Определение числа и мощности трансформаторов ГПП. Обоснование схемы внешнего электроснабжения

При выборе типа трансформаторов на ГПП

а) желательно использовать трехфазные трансформаторы или автотрансформаторы, а при невозможности - группы из однофазных трансформаторов;

б) следует применять автотрансформаторы, если этому не препятствуют ограничения (способ заземления, большой коэффициент трансформации);

в) целесообразно использовать при наличии трех уровней напряжения трехобмоточные трансформаторы иди автотрансформаторы;

г) для раздельного питания резкопеременной и общепромышленной нагрузок целесообразно применять трансформаторы с расщепленными обмотками или сдвоенные реакторы с двухобмоточным трансформатором;

д) перспективным является применение трансформаторов или автотрансформаторов с РПН.

Число трансформаторов на ГПП обычно связывается с необходимым числом источников питания для данного потребителя, а оно, как известно, определяется категорийностью.

По надежности электроснабжения в соответствии с требованиями ПУЭ электроприемники разделяют на три категории.

К I категории относят электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Из их состава выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

Во II категорию входят электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

К III категории относят все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий.

Надежность электроснабжения непосредственно связана с числом независимых источников питания и схемой электроснабжения. Так, электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервируемых источников питания, а перерыв их электроснабжения допускается лишь на время автоматического восстановления питания.

Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого, взаимно резервируемого источника питания. В качестве второго и третьего источников питания могут использоваться местные электростанции, специальные агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п.

Электроприемники II категории могут иметь один - два независимых источника питания (решается при конкретном проектировании в зависимости от значения, которое имеет данный потребитель или группа электроприемников на промышленном предприятии).

Для электроприемников III категории электроснабжение может осуществляться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, вызванные ремонтом или заменой поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

Мощность трансформаторов выбирается по номенклатуре выпускаемы промышленностью [1, 5], (приложение 1) так, чтобы в нормальном режиме их коэффициенты загрузки К_з были в пределах: I категории – 0,65¸0,7, II – 0,7¸0,75, III – 0,9¸0,95, а в аварийном не превышал бы 1,3¸1,4, по формулам 2.1, 2.2.

(2.1)

, (2.2)

где N- количество трансформаторов, - мощность трансформатора по номенклатуре.

Основные решения по схемам ПС принимаются с учетом обеспечения надежности, перспектив развития, проведения ремонтных работ и безопасности эксплуатации. При разработке стремятся к максимальному упрощению схем и применению минимума коммутационной аппаратуры.

ПС в зависимости от положения в системе и по схеме питания на стороне ВН разделяют на следующие типы: тупиковая (концевая), ответвительная (на присоединении), проходная (транзитная), узловая (комбинированная).

Главная схема электрических соединений подстанции выбирается с использованием типовых схем РУ 35-750 кВ, утвержденных Минтопэнерго РФ.

На рис. 2.1 приведены типовые схемы РУ 35-750 кВ. Типовые схемы РУ обозначаются двумя числами, указывающими напряжение сети и номер схемы (например, 110-5, 330-7 и т. п.)

Для РУ ВН, характеризующихся небольшим числом присоединений, как правило, применяются более простые схемы: без выключателей или с числом выключателей один и менее на каждое присоединение, для РУ СН применяются схемы с системами шин с числом выключателей более одного (до 1,5) на присоединение.

 

Р и с.2.1. Типовые схемы РУ 35-750 кВ

 

Р и с.2.1.(продолжение) Типовые схемы РУ 35-750 кВ

Блочные схемы 1-3 применяются для однотрансформаторных ПС 35-330 кВ или являются, как правило, первым этапом двухтрансформаторной ПС с конечной схемой «сдвоенный блок без перемычки».

Схема 1 применяется в условиях загрязненной атмосферы, где целесообразна установка минимума коммутационной аппаратуры, для тупиковых ПС 35-330 кВ, питаемых линией без ответвлений, при условии охвата трансформатора линейной защитой со стороны питающего конца или с передачей телеотключающего импульса. Схема 2 применяется для РУ 35 кВ тупиковых и ответвительных ПС при обеспечении селективности предохранителя. Схема 3 применяются для РУ 35-220 кВ однотрансфоматорных тупиковых и ответвительных ПС при необходимости автоматического отключения поврежденного трансформатора от линии, питающей несколько ПС, а также для РУ 35 кВ, при несоблюдении условий для применения схемы 2. Для РУ 35 кВ в схеме 3 при наличии обоснований допускается применение выключателя вместо отделителя (с возможностью создания видимого разрыва путем снятия ошиновки). Сдвоенная схема 3 применяются вместо схемы 4 в условиях стесненной площадки.

Схема 4 применяется для РУ 35-220 кВ двухтрансформаторной тупиковой или ответвительной ПС в виде двух блоков с отделителями, короткозамыкателями и неавтоматической перемычкой со стороны линии.

Мостиковая схема 5 применяется для РУ 35-220 кВ проходной ПС (мощность трансформаторов не более 125 МВА и при отсутствии УАПВ для ВЛ 220 кВ) с выключателем в перемычке и отделителями в цепях трансформаторов. В районах с суровым климатом, при отсутствии отделителей 110-220 кВ в холодостойком исполнении, в цепях трансформаторов устанавливаются выключатели. В РУ 35 кВ ремонтная перемычка не предусматривается; вместо отделителей, где это возможно, применяются предохранители, а при наличии обоснований – выключатели. Схема сдвоенного мостика 6 применяется для РУ 110 кВ при отсутствии перспективы увеличения количества линий.

