Районные понизительные подстанции (РПП)

Содержание

Введение 3
1 Общие понятия об электроустановках 4
2 Классификация подстанций 6
3 Комплектные трансформаторные подстанции назначение и
классификация 8
4 Описание электрических аппаратов, входящих в состав КТП, на
основании представленной электрической схемы 10
Заключение 18
Список использованной литературы 20

Введение
Приоритетами Энергетической стратегии России на период до 2020 года, утвержденной Правительством РФ, являются повышение эффективности использования энергии как средства снижения энергоемкости производства и в целом затрат на собственное энергообеспечение, уменьшение вредного воздействия на окружающую среду и реализация концепции устойчивого развития.
Развитие экономики России неразрывно связано с повышением эффективности использования энергоресурсов. Особое значение для укрепления энергетической безопасности государства имеет внедрение энергосберегающих технологий во все сферы деятельности человека.
Недостаток энергоресурсов и необходимых видов энергии может стать тормозом в развитии отечественной экономики, которые в настоящее время демонстрируют положительную динамику. Повышение энергоэффективности - наиболее конструктивное решение данной проблемы.

1 Общие понятия об электроустановках
Невозможно представить без электроэнергии жизнь современного общества, экономическое, техническое и культурное развитие которого во многом обусловлено ее широким применением. Разнообразное использование электроэнергии во всех областях народного хозяйства и быта объясняется рядом весьма существенных преимуществ ее по сравнению с другими видами энергии:
– возможностью экономичной передачи ее на значительные рас+стояния;
– простотой преобразования в другие виды энергии (механичес+ кую — с помощью электродвигателей, тепловую — с помощью электронагревательных приборов, световую — с помощью электроламп и т.д.);
– простотой распределения между любым числом потребителей любой мощности;
– возможностью получения электроэнергии из других видов энергии (тепловой, гидравлической, атомной, энергии ветра и солнца и т.д.)
Комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений, предназначенный для производства или преобразования, передачи, распределения или потребления электрической энергии называется электроустановкой. В соответствии с Правилами электроустановок (ПУЭ) различают электроустановки напряжением до 1 кВ и выше 1 кВ.
Электроустановка, на которой вырабатывается электрическая, а нередко и тепловая энергия, называется электростанцией. Электроэнергия, вырабатываемая на электростанции, поступает на электрические подстанции, на которых происходит преобразование электроэнергии по напряжению, частоте или роду тока.
Электрическая подстанция, предназначенная для приема, преобразования электрической энергии одного напряжения в электроэнергию другого напряжения с помощью трансформаторов и распределения ее, называется трансформаторной подстанцией.

2 Классификация подстанций
Подстанцией называют электроустановку, служащую для преобразования и распределения электроэнергии и состоящую из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительного устройства, устройства управления и вспомогательных сооружений. В зависимости от преобразования той или иной функции они называются трансформаторными (ТП) или преобразовательными (ПП).
Трансформаторную подстанцию называют комплектной – КТП (КПП) – при поставке трансформаторов (преобразователей), щита низкого напряжения и других элементов в собранном виде или в виде полностью подготовленном для сборки. Подстанции могут быть комплектными или сборными.
Получили широкое распространение различные комплектные устройства:
1. Комплектное распределительное устройство (КРУ) в сетях 10/6 кВ со шкафами на номинальные токи 6300 – 3200 А и номинальные токи 20 кА (КРУ 2 – 10, КХП), 31,5 кА (КР 10/500) и в отдельных случаях КРУ со шкафами на номинальные токи до 5000 А и токи отключения 58 кА (КР – Д9). В КРУ устанавливают маломасляные выключатели (в основном типов ВМП и ВМГ с отключаемой мощностью 850 МВА при 10 кВ), а при необходимости частых коммутаций – выключатели с электромагнитным гашением дуги.
2. Комплектные трансформаторные подстанции 10(6)70,4 кВ с трансформаторами мощностью 250-2500 кВА. Исполнение трансформаторов в КТП: сухие, масляные, заполненные негорючей жидкостью.
3. Комплектные полупроводниковые выпрямительные подстанции и установки (КПП, КПВП, КПУ) для питания сетевых нагрузок на напряжение 230 и 460 В и питания специальных электроприемников.
Комплектные подстанции изготовляются на заводах и транспортируются к месту установки узлами и блоками без демонтажа оборудования. На месте монтажа производят установку узлов и блоков и присоединения между ними и к сетям электроснабжения.
Комплектное распределительное устройство наружной установки (КРУН) - это КРУ, предназначенное для наружной (открытой) установки.
Комплектное распределительное устройство - распределительное устройство, состоящее из шкафов, закрытых полностью или частично, или блоков с встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, измерительными приборами и вспомогательными устройствами, поставляемое в собранном или полностью подготовленном для сборки виде и предназначенное для внутренней установки.
Камера (ячейка) - помещение, предназначенное для установки аппаратов и шин. Закрытая камера закрыта со всех сторон и имеет сплошные (несетчатые) двери. Огражденная камера имеет проемы, защищенные полностью или частично несплошными (сетчатыми или смешанными) ограждениями.

