Трансформаторная подстанция

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Основные требования к схемам электроснабжения

Проектирование нового строительства и реконструкции производится на базе широкого применения типовых проектов с использованием различных конструкций комплектных трансформаторных подстанции (КТП) и комплектных распределительных устройств (КРУ) заводского изготовления. Применение некомплектного оборудования должно быть обосновано.

При текущем и перспективном проектировании схем электроснабжения должны быть удовлетворены следующие требования:

- максимальное использование существующих сетей 10-110 кВ с необходимым расширением и реконструкцией существующих подстанций и линий;

- обеспечение электроснабжения с учетом категорий потребителей по надежности;

- обеспечение требуемого качества электроэнергии;

- гибкость схем, т.е. их приспосабливаемость к различным режимам передачи и распределения мощности при изменении нагрузок потребителей, включая послеаварийные режимы работы сети;

- возможность последующего развития электрических сетей без больших изменений.

При выборе схем электроустановок должны учитываться следующие факторы:

- значение и роль подстанции для энергосистемы. Подстанции могут предназначаться для питания отдельных потребителей или крупного района, для связи частей энергосистемы или различных энергосистем. Роль подстанции определяет её схему;

- положение подстанции в энергосистеме, схемы и напряжение прилегающих сетей. Подстанции могут быть тупиковыми, проходными, ответвительными; схемы таких подстанций будут различными даже при одном и том же числе трансформаторов одинаковой мощности.

Схемы распределительных устройств 10 кВ зависят от схем электроснабжения потребителей: питания по одиночным или параллельным линиям, наличия резервных вводов у потребителей и т.п.;

- категория потребителей по степени надежности электроснабжения. Все электроприемники с точки зрения надежности электроснабжения разделяют на три категории.

- перспектива расширения и промежуточные этапы развития подстанции и прилегающего участка сети. Схема и компоновка распределительного устройства должны выбираться с учетом возможного увеличения количества присоединений при развитии энергосистемы.

Развитие схемы распределительного устройства подстанции не должно сопровождаться коренными переделками. Это возможно лишь в том случае, когда при выборе схемы учитываются перспективы её развития.

При выборе схем электроустановок учитывается допустимый уровень токов короткого замыкания. При необходимости решаются вопросы секционирования сетей, деления электроустановки на независимо работающие части, установки специальных токоограничивающих устройств.

Из сложного комплекса предъявляемых условий, влияющих на выбор главной схемы электроустановки, можно выделить основные требования к схемам:

- надежность электроснабжения потребителей;

- приспособленность к проведению ремонтных работ;

- оперативная гибкость электрической схемы;

- экономическая целесообразность.

Надежность - свойство электроустановки, участка электрической сети обеспечить бесперебойное электроснабжение потребителей электроэнергией нормированного качества. Повреждение оборудования в любой части схемы по возможности не должно нарушать электроснабжение. Надежность схемы должна соответствовать категории потребителей, получающих питание от данной электроустановки.

Надежность можно оценить частотой и продолжительностью нарушения электроснабжения потребителей.

Приспособленность электроустановки к проведению ремонтов определяется возможностью проведения ремонтов без нарушения или ограничения электроснабжения потребителей. Приспособленность для проведения ремонтов рассматриваемой схемы можно оценить количественно частотой и средней продолжительностью отключений потребителей для ремонтов оборудования.

Оперативная гибкость электрической схемы определяется её приспособленностью для создания необходимых эксплуатационных режимов и проведения оперативных переключений.

Наибольшая оперативная гибкость схемы обеспечивается, если оперативные переключения в ней производятся выключателями или другими коммутационными аппаратами с дистанционным приводом. Если все операции осуществляются дистанционно, а ещё лучше средствами автоматики, то ликвидация аварийного состояния значительно ускоряется.

Оперативная гибкость оценивается количеством, сложностью и продолжительностью оперативных переключений.

Экономическая целесообразность схемы оценивается приведенными затратами, включающими в себя затраты на сооружение установки - капиталовложения, её эксплуатацию и возможный ущерб от нарушения электроснабжения.

2. Описание схемы внешнего электроснабжения

ГПП-9 служит для приема электроэнергии, снижения уровня напряжения со 110кВ до 10кВ и распределения ее потребителям на напряжении 10кВ.

Подстанция ГПП-9 получает питание по радиальной схеме от распределительной подстанции РП-1 110 кВ и является тупиковой подстанцией. Электроэнергия подается на каждый трансформатор по кабельной линии 110 кВ. Используются одножильные маслонаполненные кабели МНАШв сечением 150 мм² с допустимым током нагрузки 380 А. Кабельные линии 110 кВ подключены к различным системам шин подстанции РП-1 110 кВ. Системы шин РП-1 110 кВ получают питание от двух независимых источников (подстанции «Новая» и «Северная»), что удовлетворяет требованию надежности электроснабжения потребителей I категории.

Питание трансформаторов 1Т, 2Т, 3Т 63 МВА ГПП-9 выполнено по блочной схеме «кабельная линия - трансформатор» с установкой в ЗРУ-110 кВ линейного разъединителя РЛНД-2-110-1000. На стороне ГПП-9 на напряжении 110 кВ автоматических выключателей не установлено. Передача отключающего импульса от защит трансформаторов на отключение выключателя головного участка на РП-1 осуществляется по двум независимым каналам связи. Связи между трансформаторами по высокому напряжению отсутствуют. На ОРУ-110 кВ установлено три двухобмоточных понижающих трансформатора типа ТРДЦН-63000/110 с расщепленной обмоткой напряжением 110/10/10 кВ и устройством РПН. Трансформатор Т1 подключен к ячейке 14 РП-1, Т2 - к ячейке 19, Т3 - к ячейке 27. Нейтраль обмотки ВН трансформаторов защищена от перенапряжений с помощью вентильных разрядников РВС-35, РВС-15, РВС-20 и трансформаторов напряжения НКФ-110. Кроме того, для заземления нейтрали установлен однофазный заземлитель наружной установки ЗОН-110У. В нормальном режиме трансформаторы работают с изолированной нейтралью (ЗОН-1, ЗОН-2 и ЗОН-3 отключены).

3. Описание схемы внутреннего электроснабжения

Схемы электроснабжения, обеспечивающие питание предприятия на его территории, ввиду большой разветвленности, большого количества аппаратов должны обладать в значительно большей степени, чем схемы внешнего электроснабжения, дешевизной и надежностью одновременно.

На низшем напряжении подстанции применяется одиночная секционированная система шин с раздельной работой секций и трансформаторов. Схема с одной системой шин позволяет использовать комплектные распределительные устройства, что снижает стоимость монтажа, позволяет широко применять механизацию и уменьшать время сооружения электроустановки. Для глубокого ограничения токов к.з. применяются трансформаторы с расщепленной обмоткой, а также групповые и индивидуальные реакторы на подсекциях и отходящих фидерах. На подстанциях секционные реакторы малоэффективны и поэтому не применяются.

Электроснабжение потребителей подстанции осуществляется по радиальной схеме, в которой электрическая энергия от подстанции передается прямо к цеховой подстанции, без ответвлений на пути для питания других потребителей. Такая схема обладает большим количеством отключающей аппаратуры и имеет значительное число питающих линий. Схемы радиального питания находят наибольшее применение для питания достаточно мощных потребителей.

Все трансформаторы в нормальном режиме работают раздельно, каждый на свои секции шин 10 кВ. К шинам секции трансформаторы подключаются через масляные выключатели МГГ-10-5000/1000Т, кроме первой секции трансформатора Т1, на которой установлен вводной выключатель ВМПЭ-10-1500-29Т. Секционные выключатели МГГ-10-5000/1000Т в нормальном режиме отключены, их схемы собраны, ключи АВР стоят в положении «Автоматический». К потребителям от секций КРУ-10 кВ отходят кабели с бумажной пропитанной изоляцией типа ААШВ и ААБГ. На них установлены масляные выключатели ВМПЭ-10-1500-29Т, кроме ячейки 51, на которой установлен вакуумный выключатель VD4-10-31,5/630 фирмы ABB.

Схемы с секционными выключателями предназначаются для электроснабжения потребителей первой категории, но часто используются для питания потребителей второй категории.