Схемы четырехугольников-7,8. Схема 7 применяется для РУ 220 кВ при невозможности использования схемы 5, а для РУ 330 кВ – для всех ПС, присоединенных к сети по двум ВЛ. Схема 8 может применяться для узловых ПС 220 – 330 кВ (при трех – четырех ВЛ) при этом присоединение АТ должно осуществляться к более коротким ВЛ, не имеющим УАПВ.

Схемы с одной и двумя системами шин-9-14. Схема 9 для РУ 35 кВ в основном применяется в РУ СН и НН подстанций с РУ ВН 110 – 330 кВ, для РУ ВН 35 кВ применяется крайне редко. Схема 10 применяется для РУ ВН 110 кВ узловых ПС при количестве радиальных ВЛ не более одной на секцию и при отсутствии перспективы увеличения количества ВЛ. Схемы 11 – 13 применяется в основном для РУ СН 110 – 220 кВ при большом числе присоединенных линий (от 4до 13). На стороне СН ПС 220 (330) /110 / НН кВ и 500 /220/НН кВ наибольшее применение находит схема 12. Для РУ ВН 110 – 220 кВ схемы 11 – 13 применяются крайне редко.

Схема 14 используется для РУ СН 110 – 220 кВ, но имеет очень малую область применение, т.к. с учетом мощности используемых АТ и пропускной способности ВЛ 110 – 220 кВ количество присоединений на СН 110 – 220 кВ не должно превышать 15.

Схемы трансформатор – шины и с 1,5 (3/2)выключателями на присоединение. Схемы 15 – 17 применяются для РУ ВН ПС 330 – 750 кВ и РУ СН ПС 750/330 кВ и 1150/500 кВ. Схема 15 применяется на стороне ВН ПС 330 кВ при невозможности использования схемы 8. Схемы 16 – 17, как правило, применяются для РУ СН 330 – 500 кВ. При четырех АТ (схемы 15,16) или числе линий больше 6 (схемы 16,17), а также по условиям устойчивости системы проверяется необходимость секционирования шин.

На рис. 2.2. представлен ряд типовых схем ПС с трехобмоточными автотрансформаторами с РУ ВН на 220 – 330 кВ и с РУ СН на 110 кВ с большим числом присоединяемых линий.

 

а)	б)
в)	г)

Р и с. 2.2 Схемы типовых унифицированных подстанций 220 и 330кВ

На рис. 2.3 приведены типовые схемы ПС с РУ ВН на 110 кВ.

1а	1б	1в
2а	2б	2в
3а	3б	3в

Р и с. 2.3. Типовые схемы подстанций 110 кВ

1,2,3 – типовые схемы на стороне ВН соответственно 110 – 4, 110 – 5, 110 – 10; а – трансформаторы 110/10 кВ до 16 МВА; б – то же 25 – 40 МВА; в - трансформаторы 110/35/10 кВ 6.3 – 40 МВА)

Схемы РУ 10 (б) кВ, как правило, применяется в РУ НН. Типовые схемы РУ НН приведены на рис. 2.4. Схема 1, с одной секционированной выключателем системой шин НН применяется при двух двухобмоточных (трехобмоточных) автотрансформаторах (АТ), как правило, без реакторов которые используются при необходимости для ограничения токов к.з. Схема 2, с двумя секционированными системами шин НН применяется при установке двух двухобмоточных трансформаторов со сдвоенными реакторами или трансформатора с расщепленными обмотками для ограничения токов к.з. и раздельного питания резкопеременной и общепромышленной нагрузок.

Р и с.2.4. Типовые схемы РУ 10(6) кВ

1 – одна секционированная система шин; 2 - две одна секционированная система шин 3 – четыре секционированная система шин система шин; 4 – присоединение синхронных компенсаторов

Схема 3, с установкой двух трансформаторов с расщепленными обмотками и сдвоенных реакторов позволяет выполнить РУ НН с тремя или четырьмя одиночными секционированными системами шин. Схема 4 позволяет присоединить синхронные компенсаторы с пуском через реактор непосредственно к обмотке НН автотрансформатора по блочной системе. Более подробно схемы РУ ПС и электростанций, а также условия их использования изложены в [5 – 7].

На основании принятой главной схемы ПС составляется электрическая схема ПС, например, как на рис. 2.5.а, б, в, для РУ ВН, с последующим выбором типов применяемых аппаратов, например, как показано на рис. 2.6.

а)	б)

в)

Р и с.2.5. Схемы подстанций 110-220кВ с перемычками между

питающими линиями (а, б, в)

 

РНДЗ-2-110/1000У1
ОДЗ-1-110/1000У1
КЗ-110УХЛ1
РВС-110
ТВТ-110
ТДН-1600/110
ЗОН-110М
РВМ-35~ РВМ-20
ТЛМ-10-0,5/Р- 1500УЗ
ВМПЭ-10-160020У2

Р и с.2.6. Элементы электрической схемы с

указанием типов аппаратов и оборудования

ГПП (в отличие от районных п/ст) не рекомендуется превращать в сложный узел приема и распределения электроэнергии. Поэтому можно построить простейшую схему электрических соединений (с минимальным числом выключателей на одно присоединение) – схему «мостика» (рис.2.5 а,б), причем при большой длине питающих линий перемычка предусматривается на стороне трансформатора, а при необходимости частых переключений трансформаторов ГПП – на стороне линий.

Если мощность трансформатора не превышает 25МВА – можно применить схему без выключателей на напряжение 110кВ, используя короткозамыкатели и отделители (рис.2.5 а), что существенно снижает капитальные вложения в ГПП, при некотором снижении уровня надежности.

РУ НН выбираются по схемам, изображенным на рис.2.4.

Число отходящих от ГПП фидеров 10кВ ориентировочно может быть определено исходя из того, что мощность одного фидера принимается равным 2,5¸3МВА.