Электрическая подстанция

Электрическая подстанция

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социвлистическиа

Республик

О П И С А Н И Е 892574

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 28. 09. 79 (21) 2824235/24-07 с присоединением заявки М(23) Приоритет— (5!)М. Кл.

Н 02 J 3/00

Гееударстеанный комитет

СССР ио делаи изобретений и открытий

Опубликовано 23. I 2 ° 81. Бк>ллетень J% 47

Дата опубликования описания 23.12.81 (53) УДК 621.31б.

° 37(088.8) 1

Г (72) Автор изобретения

А. И. Назаров

Производственное энергетическое объединение "Дкепроэнерго" о (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПОДСТАНЦИЯ

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к устройствам для преобразования и распределения электрической энергии.

Известна трансформаторная подстанция, содер>иащая на стороне низшего

5 напря>нения две секционированные выключателями системы сборных шин со сдвоенными реакторами на вводах низшего напряжения силовых трансформа10 торов, в которой секционными выключателями соединены секции одноименных систем шин Ll).

Недостатками схемы электрических соединений известной трехтрансформаторной подстанции являются снижение надежности электроснабжения потребителей при аварийном или ремонтном отключении одного из трансформаторов,; 26 так как один из двух оставшихся в работе трансформаторов должен обеспечить питание четырех секций сборных шин и по мощности быть рассчитан на их нагрузку, а также большое количество секционных выключателей.

Известна также электрическая подстанция, содержащая трансформаторы, к низкой стороне которых подключены сдвоенные реакторы, и расПределительное устройство низкого напряжения с двумя параллельными секционированными системами шин, секции которых нахо дятся друг под другом, к которым подключены ветви сдвоенных реакторов через выключатели, причем соседние секции разных систем шин соединены попарно друг с другом через секционные выключатели. Такая схема обеспечивает распределение нагрузки при отключении любого трансформатора равномерно на два оставшихся в работе, чем достигается увеличение степени надежности электроснабжения потребителей и снижение мощности трансформаторов, а также уменьшение количества секционных выключателей с четырех до трех (21.

892574

15

50

Однако при отключении любого из трех трансформаторов каждый из оставшихся двух трансформаторов питает через одну из ветвей сдвоенного реактора две последовательно соединенные секции без возможности подключения i перегруженных; цепей на параллельную работу от указанных трансформаторов с целью обеспечения равномерной нагрузки на трансформаторы и снижения величин падения напряжения на перегруженных ветвях сдвоенных реакторов.

Кроме того, снижается надежность электроснабжения потребителей при аварийном отключении одного трансфор матора из двух оставшихся в период планового ремонта любого из трех трансформаторов в связи с полным обес точением двух секций. Уменьшение только количества секционных выключателей проектных типов с четырех до трех при общем числе оставшихся выключателей одинакового типа в коли-! честве девяти комплектов весьма недостаточно с точки зрения эффективности повышения надежности работы электрической подстанции и экономичности ее проектирования.

Недостатком устройства является также и то, что при работе двух трансформаторов разность напряжений на последовательно соединенных секциях по отношению к одной секции может быть ниже минимально допустимых норм. При этом в связи с относительно частыми повреждениями секционных электромагнитных выключателей collpoтивления реакторов, работающих в сквозном режиме, должны быть достаточными по величине для ограничения больших токов короткого замыкания на сборных шинах с номинальным напряжением до 3 кВ включительно, что в свою очередь ведет к увеличению на них падения напряжения и недопустимому снижению напряжения на неповрежденных секциях еще до момента отключения повре>нденной секции. Указанные отрицательные факторы особенно наглядны при работе двух или одного трансформатора.

Известная схема электрической подстанции не способствует снижению вероятности возникновения внутренних перенапряжений, свойственных сетям с изолированной нейтралью, особенно перенапряжений при неполнофазном режиме, однофазном замыкании на землю и феррорезонансных явлениях.

Кроме того, эта схема совершенно неприемлима в основной, наибопее ответственный период ее монтажа и ввода в эксплуатацию в связи с невозможностью необходимого питания всех секций строящегося потребителя временно зани>ненной мощности от одного трансформатора в течение определенного периода.

Целью изобретения является повышение надежности электроснабжения потребителей, Поставленная цель достигается тем, что электрическая подстанция, содержащая трансформаторы, к низкой стороне которых подключены сдвоенные реакторы, и распределительное устройство низкого напряжения с двумя параллельными секционированными системами шин, к которым подключены ветви сдвоенных реакторов, одна че1 рез выключатель, причем соседние сек ции разных систем шин соединены по-парно друг с другом через секционные выключатели, дополнительно содержит основные выключатели, через которые сдвоенные реакторы подключаются к низкой стороне трансформаторов, а ветви каждого сдвоенного реактора присоединены к соседним секциям разных систем шин, не имеющим соединения друг с другом через секционные выключатели, причем ветвь каждого реактора, присоединяемая не через выключатель, подключена к секции шин непосредственно.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

К трансформаторам 1-3 подключены сдвоенные реакторы 4-6 через выключатели 7-9. Одна из ветвей каждого сдвоенного реактора 4-6 подключена через выключатели 10-12 к секциям 1315 системы шин 16, а другая ветвь каждого сдвоенного реактора 4-6 подключена к секциям 17-19 системы шин

20. Секции 17 и 14, 18 и 1, 13 и 1,Я соединены друг с другом попарно через секционные выключатели 21-23.

В нормальном режиме работы подстанции трансформаторы 1-3 через выключатели 7-9, сдвоенные реакторы 4-6 и секционные выключатели 10-12 питают разноименные секции 1, 17,13, 18, 14, 19 разноименных систем сборных шин 16 и 20.

Раздельная работа всех трансформаторов 1-3 на стороне низшего напряжения для ограничения токов короткогс замыкания, снижения величины емкостного тока замыкания одной фазы на землю, а следовательно,и ограничения внутренних перенапряжений, обеспечивается указанным подключением сдвоенных реакторов 4-6 через выключатели

7-9 и 10-12 в аварийном режиме.

При ремонтном или аварийном отключении в результате повреждения одного из трансформаторов 1-3, например трансформатора 1, выключателем 7, потребители, подключенные к секции

15, обеспечиваются питанием от трансформатора 2 путем включения секционного выключателя 23, а потребители, подключенные к секции 17, обеспечи-. ваются питанием от трансформатора 3 путем включения секционного выключателя 22.

Кроме того, автоматический переход сдвоенного реактора 4 из сквозного режима в продольный режим между секциями 15 и 17, когда его магнитные потоки самоиндукции и взаимоиндукции направлены согласно, в нормальном режиме работы при незначительном перетоке мощности способствует выравниванию напряжений между указанными секциями 15 и 17, а в момент возникновения короткого замыкания у потребителей, питаемых от последовательно соединенных секций 18, 15 или 14, l7 соответственно, способствует в результате максимального индуктивного сопротивления весьма эффективному ограничению токов короткого замыкания на секциях 14 до отключения выключателя 22 или 17 до отключения выключателя 10 при питании названных секций со стороны трансформатора 2, и на секциях 18 до отключения выключателя 23 или 15 до отключения выключателя 10 при питании названных секций со стороны трансформатора 3.

В случае наличия отклонения напряжений на секциях 15 и 17 s допустимых нормами пределах и, с целью более эффективного ограничения токов короткого замыкания на секциях !8, 15 и

14, 17, целесообразно, с точки зрения снижения электрических потерь, отключить секционный выключатель 10.

При работе в указанном режиме в предлагаемой схеме электрической подстанции количество секционных выключателей 11, 12, 22 и 23, находящихся во включенном состоянии на стороне пониженного напряжения, снижено с шести до четырех, то способствует

92574

6 повышению надежности электроснабжения потребителей.

Вероятность возникновения короткого замыкания на секциях 18 или 19 на порядок ниже вероятности повреждения выключателя.

Однако в случае возникновения тока короткого замыкания на секции 18 отключаются трансформатор 2 выключателем 8 и секционный выключатель 23 со стороны трансформатора 3. Питание секции 13 осуществляется со стороны трансформатора 3 от секции 19 включением секционного выключателя 21 после предварительного отключения секционного выключателя 11. При возникновении тока короткого замыкания на секции 19 отключаются трансформатор 3 выключателем 9 и секционный выключатель 12 со стороны трансформа тора 2. Питание секции 14 со стороны трансформатора 2 сохраняется через секционный выключатель 22 от секции 17.

Отключение трансформаторов 2 или

3 при коротком замыкании на секциях

18 или 19 весьма кратковременно и определяется временем отключения разьединителей указанных секций и временем включения указанных выключателей.

Одним из существенных преимуществ предлагаемой схемы электрической подстанции при питании от двух трансформаторов 2 и 3 является более успешное отключение токов короткого замыкания со стороны трансформаторов 2 и масляными выключателями 7-9, а отключающая способность секционных выключателей 21-23 дополнительно повышена в результате наличия в цепи сдвоенного реактора 4-6, работающего в про40 дольном режиме.

