Оборудование электрических подстанций

электрическими подстанциями, основным их оборудованием, его назначением, общими принципами работы.

В сети переменного тока для преобразования электроэнергии используются силовые трансформаторы В

сети переменного тока для преобразования электроэнергии используются силовые трансформаторы. Для приема и распределения электроэнергии служат распределительные устройства.

Электрические подстанции

Электрическая подстанция.

На заднем плане открытое распределительное устройство, на переднем – здание закрытого распределительного устройства.
Цифрами обозначены:
1- портал;
2- силовой трансформатор;
3 – токопровод для передачи электроэнергии от силового трансформатора в закрытое распределительное устройство;
4- разъединитель;
5 - выключатель

1- здание ЗРУ; 2- силовой трансформатор;3 – токопровод для передачи

электроэнергии от силового трансформатора в закрытое распределительное устройство

распределительные устройства (ОРУ) Распределительные устройства бывают открытые и закрытые. Открытые

распределительные устройства (ОРУ) располагаются на открытом воздухе на специальной площадке. Закрытые распределительные устройства (ЗРУ) находятся внутри специального помещения.
Открытыми, как правило, выполняются распределительные устройства напряжением 35 кВ и выше. Распределительные устройства напряжением ниже 35 кВ в большинстве случаев закрытые. В условиях отсутствия достаточного места для размещения ОРУ, например, в городском районе, или при повышенной загрязненности атмосферы распределительные устройства на напряжение 35-220 кВ сооружаются закрытыми.

Распределительные устройства состоят из:
- токоведущих частей;
- электрических аппаратов;
- вспомогательных устройств и сооружений (зданий, порталов, стоек, молниеотводов);
- устройств релейной защиты, автоматики и управления, измерительных приборов.

надо строить здание, а достаточно подготовить специальную площадку со стойками

для установки электрического оборудования, порталами (специальными опорами), молниеотводами;
- на открытой площадке легко наблюдать за оборудованием;
- для сооружение ОРУ и монтажа оборудования по сравнению с ЗРУ требуется меньше времени;
- на ОРУ легче выполнить реконструкцию или расширить его.
Недостатки ОРУ:
- оборудование должно быть специального исполнения для наружной установки с защитой от атмосферных осадков, запыления, загрязнения, колебаний температуры, иметь специальные уплотнения для предотвращения попадания в него влаги;
- неудобство выполнения работ зимой, при неблагоприятной погоде;
- ОРУ занимают большую площадь, чем ЗРУ.

Открытые распределительные устройства

Открытые распределительные устройства

могут монтироваться из электрических аппаратов, токоведущих частей и другого оборудования,

взятого в отдельности или с использованием комплектных распределительных устройств (КРУ).
На фотографии представлено ЗРУ напряжением 6 кВ старой подстанции, собранной на месте без применения КРУ.

3-35 кВ широко применится комплектные распределительные устройства (КРУ) с воздушной

изоляцией и 110-220 кВ с изоляцией из элегаза. На фотографии представлено закрытое распределительное устройство, состоящее из отдельных шкафов КРУ
Комплектное распределительное устройство – это устройство, состоящее из закрытых шкафов со встроенными в них аппаратами, измерительными и защитными приборами, токоведущими частями.

Распределительное устройство напряжением 10 кВ, собранное из шкафов КРУ.

группы из трех однофазных трансформаторов. Более экономичными являются трехфазные трансформаторы,

поскольку в них меньше потери электроэнергии, трехфазные трансформаторы дешевле, так как меньше требуется материалов на их изготовление. Максимальная мощность трансформаторов ограничена их массой и размерами, условиями транспортировки и составляет 1000-125 МВА. Однофазные трансформаторы применяются если невозможно изготовление трехфазных или затруднена их транспортировка.
По числу обмоток на фазу трансформаторы делятся на двухобмоточные и трехобмоточные.

