Трансформаторные подстанции (6–10)/0,4 КВ

5

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет энергетический

Кафедра «Электрические станции»

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

«ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ (6–10)/0,4 КВ»

Студент группы 106121                                                                      Д.А. Дунченко

Руководитель                                                                                                                П.И. Климкович

Минск, 2011

5

РЕФЕРАТ

Работа 29 с., 6 рис., 3 источника.

ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ, НАЗНАЧЕНИЕ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ, ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ЭКСПЛУАТАЦИЯ, ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ.

Объектом исследования являются трансформаторные подстанции (6–10)/0,4 кВ

Цель работы – изучить трансформаторные подстанции, их устройство и область применения.

В работе рассмотрены комплексные трансформаторные подстанции в различных исполнениях, особенности их устройства и применения в хозяйстве, описаны условия эксплуатации и обслуживания оборудования, предоставлены правила техники безопасности и использовании оборудования.

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ              4

1 МИРОВАЯ ЭВОЛЮЦИЯ              5

2 НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ В СССР              7

3 УСТРОЙСТВО И ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ              9

4 ЭКСПЛУАТАЦИЯ              13

5 ОРИГИНАЛЬНОСТЬ И ОСНОВНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА              21

6 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ              22

ЗАКЛЮЧЕНИЕ              28

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ              29

ВВЕДЕНИЕ

Широкое внедрение электроэнергии в сельскохозяйственное производство в последние годы стало возможным благодаря централизованному электроснабжению сельских районов от электросетей энергосистем. Это повысило надежность и экономичность электроустановок и создало условия для внедрения механизации и автоматизации в сельскохозяйственное производство.

Трансформаторные подстанции сооружаются на сельскохозяйственных объектах и в населенных пунктах, часто значительно удаленных друг от друга, от железнодорожных станций и промышленных центров. Большая территориальная рассредоточенность нагрузок (даже в пределах одного совхоза или колхоза) обусловливает сооружение большого количества ТП небольшой мощности (до 2 × 630 кВА) по сравнению с ТП в промышленных центрах.

1 МИРОВАЯ ЭВОЛЮЦИЯ

Анализ мировой эволюции комплектных трансформаторных подстанций (КТП) показывает, что за последние 50 лет можно выделить две основные тенденции развития, два направления усовершенствования технологии – это резкое сокращение занимаемой площади КТП и принципиальное изменение применяемых технологий электрооборудования.

ТП до 50-х годов XX века представляли собой преимущественно отдельно стоящие кирпичные строения и не являлись комплектными в полном смысле этого термина. Строительство здания подстанции и монтаж электрооборудования производились непосредственно на объекте. Занимаемая при этом площадь строения составляла не менее 15–25 м2 для однотрансформаторной ТП и более 50 м2 для двухтрансформаторной ТП. В качестве электрооборудования использовались в основном масляные распределительные трансформаторы с расширительным баком и распределительные устройства высокого и низкого напряжения с воздушной изоляцией и воздушными коммутационными аппаратами. В силу существовавших тогда технологий электроаппаратостроения, а также средней мощности потребления абонентов, распределяемые мощности ТП варьировались в диапазоне от 80 до 400 кВА.

Первый этап эволюции ТП (60-е годы ХХ века) существенно изменил технологии изготовления строительной части. Были разработаны и реализованы первые комплектные строительные части ТП, полностью изготавливаемые на заводе и доставляемые к месту установки. Для изготовления первых КТП в основном применялся железобетон, однако электрооборудование по-прежнему монтировалось на объекте, и в силу несовершенства технологий используемого электрооборудования габаритные размеры первых КТП оставались весьма и весьма существенными.

Второй этап в развитии трансформаторных подстанций продолжался на протяжении 70–80-х годов ХХ века. Он был результатом роста плотности нагрузки распределительных сетей и появлением комплектного электрооборудования, доступного по цене. ТП представляли собой бетонные или металлические киоски, укомплектованные полностью смонтированным и испытанным на заводе электрооборудованием, которое также претерпело ряд технологических и конструктивных изменений. Трансформаторы применялись масляные герметичные, реже сухие с литой изоляцией. Занимаемая площадь трансформаторной подстанции составляла 10–15 м2для однотрансформаторной ТП и около 25 м2 для двухтрансформаторной ТП.

