Схемы и основное электрооборудование ГПП — Мегаобучалка

Схема и описание подстанции 110/6 кВ

Выполнил: студент ЭЭ-21

                                              Богданов В. А.

Проверил: преподаватель

                                             Гарипов И.Х.

Йошкар-Ола

2022

Оглавление

Перечень сокращений и условных обозначений. 3

Введение. 4

Классификация подстанций. 5

Устройство. 6

Схемы и основное электрооборудование ГПП.. 7

Заключение. 13

Список литературы.. 14

Перечень сокращений и условных обозначений

ГПП — главная понизительная подстанция;

ВН — высшее напряжение;

ОРУ — открытая распределительная установка;

ЗРУ — закрытая распределительная установка;

ТП — трансформаторная подстанция;

ЛЭП — линия электропередачи;

КТП — комплектные трансформаторные подстанции;

ПГВ — подстанции глубокого ввода;

СН — строительные нормы;

АВР — автоматическое включение резерва;

ТСН — трансформатор собственных нужд;

КРУН — комплектное распределительное устройство наружной установки;

кВ – киловольт, единица измерения электрического напряжения;

Введение

Электрическая подстанция – электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии, которая состоит из устройств управления, распределительных и вспомогательных устройств, трансформаторов или других преобразователей электрической энергии.

Электрические подстанции могут быть повышающими, если находятся в непосредственной близости от электростанций и преобразуют для передачи от них в сеть электроэнергию более высокого напряжения, или понижающими, к которым относится подавляющее большинство подстанций, от которых осуществляется электроснабжение потребителей.

В подстанции могут быть повышающие или понижающие трансформаторы. Повышающие трансформаторы предназначены для увеличения электрического напряжения при соответственном уменьшении значения силы тока; в свою очередь, понижающие трансформаторы предназначены для уменьшения входного напряжения при пропорциональном повышении значения силы тока. Необходимость в повышении передаваемого напряжения заключается в том, что это позволяет экономить металл, используемый в проводах ЛЭП, и уменьшить потери на активное сопротивление. Действительно, необходимая площадь сечения проводов определяется силой проходящего тока и отсутствием возникновения коронного разряда. Так же уменьшение силы проходящего тока влечет за собой уменьшение потери энергии, которая находится в прямой квадратичной зависимости от значения силы тока. Таким образом, можно выделить основную причину повышения напряжения: чем выше напряжение, тем большую мощность можно передать на большие расстояния по ЛЭП. Взглянув на данную ситуацию с другой стороны, можно выделить следующее: чтобы избежать высоковольтного электрического пробоя, применяются специальные меры – используются специальные изоляторы, провода разносятся на достаточное расстояние.

Классификация подстанций

По месту размещения подстанции делят на:

· Закрытые — подстанции, у которых оборудование расположено внутри здания;

· Открытые — подстанции, оборудование которых расположено на открытом воздухе.

По значению в системе электроснабжения:

· Главные понижающие подстанции (ГПП);

· Подстанции глубокого ввода (ПГВ);

· Тяговые подстанции для нужд электрического транспорта, часто такие подстанции бывают трансформаторно-преобразовательными для питания тяговой сети постоянным током;

· КТП — комплектные трансформаторные подстанции.

Функционально подстанции делят на:

· Трансформаторные подстанции — предназначены для преобразования электрической энергии одного напряжения в энергию другого напряжения при помощи трансформаторов;

· Преобразовательные подстанции — предназначены для преобразования рода тока или его частоты.

В зависимости от места и способа присоединения подстанции к электрической сети нормативные документы не устанавливают данную классификацию. Хотя ряд источников дает классификацию исходя из применяющихся типов конфигурации сети и возможных схем присоединения подстанций:

· Тупиковые — питаемые по одной или двумя радиальными линиями;

· Ответвительные — присоединяемые к одной или двум проходящим линиям на ответвлениях;

· Проходные — присоединяемые к сети путем захода одной лини с двухсторонним питанием;

· Узловые — присоединяемые к сети не менее, чем тремя питающими линиями.

