Технологические схемы подстанций промышленных предприятий

На рисунке 3.7 представлены наиболее часто встречающиеся схемы подключения заводских нагрузок к системным источникам. На схеме 3.7-а представлено подключение нагрузок ответвлениями от ВЛ соответствующего напряжения с использованием высоковольтных выключателей нагрузки (на подстанциях ПС1, ПС2), схемы глубокого ввода без выключателей на высокой стороне (ПС3) и с установкой выключателя на стороне высокого напряжения трансформатора подстанции ПС4.

При присоединении к питающим линиям 35-110 кВ электроустановок предприятий, потребляющих незначительные нагрузки, могут использоваться схемы с выключателями нагрузки на высокой стороне (ПС1 двухтрансформаторная ПС, ПС2 - однотрансформаторная на схеме рис.3.7-а). Такая схема позволяет коммутировать токи нагрузки и отключать токи КЗ, соответствующие отключающей способности предохранителей, установленных в комплекте выключателя нагрузки. Перегоревшие при отключении токов КЗ плавкие вставки подлежат замене.

Для подстанций, питающих нагрузки промышленных предприятий, широкое распространение получила схема глубокого ввода с отделителями и короткозамыкателями на высокой стороне (ПС3 на рис. 3.7-а, схема3.7-б).

35 – 110 кВ
Система
ПС1
ПС.2
ПС.4
ПС.3
а)
T
QF
QR
QN
Q
Система
35 – 220 кВ
6 – 20 кВ
20 – 35 кВ
в)
Q – выключатель, QR – отделитель,QN – короткозамыкатель, QF – выключатель нагрузки.   Рисунок 3.7 – характерные схемы электроснабжения при питании промышленных предприятий только от энергосистемы: а) - на напряжении 35-110 кВ, б) – на напряжении 110 - 220 кВ с двухобмоточными трансформаторами, в) – то же с трехобмоточными трансформаторами. Примечание. Затенены нормально отключенные выключатели.
б)  
QN
T
110 – 220 кВ
6 – 20 кВ
QR
Q
Система
ГПП
ГПП

Наиболее распространенными коммутационными аппаратами в сетях 110 кВ и выше являются воздушные выключатели, успешная работа которых возможна при наличии ресиверов со сжатым воздухом. Требуемое давление воздуха для выключателей 110-150кВ, при котором обеспечивается гашение электрической дуги, возникающей при размыкании контактов выключателя,.

составляет ≈2МПа. Для его создания на подстанции требуется компрессорная установка, что существенно удорожает строительство подстанции и усложняет ее эксплуатацию, особенно если подстанция одно- или двухтрансформаторная, и таких выключателей требуется всего один или два. Сооружение компрессорной на такой ПС нерентабельно.

Схема глубокого ввода позволяет отказаться от установки на стороне высокого напряжения трансформаторов потребительской ПС выключателей напряжением 110 – 150 кВ, что особенно эффективно при незначительном расстоянии (в пределах 10-12км) от системной подстанции до заводской. Такая схема позволяет при сохранении требуемой надежности существенно удешевить объект.

Коммутация токов нагрузки предприятия на ПГВ в нормальных режимах осуществляется выключателями отходящих линий 10(6)кВ и ввода того же напряжения трансформаторов ПГВ, а затем, при необходимости отключить трансформатор, отключением выключателя питающей ВЛ 110(150) кВ в ОРУ соответствующего напряжения опорной ПС.

Отключение аварийных токов короткого замыкания, которое может возникнуть при повреждении трансформатора, вводного выключателя стороны НН и других обстоятельствах, выполняется выключателем Q1 (Q2), установленным в ОРУ опорной подстанции энергосистемы. Для этого от защит трансформатора ГПП по высокочастотному каналу или линиям связи подается команда на отключение выключателя Q (рис.4.7-б). После выполнения этой команды отключением отделителя QR достигается автоматическое отсоединение поврежденного участка от остальной сети. Размыкание контактов отделителя происходит в бестоковую паузу, что исключает необходимость в дугогасящей камере у отделителя. В случае отсутствия возможности передачи отключающего импульса с помощью короткозамыкателя QN создается искусственное однофазное короткое замыкание на землю, на которое реагирует защита на питающем конце ВЛ и отключает выключатель Q1. Таким образом назначение короткозамыкателя QN – резервирование защит трансформатора и создание искусственного однофазного короткого замыкания в целях повышения чувствительности защит на питающем конце ВЛ.

Как правило, от питающей линии 110(150) кВ запитываются две-три ПГВ (Рис.4.8). В целях сохранения питания других потребителей, после отключения выключателя на питающем (головном) конце линии и отключения отделителя (QR) на ПГВ, где имело место нарушение нормального режима, на питающей ПС срабатывает АПВ на включение выключателя Q1 (Q2). При этом восстанавливается питание оставшихся в работе участков сети. Для создания видимого разрыва цепи, что необходимо для проведения работ на линии,

Рисунок 4.8 - Схемы подключения ПС глубокого ввода к одной питающей ВЛ напряжением 110 кВ.  
Система
ПГВ1  
ПГВ3  
ПГВ2  
6 10 кВ
110 кВ
QR2
QN2
T2
Q2
ВЛ1 110 кВ
6 – 10кВ
QR
QN
T
Q1
ВЛ2 110 кВ
6 – 10 кВ
QR
QN
T
Т1
QR1
QN2

отделение поврежденного участка от остальной сети выполняется разъединителями, установленными в РУ высокого напряжения ПГВ..

На ряде ПГВ для увеличения гибкости схемы в ремонтных режимах на стороне ВН монтируется перемычка с установкой выключателя и разъединителей – так называемая «схема мостика» (ПГВ1 рис.3.8) или перемычка только из разъединителей со стороны линий (ПГВ2). Это позволяет при отключении выключателя на питающем конце линии или участка ВЛ сохранить в работе оба трансформатора ПС. На ПГВ3 перемычка из разъединителей выполнена со стороны трансформаторов, что также позволяет при необходимости обеспечить работу обоих трансформаторов ПС.

При единичной мощности трансформаторов заводской ГПП 40 МВА и выше рекомендуется устанавливать в цепи питающей линии на стороне высокого напряжения выключатель, что существенно повышает надежность схемы. Внедрение взамен воздушных выключателей элегазовых позволяет существенно повысить надежность подстанции по сравнению с ПГВ с отделителями и короткозамыкателями. Элегаз (SF6 –шестифтористая сера) превышает по своим диэлектрическим свойствам воздух примерно в 6÷7 раз, поэтому не требуется компрессорная установка для подачи сжатого воздуха или другого газа в дугогасительную камеру выключателя. Установка элегазового выключателя несколько удорожает ПС по сравнению с применением схемы ПГВ, но значительно дешевле по сравнению с использованием компрессорной установки.

По территории промышленных предприятий для связи между ГПП (ПГВ) и цеховыми ТП или РП могут быть проложены воздушные линии, токопроводы, кабельные линии в надземных и подземных кабельных сооружениях, в земле, по стенам зданий и сооружений, на технологических эстакадах [14].