Цеховая трансформаторная подстанция

Выбор типа трансформаторной подстанции

Подстанцией называется электроустановка, служащая для преобразования и распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов, распределительных устройств, устройств управления, защиты и измерения.

В настоящее время цеховые трансформаторные подстанции выполняются комплектными (КТП), размещаемыми в отдельном помещении цеха или непосредственно в цехе в зависимости от условий окружающей среды и характера производства.

КТП поставляются с заводов полностью собранными или подготовленными для сборки. КТП применяют в постоянных, а также во временных электроустановках промышленных предприятий, т.к. они транспортабельны и просты для монтажа и демонтажа, что позволяет перевозить их на другие объекты. Комплектные трансформаторные подстанции изготавливают для внутренней (КТП, КНТП) и наружной (КТПН) установок. Они могут быть закрытыми и открытыми.

Размеры КТП меньше размеров обычных подстанций тех же схем и мощностей, что позволяет размещать их близко к центру нагрузок. В КТП коммутационная и защитная аппаратура имеет обычное исполнение.

КТП внутренней установки. КТП напряжением 6 – 10/0, 4 – 0, 23 кВ наиболее широко применяют для непосредственного электроснабжения промышленных объектов. Такие подстанции устанавливают в цехах и других помещениях в непосредственной близости от потребителей, что значительно упрощает и удешевляет распределительную сеть, идущую к токоприемникам, и дает возможность выполнять ее совершенными (в конструктивном отношении) магистральными и распределительными шинопроводами.

Комплектные цеховые ТП выполняют напряжением 6 – 10/0, 4 – 0, 23 кВ с трансформаторами до 2500 кВА. На сравнительно небольшой площади, занимаемой КТП, размещают силовой трансформатор, коммутационную защитную и измерительную аппаратуру и при необходимости секционный автомат для присоединения второго комплекта двухтрансформаторной КТП.

КТП наружной установки. КТПН выполняются для различных напряжений и предназначаются для электроснабжения строительных объектов промышленных предприятий и отдельных районов. КТПН рассчитаны для установки на открытом воздухе, но не предназначены для работы в атмосфере с токопроводящей пылью, химически активными газами и испарениями.

Подстанции изготовляют двух видов, рассчитанных на мощность трансформаторов

160 – 250 и 400 – 630 кВА.

Выбор электрооборудования и проверка его на действие

Токов короткого замыкания

Для внутрицеховых сетей применяют КТП или КТПН с одним или двумя трансформаторами мощностью до 2500 кВА и напряжениями 6 – 10/0, 4 – 0, 23 кВ. Подстанция состоит из трех узлов:

· шкаф ввода высокого напряжения (ввод ВН);

· силовой трансформатор;

· распределительное устройство низкого напряжения (РУ НН).

Шкафы ввода высокого напряжения предназначены для глухого присоединения трансформатора к линии, через выключатель нагрузки или разъединитель с предохранителем.

Ввод ВН в ТП осуществляется от радиальных или магистральных линий. В первом случае в конце линий не требуются коммутационные аппараты, и линию наглухо соединяют с зажимами ВН трансформатора. Все коммутационные аппараты и защитные устройства блока линия – трансформатор находятся в начале линии (например, на ГПП предприятия). Для удобства проведения ремонтных работ и профилактических испытаний кабельных линий могут предусматриваться разъединители между кабелем и трансформатором. Для удобства заземления кабеля во время ремонтных работ разъединитель обычно снабжают заземляющими ножами, однако вместо них могут предусматриваться и переносные заземления.

