Пс 35кв что это
Техническая структура оборудования ПС напряжением 35 кв и выше
В распределительных сетях основным оборудованием являются: трансформатор, высоковольтный выключатель, короткозамыкатель, отделитель, разъединитель и др.
Трансформатор — статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования (понижения или повышения) напряжения в сетях переменного тока.
Высоковольтный силовой выключатель — электрический аппарат, предназначенный для отключения и включения цепей высокого напряжения более 1 кВ под нагрузкой (в рабочем режиме) и при коротких замыканиях. Он приводится в действие от релейной защиты или вручную. Головной высоковольтный выключатель устанавливается на питающей подстанции в начале отходящей от нее линии.
Короткозамыкатель — электрический аппарат, предназначенный для создания искусственного короткого замыкания на питающей линии при повреждениях на подстанции с целью отключения головного выключателя в начале питающей линии.
Отделитель — электрический аппарат, предназначенный для отделения поврежденной подстанции, когда головной выключатель сработал при коротком замыкании и находится некоторое время в отключенном состоянии при бестоковой паузе автоматического повторного включения (АПВ). После повторного срабатывания головной выключатель снова включает всю линию, а поврежденная подстанция остается отключенной отделителем. Схему подстанции с отделителем и короткозамыкателем можно использовать на ответвительной подстанции.
Разъединитель — электрический аппарат, предназначенный для создания видимого разрыва в цепях при выводе оборудования в ремонт, а также для снятия напряжения с обесточенных частей электроустановок. Запрещается разъединителями отключать цепи под недопустимым по величине рабочим током и включать их под нагрузку.
Плавкий предохранитель — электрический аппарат, предназначенный для защиты цепей от токов короткого замыкания (к. з.). Он является аппаратом одноразового действия с пофазным отключением защищаемой линии и не требует внешних измерительных и управляющих цепей.
Выключатель нагрузки — электрический аппарат, предназначенный для включения и отключения допускаемых по величине нагрузочных токов цепей. Он не способен отключать токи к. з.
К электрическим аппаратам до 1 кВ относят автоматические выключатели, магнитные пускатели, контакторы, рубильники. Их функции аналогичны функциям аппаратов выше 1 кВ (выключатели, выключатели нагрузки, предохранители, разъединители).
В зависимости от назначения подстанции напряжение и мощность трансформаторов, а также их число могут быть различными. Так, на РТП устанавливают двух- или трехобмоточные трансформаторы 110-35/6-10 кВ, причем на крупных подстанциях при повышенных требованиях надежности электроснабжения их может быть несколько (мощность таких трансформаторов может быть от 630 до 10000 кВ’А). В ТП, подключенных к линиям 6,10 кВ, как правило, используют двухобмоточные трансформаторы 25. 1000 кВ-А напряжением 6-10/0,38 кВ.
По конструктивному исполнению трансформаторные подстанции разделяют на открытые, закрытые и комплектные. На открытых подстанциях стационарного типа все электрооборудование устанавливают вне помещений (его монтируют на месте установки при сооружении подстанции), на закрытых — внутри помещений (его монтируют на месте установки), а на комплектных подстанциях — в металлических шкафах. Шкафы изготавливают полностью на заводах как для открытой, так и для закрытой установки.
Открытые подстанции в основном применяют для электроснабжения сельского хозяйства.
В настоящее время для сельских электрических сетей напряжением 35 кВ применяют в основном комплектные ПС 35 кВ, изготавливаемые Мытищинским электромеханическим заводом.
В подстанциях усовершенствованной конструкции вместо снимаемого с производства выключателя ВПМ-10 применен выключатель ВК-10, изменена компоновка оборудования, внедрены более современные схемы релейной защиты и автоматики. Эти подстанции выполнены из унифицированных конструкций с использованием новой сетки схем главных соединений. В дальнейшем для них намечается разработать КРУН 10 кВ с вакуумным выключателем типа ВВМ с магнитным приводом, изготавливаемым ПО «Полярон» (Львов).