Кроме того, при переходе сдвоенных реакторов 4-6 из сквозного режима в продольный их резко возросшие сопротивления исключают вероятность возникновения перенапряжений резонансного типа в возникающих контурах питаемой схемы пониженного напряжения как по току,так и по напряжению опасных для изоляции величин.

При возникновении сочетания комплексных факторов ремонтного и аварийного режимов или в начальный период монтажа электрической подстанции возникает необходимость питания

ы обеих систем шин 16 и 20 от одного из трансформаторов, например от трансформатора 1, через выключатель 7 и сдвоенный реактор 4, работающий в

892574 сквозном режиме. От одной ветви реактора 4 через выключатель 10 питается секция 15, от которой через выключатель 23 питается секция 18, а от нее через сдвоенный реактор 5, работающий в продольном режиме, и выключатель 11 питается секция 13.0т другой ветви ре-актора 4 питается непосредственно секция 17,от которой через выключатель 22 питается секция 14,а от нее через выключатель 12 и сдвоенный реактор б-, работающий в продольном режиме, питается секция 19, Комплексные взаимодействия реактора 4, работающего в сквозном режиме, с реакторами 5 и б, работающими в продольном режиме, также имеют свои .преимущества.

При раздельном питании последовательно соединенных секций 15, 18, 13 и 17, 14, 19 в нормальном режиме работы реакторы 5 и 6 способствуют выравниванию напряжений и, в случае необходимости, перетоку соответствующих мощностей между секциями 18, 13 и 14, 19 соответственно, а при возникновении токов короткого замыкания на секциях 13 или 19 указанные реакторы 5 и б способствуют его эффективному ограничению до отключения выключателей 11 или 12.

С целью необходимости обеспечения дополнительной надежности питания потребителей в части выравнивания на3 пряжении и перетока мощностей в нормальном режиме работы включается выключатель 21 между секциями 13 и 19, В случае возникновения токов короткого замыкания на указанных секциях при таком режиме не снижается, а повышается эффективность их ограничения, ибо при коротких замыканиях на секции 13 или 19 токи короткого замыкания ограничиваются лучами реактора 4, работающего в сквозном режиме, и реакторами 5 и 6, работающими в продольном режиме, от отключения...— выключателей 11, 21 или 12, 21 соответственно.

Возникшие токи короткого замыкания на секциях 15, 18 и 17, 14 до отключения выключателя 21 ограничиваются еще эффективнее в связи с. последовательным соединением реакторов 5 и 6, работающих в продольном режиме, со стороны питания от соответствующих лучей реактора 4, работающего в сквозном реж>>ме.

Таким образом, при питании предлагаемой электрической подстанции от одного трансформатора 1 пять секций

15, !8, 13, 19, 14, вместо четырех в известной, обеспечиваются надежным питанием в связи с наличием выключателей со стороны каждого луча сдвоенного реактора 4, работающего в сквозном режиме, на случай необходимости отключения тока короткого замыкания, возникшего на соответствующей секции.

Работа сдвоенных реакторов 4-6 в продольном режиме в этом варианте питания электрической подстанции исключает вероятность возникновения перенапряжений резонансного типа в контурах питаемой схемы.

Отключение трансформатора 1 при коротком замыкании на секции 17 кратковременно и практически определяется временем отключения разъединителя укаэанной секции 17.

При работе силовых трансформаторов очень важен выбор режима заземления нейтралл обмотки высокого напря>нения с точки зрения не только ограничения однофазных токов короткого замыкания и внутренних перенапряжений, но и вероятности возникновения емкостной передачл перенапряжений с обмотки высокого напряжения на обмотку пониженного напряжения в трансформаторе„ Емкостная связь между обмотками силового трансформатора достига35 ет максимальной величины при изолированной нейтрали обмотки высокого на. пряжения, что необходимо делать на мощных узловых подстанциях с

40 точки зрения ограничения однофазных токов короткого замыкания.

С целью ограничения перенапряжений, опасных для изоляции обмотки пониженного напряжения при указанном режиме нейтрали, рекомендуется под45 ключать к выводам указанных обмоток, особенно работающих в хопостом режиме, емкости соответствующих величин, что не нашло практического применения в энергосистемах из-эа технической сложности и экономической нецелесообразности.

Указанные рекомендации решаются автоматически в предлагаемой схеме электрической подстанции при вариантах ее питания трансформаторами 2 и через сдвоенные реакторы 5 и б и выключатели 11 и 12 или при питании от трансформатора 1 через сдвоенный

9 892 ,,реактор 4 и выключатель 10 при отклю ченном выключателе 22 и включенном выключателе 21, В варианте питания двумя трансформаторами 2 и 3 к другим ветвям реек» торов 5 и 6 подсоединены секции 18 и

19. При питании одним трансформатором

1 к противоположной ветви реактора 4 подсоединена секция 17.

Таким образом, наличие напряжения на указанных секциях при отсутствии нагрузок дает определенную величину емкости, способствующей снижению перенапряжений на обмотках пониженного напряжения,.гередающихся через емкостную связь перенапряжениями, возникающими на обмотках высокого напряжения.

В случае недостаточности по величине емкостей указанных секций возможно подключение к ним необходимого количества резервных кабельных фидеров, находящихся под напряжением без нагрузки.

Кроме этого, подключением сдвоенных,реакторов к разноименным секциям разноименных систем шин устраняется технический недостаток при работе указанных реакторов в одноцепном режиме, когда напряжение на конце разомкнутой ветви может достигать опасной для изоляции величины. Отсутствие в ветви без тока выключателей полностью освобождает схему электрической подстанции от указанного отрицательного явления.

В связи с тем, что работа сдвоенного реактора в одноцепном режиме возникает преимущественно в аварийных ситуациях, возможен вариант питания потребителей через ветвь сдвоенного

40 реактора без выключателя при отключенном выключателе другой ветви, например через ветвь реактора 4, глухо подсоединенную к секции 17 при отключенном выключателе 10. Но даже при таком режиме, напряжение на разомкнутых контактах выключателя 10 не достигнет опасной величины в результате практического равенства напряжений по величине и частоте на подсоединенных к противоположным выводам выключателя секциях 15 и 17 °

Наличие выключателей между выводами центральных точек обмоток сдвоенных реакторов и силовых трансформато- 55 ров, а также между выводом одной ветви каждого реактора и соответствующей секцией при отказе от выключателей в

10 других ветвях и их глухом подсоединении к соответствующим секциям обеспечивает надежную работу указанных реакторов в продольно-одноцепных режимах.

При технической необходимости эти режимы обеспечиваются секционным подключением сдвоенных реакторов 4-6 к соседним секциям систем шин 16 и 20 и дополнительным включением соответствующих секционных выключателей 21, 22 и 23. Это способствует равномерному распределению потребляемой от трансформаторов 1-3 мощности, снижению электрических потерь и реальной вазможности снижения установленной мощности силовых трансформаторов 1-3.

Необходимое количество вариантов взаимодействия между выключателями сдвоенных реакторов и секций, подсоединенными согласно предложенной электрической подстанции, обеспечивает, в результате возможных изменений параметров схемы, ограничение по валичине опасных переходных процессов и исключает вероятность развития возникающих аварий в цепочечно-каскадной последовательности, способствуя, кроме того, успешному самозапуску электрических двигателей после отключения токов короткого замыкания.

Эффективное ограничение токов короткого замыкания секционными сдвоенными реакторами, особенно при их работе в продольном режиме, способствует одновременно снижению величин возникающих внутренних перенапряжений на изоляции электрооборудования, так как сопротивления указанных реакторов составляют наибольшую часть результирующего сопротивления цепи при коротком замыкании, а в связи с этим и падение напряжения в них составляет значительную величину.

Повышение эффективности указанной схемы, в случае необходимости, можно обеспечить выборам оптимальных параметров сдвоенных реакторов при соответствующих .коэффициентах связи в зависимости от токов нагрузки и их направлений через указанные реакторы в аварийных режимах.

Формула изобретения

Электрическая подстанция, содержа- щая трансформаторы, с низкой сторо1О Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Электрические станции", 1964, N 10, с 5".

2. Авторское свидетельство СССР

М 642822, кл. Н 02 3 3/00, 15 07. 77.

ВНИИПИ Заказ 11272/78 Тираж 678 Подписное

Филиал flflfl "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

11 89257 ной которых связаны сдвоенные реакторы, и распределительное устройство низкого напряжения с двумя параллельными секционированными системами шин, и которым подключены ветви сдвоенных реакторов, причем одна из ветвей подключена через выключатель, а соседние секции разных систем шин соединены попарно друг с другом через секционные выключатели, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения потребителей, она содержит дополнительные выключатели, посредством которых сдвоенные реакторы подсоединены к

4 12 низкой стороне трансформаторов, а ветви каждого сдвоенного реактора присоединены к соседним секциям разных систем шин, не имеющим соединения посредством секционных выключателей, а вторая ветвь реактора подсоединена к соответствующей секции шин непосредственно.