обмотки 2, изоляция, вводы высокого и низкого напряжения (3, 4),

бак 5, охлаждающее устройство 6, тележка 7.
В магнитной системе проходит магнитный поток трансформатора . Магнитопровод – конструктивная и механическая основа трансформатора. Он выполняется из отдельных листов электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком или специальным жаростойким покрытием, наносимым на металлургическом заводе после проката. Стяжка магнитопровода осуществляется специальными бандажами. На магнитопроводе устанавлены обмотки, проводники, соединяющие обмотки с вводами. Магнитопровод с обмотками называется активной частью трансформатора.

Силовые трансформаторы

Для проводников обмотки используется медь и алюминий. Трансфоматоры мощностью до 6300 кВА изготавливаются с алюминиевыми обмотками.
В масляных трансформаторах основной изоляцией является масло в сочетании с бумагой, электрокартоном, деревом, гетинаксом.
Активную часть вместе с отводами, устройствами для регулирования напряжения помещают в бак. На крышке бака крепятся вводы 3, 4, расширитель 8. На стенках бака – охладительные устройства – радиаторы 6.
Расширитель 8 представляет собой цилиндрический сосуд, соединенный с баком трубопроводом для уменьшения площади соприкосновения масла с воздухом. Расширитель связан с атмосферой через воздухоосушитель.
Для очистки трансформаторного масла от влаги и продуктов окисления служит термосифонный фильтр 9.

Активная часть трансформатора
во время капитального ремонта

Силовой трансформатор
на действующей подстанции

осуществляется естественной конвекцией воздуха и лучеиспусканием. Применяется для трансформаторов мощностью

до 1600 кВА;
- естественное масляное (тепло, выделяющееся в обмотках передается маслу, циркулирующему в баке и радиаторных трубах, охлаждаемых окружающим воздухом);
- масляное с дутьем и естественной циркуляцией масла (в навесных радиаторах помещаются вентиляторы);
- масляное с дутьем и принудительной циркуляцией масла (циркуляционные насосы подают масло в охладители, для обдува охладителей применяются вентиляторы). Охладители могут быть навесные (расположены на баке трансформатора);
- масляно-водяное (охладители состоят из трубок, по которым циркулирует вода, а между ними движется масло).

трансформатора: 1- бак; 2 – расширитель; 3- ввод; 4 –

термосифонный фильтр; 5 – радиаторные трубы

Силовые трансформаторы

5

2

3

4

2

циркуляцией масла через воздушные охладители 1 с вентиляторами 2
1
2

с 1952г


В распределительных устройствах напряжением до 35 кВ

токоведущие части (сборные шины, ошиновка) выполняются в виде жестких алюминиевых шин, закрепленных на опорных изоляторах. Жесткие шины в трехфазных цепях переменного тока окрашивают в желтый (фаза А), зеленый (фаза В) и красный (фаза С) цвет.

Шкаф КРУ на напряжение 10 кВ

сборные
шины

ошиновка

электрических подстанций
Токоведущие части распределительных устройств на напряжение 35 кВ и

выше выполняются сталеалюминиевыми проводами, подвешенными на порталах с помощью гирлянд подвесных изоляторов.

сталеалюминиевыми проводами

электрические аппараты:

выключатели;
разъединители;
трансформаторы тока;
трансформаторы напряжения;
плавкие предохранители;
короткозамыкатели;
отделители.

отключения тока. Выключатель служит для включения и отключения цепи в

любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход. Наиболее тяжелой операцией является отключение токов короткого замыкания и включение на существующее короткое замыкание.

Основные конструктивные элементы выключателей: контакты, дугогасительное устройство, токоведущие части, корпус, изоляционная конструкция, приводной механизм.

По конструктивным особенностям и способу гашения дуги различают следующие типы выключателей:
- масляные баковые (многообъемные). В них масло служит для изоляции токоведущих частей и для гашения дуги;
- маломасляные (малообъемные). В них масло служит дугогасящей средой и только частично изоляцией между разомкнутыми контактами. Изоляция токоведущих частей друг от друга и от зазаемленых конструкций осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами;
- воздушные (гашение дуги происходит сжатым воздухом, изоляция токоведущих частей дугогасительного устройства осуществляется фарфором или другими твердыми изолирующими материалами);
- элегазовые, заполненные элегазом SF6, используемым для изоляции и гашения дуги дугогасительными устройствами с автопневматическим дутьем);
-вакуумные (контакты находятся в вакуумной дугогасительной камере);
-электромагнитные (гашение дуги происходит в дугогасительной камере, куда дуга перемещается в созданном магнитном поле).

Масляный баковый выключатель
на напряжение 110 кВ

цепи без тока или с незначительным током. Разъединитель для обеспечения

безопасности имеет в отключенном положении изоляционный промежуток.
При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между токоведущими частями, оставшимися под напряжением и аппаратами, выведенными в ремонт.

Разъединителем нельзя отключать ток нагрузки, так как контактная система не имеет дугогасительных устройств и в случае ошибочного отключения токов нагрузки возникает дуга, которая может привести к междуфазному КЗ. Перед операцией разъединителем цепь должна быть разомкнута выключателем.

В результате отключения разъединителем электрической цепи под нагрузкой возникла электрическая дуга

Разъединитель поворотного типа в отключенном положении

удобных для подключения измерительных приборов и реле (1 , 5

А), а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Трансформатор тока проходной
(номинальное напряжение 10 кВ)

Трансформатор тока ТФЗМ 110Б
(номинальное напряжение 110 кВ)

значения 100 или

В и

для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Трансформатор напряжения однофазный с литой изоляцией ЗНОЛ-10 (номинальное напряжение 10 кВ)

Трансформатор напряжения маслонаполненный ЗНМИ -10 однофазный с литой изоляцией (номинальное напряжение 10 кВ)

Трансформатор напряжения маслонаполненный НКФ -110 однофазный с литой изоляцией (номинальное напряжение 10 кВ)

закрытых шкафов со встроенными в них аппаратами, измерительными и защитными

приборами, токоведущими частями.
Шкафы КРУ изготовляются на заводах, это повышает качество монтажа, обеспечивает высокую надежность работы всех узлов, облегчает наладку.
Шкафы с полностью собранным и готовым к работе оборудованием транспортируют в распределительное устройство. Там их устанавливают, соединяют сборные шины на стыках шкафов, подводят силовые и контрольные кабели. Таким образом, применение КРУ позволяет ускорить монтаж распределительного устройства. КРУ безопасно в обслуживании, поскольку оборудование и токоведущие части, находящиеся под напряжением, закрыты металлическим кожухом.

Шкаф КРУ
на напряжение 6 кВ

Монтаж шкафов КРУ на заводе

кВ. Дверь отсека выкатной 1 части открыта. В отсеке выкатного

элемента находится тележка 3 (выкачена вперед). На тележке установлен выключатель 4 или другое оборудование (трансформаторы напряжения, разрядники).
Кроме отсека выкатного элемента шкаф имеет отсек сборных шин (в нем на фото видны сборные шины, окрашенные в желтый (фаза А), зеленый (фаза В) и красный (фаза С) цвет), релейный шкаф, линейный отсек. В линейный отсек вводится кабель и располагается кабельная воронка.

Шкаф КРУ на напряжение 10 кВ:
1- отсек выкатной части;
2 – релейный шкаф;
3- тележка;
4- выключатель;
5 – втычные контакты (выполняют функцию разъединителей). При выкатывании тележки размыкают цепь, создавая видимый разрыв;
6 – отсек сборных шин;
7 – сборные шины;
8 – линейный отсек

распределительного устройства?
3. Преимущества и недостатки открытых распределительных устройств по сравнению

с закрытыми.
4. Как выполняются токоведущие части распределительных устройств?
5. Что представляет собой комплектное распределительное устройство (КРУ)? Преимущества применения КРУ.
6. Назначение силового трансформатора. Назовите основные элементы конструкции масляного силового трансформатора.
7. Назначение выключателя, разъединителя, трансформатора тока и трансформатора напряжения.

М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.
Иванов И.И., Соловьев Г.И.,

Равдоник В.С. Электротехника.- СПб.: Издательство «Лань», 2003. – 496 с.
Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 640 с.
http://www.rza.org.ua
http://rzva.com.ua/
http://zva.uran.biz.ua/
http://www.abm-amper.com/
http://www.ztr.ua/
http://cztt.ru/