При строительстве сельских ПС 35-1150 кВ наиболее перспективно применение КТПБ из блоков заводского изготовления, выпускаемых ПО «Краснодарэлектростройконструкция», Распределительное устройство напряжением 10 кВ таких ПС состоит из шкафов К-201 В с вакуумным выключателем ВВВ-10 производства ПО «Полярон». Для установки аппаратуры ВЧ связи и телемеханики, а также для организации рабочего места оперативных и ремонтных бригад и хранения средств техники безопасности на подстанциях устанавливаются ячейки телемеханики и связи ЯТС-80, блоки управления и обслуживания (БУО) производства Свердловского электромеханического завода.
Применение на ПС 35-110 кВ ячеек ЯТС-80 и БУО, изготовленных из панелей «сэндвич», позволило отказаться от сооружения непосредственно на строительной площадке зданий РУ из сборного железобетона и кирпича, повысить производительность труда строителей и значительно сократить их трудозатраты.
В настоящее время ПО «Краснодарэлектростройконструкция» начат выпуск новой конструкции блочного ОРУ 35-1150 кВ, имеющего ряд значительных преимуществ перед применяемым ранее ОРУ 35-1150 кВ самарского завода «Электрощит». Новая конструкция ОРУ 35— 1150 кВ имеет большую степень сборности, способствует значительному повышению надежности подстанции (например, при ремонте секционного выключателя не требуется отключения всей подстанции).
Для КТП 35-220/10 кВ, изготавливаемой на ЭМЗ города Мытищи, разработано КРУН 10 кВ с вакуумным выключателем ВВМ-10. Для этих же подстанций скорректированы принципиальные схемы релейных шкафов РШ с учетом замены реле, выпуск которых не освоен заводами-поставщиками. Откорректированы принципиальные и монтажные схемы электромагнитной блокировки КТП 35-220/10 кВ. Разработан проект повторного применения КТП 35-220/10 кВ и усовершенствована техническая документация этой подстанции с модернизированным вакуумным выключателем ВВМ-10.
В качестве примера приведем сведения о КТП 35-220/6-10 кВ, выпускаемых самарским электромеханическим заводом «Электрощит».
Оптимальная автоматизация подстанции 35 кВ
Для массового применения на ПС 35 кВ необходимы простые и недорогие решения.
Очевидно, что для этого класса объектов неприменима архитектура цифровой подстанции, разработанная для объектов магистральных сетей. Для массового применения на ПС 35 кВ необходимы простые и недорогие решения с оптимальным (а вовсе не максимальным) использованием новых технологий. Чтобы преодолеть консерватизм эксплуатации, необходимо предложить решение, которое сможет повысить надежность, улучшить эксплуатационные характеристики, снизить капитальные и операционные затраты, а также будет соответствовать действующим НТД и сложившимся сферам ответственности различных служб заказчика.
До оптимизации
На двухтрансформаторной подстанции 35/10 кВ проводилась реконструкция с заменой ОРУ-35 кВ и КРУН-10 кВ на оборудование закрытого исполнения с установкой трех блочно-модульных зданий (ЗРУ-35 кВ, ЗРУ-10 кВ, ОПУ). Большинство терминалов РЗА установлены в ячейках ЗРУ-35 кВ и ЗРУ-10 кВ.
Исходное проектное решение предусматривало установку в ОПУ:
Итого — 9 шкафов в ОПУ! И это без учета автоматики РПН, АИИСКУЭ, связи, СОПТ, ЩСН. Также было сравнительно большое для ПС 35 кВ количество контрольных кабелей между ОПУ и зданиями ЗРУ. Функциональность систем управления — минимальная: простейшая ТМ, отдельная ОБ, отсутствие интеграции вторичных подсистем в ТМ и АСТУ. Именно так и выполняются сегодня большинство проектов по строительству и реконструкции ПС 35–110 кВ.
Рис. 1. Исходная схема расстановки устройств РЗА, ТМ, местного управления.
Условия проекта потребовали существенного сокращения стоимости и габаритов оборудования вторичных систем. Поставка выполнялась в кратчайшие сроки с одновременной корректировкой проектного решения и разработкой РД. Состав устройств РЗА был принят в соответствии с проектом и действующими нормативными документами «Россетей». Что же касается общеподстанционных устройств и систем управления и сигнализации, то здесь понадобилась существенная оптимизация.
