В данном курсовом проекте будет рассмотрена схема закрытой двухтрансформаторной подстанции тупикового типа.
Выбор ТП закрытого типа связан с тем, что данная подстанция является понизительной; сторона высокого напряжения – 10 кВ, сторона низкого – 0,4 кВ. А подстанции на такое напряжение изготавливаются в закрытом исполнении. Это связано с их месторасположением. А, как правило, ЗТП возводятся в больших населённых пунктах и в городах. В таких населённых пунктах трансформаторная подстанция возводится именно закрытого типа, чтобы не оставлять токоведущие части без ограждения, тем самым, не подвергать опасности население, находящегося вблизи подстанции.
Также выбор трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ закрытого типа связан ещё с тем, что для её эксплуатации и обслуживания не требуется специального оборудования, которое присутствует на подстанциях более высокого напряжения.
Возводится помещение определённого размера, затем внутри него устанавливается электроаппаратура.
Небольшие габариты электрооборудования позволяют использовать помещения для трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ.
В ЗТП создаются нормальные условия для обслуживания и ревизии электрооборудования, т.к. эти условия в малой степени зависят от погодных ветра, района по гололёду, высоты снежного покрова, нормативной снеговой нагрузки и т.д.). Тупиковая трансформаторная подстанция – это подстанция, получающая электрическую энергию от одной электроустановки по одной или нескольким линиям.
Тупиковый вид выбран, потому что в схеме ввода данной подстанции используется не более 2 линии. В основном, тупиковый тип принимается на трансформаторных подстанциях среднего напряжения (10/0,4 кВ).
В задании указана первая категория электроснабжения потребителей электроэнергией. А это значит: электроприёмники 1 категории электроснабжения должны обеспечиваться питанием от 2-х независимых источников, и перерыв в энергоснабжении допустим лишь на время срабатывания защитных устройств и автоматического восстановления питания. Для этой категории также допустима схема питания то 3 независимого источника.
При рассмотрении главной схемы данной ТП в курсовом проекте было обращено внимание на факторы, которые являются определяющими при выборе варианта главной схемы подстанции, а также её нормальной работы. Эти факторы:
-Надежность;
-Экономичность;
-Безопасность.
-Значение и роль подстанции для энергосистемы.
Надёжность – это свойство схемы выполнять свои функции в разнообразных условиях эксплуатации при сохранении заданных параметров процесса.
Экономичность – это требование сил, материальных затрат, ресурсов и времени содержания распределительных устройств при минимальных ежегодных затратах. Безопасность – это возможность лёгкого подхода к схеме, ремонта и ревизии электрооборудования, не требующая специальных мер по защите, и обеспечивающая безопасность обслуживающего персонала при эксплуатации электроустановок. Выбор главной схемы, исходя из фактора экономичности, определяется количеством силовых трансформаторов и высоковольтных выключателей, используемых в трансформаторной подстанции. Эти элементы схемы требуют самых значительных материальных затрат, ресурсов и времени на их установку.
1.3 Общие сведения о высоковольтной аппаратуре
1.3.1 Центр питания
Центр питания – это совокупность электрических соединений и ветвей, а именно, линий электрических передач, питающих данную подстанцию.
Как правило, число ветвей зависит от категории надёжности электроснабжения электроприёмников. При первой и второй категории электроснабжения центр питания (ЦП) должен содержать не менее 2-х ветвей ввода. А для электроустановок специального назначения, имеющих 1 категорию должен быть предусмотрен 3 независимый источник питания.
ЗТП 10/0,4 кВ выполняются в основном 2-х трансформаторными, содержащими 2 ветви питания (фидера), а также систему АВР (автоматическое включение резерва).
В случае аварий на каком либо вводе подстанции (возникновение коротких замыканий, перегрузки, форс-мажорные явления) 2 ветви ввода ЦП могут взаиморезервировать друг друга.
1.3.2 Система сборных шин
Система сборных шин – это совокупность токоведущих частей, содержащая общий ввод, и предназначенная для распределения нагрузок на потребителя.
Присутствует на каждой ТП. Чаще всего встречается вариант с одной системой шин, секционированную выключателем. Это позволяет производить ремонтные работы в любой точке, не отключая потребителей от источника питания. Тем самым, данный выбор шин повышает надёжность электроустановки.
1.3.3 Разъединители и ножи заземления
Разъединитель – это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи при отсутствии тока.
Характеризуются номинальным током и номинальным напряжением, током электротермической и электродинамической стойкости, тепловым импульсом, сквозным током заземляющих ножей.
