Схемы и конструктивное исполнение главных понизительных (ГПП) и распределительных подстанций (РП)

Проектирование подстанций с высшим напряжением 35-750 кВ (главные понизительные подстанции, подстанции глубокого ввода, опорные и другие подстанции), осуществляется на основе технических условий, определяемых схемами развития энергосистемы (возможностями источников питания) и электрических сетей района, схемами внешнего электроснабжения предприя­тия, присоединением к подстанции энергосистемы или к BЛ схемами организации электроремонта, проектами системной ав­томатики и релейной защиты.

Исходные данные:

- район размещения подстанции и загрязненность атмо­сферы;

- значение и рост нагрузки по годам с указанием их распределения по напряжениям; - значение питающего напряжения; - уровни и пределы регулиро­вания напряжения на шинах подстанции, необходимость дополнительных ре­гулирующих устройств; - режимы заземления нейтралей трансформаторов;

- зна­чение емкостных токов в сетях 10(6) кВ; - расчетные значения токов короткого замыкания; - надежность и технологические особенности потребителей и от­дельных электроприемников.

На практике наибольшее распространение получили ГПП с понижающими трансформаторами 110/ 10 (6) кВ.

При проектировании ГПП необходимо учитывать тот факт, что для ряда производств необходима установка электродвигателей (электро­приемников) мощностью от 200-300 до 600-800 кВт. По конструктивным со­ображениям асинхронные электродвигатели на 10 кВ изготавливать неэконо­мично, как и синхронные машины, поэтому для этого диапазона выпускаются асинхронные электродвигатели 6 кВ, а на подстанции иметь напряжение 6 кВ. В общем случае сейчас в качестве распределительного напряжения на 4УР принимают 10 кВ ( уменьшение сечений и потерь в сетях ).

Во всех случаях рациональное напряжение U_paц следует принимать на ос­нове технико-экономических расчетов. Однако на практике можно руковод­ ствоваться следующими рекомендациями:

1. Если мощность электроприемников (ЭП) 6 кВ составляет 40-50% от суммарной расчетной мощности предприятия, то за U_рац принимается напря­жение 6 кВ;

2. Если мощность ЭП 6 кВ составляет менее 10-15 % от суммарной рас­четной мощности предприятия, то принимается U_рац = 10 кВ, а ЭП 6 кВ за- питывают от понижающих трансформаторов напряжением 10/6 кВ.

3. Если на предприятии для электрических сетей напряжением до 1 кВ принято напряжение 660 В, то обычно в таком случае более предпочтительнее напряжение 10 кВ, так как электродвигатели средней мощности (до 600 кВт) могут быть запитаны на напряжении 660 В.

4. Если высоковольтная мощность 6 кВ в районе одной из подстанций 5УР составляет около половины, то для распределения электроэнергии можно применить одновременно напряжение 6 и 10 кВ. На ГПП в этом случае предусматривают установку понижающих

трансформаторов с расщепленными обмотками на напряжение 6 и 10 кВ или трехобмоточных 110/10/6 кВ.

Трансформаторы должны быть оборудованы устройством регулирования напряжения под нагрузкой, при их отсутствии допускается использование ре­гулировочных трансформаторов.

На подстанциях принимают, как правило, установку не более двух трансформаторов, большее количество допускается на основе технико – экономических расчетов и в тех случаях, когда требуется два средних напряжения.

5. Выбор трансформаторов для цеховых подстанций

При выборе трансформаторов 3УР определяют их количество, вид (тип, габарит), учитывают единичную номинальную мощность каждого, место раз­мещения, способ присоединения со стороны высокого напряжения и выхода на щит (шкаф, магистраль) низкого напряжения, вид переключения ответвлений, схемы и группы соединения обмоток. К моменту выбора и размещения полного списка электроприемников 1УР и количества шкафов 2УР не требуются.

Выбор трансформаторов осуществляют в зависимости от окружающей среды. При наружной установке применяют масляные трансформаторы, для внутренней также преимущественно рекомендуется их использование, но с ограничениями по количеству и мощности с учетом этажности. Для транс­форматоров сухих или с негорючим жидким (твердым) диэлектриком для вну­трицеховых подстанций отсутствуют ограничения по мощности, количеству, расстоянию между ними, этажу.

Выбор числа и мощности трансформаторов для промышленных предприятий зависит от типа цеховых подстанций (одно- или двухтрансформаторные).

Можно создавать и рассматривать различные варианты схемы электроснабжения. Число N_тр) трансформаторов 3УР зависит от нагрузки цеха, исключая высоковольтную, и требований надежности электроснабжения:

где S_p - полная расчетная нагрузка объекта, для которого определялись Р_mах и cos φ при расчете нагрузок; k₃ - коэффициент загрузки; S_ном - номинальная мощность единичного трансформатора.

В соответствии с правилами проектирования и общей тенденцией повышения надежности электроснабжения стремятся устанавливать двухтрансформаторные подстанции для обеспечения всех потребителей как потребителей I категории. При установке однотрансформаторных подстанций их можно закольцевать на стороне 0,4 кВ (соединить магистралями или кабельными перемычками), что обеспечивает сохранение электроснабжения при отключении любого трансформатора и возможность загрузки каждого из них до номинального значения, считая за расчетную нагрузку не максимум Р_mах, а среднюю Р_max.

Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяют при преобладании электроприемников I и II категорий и в энергоемких цехах предприятий при большой удельной мощности нагрузки, достигающей 0,5-4 кВА/м². В последних случаях технологически оформляют энергоемкие установки (агрегаты), питающиеся от своих трансформаторов (преобразователей), что снижает нагрузку на общецеховые трансформаторы до 0,2 кВА/м².