Оптимизация технических решений с использованием цифровых технологий
В описываемом проекте было применено оборудование РЗА серии «Бреслер-0107» производства «НПП Бреслер» и ПТК АСУ ТП «ИНБРЭС». Выполненные мероприятия описаны в следующих подразделах.
Организация централизованной селективной защиты от ОЗЗ с интеграцией в АСТУ
В сетях с изолированной или компенсированной нейтралью остро стоит проблема селективного определения поврежденного фидера при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ). Исходное проектное решение предусматривало использование функции защиты от ОЗЗ, встроенной в устройства РЗА ячеек 6–10 кВ. Селективность данной функции ниже 50%, поэтому даже на новых и условно цифровых ПС поиск «земли», как правило, производится по месту в ручном режиме, что означает необходимость выезда ОВБ на объект и поочередное отключение отходящих фидеров.
Для повышения селективности ЗОЗЗ до 80–90% необходимо применение централизованных защит, работающих по принципу относительного замера и анализирующих токи нулевой последовательности (3Io) всех фидеров секции. Данный принцип реализован в терминале определения поврежденного фидера (ОПФ) «Бреслер-0107.081». Терминалы защиты и управления присоединений 6–10 кВ серии «Бреслер-0107.200» выполняют оцифровку токов 3Io своего присоединения и передают их в векторной форме по цифровой шине в центральный терминал ОПФ. Такая реализация ЗОЗЗ является ярким примером использования технологии цифровой подстанции для повышения селективности работы РЗА без ущерба для надежности.
Повышение надежности и безопасности местного и дистанционного управления коммутационными аппаратами
Также мы обратили внимание на множество шкафов, обслуживающих цепи ТС, ТУ, ОБ коммутационных аппаратов (КА). Функции этих шкафов формально различны, но по смыслу тесно связаны, а подведенные к ним цепи на 80% дублируют друг друга.
И здесь хотелось бы поспорить с консерваторами, утверждающими, что автономная работа различных устройств и подсистем повышает надежность работы энергообъекта. Автономная работа шкафов ТМ, ОБ, ЩУ допускает одновременно:
Без применения дополнительных технических решений и организационных мероприятий данная концепция несет в себе существенные риски для безопасности персонала ОВБ при его нахождении на объекте.
Для решения названной проблемы в этом проекте мы применили многофункциональный цифровой шкаф управления и оперативной блокировки (ШУ) на базе контроллера присоединений «ИНБРЭС-КПГ», оснащенный экраном для отображения мнемосхем и ключом выбора места управления (местное/дистанционное). Таким образом исключается возможность одновременного местного и дистанционного управления КА, запрещаются попытки подачи команд, не разрешенных логикой ОБ, а информация о состоянии блокировки каждого КА автоматически предоставляется персоналу ОВБ и ЦУС. Также персоналу ОВБ доступна функция аварийной деблокировки, защищенная отдельным паролем.
Создание легкой АСУ ТП с интеграцией МП РЗА
Цифровой шкаф управления служит основой для дальнейшего построения АСУ ТП. Установив шкаф телемеханики с контроллерами и 3G-модемами и подключив к нему ШУ и цифровые измерительные приборы, мы получили ПТК ССПИ, обеспечивающий полную наблюдаемость объекта и возможность безопасного телеуправления.
Также была реализована интеграция МП РЗА в ПТК. Для этого был выбран протокол стандарта IEC 60870-5-104, так как по быстродействию он существенно превосходит протокол стандарта IEC 60870-5-103, а переход на IEC 61850 привел бы к превышению бюджета проекта.
Отдельно отметим, что интеграция защиты от ОЗЗ в АСТУ исключает необходимость выезда на объект для обнаружения и отключения поврежденного присоединения. Это позволяет повысить надежность электроснабжения потребителей и безопасность персонала, а также снизить повреждаемость основного электрооборудования.
На выходе мы получили:
Объект был введен в работу в 2017 году.
Рис. 2. Схема расстановки устройств РЗА, ТМ, местного управления после оптимизации.