Устройство

Основные элементы электроподстанций:

· Автотрансформаторы, силовые трансформаторы, шунтирующие реакторы;

· Вводные конструкции для воздушных и кабельных линий электропередачи;

· ОРУ и ЗРУ, включая: системы и секции шин, силовые выключатели, разъединители, измерительное оборудование, преобразователи частоты или рода тока, регулирующие токоограничивающие устройства;

· Система питания собственных нужд подстанции: щит переменного тока, трансформаторы собственных нужд, щит оперативного тока, аккумуляторные батареи, аварийные источники энергии;

· Системы защиты и автоматики: автоматическая система управления, система телемеханического управления, система технологической связи энергосистемы и внутренней связи подстанции, устройства релейной защиты и противоаварийной автоматики для силовых линий, трансформаторов, шин;

· Система заземления, включая заземлители и контур заземления;

· Молниезащитные сооружения;

· Вспомогательные системы: система вентиляции, кондиционирования, обогрева, система автоматического пожаротушения, система освещения территории, система пожарно-охранной сигнализации, устройства плавки гололеда на воздушных линиях, системы аварийного сбора масла, системы питания маслонаполненных кабелей;

· Бытовые помещения, склады, мастерские.

Схемы и основное электрооборудование ГПП

На данном рисунке приведена схема ГПП напряжением 35…220 кВ / 6 (10) кВ для предприятия средней мощности получающего энергию от энергосистемы по двум радиальным линиям: BJI1 и  BJI2. Трансформаторы T1 и Т2 подключены к линиям через разъединители QS1 и QS2 — разъединители с линейным контактом наружной установки двухколонковые, так как при радиальной схеме нет нужды в отделителях. Перемычка между цепями напряжением 35…220 кВ, позволяет питать каждый трансформатор не только от своей, но и от другой линии. Исходя из условий ремонта, в перемычку включают последовательно два разъединителя — QS3 и QS4. Согласно СН 174-75, следует применять схему без перемычки напряжением 35…220 кВ, но допускается использование ее, когда по условиям работы ГПП возникает необходимость в питании двух трансформаторов от одной линии, например, при загрузке трансформаторов свыше 70 %, т.е. при отключении одного из них нагрузка другого превышает 140%. На вводах к трансформаторам устанавливают короткозамыкатели — QK1 и QK2: в сетях с глухозаземленной нейтралью — в одной фазе, в сетях с изолированной нейтралью — в двух. Короткозамыкатель автоматически включается при срабатывании релейной защиты из-за внутренних повреждений в трансформаторе ГПП, к которым нечувствительна защита с помощью головных выключателей линий BJI1 и BJI2 энергосистемы. При включении короткозамыкателя создается искусственное короткое замыкание на входах высшего напряжения трансформатора. На такое короткое замыкание реагирует релейная защита линии в системе и отключает соответствующую линию. Включение нейтралей трансформаторов на землю осуществляется через однополюсные разъединители — QS5, QS6. Последние включают не всегда. Число включенных на землю нейтралей регулируют так, чтобы ток одно- и двухфазного коротких замыканий на землю не превышал установленные пределы. Поэтому для защиты изоляции трансформаторов от пробоя, при возникновении перенапряжения в период работы с разземленной нейтралью, предусмотрены разрядники — FV2, FV3 в нейтрали. Стоит отметить, что разрядники устанавливают на вводе ВН трансформаторов во всех трех фазах для защиты от набегающих по линиям волн перенапряжений — FV1, FV4. Исходя из данных на рассматриваемом рисунке, трансформаторы ГПП подключают к сборным шинам вторичного напряжения 6 (10) кВ через масляные выключатели QF1 и QF2 и разъединители QS7 и QS8. Если требуется ограничение тока короткого замыкания в сети предприятия напряжением 6 (10) кВ, то между выключателями и разъединителями ввода включают трехфазные бетонные реакторы LR1, LR2.

