Тема № 9. Распределительные устройства и трансформаторы
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, УСТРОЙСТВО ТРАНСФОРМАТОРОВ, ВИДЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно-связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.
Трансформаторы широко используются в промышленности и быту для различных целей.
1. Для передачи и распределения электрической энергии.
Обычно на электростанциях генераторы переменного тока вырабатывают электрическую энергию при напряжении 6-24 кВ, а передавать электроэнергию на дальние расстояния выгодно при значительно больших напряжениях (110, 220, 330, 400, 500, и 750 кВ). Поэтому на каждой электростанции устанавливают трансформаторы, осуществляющие повышение напряжения.
Распределение электрической энергии между промышленными предприятиями, населёнными пунктами, в городах и сельских местностях, а также внутри промышленных предприятий производится по воздушным и кабельным линиям, при напряжении 220, 110, 35, 20, 10 и 6 кВ. Следовательно, во всех распределительных узлах должны быть установлены трансформаторы, понижающие напряжение до величины 220, 380 и 660 В
2. Для обеспечения нужной схемы включения вентилей в преобразовательных устройствах и согласования
напряжения на выходе и входе преобразователя. Трансформаторы, применяемые для этих целей, называются преобразовательными.
3. Для различных технологических целей: сварки (сварочные трансформаторы), питания электротермических установок (электропечные трансформаторы) и др.
4. Для питания различных цепей радиоаппаратуры, электронной аппаратуры, устройств связи и автоматики, электробытовых приборов, для разделения электрических цепей различных элементов указанных устройств, для согласования напряжения и пр.
5. Для включения электроизмерительных приборов и некоторых аппаратов (реле и др.) в электрические цепи высокого напряжения или же в цепи, по которым проходят большие токи, с целью расширения пределов измерения и обеспечения электробезопастности. Трансформаторы, применяемые для этих целей, называются измерительными.
Классификацию трансформаторов можно произвести по нескольким признакам:
1. По назначению трансформаторы разделяют на силовые общего и специального применения. Силовые трансформаторы общего применения используются в линиях передачи и распределения электроэнергии. Для режима их работы характерна частота переменного тока 50 Гц и очень малые отклонения первичного и вторичного напряжений от номинальных значений. К трансформаторам специального назначения относятся силовые специальные (печные, выпрямительные, сварочные, радиотрансформаторы), измерительные и испытательные трансформаторы, трансформаторы для преобразования числа фаз, формы кривой ЭДС, частоты и т.д.
2. По виду охлаждения – с воздушным (сухие трансформаторы) и масляным (масляные трансформаторы) охлаждением.
3. По числу фаз на первичной стороне – однофазные и трёхфазные.
4. По форме магнитопровода – стержневые, броневые, тороидальные.
5. По числу обмоток на фазу – двухобмоточные, трёхобмоточные, многообмоточные (более трёх обмоток).
6. По конструкции обмоток – с концентрическими и чередующимися (дисковыми) обмотками.
Принцип действия трансформатора
Электромагнитная схема однофазного двухобмоточного трансформатора состоит из двух обмоток (рис. 1.2), размещенных на замкнутом магнитопроводе, который выполнен из ферромагнитного материала. Применение ферромагнитного магнитопровода позволяет усилить электромагнитную связь между обмотками, т.е. уменьшить магнитное сопротивление контура, по которому проходит магнитный поток трансформатора. Первичную обмотку 1 подключают к источнику переменного тока – электрической сети с напряжением сети u1. К вторичной обмотке 2 присоединяют сопротивление нагрузки Zн.
Обмотку более высокого напряжения называют обмоткой высшего напряжения (ВН), а низкого напряжения – обмоткой низшего напряжения (НН). Начала и концы обмотки ВН обозначают буквами А и Х; обмотки НН – буквами а и х.
При подключении к сети в первичной обмотке возникает переменный ток i1, который создаёт переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные ЭДС – е1 и е2 пропорциональные, согласно закону Максвелла, числам витков w1 и w2 соответствующей обмотки и скорости изменения потока dФ/dt.
Рис. 1.2
Таким образом, мгновенные значения ЭДС, индуцированные в каждой обмотке.