Читатель ждет уж рифмы «IEC 61850», а что сказать? Скажем правду: в разбираемом проекте по автоматизации подстанции 35 кВ этот стандарт не нашел применения. Использование IEC 61850-8-1 могло бы упростить организацию ОБ, исключить большинство кабельных связей между зданиями, но заказчик не согласовал данное предложение. Но это не трагедия: для эффективной работы ПС в составе интеллектуальных сетей функции ПТК АСУ ТП более полезны и важны, чем выбор протокола связи внутри объекта.
Мы считаем, что выбранное решение оптимально для массового применения на новых и реконструируемых ПС 35 кВ, а также в качестве ПТК объектового уровня для построения «умных» сетей.
Оборудование трансформаторных подстанций, как устроены подстанции
Сложная иерархия современных электрических сетей включает в себя огромное количество различного электротехнического оборудования, среди которого трансформаторные подстанции выполняют роль звена, связующего и перераспределяющего электроэнергию. Они располагаются около или внутри населенных пунктов и обеспечивают комфортные условия для проживания людей.
В сельской местности еще можно встретить конструкции старых столбовых подстанций, работающих на открытом воздухе, которые принимают по высокой стороне воздушной линии 10 или 6 кВ и отдают 0,4 подключенным потребителям.
Внутри населенных пунктах с многоэтажными зданиями в целях безопасности чаще применяются кабельные линии, скрытые в земле, а трансформаторное оборудование располагается внутри специальных построек, закрытых на замки от несанкционированного проникновения.
Здание подобной трансформаторной подстанции, преобразующей напряжение 10 кВ в 0,4 показано на фотографии.
Внешнее отличие габаритов показанных подстанций, преобразующих напряжения одинаковых величин, свидетельствует о том, что они оперируют разными мощностями.
Подобные трансформаторные подстанции (ТП) получают электроэнергию по высоковольтным линиям электропередач 10 кВ (или 6) от удаленных распределительных устройств.
Фотография силового трансформатора, расположенного на ОРУ-110 и осуществляющего преобразование электроэнергии 110 кВ в 10, передаваемое по ЛЭП на ПС-10, показана на очередной фотографии.
Этот трансформатор имеет уже большие габариты и оперирует с мощностями до 10 мегаватт, располагается на открытой, огороженной территории, которая конструкцией оборудования четко разграничена на две стороны:
высшего напряжения 110;
Сторона 110 кВ воздушной ЛЭП соединяется с другой подстанцией, которая имеет еще большие габариты и преобразовывает огромные энергетические потоки.
Размеры только вводной опоры единичной воздушной ЛЭП позволяют визуально оценить значительность потоков электроэнергии, пропускаемых через нее.
Приведенные фотографии свидетельствуют, что трансформаторные подстанции в энергетике перерабатывают энергию электричества различных напряжений и мощностей, монтируются разнообразными конструкциями, но имеют общие черты.
Состав оборудования трансформаторной подстанции
Каждая ПС создается под конкретные условия эксплуатации с расположением:
на открытом воздухе — открытые распределительные устройства (ОРУ);
внутри закрытых помещений — ЗРУ;
в металлических шкафах, встроенных в специальные комплекты — КРУ.
По типу конфигурации электрической сети трансформаторные ПС могут выполняться:
тупиковыми, когда они запитаны по одной либо двум радиально подключенным ЛЭП, которые не питают другие ПС;
ответвительными — присоединяются к одной (иногда двум), проходящим ЛЭП с помощью ответвлений. Проходящие линии питают другие подстанции;
проходными — подключены за счет захода ЛЭП с двухсторонним питанием методом «вреза»;
узловыми — присоединяются по принципу создания узла за счет не менее чем трех линий.
Конфигурация сети электроснабжения накладывает условия на рабочие характеристики подстанции, включая настройку защит для обеспечения безопасной работы.
Основные элементы ПС
В состав оборудования любой подстанции входят:
силовой трансформатор, который непосредственно осуществляет преобразование электроэнергии для ее дальнейшего распределения;
шины, обеспечивающие подвод приходящего напряжения и отвод нагрузок;
силовые коммутационные аппараты с тоководами, позволяющие перераспределять электроэнергию;
системы защит, автоматики, управления, сигнализации, измерения;
вводные и вспомогательные устройства.
