Электрические станции и их характеристика

Нормы на заземляющие устройства определяют условия электробезопасности (ПУЭ 7 изд., 2003, раздел 1, глава 1.7 «Заземляющие и защитные меры электробезопасности».

Мостиковые схемы

Применяются достаточно широко, особенно при использовании потребителей первой категории электроснабжения не допускающих перерыва в электроснабжении.

Мостиковые схемы с перемычкой в цепи трансформаторов

При повреждении линии W1 отключается выключатель Q1, однако трансформаторы Т1 и Т2 остаются в рабочем состоянии, а связь с энергосистемой осуществляется по линии W2.

При повреждении в трансформаторе Т1отключаются выключатели Q4 со стороны 6 - 10 кВ и выключатели Q1 и Q3.

Для сохранения в рабочем состоянии обеих линий при ревизии любого выключателя предусмотрена дополнительная перемычка из разъединителей QS3 и QS4.

Например: для ревизии выключателя Q1 включают разъединитель QS3, затем отключают выключатель Q1 и разъединители по обе стороны выключателя. Оба трансформатора и обе линии остались в рабочем состоянии. Однако, если в этом режиме произойдёт короткое замыкание на одной из линии, то отключится Q2 и обе линии окажутся без напряжения, что является недостатком схемы.

Мостиковая схема с перемычкой в цепи питающей линии

Эта схема позволяет подключить трансформатор потерявший питание к неповреждённой линии. Обеспечивает параллельную работу питающих линий.

В случае трёх питающих линий применяют схему двойного мостика.

Распределительное устройство подстанций могут иметь одну или две системы сборных шин. Эти шины могут быть секционированными (разделенными на части), или не секционированными.В точках деления секционированных шин должны быть установлены секционные выключатели, которые обозначаются QB.

Трансформаторы соединяют со сборными шинами низшего напряжения 6 - 10 кВ,с помощью вводов, в которых устанавливают высоковольтные выключатели, возможны следующие разновидности вводов:

1. Выключатель снабжён штепсельным (втычным) разъёмом

Такая схема применяется при мощности трансформаторов не более 4 МВА

1. Схема с разъединителями, используется при мощности трансформатора не более 25 МВА

При мощности трансформатора более 25 МВА коммутационные аппараты могут не пройти испытания по термической и динамической стойкости, в этом случае используются меры по ограничению токов короткого замыкания.

Схема токоограничения с использованием сдвоенного реактора

Сборные шины имеют две секции при мощности трансформатора порядка 25 МВА. Эти шины соединены между собой секционным выключателем, который в нормальном состоянии отключён.

отключен -

При мощности трансформатора более 25 МВА применяют 4 секции шин, при этом возможны два варианта.

1. Установка секционных выключателей по вертикали:

1. Установка секционных выключателей по горизонтали:

Силовые трансформаторы

Наибольшее распространение получили трёхфазные трансформаторы.

Однофазный трансформатор используется при больших мощностях и напряжениях ?500 КВ и выше, для уменьшения транспортной массы.

Силовые трансформаторы характеризуются следующими параметрами:

1. Номинальной мощностью Рном;

2. Номинальным напряжением Uном;

3. Номинальным током Uном;

4. Напряжением короткого замыкания Uк.з.;

5. Схемой и группой соединения обмоток;

6. Током холостого хода Iх.х.;

7. Потерями х.х. и к.з.

По количеству обмоток различного напряжения на каждую фазу трансформаторы делятся на: - двухобмоточные;

- трёхобмоточные.

Кроме того обмотки одного и того же напряжения низшего, могут состоять из двух и более параллельных ветвей изолированных друг от друга и от заземлённых частей. Такие трансформаторы называются с расщеплёнными обмотками, которые используются для ограничения токов короткого замыкания.

Системы охлаждения трансформаторов

1. Естественное масляное охлаждение - М, используется в трансформаторах мощностью до 16000 кВА. Тепло от обмоток и магнитопровода отводится через масло в окружающую среду, которое циркулирует по радиаторным трубам.

2. Масляное охлаждение с дутьём и естественной циркуляцией масла - Д. используется для трансформаторов мощностью 100000 кВА. Эта система имеет вентилятор, который обдувает нагретую поверхность радиаторных труб.

3. Масляное охлаждение с дутьём и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители - ДЦ ? (63000 кВА). Система охлаждения имеет вентиляторы для обдува и электрические насосы, встроенные в маслопроводы для обеспечения циркуляции масла через охладители.

4. Естественное воздушное охлаждение трансформаторов осуществляется за счёт конвекции воздуха и в некоторой степени лучеиспускания. Такие трансформаторы называются сухими (Р<1600 кВА, U<15 кВ).

Воздушное охлаждение при открытом исполнении трансформатора обозначается - С, при защищенном исполнении - СЗ, при герметизированном исполнении - СГ.

В сухих трансформаторах применяют изоляцию класса нагревостойкости В < 80с°, или используется стеклоизоляция класса нагревостойкости F < 100с°. Класс нагревостойкости А допускает нагрев до 60с°.

