Схемы понижающих подстанций

Для выбора наиболее целесообразного варианта развития электрических сетей энергосистемы или энергоснабжения района необходимо учитывать стоимость не только линий, но и оборудования подстанций. Поэтому должны быть намечены схемы электрических соединений подстанций и схемы выдачи мощности электростанций для каждого варианта схемы сетей.
При выборе схемы подстанции следует учитывать число присоединений (линий и трансформаторов), требования надежности электроснабжения потребителей и обеспечения пропуска через подстанцию перетоков мощности по межсистемным и магистральным линиям, возможности перспективного развития. Схемы подстанций должны предусматривать возможность постепенного их расширения и учитывать требования необходимой релейной защиты и автоматики. Число и вид коммутационных аппаратов необходимо выбирать таким образом, чтобы обеспечивалась возможность проведения поочередного ремонта отдельных элементов подстанции без отключения соседних присоединений.
Следует стремиться к максимальному упрощению схемы подстанции. Значительную долю в стоимости подстанции составляет стоимость выключателей. Поэтому прежде всего надо рассмотреть возможность отказа от применения большого числа выключателей на стороне высшего напряжения подстанции.
Тупиковые подстанции могут подключаться к электрической сети как отдельными линиями, так и с помощью ответвлений от тупиковых и магистральных линий. Практически по условиям надежности для подстанций 35—220 кВ допустимо иметь до 6— 3 ответвлений от одной линии. Здесь меньшее число относится к высшему напряжению.
Тупиковые подстанции выполняются, как правило, без выключателей со стороны высшего напряжения. На рис. 2.5 и 2.8, а — д даны наиболее характерные схемы таких подстанций с указанием номинальных напряжений. Подстанции по схемам рис. 2.8, а — в питаются по отдельным линиям, а по схемам рис. 2.8, г — д — по ответвлениям от магистральных или тупиковых линий.
Наиболее проста схема с защитой на питающем конце линии (рис. 2.8, а), однако ее применение допустимо лишь в тех случаях, когда релейная защита, установленная в начале линии, обладает достаточной чувствительностью для защиты трансформатора либо когда при срабатывании защиты трансформатора предусматривается передача отключающего импульса на питающую подстанцию. В противном случае применяются схемы с защитой трансформатора предохранителями П (рис. 2.8, б) либо короткозамыкателем. В схеме рис. 2.8, в при повреждении трансформатора срабатывание его защиты приводит к искусственному короткому замыканию с помощью короткозамыкателя на выводах высшего напряжения, которое затем отключается релейной защитой линии со стороны питания.
Аналогичные схемы применяются и для подстанций, питающихся от ответвлений (рис. 2.8, г — д). Для того чтобы включение короткозамыкателя на какой-то одной подстанции не приводило к погашению других подстанций, питающихся от этой же линии, в цепи трансформаторов устанавливаются отделители О. В момент отключения питающей линии из-за включения короткозамыкателя отделитель автоматически отключает поврежденный трансформатор, затем автоматическое повторное включение линии подает напряжение на все трансформаторы, кроме поврежденного.
В схемах с двумя трансформаторами можно предусмотреть питание одного трансформатора по двум линиям. Это осуществляется с помощью разъединителей Р1 и Р2 либо с помощью отделителя в перемычке. Последовательное включение двух разъединителей здесь необходимо для того, чтобы была возможность поочередного их ремонта.
На подстанциях без выключателей со стороны высшего напряжения могут устанавливаться один или два трансформатора. В случае применения двух трансформаторов проектирование ведется, как правило, из расчета раздельной работы трансформаторов. При этом выключатель МСВ, установленный между секциями шин со стороны низшего напряжения, при нормальной схеме сети считают отключенным. На подстанциях с упрощенной схемой могут также устанавливаться трех-обмоточные трансформаторы.
Для двух-трансформаторных подстанций, включаемых в магистральную линию с одно- или двусторонним питанием, применяют схемы мостика. На этих и последующих рисунках в целях упрощения схемы соединений со стороны низшего напряжения не показаны.
Схема рис. 2.9, а может применяться для подстанций напряжением 35кВ в тех случаях, когда предохранители, устанавливаемые в цепях трансформаторов, обеспечивают необходимую чувствительность и селективность.
На подстанциях 110—220кВ, а также на подстанциях 35кВ при невозможности использования предохранителей в цепях трансформаторов устанавливают отделители. При этом выключатели устанавливают либо только в перемычке, либо в перемычке и на отходящих линиях (см, рис. 2.4, а). Для проведения ремонтных работ на выключателе перемычки он может шунтироваться нормально разомкнутыми разъединителями.
Очевидно, что схемы мостика применимы только для подстанций с четырьмя присоединениями. К недостаткам этих схем относится отсутствие возможности расширения подстанции без существенной реконструкции.
При транзите мощности через шины подстанции 220—750кВ и необходимости секционирования линий рекомендуется применять схемы «четырехугольника». Возможны различные варианты исполнения этих схем. Некоторые из них приведены на рис. 2.10. В схеме рис. 2.10, а имеются две линии и два трансформатора. Все присоединения подключены через выключатели. В схеме рис. 2.10, б четыре отходящие линии, а трансформаторы подключены к линиям через отделители. Если число присоединений на подстанциях 330—750кВ равно трем, то может быть применена схема «треугольника», которая выполняется аналогично схеме «четырехугольника» с четырьмя присоединениями и четырьмя выключателями. К недостаткам этих схем следует отнести, так же как и в схемах мостика, трудности в подключении дополнительных присоединений.
При большом числе присоединений применяются схемы со сборными системами шин. Для подстанций с высшим напряжением 110—220кВ «Нормы технологического проектирования» рекомендуют в случае числа присоединений до 10 при преобладании парных линий применение схемы с одиночной секционированной и обходной системами шин. Если парных линий мало, то эта схема применяется при числе присоединений до б, а при большем числе присоединений рекомендуется схема с двумя рабочими и обходной системами шин. Если число присоединений невелико, то обходной выключатель ОВ может быть совмещен с секционным СВ или шнносоединительным ШСВ выключателем.
Секционированная система шин и две системы шин могут применяться также на подстанциях 35кВ, если число присоединений менее 10 и более 10. Для таких подстанций обходная система шин не предусматривается.
Приведенные принципы построения схем применяются также при среднем напряжении (35—220кВ) подстанций.
Учитывая большую ответственность подстанций 330—500кВ, их схемы выполняют с двумя и полутора выключателями на присоединение. Принципы их построения (без указания мест установки разъединителей) приведены на рис. 2.12.
При 5—6 присоединениях рекомендуется схема «трансформаторы — шины», в которой линии подключаются через два выключателя. Если число присоединений 7—8, то применяется схема «трансформатор — шины» с полуторным присоединением линий, а при большем числе присоединений — полная полуторная схема.