Он является основным преобразующим элементом электроэнергии и выполняется трехфазным исполнением. В его конструкцию входят:
корпус, выполненный в форме герметичного бака, заполненного маслом;
обмотки стороны низкого напряжения (НН);
обмотки вводов высокого напряжения (ВН);
переключатель регулировочных отводов у обмоток;
вспомогательные устройства и системы.
Более подробно устройство силового трансформатора и автотрансформатора изложено в другой статье.
Чтобы трансформатор работал к нему надо подвести питающее и отвести преобразованное напряжение. Эта задача возложена на токоведущие части, которые называют шинами и ошиновкой. Они должны надежно передавать электрическую энергию, обладая минимальными потерями напряжения.
Для этого их создают из материалов с улучшенными токопроводящими свойствами и повышенным поперечным сечением. В зависимости от размеров ПС шины могут располагаться на открытом воздухе или внутри закрытого сооружения.
Шины и ошиновка электрически разделяются между собой положением силового выключателя. Причем ошиновка без каких-либо коммутационных аппаратов напрямую подключена к вводам трансформатора. Ее конструкция не должна создавать механических напряжений в фарфоровых и всех остальных деталях вводов.
Для ошиновки используют кабели или пластины, которые монтируют на медные шпильки трансформаторных вводов через наконечники или переходники.
У подстанций, защищенных от воздействия атмосферных осадков, шины обычно делают цельными алюминиевыми или реже медными полосами. На открытом воздухе для них чаще используют многожильные не закрытые слоем изоляции провода повышенного сечения и прочности.
Однако, в последнее время наметился переход на системы шин, устанавливаемые жестко. Это позволяет экономить площадь на ОРУ, металл токоведущих частей и бетон.
Такие конструкции применяются на новых строящихся подстанциях. За их основы взяты образцы, успешно работающие несколько десятилетий в странах Запада на оборудовании 110, 330 и 500 кВ.
Для расположения шин применяется определенная конфигурация, которая может использовать:
Под термином «система шин» подразумевается комплект силовых элементов, подключающих все присоединения на распределительном устройстве. На подстанциях с двумя трансформаторами одного напряжения создаются две системы шин, каждая из которых питается от своего источника.
Протяженная система шин при большом количестве присоединений может разделяться на отдельные участки, которые называются секциями.
Силовые коммутационные аппараты
Трансформаторные подстанции при эксплуатации необходимо подключать под напряжение или выводить из работы для профилактического обслуживания или в случае возникновения аварийных ситуаций и неисправностей. С этой целью используются коммутационные аппараты, которые создаются различными конструкциями и могут:
1. отключать аварийные токи максимально возможных величин;
2. коммутировать только рабочие нагрузки;
3. обеспечивать разрыв видимого участка электрической схемы за счет переключения только при снятом с оборудования напряжении.
Коммутационные аппараты, способные отключать аварийные ситуации, работают в автоматическом режиме и называются «автоматическими выключателями». Они создаются с различными возможностями коммутации нагрузок за счет конструктивных особенностей.
По принципу использования запасенной энергии, заложенной в работу исполнительного механизма, их подразделяют на:
По способам гашения электрической дуги, возникающей при отключениях, они классифицируются на:
Для управления исключительно рабочими режимами, характеризующимися только номинальными параметрами сети, создаются «выключатели нагрузки». Мощность их контактной системы и скорость работы позволяют успешно переключаться при обычном состоянии схемы. Но, ими нельзя оперировать для ликвидации коротких замыканий.
При разрыве электрической цепи под нагрузкой создается электрическая дуга, которая ликвидируется конструкцией выключателя. В обесточенной схеме для отделения определенного участка от напряжения используют более простые устройства:
Разъединителями оперируют, как правило, вручную при снятом напряжении. На подстанциях 330 кВ и выше управление разъединителями осуществляется электродвигателями. Это объясняется большими габаритами и механическими усилиями, которые сложно преодолеть вручную.
При включении разъединителя участок его цепи собирается в электрическую схему, а при отключении — выводится.
Отделители создаются для автоматического разделения напряжения с защищаемого участка при создании на нем бестоковой паузы удаленным выключателем. Более подробно работа отделителя изложена в этой статье.