Условные обозначения трансформаторов

1. Число фаз: О - однофазный; Т - трёхфазный;

2. Вид охлаждения: М - масляное; Д - дутьё; ДЦ - дутьё с принудительной циркуляцией; С - сухой;

3. Количество обмоток: Т - трёхобмоточный; Р - с расщеплённой обмоткой; Н - регулирование под нагрузкой; А - автотрансформатор (ставится на первом месте в обозначении).

За буквенными обозначениями указывается мощность трансформатора в кВА и класс напряжения обмоток по высокой стороне в кВ.

Далее - климатическое исполнение и условия размещения электрооборудования.

ТС3 - 1600/10 УХЛ 4 - трансформатор трёхфазный, сухой, в защищённом исполнении, мощностью 1600 кВА по высокой стороне 10 кВ, климатическое исполнение для У - умеренного, Х - холодного, 4 - размещение внутри помещения.

ТДТН - 16000/110 - У1 - трансформатор трёхфазный, система охлаждения - дутьё, трёхобмоточный с регулированием напряжения под нагрузкой, 16000 кВА - полная мощность, 110 кВ - высокое напряжение, эксплуатация в умеренном климате, размещение на открытом воздухе - 1.

Способы регулирования напряжения трансформаторов

На обмотке высшего напряжения имеющий меньший рабочий ток, предусматриваются дополнительные ответвления и переключающие устройства для изменения коэффициента трансформации.

Два вида переключающих устройств:

1. Устройства для переключения числа витков при отключенном трансформаторе. ПБВ - переключение без возбуждения. Это переключающее устройство существует практически у всех трансформаторов, при этом коэффициент трансформации изменяется в пределах ± 5%.

2. Устройство для переключения числа витков под нагрузкой. РПН - регулирование под нагрузкой. Принцип РПН - при регулировании напряжения под нагрузкой переключение с одного ответвления на другое осуществляется без разрыва цепи рабочего тока. Этот способ позволяет изменять коэффициент трансформации в пределах 20%. Обычно обмотки трансформаторов должны обладать достаточной электрической и механической прочностью. Изоляция обмоток должна выдерживать коммутационные и атмосферные перенапряжения. Также обмотки должны выдерживать электродинамические усилия, которые появляются при протекании тока короткого замыкания и которые могут привести к разрушению обмотки. Должна быть предусмотрена надёжная система охлаждения обмоток, чтобы не допустить перегрев изоляции. Трансформаторы изготавливаются с алюминиевой обмоткой на мощность до 6300 кВА.

Изоляция трансформатора

В масляных трансформаторах основной изоляцией является масло трансформаторное в сочетании с другими электроизоляционными материалами: электрокартоном, гетинаксом, лакотканью и другими диэлектриками.

В сухих трансформаторах широко применяются новые виды изолирующих материалов повышенной нагревостойкости на основе кремний органических материалов.

В трансформаторах предусмотрены специальные воздухоосушители, называемые селикогелями. Повышенная влажность из воздуха может попасть в трансформаторное масло, при этом произойдёт резкое снижение его электроизоляционных свойств.

К контрольным устройствам трансформатора относится маслоуказатель устанавливаемый на расширители и термометр устанавливаемый на крышке бака. К защитным устройствам относится реле, понижение уровня масла и газовое реле. На мощных трансформаторах напряжением 330 - 750 кВ, дополнительно предусмотрены устройства контроля изоляции вводов и манометры, контролирующие давления масла в герметичных вводах высокого напряжения. Трансформаторы могут без ущерба для нормального срока службы работать в течение некоторого времени с нагрузкой превышающей номинальную, если другую часть рассматриваемого периода их нагрузка будет меньше номинальной.

Критерий допустимости того или иного режима работы трансформатора в течении определенного времени, является не номинальная мощность, а износ изоляции за определённый период.

Если при выборе трансформаторов руководствоваться только номинальной мощностью, то они будут недоиспользованы. При росте температуры изоляции класса А ускоряются окислительные, химические реакции, что ведёт к потере механической прочности изоляции.

Технические праметры, характеризующие высоковольтный выключатель

1) номинальное напряжение;

2) номинальный ток;

3) номинальный ток отключения;

4) допустимое (нормированное) относительное содержание апериодической составляющей тока в токе отключения для момента расхождения контактов;

5) номинальный ток включения - это ток который выключатель способен включить без приваривания контактов;

6) ток термической стойкости при заданной длительности протекания этого тока (3-4 с);

7) токи электродинамической стойкости, которые могут быть действующем значением или наибольшим (пиковым) значением;

8) собственное время отключения выключателя - это интервал времени от момента подачи команды на отключение до момента начала расхождения контактов;

9) полное время отключения tоткл - это интервал времени от подачи команды до момента погасания дуги.

Выбор выключателя заключается в обосновании типа выключателя и подборе выключателя с заданными техническими параметрами

Порядок выбора высоковольтного выключателя:

1) выбор начинается с номинального напряжения сети:

2) выбор по длительному току по условию

- максимальный ток нормального режима;

- максимальный ток длительного режима.