Индивидуальные реакторы РБ-КРУ-ТВ - 11,5-1250-10 установлены для следующих потребителей: ГПП-1, паровоздуходувная станция ТЭЦ, РП-11, компрессоры К-1500 №2, №4. Для остальных потребителей установлены групповые реакторы. В КРУ-10 кВ также установлены разъединители РВК-10Т-1500.

По двум кабельным линиям, подключенным к разным секциям, получают питание следующие потребители: подстанции 1 «Н», 4 «Р», 12, 48, 49, РУ-10 кВ «Сигран», ЦРП-3 коксохимического производства, РП-11 Горэлектросетей.

На подстанции установлены трансформаторы тока типа ТВТ-110-600/5, ТШЛ 10-3000/5, ТПОЛ 10-1500/5, ТПШЛ 10-2000/5, ТПЛ 10-1000/5, ТПЛ 10-300/5 и трансформаторы напряжения типа НКФ-110 и ЗНОЛТ - 10.

4. Обоснование уровней напряжения

Комплекс главных вопросов при проектировании системы электроснабжения промышленного предприятия наряду с выбором общей схемы питания и определением целесообразной мощности силовых трансформаторов включает в себя выбор рациональных напряжений для схемы, т.к. их значениями определяются параметры линии электропередачи и выбираемого оборудования подстанции и сетей, а, следовательно, размеры капиталовложений, расход цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные расходы.

Выбор напряжений питающих и распределительных сетей зависит от мощности, потребляемой предприятием, его удаленностью от источника питания, количества и единичной мощности электроприемников (электродвигатели, электропечи, преобразователи и др.)

Напряжения 110 и 220 кВ используются для питания крупных и средних предприятий и для распределения электроэнергии на первой ступени электроснабжения крупных предприятий при помощи глубоких вводов, благодаря этому достигается уменьшение ступеней промежуточной трансформации и коммутации.

Напряжение 110 кВ целесообразно применять при потреблении мощности 10-150 МВА, что соответствует расчетной нагрузке ГПП-9. Подстанция получает питание от I и III секций распределительной подстанции РП-1. Данные секции получают питание от подстанций «Северная» и «Новая», что удовлетворяет требованию независимости источников питания для подстанции первой категории. Подстанции «Северная» и «Новая» располагают достаточной мощностью для питания ГПП-9.

В распределительных сетях среднего напряжения основными напряжениями являются 10 и 6 кВ. Данные напряжения применяются на второй и последующих ступенях распределительных сетей крупных предприятий. На выбор напряжения 10 или 6 кВ наиболее существенное влияние оказывают количество, мощность, номинальное напряжение и другие параметры электродвигателей, подключенных к распределительной сети.

Все электродвигатели компрессоров, питающиеся непосредственно от секций подстанции, имеют номинальное напряжение 10 кВ. С экономической точки зрения напряжение 10 кВ является предпочтительным, т.к. при этом уменьшается сечение проводников, уменьшаются потери энергии в проводниках. Кроме того, стоимость кабелей на напряжение 10 кВ и трансформаторов с высшим напряжением 10 кВ меньше, чем аналогичных на напряжение 6 кВ. Так как наиболее перспективным считается напряжение 10 кВ, с достаточной долей вероятности можно исключить замену этих двигателей и установку новых на напряжение 6 кВ.

Таким образом, на ГПП-9 используется один класс напряжения на низшей стороне. Использование напряжения 10 кВ определяется отсутствием технологического оборудования рассчитанного на другие классы напряжения.

5. Требования к конструкции и компоновке основного электрооборудования

электроснабжение надежность потребитель схема

В состав оборудования ГПП-9 входят:

- открытое распределительное устройство 110кВ (ОРУ-110кВ), на котором установлены три силовых двухобмоточных трансформатора;

- закрытое распределительное устройство 110 кВ (ЗРУ-110 кВ) с тремя разъединителями;

- закрытое комплектное распределительное устройство 10кВ (КРУ-10кВ), с шестью секциями шин, с токоограничивающими групповыми реакторами, с масляными выключателями, разъединителями, трансформаторами тока и напряжения;

- главный щит управления (ГЩУ), в котором находятся панели управления, релейной защиты и автоматики, сигнализации;

- токоограничивающие реакторы и разъединители 10 кВ;

- два трансформатора собственных нужд;

- щит собственных нужд - 0,4кВ;

- щит постоянного тока;

- аккумуляторная батарея;

- кабельный подвал;

- вентиляционные системы;

- насосная станция пожаротушения.