В случае подвода к подстанции магистральных линий в присоединении к трансформатору предусматривают защитные и коммутационные аппараты. Коммутационные аппараты предусматривают и в кабельной магистральной линии с обеих сторон присоединения. Наиболее дешевым вариантом является применение в цепи трансформатора разъединителя с плавким предохранителем. Эта схема применима в следующих случаях:

1. ток нагрузки трансформатора отключается аппаратами НН;

2. разъединитель ВН способен отключить ток ХХ трансформатора (допустимость отключения токов ХХ электрооборудования разъединителями ограничена требованиями ПУЭ и других нормативных документов; допустимый отключаемый ток ХХ находится в пределах 10 А);

3. номенклатура плавких предохранителей позволяет выбрать подходящие по номинальному току трансформатора предохранители с требуемой отключающей способностью токов КЗ;

4. у трансформатора не применяются защиты, требующие в цепи ВН выключателя;

5. включение и отключение трансформатора производятся относительно редко (например, не более нескольких раз в месяц);

6. не требуется дистанционное управление или телеуправление подстанцией.

Когда требуется отключение тока нагрузки со стороны ВН, вместо разъединителя применяют выключатель нагрузки. Выбор схемы зависит от конструктивных особенностей выключателей нагрузки и плавких предохранителей (часто составляющих один комплексный аппарат). Выключатель нагрузки снабжен приводом, позволяющим использовать дистанционное управление или телеуправление для нечастых включений и отключений. В случае частых (например, ежедневных) коммутаций в цепи трансформатора, а также при необходимости применения сложных схем защиты со стороны ВН трансформатора предусматривают выключатель ВН.

В случае применения выключателя ВН в составе подстанции, особенно в случае питания от кабельной магистральной линии, используют простейшее РУ ВН.

Силовые трансформаторы КТП.

На напряжении 6 – 10 кВ применяются масляные, совтоловые и сухие трансформаторы, но преимущественное применение находят масляные трансформаторы.

Применение совтоловых трансформаторов мощностью до 1600 кВА целесообразно в тех случаях, когда по условиям среды нельзя устанавливать масляные трансформаторы и недопустима установка сухих негерметизированных трансформаторов. При выборе этих трансформаторов необходимо учитывать их токсичность при наличии течи совтола, т.к. при этом выделяются вредные пары, длительное вдыхание которых вызывает раздражение слизистых оболочек глаз и носа.

Сухие трансформаторы имеют ограниченное применение, т.к. они дороже масляных и имеют следующие недостатки:

1. боятся грозовых перенапряжений;

2. создают при работе повышенный шум по сравнению с масляными;

3. требуют установки в сухих непыльных помещениях с относительной

влажностью не более 65 %.

Применение сухих трансформаторов целесообразно при их мощности до 400 кВА. В основном они применяются там, где недопустима установка масляных трансформаторов из-за пожарной опасности, а трансформаторов с негорючей жидкостью из-за их токсичности.

Силовые трансформаторы имеют два ввода ВН и НН. Ввод ВН подключается к питающей линии через шкаф ВН. Ввод НН используется для соединения трансформатора со сборными шинами РУ НН.

Соединение может осуществляться следующим образом:

1. без применения коммутационных аппаратов, если исключена подача напряжения на трансформатор со стороны НН, а отключение трансформатора в нормальных и аварийных режимах производится аппаратами ВН;

2. с применением неавтоматических аппаратов (например, рубильников), если на трансформатор не может подаваться напряжение со стороны НН, но требуется ручное отключение нагрузки или ручное отделение трансформатора со стороны НН;

3. с применением аппаратов защиты ( плавких предохранителей или автоматических выключателей), если на трансформатор может быть подано напряжение со стороны НН.

Распределительное устройство НН состоит из шкафа ввода НН и линейных шкафов с установленными в отсеках коммутационными аппаратами и измерительными приборами. Отходящие линии НН могут содержать неавтоматические выключатели с предохранителями, плавкие предохранители с механическим приводом (предохранители-рубильники и т.п.), резьбовые или другие вынимаемые предохранители без дополнительных аппаратов, неподвижные автоматические выключатели на выдвигаемых или выкатных узлах.

На подстанции двумя трансформаторами устанавливается секционный шкаф (при однорядной компоновке подстанции) или шинный мост в коробе (при двухрядной компоновке подстанции). Между секциями предусматривают защитные аппараты и, если требуется автоматическое включение резервного питания при аварии с одним трансформатором, автоматически включаемые аппараты (автоматические выключатели с приводом включения).

