Выбор и проверка оборудования электрической подстанции

Оборудование электрической подстанции

В состав электрической подстанции, как правило, может входить следующее оборудование:

1. Распределительные устройства, которые используются для приема и распределения электрической энергии. Они делятся на закрытые и открытые. Состоит распределительное устройство из системы шин (могут быть одиночными или секционированными), коммутационных аппаратов и прочего оборудования, которое необходимо для обеспечения требуемых режимов работы подстанции. На особо больших подстанции может использоваться двойная система шин — одна рабочая, а другая резервная, они соединяются между собой при помощи шиносоединительного выключателя.
2. Коммутационные аппараты, которые используются для проведения электрического тока и коммутации цепи. К таким устройствам относятся выключатели, разъединители, заземляющие ножи, отделители-короткозамыкатели, предохранители и т.п. Выключатели применяются для снятия нагрузки с линии. По принципу гашения электродуги они делятся на автогазовые, масляные, воздушные, вакуумные, элегазовые. Разъединители используются для создания разрыва электроцепи, а также для отключения или включения малых зарядных токов отходящей линии и намагничивающих токов трансформатора. На подстанция отделители-короткозамыкатели используются с целью создания искусственного короткого замыкания на линии питания
3. Трансформаторы, которые используются для преобразования напряжения — понижения или повышения. Принцип их работы основан на явлении электромагнитной индукции.
4. Токоограничивающие реакторы, представляющие собой катушки индуктивности, подключенные в электрическую цепь последовательно. Их основное назначение заключается в ограничении токов короткого замыкания и поддержании на шинах подстанции необходимого уровня напряжения.
5. Батареи статических конденсаторов. Данное оборудование применяется для поддержания требуемого уровня напряжения на отходящих линиях электропередачи и увеличения их пропускной способности, благодаря компенсации реактивной мощности.

Выбор и проверка оборудования электрической подстанции

Процесс выбора и проверки оборудования для электрической подстанции с целью корректного проектирования объекта. Данный процесс, в зависимости от условий эксплуатации и технического задания, состоит из следующих этапов:

1. Анализ нагрузок электроэнергии.
2. Выбор электрической схемы подстанции.
3. Выбор типа трансформаторов.
4. Расчет токов короткого замыкания.
5. Выбор силового оборудования (выключатели, трансформаторы, ограничители, распределительные устройства и т.п.)
6. Разработка плана размещения оборудования.
7. Подбор системы молниезащиты.
8. Расчет заземления.

Расчетные нагрузки электрической энергии — это основные исходные параметры при проектировании электрических объектов. Их определение необходимо для выбора мощности и количества агрегатов на подстанции. Результатом данного этапа является расчет полной мощности нагрузок по следующей формуле:

$S = P/cosф$

где:Р — активная мощность; cosф — коэффициент мощности.

На втором этапе выбирается электрическая схема подстанции, которая должна обеспечивать несколько условий: надежность электроснабжения потребителей в соответствии с их категорией; безопасность и возможность осуществления эксплуатационных и ремонтных работ; компактность; наглядность; удобство эксплуатации; экономичность; оперативная гибкость.

Выбор мощности и количества трансформаторов на подстанции определяется характером и величиной электрических нагрузок, перспективой их изменения, территориальным расположением и т.п. Для этого рассчитываются коэффициент перегрузки, мощность трансформатора, определяются переменные и постоянные потери в трансформаторах. Формула для расчета мощности трансформатора выглядит следующим образом:

$Sтр = Smax / (2*кз)$

где: Smax – максимальная мощность; кз — коэффициент перегрузки

Расчет токов короткого замыкания производится для проверки и выбора электрических проводников и проверки чувствительности релейной защиты подстанции. Проверка на динамическую и термическую стойкость проводится по току трехфазного короткого замыкания. На данном этапе рассчитываются сопротивления линий, ток периодической составляющей трехфазного короткого замыкания, максимальный ударный ток.

Выключатели подстанции выбираются по номинальным току и напряжению. Расчет и выбор разъединителей производится по нескольким параметрам, основными из которых являются род установки, напряжение, ток, конструкция. Выбор ограничителей напряжений осуществляется по номинальному и рабочему напряжению, которые должны удовлетворять всем требованиям.

В процессе выбора системы молниезащиты осуществляются расчеты горизонтальных зон защиты. При расчете заземления определяются удельные сопротивления грунта, электродов, количество заземлителей, сопротивление растекания (по горизонтали и вертикали).

После окончания всех расчетов, подстанция запускается в тестовом режиме, в процессе которого выявляются ошибки и недочеты, подлежащие обязательному исправлению.