Разъединитель в цепи питания установлен до высоковольтного выключателя, и связан с ним блок-замком. Отключение разъединителей в цепи питания невозможно, до тех пор, пока не отключить нагрузочные токи (выключив высоковольтный вакуумный выключатель). В конструкции линейного разъединителя не предусмотрено специальных мер по гашению электрической дуги, которая, в свою очередь, может вывести этот аппарат из строя и привести к аварийным ситуациям на подстанции. Поэтому, блок-замок блокирует отключение разъединителя до тех пор, пока автоматика либо персонал не отключат выключатель. Тем самым, блок-замок защищает электроустановку в случае неправильных действий персонала.
При отключении разъединителя на вводах питания, автоматически включаются ножи заземления, которые заземляют установку на землю через ножи и заземлители. В нормальном режиме работы подстанции ножи разъединителя разомкнуты, а разъединитель, непосредственно, замкнут.
Процесс включения разъединителя производится в обратной последовательности: сначала включаем разъединитель, тем самым, отключаются ножи заземления; затем запускаем нагрузку (включив высоковольтный выключатель).
Такая схема выбора и эксплуатации линейного разъединителя является наиболее надёжной, и с экономических суждений, грамотной. Также это обеспечивает безопасную, для обслуживающего персонала, эксплуатацию электроустановки.
1.3.4 Высоковольтные выключатели
Высоковольтный выключатель – это контактный коммутационный аппарат, служащий для отключения токов нагрузки в сети высокого напряжения.
ВВ бывают:
· Воздушные автоматический;
· Масляные и маломасляные;
· Вакуумные;
· Выключатели нагрузки;
· Генераторные;
· Элегазовые;
· Баковые;
· Электромагнитные.
Характеризуются номинальным током и номинальным напряжением, током электротермической и электродинамической стойкости, тепловым импульсом, временем размыкания контактной группы.
На сегодняшний день предпочтение уделяется вакуумным выключателям, нежели, масляным либо выключателям нагрузки.
Появление на трансформаторных подстанциях масляных выключателей повысило пожароопасность распределительного устройства, а также потребовало огромных затрат на содержание маслохозяйства. Кроме того, следует отметить, что после трех-пяти отключений масляный выключатель, кроме замены масла, требует переборки контактной группы.
Эти вопросы снимаются при замене выключателей нагрузки, современными малогабаритными вакуумными выключателями, а не привычными масляными, так как вакуумные выключатели имеют следующие характеристики:
· механический ресурс и ресурс по коммутационной стойкости современных выключателей - 50000 циклов «ВО» при номинальном токе и 100 циклов «ВО» при токах короткого замыкания до 20 кА;
· низкие трудозатраты на эксплуатационное обслуживание и ненадобность замены изнашивающихся деталей контактной системы;
· меньшие габариты и масса, нежели выключатели нагрузки или масляные.
Это позволяет рассматривать замену части выключателей нагрузки на подстанциях, на вакуумные выключатели. Но увеличение в сети количества выключателей приводит: к увеличению материальных затрат на их содержание; и к значительному повышению времени действия защит на питающих центрах, а увеличивать его более 1,5 сек. недопустимо по термической стойкости кабелей. Заметим, что по термической стойкости токам КЗ, ячейки КРУ на ЦП не допускают превышение времени более 1 сек.
1.3.5 Трансформаторы тока
Трансформаторы тока в цепях переменного тока и высокого напряжения, служат для соединения измерительной аппаратуры с токоведущими частями. И используются тогда, когда включение измерительной аппаратуры непосредственно в первичные цепи электроустановок недопустимо по условиям безопасности. Его назначение: уменьшение первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.
К вторичной обмотке трансформатора тока подключается измерительные приборы; в данном случае – амперметр. Конструкция ТТ такова, что независимо от тока в первичной обмотке, во вторичной I=const (5А). В цепи вторичной обмотки обязательно должна стоять перемычка, так как разрыв цепи во вторичной обмотке не допустим по правилам ТБ. Первичной обмоткой является сама токоведущая часть электроустановки. Ток в первичной обмотке пропорционален току во вторичной обмотке. Трансформаторы тока работают в режиме близком к режиму короткого замыкания, и сопротивление его очень влияет на точность измерений. Трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации, т.е. отношением тока в первичной обмотке, к току вторичной обмотки.
1.3.6 Трансформаторы напряжения
Трансформаторы напряжения используются в наружных и внутренних электроустановках напряжением от 0,4 до 1250 кВ. Они предназначены для включения катушек напряжений и аппаратов защиты, измерения и контроля напряжения, расширение пределов измерения приборов, а также для отделения цепей измерительных приборов и аппаратов защиты от сети высокого напряжения.