Проектирование электрической подстанции 330/110/10 кВ

 Схема включения приборов и трансформаторов тока приведена на рисунке 7.2.

Рисунок 7.2 Схема включения контрольно-измерительных приборов во вторичную обмотку трансформатора тока

rприб = Sприб/I22 = 2/ 52 = 0,08 Ом;

rк = 0,1 Ом, т.к. подключается 5 приборов.

rпр = Z2ном - rприб - rк = 1,2 - 0,08 - 0,1 =1,02 Ом

Определяем сечение соединительных проводов

= 1,28 мм2

Принимаем контрольный кабель КВВГнг - 2,5 мм2.

Выбор трансформаторов напряжения в РУ110 кВ

Трансформаторы напряжения выбираем по номинальному напряжению и проверяем по вторичной нагрузке.

По таблице 5.13 [2] выбираем трансформатор напряжения НКФ-110-58

Вторичную нагрузку и приборы подключенные к трансформатор напряжения НКФ-110-58 заносим в таблицу 7.8.

Таблица 7.8 Приборы в цепи трансформатора напряжения НКФ-110-58

Sгр = =199 ВА Sгр S2н 199 ВА < 1200 ВА

Как видно из таблицы выбранный трансформатор напряжения удовлетворяет условиям выбора.

9. Описание конструкции распределительного устройства

Для РУ 330 кВ принимаем открытое распределительное устройство.

Распределительное устройство, расположенное на открытом воздухе, называется открытым распределительным устройством. Открытые РУ должны обеспечить надёжность работы, безопасность и удобство обслуживания при минимальных затратах на сооружение, возможность расширения, максимальное применение крупноблочных узлов заводского изготовления.

Расстояние между токоведущими частями и от них до различных элементов ОРУ выбирается в соответствии с ПУЭ.

Ошиновка ОРУ выполняется гибким сталеалюминевым проводом. Гибкие шины крепятся с помощью подвесных изоляторов на порталах. Линейные и шинные порталы и все опоры под аппаратами - стандартные, железобетонные. Большое количество портальных конструкций вызывает необходимость производства работ на высоте, затрудняет и удорожает монтаж.

По территории ОРУ предусматриваются проезды для возможности механизации монтажа и ремонта оборудования.

Под силовыми трансформаторами предусматривается маслоприёмник, укладывается слой гравия толщиной не менее 25 см, и масло стекает в аварийных случаях в маслосборники. Кабели оперативных цепей, цепей управления и релейной защиты, автоматики и воздухопроводы прокладываются в лотках из железобетонных конструкций без заглубления их в почву.

Для схемы с двумя рабочими и одной обходной системами шин применяется типовая компоновка «ОРУ, разработанная институтом «Энергосетьпроект».

В принятой компоновке все выключатели размещаются в один ряд около второй секции шин, что облегчает их обслуживание.

Такие ОРУ называют однорядными в отличие от других компоновок, где выключатели линий расположены в одном ряду, а выключатели трансформаторов - в другом.

Каждый полюс шинных разъединителей второй секции шин расположен под проводами соответствующей фазы сборных шин. Такое расположение ( килевое) позволяет выполнить соединение шинных разъединителей ( развилку ) непосредственно под сборными шинами и на этом же уровне присоединить выключатель. Данные разъединители имеют полюсное управление.

Количество выключателей соответствует числу присоединений, а также шиносоединительный и обходной выключатели. ШСВ - для соединения между собой рабочих систем шин, ОВ - для замены вышедшего из строя выключателя присоединения.

Достоинство схемы: надёжность; выключатель любого присоединения можно заменить ОВ.

Недостатки: большое количество выключателей и разъединителей и операций производимых ими; повреждение ШСВ равносильно КЗ на обеих системах шин, так как приводит к отключению всех присоединений; увеличиваются затраты на сооружение РУ за счёт необходимости установки ОВ и ШСВ.

Гибкость схемы можно осуществить секционированием одной или обеих систем шин.

10. Релейная защита

Трансформаторы и автотрансформаторы конструктивно весьма надежны благодаря отсутствию у них движущихся или вращающихся частей. Несмотря на это, в процессе эксплуатации возможны и практически имеют место их повреждения и нарушения нормальных режимов работы. Поэтому трансформаторы и автотрансформаторы должны оснащаться соответствующей релейной защитой.

В обмотках трансформаторов и автотрансформаторов могут возникать короткие замыкания между фазами, одной или двух фаз на землю, между витками одной фазы и замыкания между обмотками разных напряжений. На вводах трансформаторов и автотрансформаторов, ошиновке и в кабелях также могут возникать короткие замыкания между фазами и на землю.

Кроме указанных повреждений, в условиях эксплуатации могут происходить нарушения нормальных режимов работы трансформаторов и автотрансформаторов, к которым относятся: прохождение через трансформатор или автотрансформатор сверхтоков при повреждении других связанных с ними элементов, перегрузка, выделение из масла горючих газов, понижение уровня масла, повышение его температуры.

Из изложенного следует, что защита трансформаторов и автотрансформаторов должна выполнять следующие функции:

а) отключать трансформатор (автотрансформатор) от всех источников питания при его повреждении;

б) отключать трансформатор (автотрансформатор) от поврежденной части установки при прохождении через него сверхтока в случаях повреждения шин или другого оборудования, связанного с трансформатором (автотрансформатором), а также при повреждениях смежного оборудования и отказах его защиты или выключателей;

в) подавать предупредительный сигнал дежурному персоналу подстанции (или электростанции) при перегрузке трансформатора (автотрансформатора), выделении газа ил масла, понижении уровня масла, повышении его температуры.

В соответствии с назначением для защиты трансформаторов (автотрансформаторов) при их повреждениях и сигнализации о нарушении нормальных режимов работы применяются следующие типы защит [Л. 5, 7, 41, 60, 76]:

многофазных замыканий в обмотках и на выводах;

однофазных замыканий на землю в обмотке и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью;

витковых замыканий в обмотках;

токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;

токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;

понижения уровня масла;

частичного пробоя изоляции вводов 500 кВ;

однофазных замыканий на землю в сетях 3 - 10 кВ с изолированной нейтралью, если трансформатор питает сеть, в которой отключение однофазных замыканий на землю необходимо но требованиям безопасности

Газовая защита от повреждений внутри кожуха, сопровождающихся выделением газа, и от понижения уровня масла должна быть предусмотрена:

для трансформаторов мощностью 6,3 МВА и более;

для шунтирующих реакторов напряжением 500 кВ;

для внутрицеховых понижающих трансформаторов мощностью 630 кВ А и более.

Газовую защиту можно устанавливать также на трансформаторах мощностью 1 - 4 МВ А

Газовая защита должна действовать на сигнал при слабом газообразовании и понижении уровня масла и на отключение при интенсивном газообразовании и дальнейшем понижении уровня масла.

Защита от повреждений внутри кожуха трансформатора, сопровождающихся выделением газа, может быть выполнена также с использованием реле давления.

Защита от понижения уровня масла может быт ь выполнена также в виде отдельного реле уровня в расширителе т рансформатора.

Для защиты контакторного устройства Р11Н с разрывом дуги в масле следует предусматривать отдельное газовое реле и реле давления.

Для защиты избирателей РПН, размещаемых в отдельном баке, следует предусматривать отдельное газовое реле.

Должна быть предусмотрена возможность перевода действия отключающего элемента газовой защиты на сигнал и выполнения раздельной сигнализации от сигнального и отключающих элементов газового реле (различающейся характером сигнала).

Допускается выполнение газовой защиты с действием отключающего элемента только на сигнал:

на трансформаторах, которые установлены в районах, подверженных землетрясениям;

на внутрицеховых понижающих трансформаторах мощностью 2,5 МВ А и менее, не имеющих выключателей со стороны высшего напряжения.

Для защиты от повреждений на выводах, а также от внутренних повреждений должны быть предусмотрены:

Продольная дифференциальная токовая защита без выдержки времени на трансформаторах мощностью 6,3 МВА и более, на шунтирующих реакторах 500 кВ, а также на трансформаторах мощностью 4 MB А при параллельной работе последних с целью селективного отключения поврежденного трансформатора.

Дифференциальная защита может быть предусмотрена на трансформаторах меньшей мощности, но не менее 1 МВ А, если:

токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности, а максимальная токовая защита имеет выдержку времени более 0,5 с;

трансформатор установлен в районе, подверженном землетрясениям.

Токовая отсечка без выдержки времени, устанавливаемая со стороны питания и охватывающая часть обмотки трансформатора, если не предусматривается дифференциальная защита.

Указанные защиты должны действовать на отключение всех выключателей трансформатора.

Продольная дифференциальная токовая защита должна осуществляться с применением специальных реле тока, отстроенных от бросков тока намагничивания, переходных и установившихся токов небаланса (например, насыщающиеся трансформаторы тока, тормозные обмотки).

На трансформаторах мощностью до 25 MB А допускается выполнение защиты с реле тока, отстроенными но току срабатывания от бросков тока намагничивания и переходных значений токов небаланса (дифференциальная отсечка), если при этом обеспечивается требуемая чувствительность.

Продольная дифференциальная защита должна быть выполнена так, чтобы в зону се действия входили соединения трансформатора со сборными шинами.

Допускается использование для дифференциальной защиты трансформаторов тока, встроенных в трансформатор, при наличии защиты, обеспечивающей отключение (с требуемым быстродействием) КЗ в соединениях трансформатора со сборными шинами.

Если в цепи низшего напряжения трансформатора установлен реактор и защита трансформатора не обеспечивает требования чувствительности при КЗ за реактором, допускается установка трансформаторов тока со стороны выводов низшего напряжения трансформатора для осуществления защиты реактора.

Повреждения на выводах высшего напряжения трансформаторов допускается ликвидировать защитой линии.

В отдельных случаях при отсутствии встроенных трансформаторов тока допускается применение выносных трансформаторов тока, если при использовании накладных или магнитных трансформаторов тока не обеспечиваются требуемые характеристики защиты.

На трансформаторах мощностью 1 MB А и более в качестве защиты от токов в обмотках, обусловленных внешними многофазными КЗ, должны быть предусмотрены следующие защиты с дейст вием на отключение:

1. На повышающих трансформаторах с двусторонним питанием - токовая защита обратной последовательности от несимметричных КЗ и максимальная токовая защита с минимальным пуском напряжения от симметричных КЗ или максимальная токовая защита с комбинированным пуском напряжения .

2. На понижающих трансформаторах - максимальная токовая защита с комбинированным пуском напряжения или без него; на мощных понижающих трансформаторах при наличии двустороннего питания можно применять токовую защиту обратной последовательности от несимметричных КЗ и максимальную токовую защиту с минимальным пуском напряжения от симметричных КЗ.

При выборе тока срабатывания максимальной токовой защиты необходимо учитывать возможные токи перегрузки при отключении параллельно работающих трансформаторов и ток самозапуска электродвигателей, питающихся от трансформаторов.

На понижающих автотрансформаторах 330 кВ и выше следует предусматривать дистанционную защиту для действия при внешних многофазных КЗ в случаях, когда это требуется для обеспечения дальнего резервирования или согласования защит смежных напряжений; в этих же случаях указанную защиту допускается устанавливать на автотрансформаторах 220 кВ.

Защиту от токов, обусловленных внешними многофазными КЗ, следует устанавливать:

1) на двухобмоточных трансформаторах - со стороны основного питания;

2) на многообмоточных трансформаторах, присоединенных тремя и более выключателями, - со всех сторон трансформатора; допускается не устанавливать защиту на одной из сторон трансформатора, а выполнять се со стороны основного питания, так чтобы она с меньшей выдержкой времени отключала выключатели с той стороны, на которой за щ и та от с утст вует;

3) на понижающем двухобмоточном трансформаторе, питающем раздельно работающие секции, - со стороны питания и со стороны каждой секции;

4) при применении накладных трансформаторов тока на стороне высшего напряжения - со стороны низшего напряжения на двухобмоточном трансформаторе и со стороны низшего и среднего напряжений на трехобмоточном трансформаторе.

На повышающих трансформаторах мощностью 1 MB А и более, на трансформаторах с двух- и трехсторонним питанием и на автотрансформаторах по условию необходимости резервирования отключения замыканий на землю на смежных элементах, а на автотрансформаторах, кроме того, и по условию обеспечения селективности защит от замыканий на землю сетей разных напряжений должна быть предусмотрена токовая защита нулевой последовательности от внешних замыканий на землю, устанавливаемая со стороны обмотки, присоединенной к сети с большими токами замыкания на землю.

На автотрансформаторах (многообмоточных трансформаторах) с питанием с нескольких сторон защиту от токов, вызванных внешними КЗ, необходимо выполнять направленной, если это требуется по условиям селективности.

На автотрансформаторах 220 - 500 кВ подстанций, блоках генератор - трансформатор 330 - 500 кВ и автотрансформаторах связи 220 - 500 кВ электростанций должна быть предусмотрена возможность оперативного ускорения защит от токов, обусловленных внешними КЗ, при выводе из действия дифференциальных защит шин или ошиновки, обеспечивающего отключение повреждений на элементах, оставшихся без быстродействующей защиты с выдержкой времени около 0,5 с.

Если предохранители на присоединениях низшего напряжения и предохранители (или релейная защита) на стороне высшего напряжения обслуживаются и находятся в ведении одного и того же персонала (например, только персонала энергосистемы или только персонала потребителя), то главный предохранитель или автоматический выключатель на стороне низшего напряжения трансформатора может не устанавливаться.

На трансформаторах мощностью 0,4 МВ А и более в зависимости от вероятности и значения возможной перегрузки следует предусматривать максимальную токовую защиту от токов, обусловленных перегрузкой, с действием на сигнал.

Для подстанций без постоянного дежурства персонала допускается предусматривать действие этой защиты на автоматическую разгрузку или отключение (при невозможности ликвидации перегрузки другими средствами).

Защиту линейного добавочного трансформатора, установленного со стороны низшего напряжения автотрансформатора, следует осуществлять:

газовой защитой собственно добавочною трансформатора и защитой контакторного устройства РПН, которая может быть выполнена с применением реле давления или отдельного газового реле;

дифференциальной токовой защитой цепей стороны низшего напряжения автотрансформатора.

11. Специальное задание

Оперативные переключения в электроустановках;

Одной из наиболее сложных и ответственных задач, требующей досконального знания схемы электроснабжения электроустановки, является производство оперативных переключений. Переключения производятся в связи с подготовкой рабочих мест для выполнения разного рода работ в электроустановке (монтажных, наладочных, ремонтных и др.), для обеспечения надежного, экономичного и безопасного электроснабжения производства и по ряду других причин, связанных с оперативно-диспетчерским управлением в энергосистеме.

При производстве оперативных переключений должно иметься четкое разграничение обязанностей всех звеньев оперативно-диспетчерского персонала. Переключения проводятся по распоряжению или с ведома вышестоящего оперативного персонала, в оперативном управлении или ведении которого находится данное электрооборудование. В соответствии с установленным у потребителя электрической энергии порядком это может быть устное или телефонное распоряжение с записью в оперативном журнале.

Приказом от 30.06.2003 г. № 266 Минэнерго Белоруси утверждена Инструкция по переключениям в электроустановках, которая определяет порядок и последовательность выполнения переключений в электроустановках напряжением до и выше 1000 В.

Инструкция составлена в соответствии с федеральным законодательством, ПТЭ электрических станций и сетей, правилами по охране труда.

На основании указанной инструкции на электростанциях, в электрических сетях и на других объектах должны быть разработаны местные инструкции по производству переключений, учитывающие особенности нормальных и ремонтных схем электрических соединений электроустановок, конструкцию и состав оборудования РУ, особенности устройства РЗА, порядок оперативного обслуживания этих объектов. В инструкциях должны быть отражены особенности и порядок переключений при оперативном обслуживании электрооборудования.

Содержание распоряжения о переключении и порядок его выполнения определяются отдающим его вышестоящим оперативным персоналом с учетом сложности задания, необходимой координации действий оперативного персонала и согласованности изменений в схемах электроустановок. В распоряжении указываются цель переключений и последовательность выполнения операций в схеме электроустановки и цепях РЗА с необходимой степенью детализации, определяемой вышестоящим оперативно-диспетчерским персоналом.

На электростанциях и подстанциях с постоянным дежурством оперативного персонала исполнителю переключений одновременно выдается не более одного задания на проведение оперативных переключений, содержащего операции одного целевого назначения.

При устранении повреждений в электросетях напряжением 10 кВ и ниже допускается выполнение очередных заданий без предварительного сообщения диспетчеру о выполнении предыдущих заданий.

Распоряжение диспетчера о переключении считается выполненным, если получивший распоряжение сообщил диспетчеру о его выполнении.

Оперативные переключения должен выполнять работник из числа оперативного персонала, непосредственно обслуживающий электроустановки. Сложные переключения, а также все переключения (кроме одиночных) на электроустановках, не оборудованных блокировочными устройствами или имеющих неисправные блокировочные устройства, должны выполняться по программам или бланкам переключений.

К сложным переключениям относятся переключения, требующие строгой последовательности операций с коммутационными аппаратами, заземляющими разъединителями и устройствами РЗА. Перечни сложных переключений, утверждаемые техническим руководителем предприятия (организации), техническими руководителями соответствующих АО-энерго и энергообъектов, должны храниться на диспетчерских пунктах, центральных (главных) щитах управления электрических станций и подстанций.

Бланк переключений (обычный) представляет собой оперативный документ, в котором приводится строгая последовательность операций с коммутационными аппаратами, заземляющими разъединителями (ножами), цепями оперативного тока, устройствами РЗА, операций по проверке отсутствия напряжения, наложению и снятию переносных заземлений, вывешиванию и снятию плакатов, а также необходимых (по условиям безопасности персонала и сохранности оборудования) проверочных операций.

Типовой бланк переключений представляет собой оперативный документ, в котором указывается строгая последовательность операций при выполнении повторяющихся сложных переключений в электроустановках для конкретных схем электрических соединений и состояний устройств РЗА.

При производстве сложных переключений не допускается замена бланков или программ переключений какими-либо другими документами.

В бланках переключений указываются наиболее важные проверочные действия персонала:

-проверка отсутствия напряжения перед наложением заземлений (включением заземляющих ножей) на токоведущие части;

-проверка на месте включенного положения шиносоединительного выключателя до начала выполнения операций по переводу присоединений с одной системы шин на другую;

-проверка на месте отключенного положения выключателя, если следующей является операция с разъединителями;

-проверка на месте или по устройствам сигнализации положения каждого коммутационного аппарата первичной цепи после выполнения операции этим аппаратом;