Виды трансформаторных подстанций

Целям приема, преобразования и распределения электроэнергии служат трансформаторные подстанции. Конкретно распределительные подстанции служат только для приема и распределения электроэнергии, но без преобразования.

Основным элементом трансформаторной подстанции является силовой трансформатор, а в некоторых случаях автотрансформатор. Подстанция может иметь один или несколько трансформаторов, работающих параллельно.

Силовые трансформаторы обычно масляные, с естественной циркуляцией масла и охлаждающего воздуха. Используются также сухие силовые трансформаторы, которые имеют худшие технико-экономические характеристики, но иногда отдают предпочтение из-за того, что требования к месту и способу установки более легкие по сравнению с масляными.

Трансформаторная подстанция обычно размещается в здании, на отдельном участке на улице или на опоре. Она всегда устанавливается таким образом, чтобы исключить поражение электрическим током и надежно выполнть свои функции в системе распределения электроэнергии.

В зависимости от того, насколько велико удаление потребителя от источника питания, а также в зависимости от количества потребляемой мощности, в системах электрификации применяются подстанции следующих четырех основных видов:

Узловая распределительная подстанция;

Главная понизительная подстанция;

Подстанция глубокого ввода;

Чаще всего узловые распределительные подстанции находятся в ведении организации, осуществляющей электроснабжение, поэтому и размещаются эти подстанции вне предприятия, но вблизи него.

Когда УРП определенно предназначена для питания нескольких подстанций глубокого ввода, на одном предприятии, то рассматривают возможность размещения УРП на территории этого предприятия, и тогда эксплуатация подстанции ложится на плечи персонала предприятия.

ГПП считается одним источником, если питается по одной двухцепной линии, и двумя источниками, если питается по двум одноцепным линиям ( на разных опорах) или по двум кабельным линиям, проложенным по разным трассам. ТЭЦ можно принять за несколько источников питания, если при выходе из строя генератора или при аварии на секции остальные секции ( генераторы) продолжают работать.

Предназначение ПГВ — питание группы установок конкретного предприятия или какого-то отдельного объекта на этом предприятии. Схемами с глубоким вводом называют схемы электроснабжения с подстанциями глубокого ввода.

Подстанции глубоких вводов располагаются вблизи наиболее крупных энергоемких производств и корпусов с концентрированной нагрузкой, например: прокатные и электросталеплавильные цехи; сталепроволочные и крепежно-калибровочные блоки метизных заводов; обогатительные фабрики и ряд других производств.

Трансформаторные пункты часто выполняют сегодня из комплектных трансформаторных подстанций. Число трансформаторов может здесь варьироваться. Когда питаются потребители 3 категории, то, как правило, устанавливается один трансформатор. Когда в районе сконцентрирована значительная мощность нагрузки на 380 / 220 вольт, или когда питаются потребители 2 и 1 категорий, то трансформаторов ставится два.

Способы присоединения трансформаторных подстанций к питающим линиям различны, и подразделяются подстанции по этому признаку на:

Тупиковые трансформаторные подстанции;

Проходные трансформаторные подстанции;

Ответвительные трансформаторные подстанции.

На тупиковую подстанцию питание подается отдельной линией. Для питания тупиковых подстанций используются радиальные схемы питания, либо такая подстанция является последней в магистральной схеме с питанием односторонним.

Для проходных подстанций характерно включение в рассечку (в проход) магистральной линии питания, когда имеют место как вход, так и выход линии. Ответвительные подстанции подключаются через ответвления от питающих линий.

КТП широко применяются на производственных предприятиях, где их устанавливают внутри или снаружи (КТПН). Сборные подстанции изготавливают на заводах отдельными элементами, затем на месте элементы собирают и монтируют.

Любая трансформаторная подстанция включает в себя три главных блока:

Распределительное устройство низшего напряжения;

Распределительное устройство высшего напряжения.