Более подробная техническая характеристика оборудования комплектных трансформаторных подстанций приведена в [10].

Коммутационные аппараты должны быть способны включать и отключать соответствующие цепи в продолжительных и в кратковременных аварийных режимах, в том числе в режиме КЗ. Во включенном положении коммутационные аппараты должны быть способны пропускать сквозной ток КЗ. Плавкие предохранители должны быть способны отключать соответствующие цепи при коротких замыканиях и перегрузках.

При выборе коммутационной аппаратуры подстанции следует учитывать типы аппаратов устанавливаемых в выбранной серии КТП.

Выбор и проверка аппаратов и токоведущих частей комплектной трансформаторной подстанции проводится в следующем порядке:

1. выключатели напряжением 6 – 10 кВ

Выбор выключателей осуществляется с учетом 12 различных параметров. В учебном проектировании при выборе выключателей в системе электроснабжения достаточно учесть основные параметры. Выключатели выбираются:

по напряжению установки

по длительному току

по отключающей способности

где I_{отк.ном} – номинальный ток отключения, кА (принимают по каталогу);

по электродинамической стойкости

где i_дин – ток электродинамической стойкости, кА (принимают по каталогу);

по термической стойкости

где I_тер – ток термической стойкости, кА (принимают по каталогу);

t_тер – время протекания тока термической стойкости, с (принимают по каталогу).

2. выключатели нагрузки

Выключатели нагрузки не предназначены для отключения токов КЗ, поэтому их выбирают:

по напряжению установки

по длительному току

по электродинамической стойкости

где i_дин – ток электродинамической стойкости, кА (принимают по каталогу);

по термической стойкости

где I_тер – ток термической стойкости, кА (принимают по каталогу);

t_тер – время протекания тока термической стойкости, с (принимают по каталогу).

3. разъединители напряжением 6 – 10 кВ

Разъединители не предназначены для отключения токов КЗ, поэтому их выбирают:

по напряжению установки

по длительному току

по электродинамической стойкости

где i_дин – ток электродинамической стойкости, кА (принимают по каталогу);

по термической стойкости

где I_тер – ток термической стойкости, кА (принимают по каталогу);

t_тер – время протекания тока термической стойкости, с (принимают по каталогу).

4. предохранители напряжением 6 – 10 кВ

Если выключатель нагрузки или разъединитель сочетается с высоковольтным предохранителем, то предохранитель выбирается:

по напряжению установки

по длительному току

по отключающей способности

где I_{отк.ном} – номинальный ток отключения, кА (принимают по каталогу).

5. сборные шины напряжением 0, 4 кВ

Сборные шины выбираются:

по напряжению установки

по длительному току

по электродинамической стойкости

где i_дин – ток электродинамической стойкости, кА (принимают по каталогу);

Для проверки сборных шин по электродинамической стойкости необходимо рассчитать ток КЗ на стороне до 1 кВ. При напряжении до 1 кВ даже небольшое сопротивление оказывает существенное влияние на ток КЗ. Поэтому в расчетах учитывают все сопротивления короткозамкнутой цепи, как индуктивные, так и активные. Кроме того, учитывают активные сопротивления всех переходных контактов в этой цепи (на шинах, на вводах и выводах аппаратов, разъемные контакты аппаратов и контакт на месте КЗ).

При отсутствии достоверных данных о контактах и их переходных сопротивлениях рекомендуется при расчете токов КЗ в сетях питаемых трансформаторами мощностью до

1000 кВА принимать значения сопротивлений по таблице 19.

Для установок напряжением до 1 кВ при расчетах токов КЗ, если мощность системы примерно в 50 раз превосходит мощность цехового трансформатора, считают:

· мощность питающей системы не ограничена;

· напряжение на стороне высшего напряжения трансформатора неизменное.