К компоновке электрооборудования предъявляются следующие общие требования:

· Помещение распределительного устройства (РУ) предприятия, примыкающее к помещениям, принадлежащим сторонним организациям и имеющим оборудование, находящееся под напряжением, должно быть изолировано от них и должно иметь отдельный запирающийся выход. В помещениях РУ окна должны быть всегда закрыты, а проёмы в перегородках между аппаратами, содержащими масло, заделаны. Все отверстия в местах прохождения кабелей уплотняются. Для предотвращения попадания животных и птиц все отверстия и проёмы в наружных стенах помещений заделываются или закрываются сетками.

· Токоведущие части пускорегулирующих аппаратов и аппаратов защиты должны быть ограждены от случайных прикосновений. Электрооборудование РУ всех видов и напряжений должно удовлетворять условиям работы как при номинальных режимах, так и при коротких замыканиях, перенапряжениях и перегрузках. Кабельные каналы и наземные кабельные лотки ОРУ и ЗРУ должны быть закрыты несгораемыми плитами, а места выхода кабелей из кабельных каналов, лотков, с этажей и переходы между кабельными отсеками должны быть уплотнены огнеупорным материалом. Туннели, подвалы, каналы должны содержаться в чистоте, а дренажные устройства обеспечивать беспрепятственный отвод воды. Маслоприёмники, гравийная подсыпка, дренажи и маслоотводы должны поддерживаться в исправном состоянии. Уровень масла в масляных выключателях, измерительных трансформаторах и вводах должен оставаться в пределах шкалы маслоуказателя при максимальной и минимальной температурах окружающего воздуха.

· Выключатели и их приводы должны иметь указатели отключённого и включённого положений. Приводы разъединителей, заземляющих ножей, отделителей, короткозамыкателей и другого оборудования, отделённого аппаратов стенкой, должны иметь указатели отключённого и включённого положений. В РУ должны находится переносные заземления, защитные противопожарные и вспомогательные средства (песок, огнетушители), противогазы, респираторы и средства для оказания доврачебной помощи пострадавшим от несчастных случаев. При эксплуатации силовых трансформаторов должна обеспечиваться их надёжная работа. Нагрузки, уровень напряжения, температура, характеристики масла и параметры изоляции должны находится в пределах установленных норм; устройства охлаждения, регулирования напряжения и другие элементы должны содержаться в исправном состоянии. Уровень масла в расширителе неработающего трансформатора (реактора) должен находиться на отметке, соответствующей температуре масла трансформатора (реактора) в данный момент. Обслуживающий персонал должен вести наблюдение за температурой верхних слоёв масла по термосигнализаторам и термометрам, которыми оснащаются трансформаторы с расширителем, а также за показаниями мановакуумметров, которыми оснащаются герметичные трансформаторы с совтоловым или масляным наполнением. При повышении давления в баке выше 50 кПа (0,5 кгс/см²) нагрузка трансформатора должна быть снижена.

· Гравийная засыпка маслосборников трансформаторов (реакторов) должна содержаться в чистоте. При значительном загрязнении она должна бать заменена или промыта. При автоматическом отключении трансформатора (реактора) действием защит от внутренних повреждений (газовые, дифференциальная) трансформатор (реактор) можно включить в работу только после осмотра, испытаний, анализа газа, масла и устранения выявленных дефектов (повреждений). В случае отключения трансформатора (реактора) от защит, действие которых не связано с его внутренним повреждением, он может быть включен вновь без проверок после его наружного осмотра. Аварийный вывод трансформатора из работы необходим при: сильном неравномерном шуме и потрескивании внутри трансформатора; ненормальном и постоянно возрастающем нагреве трансформатора при нормальных нагрузке и работе устройств охлаждения; выбросе масла из расширителя и разрыве диафрагмы выхлопной трубы; течи масла с понижением его уровня ниже уровня масломерного стекла. Трансформаторы выводятся из работы также при необходимости немедленной замены масла по результатам лабораторных анализов.

Размещено на Allbest.ru