Рассмотрим следующую схему ГПП напряжением 35…220/6 (10) кВ с четырьмя секциями сборных шин напряжением 6 (10) кВ. На данном рисунке, каждая вторичная обмотка обоих трансформаторов подключена к отдельной секции шин напряжением 6 (10) кВ. Все четыре секции одной системы сборных шин работают раздельно, но при выходе из работы одного трансформатора вся нагрузка автоматически переводится на другой включением секционных выключателей — QB1 и QB2 под действием устройств АВР. Стоит отметить, что к вводам подключаются трансформаторы собственных нужд подстанции для обеспечения питания приемников собственного расхода, в том числе приводов масляных выключателей, независимо от состояния сборных шин.
Данные сборные шины распределительных устройств ГПП секционируют выключателем. Благодаря этому при повреждении или ремонте сборных шин отключается только одна секция и все основные электроприемники могут получать питание от другой секции. Таким образом, при внезапном исчезновении напряжения на одной секции, например, при отключении питающей линии, с помощью устройств АВР включается секционный выключатель, обеспечивая питание секции. Для ограничения токов короткого замыкания секционный выключатель отключен. Так же на схеме присутствуют отделители — QR1, QR2, необходимые для отключения поврежденного трансформатора ГПП от магистрали. Отключение отделителя происходит автоматически в период «бестоковой» паузы, т.е. между моментом отключения головного выключателя магистрали и после включения короткозамыкателя — QK1, QK2, и моментом повторного включения головного выключателя линии.

Данный рисунок представляет собой конструктивную схему открытой понизительной подстанции напряжением 110/6 кВ, где 1 -линейный разъединитель; 2 — отделители; 3 — линейный портал; 4 — ошиновка; 5 — вентильные разрядники; 6 — трансформаторный портал; 7 — короткозамыкатели; 8 — заземляющий разъединитель нейтрали; 9 — молниеотвод.

В 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. Открытые распределительные устройства напряжением 35…220 кВ в условиях загрязнения делают с усиленной изоляцией: в ОРУ напряжением 35 кВ в загрязненной среде ставят изоляторы на напряжение 110 кВ, а в ОРУ напряжением 110 кВ — изоляторы напряжение 150 — 220 кВ. Не стоит в зонах загрязнения применять КРУН напряжением 6 (10) кВ, так как они не обеспечивают достаточной защиты изоляции от загрязнения газами, аэрозолями, пылью.

На данном рисунке показан общий вид однотрансформаторной подстанции 110/6 кВ с короткозамыкателем и отделителем: 1 — ограждение; 2— разъединитель; 3 — отделитель; 4— разрядник; 5— молниеотвод; 6 — трансформаторный кронштейн; 7 — силовой трансформатор; 8 заземляющий разъединитель: 9 — шкафы КРУН.

Подстанция представляет собой ОРУ напряжением 110 кВ, комплектуемое: короткозамыкателем, отделителем, разрядником, трансформаторами и КРУН с выключателями.

Заключение

Итак, мы выяснили, что такое подстанция, рассмотрели устройство и классификацию подстанций. Изучили пример схем подстанции 110/6 кВ, а также её устройство и принцип работы. Таким образом, вполне очевидно, что подстанции являются важными ключевыми объектами в энергетике.

Список литературы

1. Электрооборудование станций и подстанций. Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин. Москва, Энергия. 1980 г. Второе издание.

2. Схемы и основное электрооборудование главных понизительных подстанций. [Электронный ресурс] – режим доступа: http://leg.co.ua/info/podstancii/shemy-i-osnovnoe-elektrooborudovanie-glavnyh-ponizitelnyh-podstanciy.html , свободный.

3. Электрическая подстанция. [Электронный ресурс] – режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Электрическая_подстанция , свободный.