Качественный скачок в развитии КТП произошел в начале 80-х годов с появлением электрогазовых моноблоков (типа ГM6 – компании Schnеidеr Еlеctric), используемых в качестве высоковольтных вводных устройств. Благодаря этому произошли принципиальные изменения в качестве КТП, поскольку резко упала необходимость в проведении обслуживания и, соответственно, в несколько раз увеличилась надежность и срок службы КТП. Благодаря применению современного электрооборудования площадь КТП сократилась до 4–6 м2 для однотрансформаторной и 8–12 м2 для двухтрансформаторной. При этом распределяемая мощность увеличилась до 630–1600 кВА.

2 НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ В СССР

Перед электропромышленностью в связи с бурным развитием народного хозяйства давно стоят задачи индустриальной поставки блочных и комплектных устройств, предназначенных для снабжения и распределения электрической энергии. Первые шаги в этом деле были предприняты организациями главэлектромонтажа Министерства монтажных и специальных строительных работ СССР, которые в своих мастерских и сравнительно небольших заводах изготавливали и продолжают изготавливать такие устройства, как сборные камеры распределительных устройств 6–10 кВ, типовые панели распределительных щитов 0,4 кВ, комплектные трансформаторные подстанции 6–10/0,4 кВ и т. п. Эти устройства, хотя и далеки от совершенства, так как они комплектовались на базе обычной электроаппаратуры, не приспособленной для блочных устройств, явились началом в деле развития блочных устройств для электроснабжения промпредприятий.

Первая серия комплектных трансформаторных подстанций внутренней установки в количестве 40 комплектов была выпущена в 1960 году. Ныне специализированные заводы электропромышленности выпускают широкий ассортимент комплектных подстанций уже на более высоком техническом уровне и довели годовой выпуск до 2000 комплектов при мощности комплекта до 1000 кВА. Они изготавливаются на базе специально разработанной для этой цели аппаратуры и поэтому более компактны и coвершенны. В комплектной трансформаторной подстанции собраны силовой трансформатор, ввод Bыcoкoгo напряжения и распределительное устройство низкого напряжения.

Преимущества КТП по сравнению с обычными некомплектными подстанциями неоценимы. Для КТП не требуются отдельные помещения, они могут размещаться в производственном помещении, в непосредственной близости от потребителя. Затраты средств и рабочей силы на монтаж КТП во много раз меньше, чем для обычных (сборных) подстанций. Так, КТП 2×320 кВА бригадой в составе 5 человек устанавливается в течение 2,5–3 смен, для монтажа обычной подстанции той же мощности требуется 8–10 смен (без учета времени на ревизию и наладку электрооборудования, которое примерно одинаково для обоих видов подстанций). В эксплуатации КТП надежны и безопасны, так как не имеют доступных для случайного прикосновения токоведущих частей.

Рисунок 2.1

Ревизия и замена поврежденной коммутационной аппаратуры осуществляются быстро, без сложных демонтажных или монтажных работ и без отключения прочих токоприемников, питаемых данной подстанцией. КТП предназначены для приема, преобразования и распределения переменного трехфазного тока промышленной частоты напряжением до 1000 В. Они могут устанавливаться открыто в помещениях с нормальной средой, где отсутствуют скопления токопроводящей пыли, а также пары и газы, вредные для изоляции и металлов. Установка КТП недопустима во взрывоопасных помещениях и в местах, не защищенных от прямого попадания воды и снега. Для работы в условиях сухого и влажного тропического климата выпускаются подстанции в специальном исполнении.

Основным изготовителем комплектных подстанций является Московский трансформаторный завод имени Куйбышева, по чертежам этого завода выпускает Чирчикский электромашиностроительный завод и с 1964 г. начат выпуск на Бакинском заводе сухих трансформаторов. Подстанции с маслонаполненными и герметизированными трансформаторами выпускаются Армэлектрозаводом имени Ленина (г. Ереван) и Хмельницким заводом трансформаторных подстанций.