Взаимное расположение коммутационных аппаратов и шин
Любая трансформаторная подстанция создается по определенной электрической схеме, предполагающей обеспечение надежной работы, простоты управления в сочетании с минимумом затрат на ввод и эксплуатацию. С этой целью к трансформаторному устройству разными способами подключаются отходящие ЛЭП.
Наиболее простая схема предполагает подключение к ТП посредством силового выключателя Q одной секции шин, от которой отходят все присоединения. Для обеспечения условий безопасного ремонта оборудования выключатели со всех сторон отделяются разъединителями.
Если на ПС много присоединений, когда в схеме используются 2 силовых трансформатора, то может применяться секционирование за счет использования дополнительного выключателя, который постоянно находится в работе, а при возникновении неисправности на одной из секций разрывает цепь, оставляя в работе ту секцию, где нет поломки.
Использование в такой схеме обходной системы шин, образованной за счет подключения дополнительных выключателей и небольшой корректировки электрических цепей, позволяет переводить любое присоединение на питание от обходного выключателя, безопасно выполнять ремонт и обслуживание собственного.
Большими удобствами обслуживания и повышенной надежностью обладают распределительные устройства, собранные на основе двух рабочих систем шин с обходной, когда они дополнительно разделены на секции.
В исходном состоянии все отход ящие ЛЭП получают электроэнергию от обоих трансформаторов. Для этого шинные и секционные выключатели питают секции шин, а присоединения равномерно распределены по ним через свои коммутационные устройства.
Обходная СШ каждой секции вводится под напряжение только для случая перевода через нее питания присоединения, выключатель которого выведен в ремонт.
При возникновении короткого замыкания на одной из секций она отключается защитами со всех сторон, а все остальные с подключенными к ним ЛЭП остаются в работе. За счет такой схемы при КЗ на ОРУ обесточивается минимальное количество потребителей от всех работающих.
Приведенные схемы показаны для примера. Их существует большое разнообразие, которое позволяет наиболее оптимально эксплуатировать оборудование трансформаторной подстанции.
Защиты, автоматика, системы управления
Работа оборудования трансформаторной подстанции происходит в автоматическом режиме под дистанционным наблюдением оперативного персонала. Чтобы предотвратить серьезные повреждения внутри сложной дорогостоящей системы применяются автоматические защитные устройства.
Они имеют чувствительные датчики, которые воспринимают начало возникновения аварийных процессов и, обрабатывая полученную информацию, передают ее на защиты.
Такими датчиками могут работать механические приборы, реагирующие на:
возникновение вспышки света;
резкое возрастание давления внутри закрытой ячейки;
начало газообразования внутри жидкостей или другие признаки.
Однако, основная нагрузка по определению начала аварийных режимов возложена на электрические устройства — измерительные трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.
Они с высокой точностью моделируют электрические процессы, происходящие в первичной схеме силового оборудования и передают их в органы сравнения, которые определяют момент возникновения неисправностей.
Полученный сигнал от них воспринимают логические блоки, обрабатывающие поступившую информацию для передачи исполнительной команды на отключающие устройства конкретных автоматических выключателей.
У малогабаритных трансформаторных подстанций, размещенных внутри крытых сооружениях, защиты могут располагаться в отдельной ячейке или шкафу.
На подстанциях, преобразующих напряжение 110 кВ и выше, для размещения релейных вторичных цепей требуется отдельное здание с большим количеством панелей. На них монтируют системы управления, автоматики и защиты:
К этим устройствам подключаются системы сигнализации, работающие в местном и дистанционном режиме для передачи оперативному персоналу достоверных сведений о происходящих коммутациях в электрической сети. Наиболее важная информация о положении ответственных элементов оборудования передаются по каналам телесигнализации.
Используемые многие десятилетия релейные защиты постепенно вытесняются микропроцессорными малогабаритными модулями, облегчающими эксплуатацию.
Однако, их массовое использование сдерживается высокой стоимостью и отсутствием точных международных стандартов для всех производителей. Ведь при поломке отдельного специфичного блока пользователю приходится обращаться к конкретному заводу для замены возникшей неисправности.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: