Схемой соединения элементов подстанции называется графическое изображение элементов на чертеже с указанием связей между ними. Главной схемой электрических соединений подстанции также называется совокупность основного оборудования со всеми выполненными физическими соединениямиэлементов между собой. К схемам подстанций предъявляются следующие требования:
- схема должна обеспечивать необходимую надежность в электроснабжении потребителей;
- схема должна быть простой и удобной в эксплуатации;
- схема должна допускать развитие предприятия с учетом роста нагрузки
без коренной реконструкции сети;
- схема должна обеспечивать надежную защиту всего электрооборудования в аварийных режимах и автоматическое восстановление питания;
- схема должна обеспечивать электроснабжение потребителей при аварийном выходе из строя одного из основных элементов (трансформатор, линия
электропередачи), при этом оставшиеся в работе элементы должны принять насебя полностью или частично нагрузку отключившегося элемента с учетом допустимой перегрузки в послеаварийном режиме;
- схема должна иметь резервирование отдельных элементов, позволяющих
проводить ремонтные и противоаварийные работы.
На выбор схем оказывает влияние категория потребителей электроэнергии
по надежности и степени бесперебойности электроснабжения. Надежность подстанции, как и надежность систем электроснабжения, определяется числом независимых источников питания и схемой подстанции.
Электроприемники 1 категории должны обеспечиваться электроэнергией
от двух независимых источников питания, которые должны обеспечивать взаимное резервирование. Перерыв в электроснабжении от одного из источниковпитания допускается лишь на время автоматического восстановления питанияот другого источника.
К независимым источникам питания относятся системы или секции шин
одной или двух подстанций, распределительных устройств.
Электроприемники2 категории, как правило, снабжаются электроэнергией от двух независимых источников питания, при этом допускаются перерывы вэлектроснабжении на время, необходимое для включения резервного питанияоперативным путем (действием оператора).
Электроснабжение электроприемников 3 категории может осуществляться
от одного источника питания, если восстановление электроснабжения, связанноес ремонтом или заменой поврежденного элемента потребует не более 1 суток.
ГПП по способу присоединения к питающим линиям делятся на тупиковые, ответвительные, проходные и узловые. Питание ГПП может осуществляться от одной или двух линий.Двухтрансформаторные подстанции должны получать питание от двух линий.
Тупиковой подстанцией называется ТП, подключаемая к концу питающей
линии (рис. 9.1, а). Ответвительная (отпаечная) подстанция – ТП, подключаемая к одной или двум проходящим линиям (рис. 9.1, б) с помощью отпаек. Проходная подстанция включается в рассечку одной или двух питающих линий(рис. 9.1, в). Узловая (распределительная) подстанция содержит не менее двухпитающих линий и несколько отходящих при том же напряжении (рис. 9.1, г).
Через проходную и узловую подстанции осуществляется транзит электроэнергии к другим ТП. В сельскохозяйственных районах, в основном, применяютсятупиковые, ответвительные и проходные подстанции.
Рис.9.1. Типы трансформаторных подстанций: а – тупиковая;
б – ответвительная; в – проходная; г – узловая
Как правило, шины низшего напряжения ТП выполняются секционированными. Между секциями шин устанавливается секционный выключатель дляповышения надежности. При авариях и выполнении ремонтных работ на однойиз секций вторая остается в работе.
Рис. 9.2. Схемы подстанций без сборных шин на первичном напряжении
35-220 кВ:
а – подстанция с выключателем; б – подстанция с короткозамыкателем и отделителем; в – двухтрансформаторнаяотпаечная подстанция;
г – подстанция с двухсторонним питанием: Q, Q1 – Q4, QB –
выключатели; QS, QS1 – QS4 – разъединители; QR1,QR2 –отделители;
QN1, QN2 – короткозамыкатели; W, W1, W2 – линии электропередачи;
Т, Т1, Т2 – трансформаторы
На рис. 9.2 приведены схемы ГПП. Как правило, они питаются от сетейэнергосистемы по схеме блок «линия – трансформатор». Отключить трансформатор Т от питающей линии можно выключателем Q2 (рис. 9.2, а). При напряжении 35 кВ вместо выключателя Q 2 могут применяться предохранители длязащиты трансформатора от коротких замыканий. Установка выключателя длябольшинства случаев длительное время считается экономически не выгодной.
При необходимости вывода трансформатора в ремонт его можно отключить выключателем Q1 на районной подстанции и отсоединить от питающей линииразъединителем QS (рис. 9.2, б). Большинство трансформаторов можно отсоединить от питающей линии разъединителем после снятия с них нагрузки выключателем Q3 на стороне низшего напряжения без отключения выключателя Q на районной подстанции. Вместо выключателя устанавливаются короткозамыкатель QN и отделитель QR. Для отключения трансформатора в нормальном режиме достаточно отключить нагрузку выключателем Q2 со стороны низшегонапряжения (6-20 кВ), а затем отключить ток намагничивания трансформатораотделителем QR.
Наиболее рациональной и достаточно надежной считается схема двухтрансформаторной подстанции с применением на стороне высшего напряжениякороткозамыкателей и отделителей (рис. 9.2, в) вместо выключателя. При повреждении внутри трансформатора срабатывает релейная защита, которая замыкает цепь привода короткозамыкателя, который включается, создавая короткоезамыкание на линии. Это короткое замыкание вызывает срабатывание релейнойзащиты выключателя на районной подстанции, который отключает линию вместе с трансформатором. При повреждении одной линии и отключении ее выключателем на районной подстанции, можно включить разъединители в перемычке и осуществить питание двух трансформаторов по одной линии.
На рис. 9.2, г показана схема с двухсторонним питанием с выключателем
Q в перемычке и с разъединителями в ремонтной перемычке, обеспечивающихнадежность электроснабжения при ревизии выключателя. Выключатель Q обеспечивает транзит мощности к другим подстанциям при необходимости. В цепяхтрансформаторов устанавливаются отделители. В нормальном режиме выключатель Q включен, разъединители QS3 или QS4 отключены.
При повреждении трансформатора Т1 отключается Q3, включается QN1,
отключается Q, а затем Q1 на опорной подстанции А. В бестоковую паузу отключается отделитель QR1, затем включаются Q1 и Q2. Переток мощности ненарушен, трансформатор T1 отключен. Потребители 6–20 кВ получают питаниеот трансформатора Т2 через секционный выключатель QB.
При повреждении на одной линии, например W2, отключится Q, затем Q2
на опорной подстанции Б. Если АПВ линии оказалось неуспешным, отключится Q4, и действием АВР будет включен выключатель QB. Такимобразом, электроснабжение потребителей не нарушится.
При необходимости ревизии выключателя Q включается перемычка QS3,
QS4, через которую осуществляется переток мощности.
В цепи трансформатора применяются выключатели, если по климатическим условиям установка отделителей и короткозамыкателей недопустима. Выключатели применяются, если это подтверждается технико-экономическимобоснованием. В связи с более высокой надежностью выключателей в схемахТП в перспективе подстанции 35–110/6–10 кВ будут проектироваться и сооружаться только с выключателями со стороны высшего напряжения трансформатора.