Число и мощность трансформаторов цеховых подстанций - взаимосвязан­ные величины, поскольку при заданной расчетной нагрузке цеха Р_р число трансформаторов будет меняться в зависимости от принятой единичной мощ­ности КТП (7.1). При выборе цеховых

трансформаторов обычно приходится сравнивать трансформаторы КТП единичной мощностью 630, 1000, 1600, 2500 кВА. Увеличение единичной мощности снижает общее количество уста­навливаемых трансформаторов, но увеличивает протяженность сетей к 2УР и 1УР, а также затраты как на коммутационную аппаратуру, так и конструктив­ные, связанные с ростом токов КЗ (по условиям установившегося отклонения напряжения и в связи с потерями электрической энергии не рекомендуется принимать длину кабельной линии 0,4 кВ свыше 200 м). На практике отдается предпочтение трансформаторам 1000 кВА (и в меньшей степени 630 кВА), считается, что эта оптимальная мощность, а оптимальный коэффициент загрузки k_з.опт = 0,75-0,80. Однако ряд специалистов считает необходимым обес­печить для цеховых трансформаторов k_з= 1.

В последние годы ведется поиск наиболее эффективных методов выбора мощности цеховых трансформаторов. Один из подходов к решению этой за­дачи основан на применении комплексного метода расчета электрических на­грузок (прогноз увеличения нагрузки во времени и в зависимости от техноло­гических показателей объекта). В этом

случае можно использовать удельную плотность нагрузки, которая для промышленных предприятий повышается со временем. Число трансформаторов N_тp зависит от их номинальной мощности:

(7.3)

где S_{ном э} - экономически целесообразная номинальная мощность трансфор­матора.

Значение S_{ном э} в выражении (7.3) принимается в зависимости от удельной плотности расчетной нагрузки S_уд:если S_уд ≥ 0,4 кВА/м², то независимо от требований надежности электро­снабжения целесообразно использовать двухтрансформаторные подстанции. Выражение (7.3) не означает, что если вначале целесообразна установка трансформаторов 1000 кВА, то через 5 лет при росте нагрузок их заменят на большие. Обычно осуществляют дополнительную установку трансформаторов, стараясь сохранить тип и мощность. Трансформаторы мощностью 630 кВА и менее рекомендуется применять для питания вспомогательных цехов и участков крупных предприятий.

6. Способы передачи и распределения электрической энергии

Передача и распределение электрической энергии осуществляются электрическими сетями — внутренними (цеховыми) и наружными. Наружные сети часто называют межцеховыми (питание 3УР, 2УР и отдельные РП-10 кВ) или магистральными (питание по туннелям и блокам от 6УР, 5УР до 4УР). Наруж­ные сети до 1 кВ на промышленных предприятиях имеют ограниченное рас­пространение (главным образом, это сети наружного освещения).

Прокладка сетей производится изолированными и неизолированными (голыми) про­водами, применительно, в большей части, для прокладки воздушных ЛЭП. Изолированные проводники: провода, кабели и шнуры. Неизолированные провода: алюминиевые, медные, стальные шины, токопроводы, троллеи и голые провода.Транспорт электроэнергии в системах электроснабжения осуществляется:

1) воздушными линиями — устройствами для передачи и распределения электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным при помощи изоляторов и арматуры к опорам или кронштейнам, стойкам на зданиях и инженерных сооружениях (мостах, путепроводах, эстакадах и т. п.);

2) кабельными линиями — устройствами для передачи электроэнергии, состоящими из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепежными деталями;

3) токопроводами — устройствами для передачи и распределения электроэнергии, состоящими из неизолированных или изолированных проводников и относящихся к ним изоляторов, защитных оболочек, осветительных устройств, поддерживающих или опорных конструкций;

4) электропроводками — совокупностью проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими защитными конструкциями и деталями.

Сечения проводников электроэнергии выбираются:

а) по нагреву (с учетом нормальных, послеаварийных, ремонтных режимов) с максимальным током в течение получаса;

б) по экономической плотности тока;

в) по условиям динамического действия и нагрева при коротком замыкании.

Нормированное значение по нагреву и по экономической плотности тока j_эк определяется ПУЭ.

По экономической плотности тока не выбирают:

-сети промышленных предприятий и сооружений до 1 кВ при Т_max до 4000-5000;

- ответвления к отдельным электроприемникам и пускорегулирующим элементам напряжением до 1 кВ;

- осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий;

- сборные шины и ошиновка ОРУ и 3РУ всех напряжений; сети временных сооружений, а также устройств со сроком службы 3-5 лет.

В электроустановках выше 1 кВ по режиму КЗ следует проверять:

а) кабе­ли и другие проводники, токопроводы, а также опорные и несущие конструк­ции для них;

б) воздушные линии при ударном токе КЗ, равном 50 кА и более, для предупреждения схлестывания проводов при динамическом действии токов КЗ, в электроустановках ниже 1 кВ — только токопроводы, распределительные щиты и силовые шкафы. Стойкими при токах КЗ являются те элементы транспорта электроэнергии, которые при расчетных условиях выдерживают воздействия этих токов, не подвергаясь электрическим и механическим разрушениям или деформациям.

Температура нагрева проводников при КЗ не должна превышать следующих предельно допустимых значений, °С

Шины:медные300.алюминиевые200.Кабели с изоляцией:бумажной на напряжение до 10 кВ 200.поливинилхлоридной резиновой 150.полиэтиленовой 120

7. Способы расчета токов короткого замыкания.

---

Дата добавления: 2015-12-07