В системах передачи и распределения энергии в ряде случаев применяют трёхобмоточные трансформаторы, а в устройствах радиоэлектроники и автоматики – многообмоточные трансформаторы. В таких трансформаторах на магнитопроводе размещают три или большее число изолированных друг от друга обмоток, что даёт возможность при питании одной из обмоток получать два или большее число различных напряжений (U2, U3, U4 и т.д.) для электроснабжения двух или большего числа групп потребителей. В трехобмоточных силовых трансформаторах различают обмотки высшего, низшего и среднего (СН) напряжения.
В трансформаторе преобразуются только напряжения и токи. Мощность же остаётся приблизительно постоянной (она несколько уменьшается из-за внутренних потерь энергии в трансформаторе).
Трансформатор может работать только в цепях переменного тока. Если первичную обмотку трансформатора подключить к источнику постоянного тока, то в его магнитопроводе образуется магнитный поток, постоянный во времени по величине и направлению. Поэтому в первичной и вторичной обмотках в установившемся режиме не индуцируются ЭДС, а, следовательно, не передаётся электрическая энергия из первичной цепи во вторичную. Такой режим опасен для трансформатора, так как из-за отсутствия ЭДС E1 в первичной обмотке ток I1 = U1 / R1 весьма большой.
Важным свойством трансформатора, используемым в устройствах автоматики и радиоэлектроники, является способность его преобразовывать сопротивление нагрузки.
Устройство трансформаторов
Магнитная система. В зависимости от конфигурации магнитной системы, трансформаторы подразделяют на стержневые (рис. 1.3, а), броневые (рис.1.3, б) и тороидальные (рис. 1.3, в).
Стержнем называют часть магнитопровода, на которой размещают обмотки (рис. 1.3; 2). Часть магнитопровода, на которой обмотки отсутствуют, называют ярмом (рис. 1.3;
1). Трансформаторы большой и средней мощности обычно выполняют стержневыми. Они имеют лучшие условия охлаждения и меньшую массу, чем броневые.
Рис. 1.3
Для уменьшения потерь от вихревых токов, магнитопроводы трансформаторов (рис. 1.3) собирают из изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,28-0,5 мм при частоте 50 Гц.
Трансформаторы малой мощности и микротрансформаторы часто выполняют броневыми, так как они имеют более низкую стоимость по сравнению со стержневыми трансформаторами из-за меньшего числа катушек и упрощения сборки и изготовления. Применяют также и маломощные трансформаторы стержневого типа с одной или двумя катушками (рис. 1.3; 3). Преимущество тороидальных трансформаторов – отсутствие в магнитной системе (рис. 1.3; 4) воздушных зазоров, что значительно уменьшает магнитное сопротивление магнитопровода. В трансформаторах малой мощности магнитопровод собирают из штамповых пластин П-, Ш- и О- образной формы (рис. 1.4, а, б, в).
Широкое применение получили магнитопроводы, навитые из узкой ленты электротехнической стали или из специальных железоникелевых сплавов типа пермаллой. Их можно использовать для стержневых, броневых, тороидальных и трёхфазных трансформаторов (рис 1.4 г, д, е, ж).
Монолитность конструкции ленточного магнитопровода обеспечивается путём применения клеющих лаков и эмалей.
Для трансформаторов, работающих при частоте 400 и 500 Гц, магнитопроводы выполняют из специальных сортов электротехнической стали с малыми удельными потерями при повышенной частоте, а также из железоникелевых сплавов типа пермаллой, которые имеют большие начальную и максимальную магнитные проницаемости и позволяют получить магнитные поля с большой индукцией при сравнительно слабой напряжённости. Толщина листов составляет 0.2; 0,15; 0.1 и 0.08 мм. При частотах более10-20 кГц магнитопроводы прессуют из порошковых материалов (магнитодиэлектриков и ферритов).
В современных трансформаторах первичную (рис. 1.5; 1) и вторичную (рис. 1.5; 3, 4, 5) обмотки стремятся расположить для лучшей магнитной связи как можно ближе одну к другой. При этом на каждом стержне магнитопровода (рис. 1.5; 2) размещают обе обмотки либо концентрически – одну поверх другой (рис. 1.5 а), либо в виде нескольких дисковых катушек, чередующиеся по высоте стержня (рис. 1.5 б). В первом случае обмотки называют концентрическими, во втором – чередующимися. В силовых трансформаторах обычно применяют концентрические обмотки, причём ближе к стержням располагают обмотку НН, требующей меньшей изоляции относительно остова трансформатора, а снаружи – обмотку ВН.