Расчет токов КЗ на напряжение до 1 кВ выполняют в именованных единицах. Сопротивления элементов системы электроснабжения высшего напряжения приводят к низшему напряжению по формуле:

где х_В – сопротивление элемента системы электроснабжения высшего напряжения;

х_Н – сопротивление элемента системы электроснабжения высшего напряжения,

приведенное к низшему напряжению;

U_ном.В – номинальное напряжение высшей ступени;

U_ном.Н– номинальное напряжение низшей ступени.

Если предполагается развитие энергосистемы электроснабжения и стремятся, чтобы все выбранные аппараты при этом соответствовали своему назначению, расчет токов КЗ выполняют без учета сопротивления системы до цехового трансформатора. Значения ударных коэффициентов определяют по кривой К_уд = f(x/r) (рис.7.4 в [4]), а при x/r £ 0, 5 принимают равным единице. Расчетные точки при расчете токов КЗ выбирают в начале отходящей линии непосредственно за коммутационным аппаратом.

Выбор защитной и коммутационной аппаратуры РУ НН производится согласно п.3.2.7 данных Методических рекомендаций.

По результатам выбора электрооборудования подстанции выполняется принципиальная схема КТП согласно требований [23].

На листе 1 графической части необходимо показать все электрооборудование подстанции с соблюдением масштаба и требований раздела 4 ПУЭ.

Ширина прохода вдоль КРУ и КТП, а также вдоль стен подстанции, имеющих двери или вентиляционные отверстия. Должна быть не менее 1 м; кроме того, должна быть обеспечена возможность выкатки трансформаторов и других аппаратов.

Ширина прохода для управления и ремонта КРУ выкатного типа и КТП должна обеспечивать удобство обслуживания, перемещения и разворота оборудования и его ремонта.

При установке КРУ и КТП в отдельных помещениях ширина прохода должна определяться, исходя из следующих условий:

1. для однорядного исполнения – длина тележки КРУ плюс не менее 0, 6 м;

2. для двухрядного исполнения – длина тележки КРУ плюс не менее 0, 8 м.

Ширина коридора обслуживания должна обеспечивать удобное обслуживание установки и перемещение оборудования, причем она должна быть не менее:

· 1 м при одностороннем расположении оборудования;

· 1, 2 м при двухстороннем расположении оборудования.

Таблица 19 – Рекомендуемые значения сопротивлений контактов приборов и аппаратов

Наименование приборов и аппаратов	Сопротивление	Примерное переходное сопротивление контактов, мОм
Активное r, мОм	Реактивное x, мОм
Силовые трансформаторы 10/0, 4-0, 23 кВ мощностью (сопротивления приведены к стороне 0, 4/0, 23 кВ): 160 кВА 250 кВА 400 кВА 630 кВА 1000 кВА	10, 2 5, 7 3, 2 2, 1	30, 3 17, 2 13, 4 8, 5
Трансформаторы тока при коэффициенте трансформации 20/5 30/5 40/5 50/5 75/5 100/5 150/5 200/5	1, 7 0, 8 0, 4	4, 8 2, 7 1, 2 0, 7
Рубильники при номинальном токе, А:			0, 5 0.4 0, 2 0, 15 0, 08
Катушки расцепителей автоматов (при 65⁰С) при номинальном токе, А:	5, 5 2, 4 1, 3 0, 4	2, 7 1, 3 0, 9 0, 3	1, 3 0, 75 0, 6

Допускается местное сужение коридора обслуживания не более чем на 0, 2 м (при этом сужение прохода напротив выкатываемых тележек запрещается).

При наличии прохода с задней стороны КРУ и КТП для их осмотра ширина его должна быть не менее 0, 8 м; допускаются отдельные местные сужения не более чем на 0, 2 м.

При открытой установке КРУ и КТП в производственных помещениях ширина свободного прохода должна определяться расположением производственного оборудования, обеспечивать возможность транспортирования наиболее крупных элементов КРУ и КТП и во всяком случае должна быть не менее 1 м.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8 91011 12 13 Следующая ⇒