трансформаторов 6300 кВА и выше, присоединяемых к ответвлениям от проходящих магистральных линий 35—220 кВ, в том числе линий глубоких вводов.
Схема действует в такой последовательности:
1.
под воздействием релейной защиты замыкается короткозамыкатель поврежденного трансформатора и отключается головной выключатель питающий линии, снабженный устройством автоматического повторного включения (АПВ);
2.
При этом с помощью вспомогательных контактов короткозамыкателя К замыкается цепь привода отделителя О, который отключает поврежденный трансформатор лишь при обесточенной питающей линии, т. е. позже отключения головного выключателя и ранее, чем подействует его АПВ, во время так называемой «бестоковой» паузы.
18

Коротрозамыкатель
Отделитель
Разъединитель
Р
К
О
19

Схема ПГВ с подачей отключающего импульса на головной выключатель
В схеме предусмотрена подача отключающего импульса на выключатель, установленный на головном участке питающей линии. Она является простейшей и очень целесообразна на промышленных предприятиях с загрязненной и агрессивной средой, так как чем меньше аппаратов, тем меньше очагов загрязнения и коррозии.
Передача отключающего импульса может осуществляться по проводам воздушной линии электропередачи с помощью высокочастотной аппаратуры (ВЧТО-М), по воздушным проводным линиям, УКВ радиоканала, кабелям связи.
Для передачи отключающих импульсов на головной выключатель питающей линии могут применяться кабели связи марок ТЗБ, МКБ, МКПАБп, МКПАШп и др.
20

Выбор числа и мощности трансформаторов
Число трансформаторов принимается, как правило, не более двух.
Установка более двух трансформаторов может быть принята лишь при соответствующем обосновании в проекте.
Мощность трансформаторов выбирается так, чтобы при отключении любого из них оставшиеся в работе обеспечили с учетом допустимых перегрузок трансформаторов питание электроприемников, необходимых для продолжения работы производства.
На подстанции рекомендуется устанавливать трансформаторы одинаковой мощности.
Однотрансформаторные подстанции следует применять для питания электроприемников III категории. Однотрансформаторные подстанции могут быть также применены для питания электроприемников II категории, если обеспечивается требуемая степень резервирования питания по стороне низшего напряжения при отключении трансформатора.
21

Перегрузочная способность трансформаторов
Мощность трансформаторов 2-х- трансформаторных подстанций следует определять таким образом, чтобы при отключении одного трансформатора было обеспечено питание требующих резервирования электроприемников в послеаварийном режиме с учетом перегрузочной способности трансформаторов.
Для сухих трансформаторов предельное значение коэффициента допустимой перегрузки трансформатора следует принимать равным 1,2.
Коэффициент
допустимой
перегрузки
масляного
трансформатора,
определенный
согласно ГОСТ
14209-85
Коэффициент загрузки масляного
трансформатора в нормальном режиме
двухтрансформатор ная подстанция
Трехтрансформатор- ная подстанция
1,0 0,5 0,666 1,1 0,55 0,735 1,2 0,6 0,8 1,3 0,65 0,86 1,4 0,7 0,93 22

РУ 6-10 кВ двухтрансформаторных
ГПП, ПГВ
От РУ 6-10 кВ ГПП питаются вторичные РП 6-10 кВ, электроприемники 6-10 кВ и ТП 6-10/0,4 кВ. Помещение РУ 6-
10кВ ПГВ рекомендуется пристраивать или встраивать в производственное здание.
Секционированные системы сборных шин 6-10 кВ работают, как правило, раздельно. В случаях, когда при раздельном режиме работы систем сборных шин действие АВР (даже быстродействующего) приводит к расстройству сложного технологического процесса, следует рассматривать возможность и целесообразность параллельной работы систем сборных шин 6-10 кВ.
В случае установки на двухтрансформаторных ГПП, ПГВ трансформаторов с расщепленными обмотками на различные напряжения (6 и 10 кВ) распределительное устройство для каждого из напряжений следует выполнять с одной одиночной секционированной выключателем системой шин.
23

Распределение электроэнергии по территории предприятия
Число ступеней распределения электроэнергии на напряжении 6-10 кВ не должно для промышленных предприятий быть, как правило, более двух.
Электроприемниками 6-
10 кВ (ЭП) являются электродвигатели, термические установки, преобразовательные подстанции и установки.
Источник питания
I ступень
II ступень
РУ 6-10 кВ ГПП
ТП, ЭП
РУ 6-10 кВ ГПП
РП
ТП, ЭП
РУ 6-10 кВ ПГВ
ТП, ЭП
ЦРП 6-10 кВ
РП
ТП, ЭП
ЦРП 6-10 кВ
ТП, ЭП
РП 6-10 кВ
ТП, ЭП
Распределение электроэнергии от ГПП, ЦРП до РП 6-10 кВ может выполняться по радиальным, магистральным и смешанным схемам в зависимости от территориального расположения нагрузок, потребляемой мощности, требований надежности, условий окружающей среды. Магистральным схемам следует, как правило, отдавать предпочтение как более экономичным.
24

Применение магистральных схем
- от шин генераторного напряжения
ТЭЦ, собственной электростанции прокладываются магистрали до РП 6-
10 кВ, расположенных по промплощадке предприятия. Трасса токопровода в этом случае, в основном, проходит вне площадки.
Для указанных схем распределения следует применять, как правило, двухцепные токопроводы.
Магистральные схемы распределения электроэнергии при напряжении 6-10 кВ рекомендуется осуществлять токопроводами, отличающимися большей надежностью по сравнению с линиями, выполненными из большого числа параллельных кабелей. Для энергоемких предприятий могут быть рекомендованы следующие магистральные схемы, выполненные токопроводами
6-10 кВ:
- от трансформаторов ГПП по магистралям получают питание несколько РП 6-
10 кВ;
25