В трансформаторах малой мощности и микротрансформаторах используют однослойные и многослойные обмотки из круглого провода с эмалевой или хлопчатобумажной изоляцией, которые наматывают на гильзу или на каркас из электрокартона (рис. 1.5; а); между слоями проводов прокладывают изоляцию из кабельной бумаги или ткани.
Рис. 1.5
В микротрансформаторах часто выполняют из алюминиевой фольги толщиной 30-20 мкм. Изоляцией здесь служит окисная плёнка фольги, которая обладает достаточной теплоёмкостью, теплопроводностью и может выдерживать рабочее напряжение до 100 В.
Вывод по вопросу: В системах передачи и распределения энергии в ряде случаев применяют трёхобмоточные трансформаторы, а в устройствах радиоэлектроники и автоматики – многообмоточные трансформаторы.
ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ
Электри́ческая подста́нция — электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии, состоящая из трансформаторов или других преобразователей электрической энергии, устройств управления, распределительных и вспомогательных устройств
Подстанция, в которой стоят повышающие трансформаторы, повышает электрическое напряжение при соответствующем снижении значения силы тока, в то время как понижающая подстанция уменьшает выходное напряжение при пропорциональном увеличении силы тока.
Необходимость в повышении передаваемого напряжения возникает в целях многократной экономии металла, используемого в проводах ЛЭП, и уменьшения потерь на активном сопротивлении. Действительно, необходимая площадь сечения проводов определяется только силой проходящего тока и отсутствием возникновения коронного разряда. Также уменьшение силы проходящего тока влечёт за собой уменьшение потери энергии, которая находится в прямой квадратичной зависимости от значения силы тока. С другой стороны, чтобы избежать высоковольтного электрического пробоя, применяются специальные меры: используются специальные изоляторы, провода разносятся на достаточное расстояние и т. д. Основная же причина повышения напряжения состоит в том, что чем выше напряжение, тем большую мощность и на большее расстояние можно передать по линии электропередачи.
Устройство
Основные элементы электроподстанций:
Силовые трансформаторы, автотрансформаторы.
Вводные конструкции для воздушных и кабельных линий электропередачи.
Открытые (ОРУ) и закрытые (ЗРУ) распределительные устройства, включая:
Системы и секции шин;
Силовые выключатели;
Разъединители;
Измерительное оборудование (измерительные трансформаторы тока и напряжения, измерительные приборы);
Оборудование ВЧ-связи между подстанциями (конденсаторы связи, фильтры присоединения);
Токоограничивающие, регулирующие устройства (конденсаторные батареи, реакторы, фазовращатели и пр.).
Преобразователи частоты, рода тока (выпрямители).
Система питания собственных нужд подстанции:
Трансформаторы собственных нужд;
Щит переменного тока;
Аккумуляторные батареи;
Щит постоянного (оперативного) тока;
Дизельные генераторы и другие аварийные источники энергии (на крупных и особо важных подстанциях).
Системы защиты и автоматики:
Устройства релейной защиты и противоаварийной автоматики для силовых линий, трансформаторов, шин.
Автоматическая система управления.
Система телемеханического управления.
Система технического и коммерческого учёта электроэнергии.
Система технологической связи энергосистемы и внутренней связи подстанции.
Система заземления, включая заземлители и контур заземления.
Молниезащитные сооружения.
Вспомогательные системы:
Система вентиляции, кондиционирования, обогрева.
Система автоматического пожаротушения.
Система освещения территории.
Система охранно-пожарной сигнализации, управления доступом.
Система технологического и охранного видеонаблюдения.
Устройства плавки гололёда на воздушных линиях.
Системы аварийного сбора масла.
Системы питания маслонаполненных кабелей.
Бытовая, ливневая канализация, водопровод.
Бытовые помещения, склады, мастерские и пр.
Функционально подстанции делятся на:
Трансформаторные подстанции — подстанции, предназначенные для преобразования электрической энергии одного напряжения в энергию другого напряжения при помощи трансформаторов.