Являясь одним из главных составляющих звеньев в системе электрификации любого крупного производственного предприятия, трансформаторная подстанция требует особо тщательного подхода к формированию наиболее рациональным способом схемы распределения электроэнергии.

Место установки подстанции подбирается так, чтобы распределительная и трансформаторная подстанции всех необходимых параметров были бы расположены как можно ближе к центру обеспечиваемых ими групп нагрузок. Если от этой стратегии отступить, то возрастут потери, увеличится расход кабелей, проводов и т. д.

Подстанции классифицируются по месту их базирования на территории того или иного объекта на четыре типа:

Отдельно стоящие подстанции, располагающиеся на каком-то расстоянии от зданий;

Пристроенные подстанции, примыкающие непосредственно к стенам снаружи здания;

Встроенные подстанции, располагающиеся в специализированных отдельных помещениях внутри строения или примыкающие изнутри сооружения к его стенам;

Внутрицеховые подстанции, находящиеся внутри цехов, то есть электрооборудование размещается непосредственно в рабочем помещении, либо в закрытом помещении с выкаткой оборудования подстанции в цеха.

Промышленные сети с напряжением от 6 кВ до 10 кВ, с целью их сближения с электроприемниками, рекомендуется оснащать внутренними, интегрированными в здания или пристроенными к ним подстанциями.

Для очень крупных многопролетных цехов значительной ширины наиболее подходящими являются внутрицеховые трансформаторные подстанции, к примеру для производств, связанных с деревообработкой, с металлообработкой, и для иных производств, для установки в котельных, в насосных, в компрессорных станциях.

Монтаж таких подстанций осуществляют чаще всего возле колонн или возле закрытых помещений внутри цеха, за пределами зоны работы кранов. Эти подстанции подходят только для зданий второй и первой степени по огнестойкости, с производствами категорий Д и Г в соответствии с противопожарными нормами.

Количество силовых масляных трансформаторов, установленных во внутрицеховых подстанциях не должно превышать трех штук. Это ограничение не касается сухих трансформаторов или трансформаторов заполненных негорючей жидкостью. Трансформаторы внутрицеховых подстанций можно выкатывать из цеха, тогда естественной вентиляции будет достаточно.

Если применение внутрицеховых подстанций недопустимо, например из-за обычного загрязнения воздуха рабочей зоны, или по причине нахождения потребителей за пределами цеха, тогда лучше подойдут пристроенные трансформаторные подстанции.

Встроенные и пристроенные ТП как правило располагают вдоль длинной стороны цеха, ближней к источнику питания, либо в небольших цехах — в чередующемся порядке вдоль двух стен цеха.

Что касается отдельно стоящих подстанций, то они сооружаются на территории предприятия, но на заданном расстоянии от цехов, поскольку предназначены для электрификации одного или нескольких цехов. Такие ТП применяют, как правило, в случае невозможности установки пристроенных или внутренних подстанций по условиям рабочего процесса или по архитектурным соображениям.

Отдельно стоящие ТП подходят для предприятий малой мощности, где они питают несколько маломощных цехов, разбросанных по всему предприятию.

Иногда удобно разместить щит низкого напряжения в цеху, а сам трансформатор — снаружи здания. Так цеховая подстанция занимает по площади меньше места в цеху, чем встроенная.

Относительно компоновки подстанции важно помнить, что она обязательно соотносится с генеральным планом объекта электроснабжения. Нужно непременно учесть СНиПы и размеры элементов зданий. Главные критерии при этом следующие:

Безопасность обслуживания оборудования в штатном режиме работы установки;

Удобство наблюдения за индикаторами положения разъединителей и выключателей, а также за уровнем трансформаторного масла в соответствующих аппаратах;

Надлежащая степень обнаружения повреждений в случае нарушения штатных условий функционирования установки при дуговом коротком замыкании;

Безопасность осмотра и ремонта как любого аппарата так и любой цепи при снятом напряжении, без помех для соседних цепей, пребывающих под напряжением;

Достаточная механическая стойкость опорных конструкций оборудования;

Удобство транспортировки оборудования;

По возможности максимальная экономия площади.

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:

Источник

Выбор местоположения ГПП или ГРП, а также цеховых трансформаторных подстанций

Главный распределительный пункт ГРП или главную понизительную подстанцию ГПП (ее иногда называют главной питающей подстанцией) строят в центре электрических нагрузок предприятия, исходя из технико-экономических расчетов. Для того, чтоб определить центр этих самых электрических нагрузок, выполняют построение картограммы электрических нагрузок, которая представляет из себя генеральный план предприятия с показанными на нем осветительными и силовыми нагрузками каждого здания.

Центр нагрузок может быть найден методами построения равнодействующих нагрузок, которые аналогичны методам теоретической механики. Однако далеко не всегда удается разместить ГПП или ГРП в рассчитанном месте, поскольку необходимо учитывать еще и противопожарные, транспортные, архитектурно-строительные и прочие факторы. Поэтому местоположение главной понизительной подстанции ГПП и главного распределительного пункта следует находить с учетом вышеперечисленных факторов.

А вот выбор числа и местоположения цеховых трансформаторных подстанций ЦТП, а также мощности и количество силовых трансформаторов задача не из легких. В этом случае необходимо сопоставить минимум несколько вариантов электроснабжения, выбирая при этом вариант наименее затратный по капитальным затратам и эксплуатационным расходам, наиболее экономный с точки зрения расхода цветных металлов (алюминий и медь) и при этом соответствующий необходимому уровню надежности электроснабжения. Есть несколько методик определения оптимального мощностей подстанций, однако они не получили распространения.

Наиболее часто в практике применяют систему дробления цеховых подстанций ЦТП, при которой ЦТП располагают внутри цехов или вблизи их. Как правило, мощность таких подстанций не превышает 1000 кВА при вторичном напряжении (напряжение цеховой сети) 380/220 В. Использование такой системы позволяет довольно ощутимо снизить затраты как капитальные расходы, так и эксплуатационные на сеть низкого напряжения (в основном за счет снижения потерь в сетях 380/220 В). Однако при этом автоматически повышаются затраты на аппаратуру в сетях высокого напряжения, но несмотря на это система с мелкими подстанциями, приближенными к цехам, оказываются экономически обоснованными и применяются практически во всех крупных предприятиях.

Как и место главного распределительного пункта ГРП, места расположения цеховых трансформаторных подстанций ЦТП определяют с помощью картограмм электрических нагрузок. Во всех случаях необходимо стремится к тому, что бы ЦТП применились пристроенного или встроенного типа, что значительно снизит затраты на строительную часть и устройство сетей низкого напряжения.

В настоящее время довольно большое количество предприятий, специализирующихся на выпуске электротехнической продукции, выполняет выпуск комплектных малогабаритных трансформаторных подстанций (КТП), которые вполне пригодны для размещения внутри цехов, имеют простые схемы электрических соединений не имеющие сборных шин и выключателей на стороне высокого напряжения. К тому же они довольно дешевы и просты, поэтому получили довольно широкое применение.

Для цехов с химически активной средой, пожароопасных и взрывоопасных цехов, среды которых могут воздействовать на оборудование подстанции, а также в случаи питания групп мелких разбросанных цехов с общей нагрузкой до 1000 кВА, запитывают от отдельно стоящих подстанций.

Также при проектировании необходимо и учитывать возможность расширения производственных мощностей предприятия и отдельных цехов. Для этого необходимо предусмотреть возможность установки на ЦТП трансформатора большей мощности. Например, при установке трансформатора с мощностью 400 кВА предусматривают габаритные камеры и под трансформатор с мощностью 630 кВА и так далее.

Более того, если предприятие или цех имеют потребителей первой категории, то установка двух трансформаторов, выполняющих резервирование электропитания обязательна, при этом резерв должен вводится автоматически.

Для ЦТП с наличием потребителей второй категории возможна установка одного трансформатора. Резервная линия может заводится от другой, смежной подстанции, путем прокладывания перемычки на стороне низкого напряжения. Но в большинстве случаев применяют двух трансформаторные подстанции. Для потребителей третьей категории применяют одно трансформаторные подстанции.

На ЦТП не рекомендуется установка более двух трансформаторов, поскольку это ведет к усложнению электрических схем и увеличению капитальных затрат. Самыми дешевыми являются одно трансформаторные станции, однако если график нагрузки предприятия резко меняется в течении суток, то в целях экономии электрической энергии применяют двух трансформаторный вариант. Иногда встречаются варианты с тремя и более трансформаторами, но они очень редки и применяются в особых случаях. Также при выборе трансформаторов ЦТП необходимо стремится к тому, что бы все они имели одинаковую мощность.

Источник

Обоснование применения схем глубокого ввода в системах электроснабжения

Научный руководитель: д. т. н., проф. Левшов Александр Васильевич

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Актуальность проблемы модернизации городских электрических сетей

За последние десятилетия доля городского населения во всём мире постоянно и стремительно увеличивается. С начала двадцатого века более половины населения планеты проживает в городах. По некоторым прогнозам уже к 2030 году эта цифра вырастет до 60%, а буквально к 2050 году городские жители будут представлять уже 70% населения Земли. И это не удивительно, ведь города представляют собой центры развития, обеспечивающие постоянный прогресс в культурной, научной и технической сферах, что, в свою очередь, даёт возможности для улучшения благосостояния людей.

Но, помимо прочего, урбанизация несёт в себе огромную нагрузку как для городской инфраструктуры, так и для окружающей среды. Города потребляют 60% питьевой воды и 75% энергии, дают 80% мировых выбросов парниковых газов [1]. В связи с этим повышение эффективности городской инфраструктуры является важнейшей задачей для поддержания экономического и экологического баланса в мире. Комплексный подход позволит поддерживать качество жизни в городах, обеспечивать экономическую стабильность и защитить окружающую среду и природные ресурсы. Для человечества это будет означать снижение бытовых затрат и улучшение качества коммунальных услуг.

Крайне важным аспектом развития инфраструктуры города является эффективное и экологически безопасное электроснабжение. Потребность всё большей электрификации всех сфер производственной и бытовой деятельности человека обусловлена опять же ростом числа городов и численности населения в них. Такое увеличение городских потребителей объясняет постоянный прирост потребления электроэнергии в мире. На данный момент в среднем каждый год этот показатель растёт на 2,7%.

Развитие электропотребления в городах характеризуется увеличением электрических нагрузок на всех его объектах. В данных условиях для устойчивого развития комплексов потребителей становится необходимым строительство новых источников питания. Передача электроэнергии городским потребителям осуществляется, в основном, по кабельным линиям. Кабельные линии распределительной городской сети выполняются на напряжение 6–10 кВ, а характерное для большинства крупных городов централизованное производство электрической энергии на электростанциях и значительное удаление потребителей от центров питания требует создания сложных разветвленных городских электрических сетей [2]. Передача электрической энергии на большие расстояния от места ее производства до потребителей требует в современных сетях не менее чем пяти–шестикратной трансформации сначала в повышающих, а затем в понижающих трансформаторах. При этом потери в трансформаторах составляют 5–7% от передаваемой мощности. В связи с этим, уменьшение числа трансформаций в системе электроснабжения (СЭС) потребителей – один из способов снижения потерь электрической энергии при ее передаче. Очевидно, что невозможно сооружать электростанции в черте города, к тому же бесперспективным представляется строительство высоковольтных линий электропередач 10–20 кВ от внешних источников питания до потребителей.

Независимо от уровня питающего напряжения существуют некоторые проблемы, возникающие при проектировании и выполнении городских подстанций:

Таким образом становится понятно, что существующая концепция построения систем электроснабжения городов практически исчерпала свои возможности, и для повышения энергоэффективности СЭС требуется поиск и внедрение новых технологий. Поэтому использование в системах электроснабжения объектов глубокого ввода, как одного из способов снижения потерь при передаче электрической энергии, весьма актуально. Сооружение подстанций глубокого ввода (ПГВ) сегодня является необходимым и перспективным направлением развития систем электроснабжения больших городов, входящих в состав объединённых электроэнергетических систем.

Использование глубокого ввода в городских электрических сетях

Глубокий ввод – это такая система электроснабжения, при которой высшее напряжения максимально приближено к электроустановкам потребителя. При этом число ступеней промежуточной трансформации и аппаратов сводится к минимуму.

Для разъяснения актуальности и для доказательства необходимости применения систем глубокого ввода следует указать некоторые их особенности и преимущества.

Глубокий ввод и дробление подстанций на промышленных предприятиях облегчило задачу регулирования напряжения. Подстанции глубоких вводов располагаются приблизительно в центре групп локализованных электроприёмников. Благодаря этому отсутствует резкая разница в степени удалённости цеховых трансформаторных подстанций (ЦТП), питаемых от ПГВ, и в степени разнородности режима их работы, как при крупных главных понизительных подстанциях (ГПП). Напряжения на шинах ЦТП значительно не различаются, а значит их регулирование гораздо легче осуществить. Это значит, что на разукрупнённых подстанциях достаточный уровень и достаточное качество напряжения можно обеспечить применением авторегулируемого трансформатора и автоматизированными конденсаторными батареями. Но оба эти способа обязательно должны быть согласованы, чтобы избежать ложного срабатывания регулирования под напряжением (РПН) силового трансформатора.

Конструктивное исполнение системы глубокий ввод

При системе глубоких вводов на предприятиях могут устанавливаться понижающие трансформаторы 110/10, 35/6 или 35/0,4 кВ, а это значительно удешевляет установку и уменьшает потери мощности. Не требуются промежуточные распределительные пункты (РП), которые при ГПП обязательны. Свойства РП берёт на себя распределительное устройство вторичного напряжения. Резко сокращаются распределительные сети вторичного напряжения 6–10 кВ, а следовательно, сильно уменьшается протяженность дорогих кабельных туннелей и других кабельных трасс. Таким образом используется меньшее количество звеньев коммутации и сетевых звеньев и число ступеней трансформации уменьшается по сравнению с всё той же крупной ГПП. Исходя из вышесказанного, несложно заметить, что зона аварии сокращается, а токи (рабочие и токи короткого замыкания) сокращаются при использовании таких небольших подстанций. Соответственно упрощается коммутация, и в ряде случаев удается обойтись без реактирования линий или же применить групповые реакторы, чтобы не ставить дорогих громоздких многоамперных выключателей. Что касается распределительной сети в целом, то предпочтительнее использование линий 110 кВ, так как они дешевле и компактнее относительно линий 220 кВ. Напряжение 220 кВ рекомендуется применять только в качестве питающего, в этом случает пропадает одна ступень трансформации. Именно резкое упрощение и удешевление распределительной сети является одним из главных достоинств глубокого ввода, учитывая, что одновременно с этим повышается и надёжность сети.

На крупных предприятиях глубокие вводы отходят от узловой распределительной подстанции (УРП) или главной понизительной подстанции. На предприятиях средней мощности – непосредственно от энергосистемы. По территории предприятия линии глубоких вводов проходят в виде радиальных кабельных или воздушных линий электропередач к наиболее крупным пунктам потребления электроэнергии. Такая организация системы электроснабжения приводит к децентрализации приёма электроэнергии, которая принимается теперь не одной ГПП, а подстанциями глубокого ввода 35, 110 или 220 кВ, расположенными недалеко друг от друга. Сколько должно быть построено таких ПГВ определяется в первую очередь плотностью нагрузки, её концентрацией и размещением. Наиболее целесообразно применять разукрупнение подстанций там, где нагрузка размещена на большой территории во многих пунктах. Например, на горно–обогатительных карьерах, где число подстанций, подключаемых к системе глубокого ввода может доходить до 10–12 [3]. На предприятиях, на которых применяются электропечи, электролизные ванны или мощные двигатели, то есть на которых нагрузка более концентрирована, число ПГВ в разы меньше, но мощность их значительно выше. Подстанции глубокого ввода размещаются обычно рядом с производственными корпусами, которые они обслуживают, и распределительные устройства подстанций рекомендуется встраивать в корпуса. ПГВ чаще выполняются по упрощённой схеме – без сборных шин, без выключателей на стороне первичного напряжения.

Применение воздушных линий целесообразно при небольшой плотности застройки промзоны. В целях снижения отделяемой под воздушную линию площади допускается прохождение линий над всеми несгораемыми сооружениями и зданиями (исключение – взрывоопасные установки). При выборе высоты опор должна учитываться возможность прокладки под проводами воздушных линий трубопроводов, транспортных и других коммуникаций. В некоторых случаях применение специальных опор может быть оправдано для увеличения длины пролётов.

Благодаря разработке новых конструкций и совершенствованию способов прокладки всё большее распространение получают кабельные линии электропередачи (КЛЭП) напряжением 110–220 кВ. Но надо учитывать, что особого внимания со стороны персонала требуют маслонаполненные КЛЭП низкого давления, так как они имеют маслосистему и систему охлаждения, что делает их ненадёжными звеньями распределительной сети. Прокладка таких линий рекомендуется в земле, траншеях, каналах и лотках, ниже зоны промерзания, с использованием специальных колодцев для муфт. Из–за большой стоимости в тоннелях прокладка маслонаполненных кабелей не осуществляется.

Распределительная сеть при системе глубокого ввода

Распределительная сеть при системе глубокого ввода может осуществляться в виде радиальных или магистральных линий. В общем виде радиальная схема глубокого ввода 110–220 кВ показана на
рисунке 1.

Рисунок 1 – Радиальная схема электроснабжения при системе глубокого ввода

Радиальные схемы глубоких вводов 110–220 кВ позволяют использовать простейшие схемы первичной коммутации подстанций глубокого ввода – схемы линия–трансформатор : без коммутационных аппаратов (глухого присоединения) с разъединителем, предохранителем, выключателем.

При магистральных схемах глубоких вводов отключение магистрали приводит к потере питания всех трансформаторов, подключенных к магистрали. Поэтому используются схемы, позволяющие отключать поврежденный трансформатор на самой подстанции и повторно включать магистраль устройством АПВ. В общем виде магистральная схема глубокого ввода 110–220 кВ показана на рисунке 2.

Рисунок 2 – Магистральная схема электроснабжения при системе глубокого ввода

Схемы глубоких вводов напряжением 110–220 кВ выполняются воздушными или кабельными линиями, схемы глубоких вводов 330 кВ и выше – воздушными линиями.

Использование схемы для систем электроснабжения бытовых потребителей

Если в СЭС предприятий есть примеры использования глубокого ввода, то в системах электроснабжения бытовых потребителей такого опыта на данный момент нет, но в целом следует сказать, что достаточно широкого использования система глубокого ввода пока что не достигла. Можно предположить, что до недавних пор причиной тому было отсутствие электрооборудования для реализации систем электроснабжения с использованием данной системы. В настоящее время эта проблема практически решена. На рынке электрооборудования предлагаются высоковольтные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ–изоляция) напряжением до 500 кВ включительно. По сравнению с маслонаполненными кабелями такие кабельные линии имеют более высокие технико–экономические показатели. Такая особенность позволяет их применение в сетях 110–220 кВ промышленных предприятий с высокой плотностью застройки. Прокладка кабелей с СПЭ–изоляцией осуществляется в открытых кабельных сооружениях (на технологических и кабельных эстакадах, кабельных галереях). Но стоит отметить, что передача электроэнергии по кабельным линиям из сшитого полиэтилена в настоящее время обходится в 7–20 раз дороже, чем по воздушным линиям напряжением 110–220 кВ, а при увеличении напряжения разница в стоимости увеличивается. Однако, для прохождения воздушной линии нужна полоса, свободная от коммуникаций и застройки, что в условиях некоторых предприятий часто недопустимо, учитывая, что ширина такой полосы должна быть 20–30 м при напряжении 110–220 кВ соответственно. Применение именно КЛЭП для питания подстанций глубокого ввода позволяет выполнять распределительные устройства 110–220 кВ подстанций по схеме «линия–трансформатор» без коммутационных аппаратов.

Усовершенствования касаются не только стадии распределения энергии по линиям электропередач. Начат выпуск трансформаторов ТМГ–СЭЩ – 35/0,4, предназначенных для работы в электрических сетях напряжением 35 кВ. Использование в СЭС городов таких трансформаторов позволит применить систему понижения напряжения с 35 кВ сразу до 0,4, минуя значение 6 или 10 кВ. Кроме этого, трансформатор обладает меньшими габаритами и более низким уровнем шума за счет шихтовки по методу STEP LAР, что обеспечивает возможность использования его в городских электросетях. Указанная технология шихтовки магнитопроводов с применением лучшей электротехнической стали, позволила свести потери холостого хода в трансформаторах к минимальным показателям.

Габариты комплектных трансформаторных подстанций зависят как от размеров трансформаторов, так и от компактности распределительных устройств высшего и низшего напряжений. Наиболее компактными считаются элегазовые комплектные распределительные устройства (КРУЭ). По мере освоения промышленностью производства токопроводов напряжением до 330 кВ с элегазовой изоляцией увеличивается их применение для схем глубоких вводов при высокой плотности застройки промышленной площадки и наличии агрессивной окружающей среды. Как можно меньшие размеры распределительного устройства позволяют размещать подстанции под землёй и под жилыми или офисными многоэтажными зданиями.

Постепенно начала внедряться система глубоких вводов с непосредственным подведением токов высокого напряжения к узлам потребителей и с монтированием понижающих трансформаторов у скважин для меньшего числа трансформаций напряжения. Выбор напряжения на второй и последующих ступенях распределения энергии при системе глубоких вводов 35–220 кВ, а также выбор вторичного напряжения мощных ГПП в тех случаях, когда не представляется возможным осуществить глубокие вводы, производится на основе технико–экономических расчетов. При наличии собственной станции этот выбор производится одновременно с выбором напряжения генераторов и окончательное решение принимается с учетом всех технических и экономических факторов как на самой станции, так и в распределительной сети. В тех очень редких случаях, когда все основное питание производится от собственной теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), при выборе напряжения генераторов необходимо учитывать сетевые факторы в той мере, в какой это возможно по параметрам генератора и по схеме коммутации электростанции [4]. Связи на вторичном напряжении целесообразны тем, что при этом резервируются не только сети, но и питающие их трансформаторы ГПП. Иногда при небольших мощностях связей, в частности при системе глубоких вводов и дроблении ГПП, связи целесообразно делать путем смыкания ближайших концевых участков сетей вторичного напряжения, питаемых от разных ГПП, это наиболее дешевый способ связей.