3 Комплектные трансформаторные подстанции назначение и классификация
Комплектные трансформаторные подстанции (КТП) применяют для приема, распределения и преобразования электрической энергии трехфазного тока частотой 50 Гц. По числу трансформаторов КТП могут быть однотрансформаторными, двухтрансформаторными и трехтрансформатор-ными.
По роду установки КТП могут быть:
- внутренней установки с масляными, сухими или заполненными негорючей жидкостью трансформаторами;
- наружной установки (только с масляными трансформаторами);
- смешанной установки с расположением РУ высшего напряжения и трансформатора снаружи, а РУ низшего напряжения внутри помещения.
КТП можно разделить на четыре основные группы.
1. КТП наружной установки мощностью 25…400 кВА, напряжением 6…35/0,4 кВ, применяемые для электроснабжения объектов сельскохозяйственного назначения. Это в основном мачтовые подстанции. КТП данной группы состоят из шкафа ввода ВН, трансформатора и шкафа НН, укомплектованного на отходящих линия автоматическими выключателями.
2. КТП внутренней и наружной установки напряжением до 10 кВ включительно мощностью 160...2500 кВА, которые в основном используются для электроснабжения промышленных предприятий. КТП этой группы состоят из шкафов ввода на напряжение 10 кВ и РУ напряжением до 1 кВ. Для КТП применяют как масляные, так и заполненные негорючей жидкостью или сухие трансформаторы специального исполнения с боковыми выводами, для КТП наружной установки - только масляные.
3. Сборные и комплектные трансформаторные подстанции напряжением 35... 110/6... 10 кВ. Со стороны высокого напряжения подстанции комплектуются открытыми распределительными устройствами напряжением 35...110 кВ, со стороны 6...10 кВ - шкафами КРУП наружной установки.
4. КТП специального назначения, перевозимые на салазках, напряжением 6... 10 кВ, мощностью 160... 630 кВА, которые выпускаются для электроснабжения стройплощадок, рудников, шахт, карьеров.

4 Описание электрических аппаратов, входящих в состав КТП, на основании представленной электрической схемыКоммутационные аппараты (выключатели) предназначены для осуществления оперативной и аварийной коммутации в энергосистемах, для выполнения операций включения и отключения отдельных цепей при ручном или автоматическом управлении. Во включенном состоянии выключатели должны беспрепятственно пропускать токи нагрузки. Характер режима работы этих аппаратов несколько необычен: нормальным для них считается как включенное состояние, когда они обтекаются током нагрузки, так и отключенное, при котором они обеспечивают необходимую электрическую изоляцию между разомкнутыми участками цепи. Коммутация цепи, осуществляемая при переключении выключателя из одного положения в другое, производится нерегулярно, время от времени, а выполнение им специфических требований по отключению возникающего в цепи короткого замыкания чрезвычайно редко.
Выключатели должны надежно выполнять свои функции в течение срока службы (25 лет), находясь в любом из указанных состояний, и одновременно быть всегда готовыми к мгновенному эффективному выполнению любых коммутационных операций, часто после длительного пребывания в неподвижном состоянии. Отсюда следует, что они должны иметь очень высокий коэффициент готовности: при малой продолжительности процессов коммутации (несколько минут в год) должна быть обеспечена постоянная готовность к осуществлению коммутаций.
Среди основных параметров выключателей высокого напряжения следует выделить группу номинальных параметров, присущих всем типам выключателей и определяющих условия их работы.
К основным номинальным параметрам выключателей в соответствии с рекомендациями Международной электротехнической комиссии (МЭК) относятся:
- номинальное напряжение Uном ;
- наибольшее рабочее напряжение Uн.р ;
- номинальный уровень изоляции;
- номинальная частота fном ;
- номинальный ток Iном ;
- номинальный ток отключения Iо.ном ;
- номинальный ток включения Iв.ном ;
- номинальное переходное восстанавливающееся напряжение (ПВН) при КЗ на выводах выключателя;
- номинальные характеристики при неудаленных КЗ; номинальная длительность КЗ;
- номинальная последовательность операций (номинальные циклы);
- нормированные показатели надежности и др.
Рис.1 Электрическая схема комплектной трансформаторной подстанции (КТП)
К параметрам, характерным для воздушных выключателей, следует отнести номинальное давление и расход воздуха, необходимые для проведения операций включения и отключения, нижний предел давления для производства отдельных операций.
FU 1... FU 3 - высоковольтные разрядники
Основными элементами вентильных разрядников являются искровые промежутки, последовательно соединенные с резистором, имеющим нелинейную вольт-амперную характеристику (ВАХ).
Рис.2
На рис. 2, представлен элемент магнитно-вентильного разрядника РВМГ на 33 кВ, состоящий из фарфоровой покрышки 1, колонки нелинейных резисторов из вилита 2 и блока последовательно соединенных искровых промежутков 3. Разрядники этой серии выпускаются на напряжение 110-500 кВ, что достигается последовательным включением исходных элементов.
Одним из основных недостатков вентильных разрядников является высокое значение коэффициента нелинейности материалов (тервита и вилита) а=(0,2-0,4), используемых при этом, а также нестабильность напряжений пробоя. Поэтому значительный прогресс был достигнут после разработки новых материалов оксидно-цинковых варисторов с коэффициентом нелинейности
а = 0,02. Это позволило разработать аппараты защиты без искровых промежутков. При рабочем напряжении токи через варисторы достигают миллиампер, а при перенапряжениях соответственно сотни и тысячи ампер.
Предохранители - это электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токов короткого замыкания и токов перегрузки. Преимущественно предохранители используются для защиты от токов короткого замыкания.
Основной элемент предохранителя — плавкая вставка постоянного или переменного сечения, которая при токах срабатывания сгорает (плавится с последующим возникновением и гашением электрической дуги), отключая электрическую цепь.
По конструктивному исполнению предохранители условно можно разделить на открытые (вставка не защищена патроном или размещена в трубке, открытой с торцов), закрытые (вставка расположена в закрытом патроне) и засыпные (вставка находится в патроне, полностью заполненном мелкозернистым наполнителем, например, кварцевым песком).
Наиболее распространенные материалы плавких вставок — медь, цинк, алюминий, свинец и серебро. Медь подвержена сравнительно интенсивному окислению, что может привести к увеличению сопротивления медной вставки и, следовательно, к изменению защитной характеристики предохранителя. Поэтому медные вставки подвергаются лужению (покрываются слоем олова).
В засыпных предохранителях наиболее распространенным наполнителем является кварцевый песок с содержанием оксида кремния SiO2 не менее 99%. Наилучшим наполнителем по своим дугогасящим свойствам является мел (СаСОз), который после перегорания вставки в отличие от песка не образует остаточных токопроводящих путей и пригоден для многократного использования. Но мел значительно дороже песка и это ограничивает его широкое применение. Для лучшего использования наполнителя как теплоотводящей и дугогасящей среды в засыпном предохранителе обычно размещены несколько параллельно соединенных вставок, суммарное сечение которых эквивалентно сечению одной вставки предохранителя на тот же рабочий ток.
Силовые трансформаторы являются основным электрическим оборудованием электроэнергетических систем, обеспечивающим передачу и распределение электроэнергии на переменном трехфазном токе от электрических станций к потребителям.
В справочных данных на трансформаторы приводятся: тип, номинальная мощность, номинальные напряжения обмоток, потери мощности холостого хода и короткого замыкания, напряжение короткого замыкания, ток холостого хода.
На повысительных и понизительных подстанциях применяют трехфазные или группы однофазных трансформаторов с двумя или тремя раздельными обмотками. В зависимости от числа обмоток трансформаторы разделяются на двухобмоточные и трехобмоточные. Двухобмоточные трансформаторы номинальной мощностью больше 25 МВ-А выполняются с расщепленной обмоткой вторичного напряжения 6...10 кВ. Обмотки высшего, среднего и низшего напряжений принято сокращенно обозначать соответственно ВН, СН, НН.
В настоящее время применяются трансформаторы следующих стандартных номинальных мощностей: 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000, 6300, 10 000, 16000, 25000, 32000, 40000, 63000 ,80000, 160000 кВ-А.
Условные обозначения типов трансформаторов состоят из букв, которые обозначают:
первые буквы: О – однофазный;
Т – трехфазный.
последняя буква:
Н - выполнение одной обмотки с устройством;
регулирования напряжения под нагрузкой (РПН);
Р - трансформатор с расщепленной обмоткой низшего
напряжения;
Т - трехобмоточный трансформатор;
М, Д, ДЦ, С, 3 -система охлаждения трансформаторов.
В настоящее время трансформаторы выполняются с переключением ответвлений обмотки без возбуждения (ПБВ) и с переключением ответвлений обмотки под нагрузкой – РПН.
Автоматические выключатели (автоматы) низкого напряжения (до 1000 В) предназначены для автоматической защиты электрических сетей и оборудования от аварийных режимов (коротких замыканий, перегрузок, снижения и исчезновения напряжения, изменения направления тока, гашения магнитного поля мощных генераторов в аварийных условиях и др.), а также для оперативной коммутации номинальных токов. Для обеспечения селективной (избирательной) защиты в автоматах предусматривается возможность регулирования уставок по току и по времени. Быстродействующие автоматы снижают время срабатывания и ограничивают отключаемый ток сопротивлением возникающей электрической дуги в автомате. Нередко эти факторы определяют принцип устройства и особенности конструкции автоматов.
Автоматические выключатели подразделяются на: установочные и универсальные. Установочные автоматические выключатели имеют защитный изоляционный (пластмассовый) корпус и могут устанавливаться в общедоступных местах, универсальные — не имеют такого корпуса и предназначены для установки в распределительных устройствах; быстродействующие и небыстродействующие. Быстродействие обеспечивается самим принципом действия (поляризованный электромагнитный или индукционно-динамический принцип и др.), а также условиями для быстрого гашения электрической дуги, подобно процессам в токоограничивающих автоматах; автоматы обратного тока, срабатывающие только при изменении направления тока в защищаемой цепи (поляризованные автоматы отключают цепь только при нарастании тока в прямом направлении, неполяризованные - при любом направлении тока).

Заключение
Основные факторы, определяющие конструкцию ОРУ: схема электрических сооружений, уровень номинального напряжения, число и порядок подключения присоединений, возможность расширения, компоновка ОРУ и его элементов.
На напряжения 35 и 110 кВ применяем открытые распределительные устройства, так как позволяют климатические условия и нет ограничения площади для размещения подстанции. На этом напряжении ОРУ обладает существенными преимуществами по сравнению с ЗРУ: меньше объем строительных работ, так как необходимы лишь подготовка площадки, устройство дорог, сооружение фундаментов и установка опор, в связи с этим уменьшаются время сооружения и стоимость ОРУ; легче выполняются расширение и реконструкция, все аппараты доступны для наблюдения. Все сооружения на площадке подстанции размещаются таким образом, чтобы при строительстве и монтаже, а также при ремонтах оборудования можно было использовать различные передвижные и стационарные грузоподъемные устройства. Проезд по дороге возможен вдоль выключателей 35 и 110 кВ, около трансформаторов и КРУ 10 кВ. Для ревизии трансформаторов предусматривается площадка около трансформаторов с возможностью использования автокранов. Опоры под оборудованием выполнены из унифицированных железобетонных стоек и свай с металлическими конструкциями сверху для крепления аппаратов. На подстанции кабельные каналы к аппаратам следует выполнять раздельными, чтобы при пожарах была исключена возможность одновременной потери взаиморезервирующих КЛ.
Планировка площадки ОРУ выполняется с уклоном для отвода ливневых вод. Должны быть приняты меры для предотвращения попадания в каналы ливневых вод и почвенных вод. Полы в каналах должны иметь уклон не менее 0,5% в сторону водосборников. Кабельные каналы должны выполняться из несгораемых материалов с пределом огнестойкости 0,75 ч. Покрытие каналов выполняется бетонными съемными плитами и используется как ходовая дорожка для обслуживающего персонала подстанции. Масса отдельной плиты перекрытия должна быть не более 70 кг. Плита должна иметь приспособление для подъема. Плиты в местах пересечения с проездом должны быть рассчитаны на нагрузку от механизмов.

Список использованной литературы
Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. / Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.: ил.
ГОСТ 14209-97 Руководство по нагрузке масляных трансформаторов. Введён с 1.01.2002.- Минск: межгосударственный совет по стандартизации и сертификации, 1997.- 85с
Строительные нормы и правила РФ. Естественное и искусственное освещение: СНИП 23-05-95, 2002. - 35с.
Определение расчётных электрических нагрузок: Методические указания и контрольные задания для студентов дневной и заочной форм обучения. - Вологда: ВоГТУ, 2004.6.
Электротехнический справочник. В 3 т. Т. 3. В 2 кн. Кн. 1. Производство и распределение электрической энергии. / Под общ. ред. Профессоров МЭИ: И.Н. Орлова (гл. ред.) и др. -7-е изд., испр. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 616 с.: ил.
Старкова Л.Е., Орлов В.В. Проектирование цехового электроснабжения: Учеб. Пособие. - 3-е изд. испр. и доп. - Вологда.: ВоГТУ, 1999. - 131 с.
Правила устройства электроустановок. - 7 -е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2003. - 608 с.
Мухин А.И. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: учебное пособие / А.И. Мухин. - Вологда: ВоГТУ, 2000 .- 180 с.: ил.
Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок (с изм. и доп.). - М.: Изд-во Ш] ЭНАС, 2003. 192 с.
Князевский Б.А. Охрана труда в электроустановках: Учебник для вузов/ Б.А. Князевский, т.п. Марусова, И.А. Чекалин, Н.В. Шипунов. Под ред. Б.А. Князевского. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 336 с.: ил.
Федоров А.А. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий/ А.А. Федоров, Л.Е. Старкова: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 368 с.