Преобразовательные подстанции — подстанции, предназначенные для преобразования рода тока или его частоты.
Электрическое распределительное устройство, не входящее в состав подстанции, называется распределительным пунктом. Преобразовательная подстанция, предназначенная для преобразования переменного тока в постоянный и последующего преобразования постоянного тока в переменный исходной или иной частоты называется вставкой постоянного тока.
По значению в системе электроснабжения:
Главные понизительные подстанции (ГПП);
Подстанции глубокого ввода (ПГВ);
Тяговые подстанции для нужд электрического транспорта, часто такие подстанции бывают трансформаторно-преобразовательными для питания тяговой сети постоянным током;
Комплектные трансформаторные подстанции 10 (6)/0,4 кВ (КТП). Последние называются цеховыми подстанциями в промышленных сетях, городскими — в городских сетях.
В зависимости от места и способа присоединения подстанции к электрической сети нормативные документы не устанавливают классификации подстанций по месту и способу присоединения к электрической сети. Однако ряд источников даёт классификацию исходя из применяющихся типов конфигурации сети и возможных схем присоединения подстанции.
Тупиковые — питаемые по одной или двум радиальным линиям
Ответвительные — присоединяемые к одной или двум проходящим линиям на ответвлениях
Проходные — присоединяемые к сети путём захода одной линии с двухсторонним питанием
Узловые — присоединяемые к сети не менее чем тремя питающими линиями
Ответвительные и проходные подстанции объединяют понятием промежуточные, которое определяет размещение подстанции между двумя центрами питания или узловыми подстанциями. Проходные и узловые подстанции, через шины которых осуществляются перетоки мощности между узлами сети, называют транзитными.
Также используется термин «опорная подстанция», который как правило обозначает подстанцию более высокого класса напряжения по отношению к рассматриваемой подстанции или сети.
В связи с тем, что ГОСТ 24291-90 определяет опорную подстанцию как «подстанцию, с которой дистанционно управляются другие подстанции электрической сети и контролируется их работа», для указанного выше значения целесообразнее использовать термин «центр питания».
По месту размещения подстанции делятся на:
Открытые — оборудование которой расположено на открытом воздухе.
Закрытые — подстанции, оборудование которых расположено в здании.
Электроподстанции могут располагаться на открытых площадках, в закрытых помещениях (ЗТП — закрытая трансформаторная подстанция), под землёй и на опорах (МТП — мачтовая трансформаторная подстанция), в специальных помещениях зданий-потребителей. Встроенные подстанции — типичная черта больших зданий и небоскрёбов.
Вывод по вопросу: Электри́ческая подста́нция — электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии.
ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
Пожары на подстанциях могут стать причиной серьезных последствий – нарушение электроснабжения, угроза жизни персонала, экономические потери из-за простоя промышленных предприятий, которые будут лишены электрической энергии и т.д.
С учетом этого очень важно следить за тем, чтобы на подстанциях обеспечивался необходимый уровень пожарной безопасности. Грамотная оценка возможностей возникновения пожаров, принятие необходимых противопожарных мер, помогут снизить риск их образования и снизить негативные последствия пожара. Поэтому категория пожарной опасности трансформаторных подстанций и ее определение являются ключевым фактором при проектировании и эксплуатации подстанций.
Расчет пожарной категории позволит инженерам-разработчикам заранее определить соответствующие меры противопожарной защиты, которые смогут гарантировать необходимый уровень защиты.
Как и любая другая категория производства по пожарной опасности, категории для подстанций определяются исходя из факторов, непосредственно влияющих на возможность возникновения пожара и способствующих возгоранию.
В целом существует много типов и факторов, вызывающих пожары на подстанциях.
Типы пожаров зависят от используемого оборудования и аппаратных устройств, установленных на конкретной подстанции.
Одной из основных опасностей, вызывающих пожары на подстанциях являются, пожалуй, электрические кабели под напряжением, имеющие горючую изоляцию. Опасность в том, что они сочетают в себе сразу и причину пожара, и источник воспламенения. Если кабель будет поврежден, то может выделиться достаточное количество тепла, которого будет достаточно для возгорания оболочки кабеля. Изоляция в свою очередь отлично горит, поэтому пожар будет только разгораться.