Преимущества системы глубокий ввод

Следует также отметить, что в последние годы все большее применение находит напряжение 35 кВ в так называемой системе глубокого ввода высокого напряжения. Хорошие результаты дает разделение питания спокойных и резкопеременных нагрузок, которое несложно реализуется при системе глубоких вводов. Одним из простых способов разделения питания является использование в схеме электроснабжения сдвоенного реактора. При этом спокойные и резкопеременные нагрузки подключаются к различным секциям (ветвям) реактора. На напряжении 35 кВ питаются предприятия средней мощности, удаленные электропотребители, крупные электроприемники. Эти схемы находят наибольшее применение для питания распределительных пунктов, понизительных трансформаторных подстанций или нескольких ГПП одного предприятия. Двойная или тройная трансформация энергии (на электростанциях и районной подстанции, опорных и цеховых подстанциях) нецелесообразна, поэтому в настоящее время применяется система глубоких вводов на напряжения 35, 110 кВ и выше непосредственно в цеховые подстанции. При распределении электроэнергии по магистральной схеме делают ответвления от воздушной высоковольтной линии на отдельные подстанции или заводят кабельную линию поочередно на несколько подстанций.

Из изложенного вытекает, что при системе двухтрансформаторных ПГВ обеспечивается бесперебойное питание ответственных потребителей при необходимом запасе мощности выбранных трансформаторов при использовании их допустимой послеаварийной перегрузки и наличии АВР на вторичном напряжении трансформаторов. Трансформатор подключен вилкой к двум линиям. На стороне 6–10 кВ предусмотрена короткая перемычка с ТЭЦ, пропускная способность которой рассчитана на питание наиболее ответственных нагрузок ПГВ в послеаварийном режиме. В нормальном режиме перемычка разомкнута. Все пункты приема электроэнергии от энергетической системы, а также эти пункты и собственные электростанции должны быть связаны между собой кабельными или воздушными линиями или же токопроводами на первичном или вторичном напряжении. При значительной мощности и длине связи выполняются на повышенном напряжении.

Необходимо подчеркнуть, что без применения приведенных выше упрощенных схем ПГВ и ГПП практически невозможно было бы внедрение глубоких вводов и системы децентрализации приема электроэнергии (или метода разукрупнения ГПП). Это стало возможным без уменьшения надежности электроснабжения благодаря применению автоматики: автоматического повторного включения (АПВ) на головном выключателе питающей линии 35–220 кВ и АВР на секционном выключателе вторичного напряжения 6–10 кВ [5]. При помощи этой автоматики быстро восстанавливается питание при аварийном отключении линии или трансформатора. Поэтому описанные упрощенные схемы коммутации без выключателей на первичном напряжении ПГВ (ГПП) в случае применения двухтрансформаторных ПГВ и при наличии АВР на вторичном напряжении в большинстве случаев пригодны для питания потребителей любой категории. Однако время действия устройств защиты и автоматики, требующееся для восстановления питания при авариях, должно быть минимальным. В противном случае затрудняется и осложняется, а иногда становится невозможным самозапуск электродвигателей, в связи с чем может расстроиться сложный технологический процесс. Поэтому при определенных условиях, может возникнуть необходимость в применении выключателей на вводах к трансформаторам ПГВ или ГПП.

Выводы

Большой опыт использования подстанций глубокого ввода имеется за рубежом. Подстанции размещаются в зданиях внешнего вида, не ухудшающих архитектуру города, а во многих случаях – под землей. Пример такого размещения – подстанция в Анахейме (Калифорния), которая находится под городским парком в зоне комфортной застройки Лос–Анджелеса. Подстанция имеет 8 элегазовых ячеек напряжением 69 кВ, два трансформатора мощностью 50 МВА напряжением 132/11 кВ.

Примером подстанции, встроенной в городское здание торгового центра, является подстанция Haymarket 330/110 кВ в Сиднее, являющаяся частью торгового комплекса.

Крупнейшей подземной подстанцией – первой в мире с КРУЭ напряжением 500 кВ является подстанция глубокого ввода Shin Toyosu в центре Токио [6].

В заключение хотелось бы отметить, что применение системы глубоких вводов позволило:

Данные достоинства позволяют считать систему глубоких вводов одной из наиболее прогрессивных схем электроснабжения. И можно спрогнозировать, что в дальнейшем она будет ещё более широко применяться в схемах внешнего и внутреннего электроснабжения промышленных предприятий и городов.

Источник