Перечисленные 2 тока учитывают аварийные и послеаварийные режимы работы сети. Например, если сеть имеет две параллельные взаиморезервирующие друг друга линии, то максимальный длительный ток в послеаварийном режиме при отключении одной из линий будет равняться двойному расчетному току

3) выбор по симметричному току отключения по условию

,

где -действующее значение периодической составляющей тока КЗ к моменту расхождения контактов;

-действующее значение периодической составляющей тока КЗ от системы;

-действующее значение периодической составляющей тока КЗ от двигателей;

4) определяется нормированное (номинальное) значение апериодической составляющей в токе отключения. Для успешного отключения асимметричного тока КЗ (апериодической составляющей) должно выполняться следующее условие:

,

где - апериодическая составляющая тока КЗ в момент расхождения контактов;

5) проверка по включающей способности производится по условиям

,

где - ударный ток КЗ;

- начальное значение периодической составляющей тока КЗ в цепи выключателя;

- номинальный ток включения.

6) проверка на электродинамическую стойкость по сквозным токам КЗ

7) проверка на термическую стойкость производится по тепловому импульсу тока КЗ:

Вк - расчетный тепловой импульс

Расчеты выбора выключателя должны быть занесены в сравнительную таблицу.

Выбор разъединителей

Учитывают место его установки (ЗРУ или ОРУ), предусматривают заземляющие ножи. Выбор производится по напряжению сети, длительному току, электродинамической и термической стойкости. Выбор по отключающей способности не производится, так как разъединители не предусмотрены для отключения токов КЗ.

Методика выбора нелинейных ограничителей перенапряжений

В ОПН используются варисторы на основе оксидно-цинковых материалов. В отличие от вентильных разрядников, имеющих набор последовательно соединенных искровых промежутков и полупроводникового резистора, выполняющего функцию варистора. ОПН не содержит искровых промежутков, а содержит только варистор, представляющий собой поликристаллическую комбинацию оксида цинка с небольшим добавлением оксидов других металлов. Под воздействием импульсных перенапряжений кристаллы ZnO выстраиваются в цепочки, и сопротивление ОПН резко снижается, и он пропускает номинальный разрядный ток, ограничивая перенапряжение на защищаемом оборудовании (ОПН включается параллельно защищаемому оборудованию). Сочетание хорошей проводимости кристаллов ZnO с большим сопротивлением межкристаллических участков определяет высокую нелинейность ВАХ варистора, что обеспечивает практически мгновенный переход ОПН в проводящее состояние и позволяет исключить искровые промежутки.

Для выбора типа ОПН необходимо знать амплитуду ожидаемых импульсов разрядного тока, допустимое внутреннее перенапряжение изоляции электрооборудования и сопротивление заземляющего устройства. ОПН целесообразно подключать на вводах сборных шин, отходящих присоединений и непосредственно у электроприёмника. Схема соединения - с выведенным на землю нулем. ОПН является основным средством защиты электрооборудования станции и сетей от коммутационных и грозовых перенапряжений. Колонка резисторов ОПН опрессовывается в оболочку из атмосферостойкого полимера, который обеспечивает требуемые механические и изоляционные свойства ограничителя. Некоторые ОПН дополнительно покрываются оболочкой из силиконовой резины, что благоприятно сказывается при высоком уровне атмосферных загрязнений.

При выборе ОПН решают следующие задачи:

1) необходимо ограничить коммутационные и грозовые перенапряжения до значений, при которых обеспечивается надежная работа изоляции электроустановки;

2) кратность ограничения перенапряжения имеет значение 1,75 для коммутационных перенапряжений и 2-2,5 для атмосферных перенапряжений.

3) ОПН должен быть взрывобезопасен при протекании токов КЗ в результате внутренних перенапряжений;

4) ОПН должен соответствовать механическим и климатическим условиям эксплуатации.

В сетях 6-35 кВ, работающих с изолированной нейтралью или с компенсацией ёмкостного тока замыкания на землю и допускающих неограниченно длительного протекания однофазного тока КЗ на землю должно выполняться следующее условие выбора ОПН по напряжению:

,

где - наибольшее допустимое рабочее напряжение ОПН;

- наибольшее рабочее напряжение защищаемого оборудования.

Выбор ОПН по номинальному разрядному току производится в случае установки его для защиты от грозовых перенапряжений.

В большинстве случаев номинальный разрядный ток принимают равным 5 кА. Разрядный ток - 10 кА принимают в следующих случаях:

1) в районах с интенсивной грозовой активностью (более 50 грозовых часов в год);

2) схема громозащиты двигателя и генератора, присоединенных к воздушной линии;

3) в районах с высокой степенью промышленных загрязнений;

4) схемы грозозащиты, к которой предъявляются повышенные требования надежности.

Ток срабатывания взрывопредохранительного устройства для сброса давления должен быть не менее чем на 10% больше значения двухфазного или трехфазного наибольшего из них тока КЗ в месте сутановки ограничителя

Размещено на Allbest.ru