Именно из-за того, что пожары на подстанциях потенциально сильно опасны, и нужно проводить расчет пожарной категории. Только эксперт сможет точно определить, на сколько опасна та или иная подстанция. От того, какую категорию ей присвоят, зависит эффективность противопожарной защиты. Если категория будет определена не правильно, останется риск, что в случае аварии защитные системы со своей задачей не правятся.
Риск возгорания на подстанциях не столь велик, но возможные последствия пожара могут быть катастрофическими. Пожары на подстанциях могут серьезно повлиять на энергоснабжение потребителей и доходы сетевого предприятия и его активы. Также пожары могут создать угрозу персоналу, аварийным бригадам, и людям случайно оказавшимся вблизи. Понимание возможности возникновения пожара, принятие соответствующих противопожарных мер, позволяют снизить риск их образования и смягчить последствия пожара и являются одними из ключевых факторов для проектировании и эксплуатации новых или существующих подстанций.
В этой статье представлен обзор, который может помочь разработчикам подстанций определить соответствующие меры противопожарной защиты, оценить пользу от включения этих мер и методов выявления пожара на подстанции. Это лишь краткий обзор и он не претендует на "все включено" или предоставление всей необходимой информации для проведения проекта. Для более подробной информации и информации по этой теме, рекомендуется обратиться к нормативной документации.
Источники пожарной опасности
Физические объекты или условия, которые могут стать причиной пожара, называют пожароопасными. У каждой пожарной опасности есть определенные признаки.
Одним из ключевых шагов в разработке новых и оценке существующих подстанций является определение возможных причин пожаров. Как только пожарные опасности проектируемой или существующей подстанции идентифицированы, тогда меры противопожарной защиты могут быть включены, чтобы устранить или снизить риск возникновения пожара.
Есть широкий диапазон типов и причин пожаров, которые могут произойти в подстанциях. Типы пожаров зависят от оборудования и устройств, установленных на подстанциях. Пожары с связанные с оборудованием использующим трансформаторное масло в качестве изоляции или средства гашения дуги, охлаждаемые водородом синхронные компенсаторы, маслонаполенные кабели, как правило, хорошо документированы, и эти типы оборудования признаны пожароопасными. Есть много других источников возникновения пожара на подстанциях, которые не так хорошо документированы.
Правила пожарной безопасности, "Руководство по защите подстанций от пожаров", IEEE 979, "Рекомендуемая практика по противопожарной защите электрических генерирующих и конверторных станций"; и СИГРЭ TF 14.01.04, - дают представление о других типах пожарных опасностей и противопожарной защиты. Кроме того, "Руководящие принципы для анализа пожарной опасности электроэнергетического оборудования (существующего или проектируемого)", электротехнический институт им. Эдисона, 1981 г., обеспечивают справочные руководящие принципы для процесса исследования пожарной опасности.
Электрические кабели под напряжением, с горючей изоляцией и оболочкой могут быть главной опасностью, потому что они представляют собой комбинацию причины возникновения искры и источника воспламенения. Повреждение кабеля может привести к достаточному тепловыделению, чтобы зажечь изоляцию кабеля, которая может продолжать гореть и выделять тепло и большое количество ядовитого дыма, еще более опасны маслонаполенные кабели. Пожароопасность оборудования с изоляцией трансформаторным маслом, такого как трансформаторы, реакторы, выключатели в больших объемах горючей жидкости, которая может воспламеняться
при повреждении оборудования. Проникновение воды, авария основной изоляции, внешних токов короткого замыкания, и повреждение РПН являются одними из причин внутреннего искрения в минеральном изоляционном масле, которое может привести к пожару. Это искрение может произвести выделение газов пробоя, таких как ацетилен и водород.
В зависимости от типа аварии и ее тяжести, газы могут создать достаточное давление, чтобы вызвать разрушение бака или высоковольтных вводов трансформатора. Как только начинается повреждение бака или вводов, существует большая вероятность возникновения пожара или взрыва. Взрыв может нанести значительный ущерб. В результате разливов трансформаторного масла огонь может распространиться на большую площадь, в зависимости от объема масла, наклона площади подстанции, и типа ее поверхности (гравий или почва). Тепловое излучение и конвективный нагрев от горения трансформаторного масла может повредить окружающие конструкции и конструкции выше зоны огня.
Подстанции подвергаются общепромышленным рискам пожароопасности, таким как использование и хранение легковоспламеняющихся сжатых газов, огневые работы, хранение и обращение с легковоспламеняющимися жидкостями, присутствие нагревательного оборудования, и хранение опасных грузов. Местные нормы пожарной безопасности могут помочь в определении источников пожарной опасности.
На ОРУ подстанций встречаются следующие источники пожароопасности:
Масляные трансформаторы и выключатели
Маслонаполненные концевые кабельные муфты
Охлаждаемые водородом синхронные компенсаторы
Хранение бензина или других воспламеняемых жидкостей
Растительность
Горючие элементы зданий и сооружений
Хранение пестицидов и опасных грузов
Склады
Резервный дизель-генератор
Авария некоторых из критических составляющих, таких как трансформаторы и выключатели может непосредственно привести к потерям дохода или активов. Другие компоненты ОРУ могли создать опасность возникновения пожара (например, горючие элементы зданий и сооружений, расположенные близко к конструкциям подстанции или линиям электропередачи).
Источники пожароопасности в закрытых помещениях подстанций
Пожары в закрытых помещениях подстанций, распределительных устройствах и помещениях щитов управления имеют некоторые, из уже указанных выше, причины.
Возгорание оборудования с изоляцией трансформаторным маслом, маслонаполненные кабели, и HVDC (линии электропередачи высокого напряжения на постоянном токе) может привести к крупным пожарам, сопровождающимся большими материальными убытками и перебоями электроснабжения.
Основные проблемы крупных пожаров в помещениях подстанций - опасность взрыва, значительный нагрев и образование дыма, и которые могут привести к:
Повреждению взрывом конструкции здания
Термическому повреждению конструкции здания
Повреждению дымом другого оборудования.
Вывод по вопросу: Одной из основных опасностей, вызывающих пожары на подстанциях являются, пожалуй, электрические кабели под напряжением, имеющие горючую изоляцию.
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА, ТИПЫ, КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
Распределительное устройство (РУ) — электроустановка, служащая для приёма и распределения электрической энергии одного класса напряжения.
Распределительное устройство содержит набор коммутационных аппаратов, вспомогательные устройства РЗиА и средства учёта и измерения.
По месту расположения
Открытые распределительные устройства (ОРУ) — распределительные устройства, у которых силовые проводники располагаются на открытом воздухе без защиты от воздействия окружающей среды. Обычно в виде ОРУ выполняются распределительные устройства на напряжение от 27,5 кB.
Закрытые распределительные устройства (ЗРУ) — распределительные устройства, оборудование которых устанавливается в закрытых помещениях, либо защищено от контакта с окружающей средой специальными кожухами (в том числе в шкафах наружного исполнения КРУН). Обычно такие распределительные устройства применяют на напряжения до 35 кB. В ряде случаев необходимо применение ЗРУ и на более высоких напряжениях (серийно выпускается оборудование на напряжение до 800 кВ). Применение ЗРУ высоких напряжений обосновано: в местности с агрессивной средой (морской воздух, повышенное запыление), холодным климатом, при строительстве в стеснённых условиях, в городских условиях для снижения уровня шума и для архитектурной эстетичности.
По выполнению секционирования
Схема РУ с одной секцией сборных шин
РУ с одной секцией сборных шин (без секционирования).
К преимуществам такого РУ можно отнести простоту и низкую себестоимость.
К основным недостаткам относятся неудобства в эксплуатации, из-за которых такая система не получила широкого применения:
Профилактический ремонт любого элемента РУ должен сопровождаться отключением всего РУ — а значит лишением всех питающихся от РУ потребителей электроэнергии.
Авария на сборных шинах так же выводит из строя всё РУ.
Схема РУ с двумя секциями сборных шин
Такие РУ выполняются в виде нескольких секций, каждая из которых имеет своё питание и свою нагрузку, соединённых между собой секционными выключателями. На станциях секционный выключатель обычно включен, из-за необходимости параллельной работы генераторов. В случае повреждения на одной из секций секционный выключатель отключается, отсекая повреждённую секцию от РУ. В случае аварии на самом секционном выключателе из строя выходят обе секции, но вероятность такого повреждения относительно мала. На низковольтных РУ (6-10кВ) секционный выключатель обычно оставляют отключённым, так что связанные между собой секции работают независимо друг от друга. В случае если по каким-либо причинам питание одной из секций пропадёт, сработает устройство АВР, которое отключит вводной выключатель секции и включит секционный выключатель. Потребители секции с отключённым питанием будут получать электроэнергию от питания смежной секции через секционный выключатель. Подобная система используется в РУ 6 — 35 кВ подстанций и 6 — 10 кВ станций типа ТЭЦ.
РУ с секционированием сборных шин и обходным устройством
Простое секционирование не решает проблемы планового ремонта отдельных выключателей секции. В случае если необходимо провести ремонт или замену выключателя любого отходящего присоединения, приходится отключать всю секцию, что в некоторых случаях недопустимо. Для решения проблемы используется обходное устройство. Обходное устройство представляет собой один или два обходных выключателя на две секции, обходные разъединители и обходную систему шин. Обходную систему шин подключают через обходные разъединители к разъединителям выключателей присоединений с противоположной от основной системы шин стороны. В случае, когда необходимо провести плановый ремонт или замену какого-либо выключателя, включают обходной выключатель, включают соответствующий нужному выключателю обходной разъединитель, затем ремонтируемый выключатель вместе с его разъединителями отключают. Теперь питание отходящего присоединения осуществляется через обходной выключатель. Подобные системы получили распространение в РУ на напряжении 110—220 кВ.
Подобное РУ похоже по устройству на РУ с секционированием сборных шин и обходным устройством,
но, в отличие от него, обходная система шин используется как рабочая, нагрузки на систему распределяют между обеими системами шин. Это делается для повышения надёжности электроснабжения. Отсутствие питания на одной из систем шин допускается только временно, пока ведутся ремонтные работы на этой системе шин.
К достоинствам этой системы относятся:
Возможность планового ремонта любой системы шин, без вывода из эксплуатации всего РУ.
Возможность разделения системы на две части, для повышения надёжности электроснабжения.
Возможность ограничения тока короткого замыкания
К основным недостаткам следует отнести:
Сложность схемы
Увеличение вероятности повреждений на сборных шинах из-за частых переключений разъединителей.
Наибольшее распространение система получила в РУ на напряжение 110—220 кВ
Открытое распределительное устройство (ОРУ) — распределительное устройство, оборудование которого располагается на открытом воздухе. Все элементы ОРУ размещаются на бетонных или металлических основаниях. Расстояния между элементами выбираются согласно ПУЭ. На напряжении 110 кВ и выше под устройствами, которые используют для работы масло (масляные трансформаторы, выключатели, реакторы) создаются маслоприемники — заполненные гравием углубления. Эта мера направлена на снижение вероятности возникновения пожара и уменьшение повреждений при аварии на таких устройствах.
Территория, на которой располагается ОРУ, в обязательном порядке огораживается.
Преимущества
ОРУ позволяют использовать сколь угодно большие электрические устройства, чем, собственно, и обусловлено их применение на высоких классах напряжений.
Изготовление ОРУ не требует дополнительных затрат на строительство помещений.
ОРУ удобнее ЗРУ в плане расширения и модернизации
Возможно визуальное наблюдение всех аппаратов ОРУ
Недостатки
Эксплуатация ОРУ затруднена в неблагоприятных климатических условиях, кроме того, окружающая среда сильнее воздействует на элементы ОРУ, что приводит к их раннему износу.
ОРУ занимают намного больше места, чем ЗРУ.
Закрытое распределительное устройство (ЗРУ)
В некоторых случаях для ЗРУ используется то же оборудование, что и для ОРУ, но с размещением внутри закрытого помещения. Типичный класс напряжения: 35…110 кВ, реже 220 кВ. ЗРУ такого типа имеют мало преимуществ по сравнению с ОРУ, поэтому используются редко. Более практично применение для ЗРУ специального оборудования.
Скачать документ:
9-ot-i-el-t-9-17-g.doc 490 Кб