3 УСТРОЙСТВО И ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

КТП состоит из силового трансформатора 6–10 кВ с блоком ввода высшего напряжения и приставным распределительным устройством 0,4 кВ, в котором была установлена защитно-коммутационная аппаратура на напряжение до 1000 В. Подстанции выпускаются с трансформаторами мощностью до 1000 кВА, заполненными трансформаторным маслом, совтолом, либо с сухими трансформаторами из стекловолокнистой изоляции. В 1960 г. разработан новый ГOCT на шкалу мощностей трансформаторов. По мере ввода в производство трансформаторов по новой шкале продолжается выпуск по старой шкале мощностей. Соответственно КТП изготавливаются как с трансформаторами старого типа на номинальные мощности 180, 320, 560, 750, 1000 кВА, так и нового типа (по измененной шкале) на мощности 400, 630, 1000 кВА. Для удобства присоединения трансформаторы в КТП снабжены боковыми вводами.

В зависимости от заказа КТП могут быть однотрансформаторными или двухтрансформаторными. Двухтрансформаторные в свою очередь могут быть в однорядном или двухрядном исполнении. Трансформаторы для удобства перемещения жестко закреплены на салазках. К одному из торцов трансформатора пристроен блок на два кабельных ввода высшего напряжения. Кабели могут быть подсоединены к вводу по схеме радиального (одностороннего), двустороннего либо магистрального (заход-выход) питания. Трансформатор в зависимости от принятой схемы может быть подключен к кабелям вглухую, через разъединитель, через разъединитель с предохранителями или же через выключатель нагрузки с предохранителями типа ВНП-17. Распределительное устройство 0,4 кВ в виде приставных шкафов расположено с другой, противоположной вводному устройству стороны трансформатора. Оно состоит, в зависимости от разновидности подстанций, из вводных, секционных и распределительных шкафов, а также соединительных или магистральных шинопроводов.

Рисунок 3.1 – а – однотрансформаторная (правое исполнение);
б – однотрансформаторная магистральная (правое исполнение);
в – однотрансформаторная с расположением трансформатора
и распредустройства 0,4 кВ в разных этажах; г – двухтрансформаторная
однорядная; д – двухтрансформаторная двухрядная; е – двухтрансформаторная
с расположением трансформаторов и распредустройства 0,4 кВ в разных
помещениях: 1 – силовой трансформатор; 2 – распредустройство 0,4 кВ;
3 – блок ввода питания ВИ; 4 – магистральный шинопровод;
5 – секционный шинопровод; 6 – соединительный шинопровод

Секционные шкафы и соединительные шинопроводы входят в комплект соответствующих двухтрансформаторных подстанций. Однотрансформаторные подстанции имеют еще магистральное исполнение (КТП-М), предназначенное для питания потребителей по схеме трансформатор шинопровод. Здесь низковольтное распределительное устройство как бы вытянуто в цех непосредственно к токоприемникам.

Кроме того, с помощью шинопроводов, поставляемых в комплекте с КТП, или общепромышленных шинопроводов (например, ШМА-59) можно компоновать распредустройство 0,4 кВ в разных помещениях или этажах. В качестве защитно-коммутационной аппаратуры на вводе трансформатора со стороны низшего напряжения, на магистралях и на секционировании применяются универсальные автоматы серии АВ в выдвижном исполнении; на отходящих линиях универсальные автоматы, установочные автоматы, блоки предохранитель выключатель. Схемы защиты, управления и сигнализации оборудования подстанций выполнены на оперативном переменном токе.

Имея столь широкий выбор различных исполнений КТП, практически можно подобрать рациональную схему для любых условий эксплуатации. В комплекте с КТП заводы-изготовители поставляют метизы и прочие детали для контактных соединений ошиновки и для механического соединения распредели тельных устройств с трансформаторами. Армэлектрозавод, кроме того, для КТП обязан поставлять комплект материалов и формы для отливки эпоксидных концевых заделок питающих кабелей на месте монтажа.

Конструктивно КТП состоит из отдельного блок–домика, в котором размещены отсеки: отсек распределительного устройства со стороны высокого

напряжения (УВН); отсек силового трансформатора; отсек распределительного устройства со стороны низкого напряжения (РУНН).

Устройство низкого напряжения может быть реализовано в следующих вариантах (для импортных устройств): на распределительных сборках серии TUR компании Schnеidеr Еlеctric от 8 до 12 отходящих линий на предохранителях с секционированием без АВР; на ячейках серии TUR (Schnеidеr Еlеctric) с АВР, реализованным на автоматических выключателях серии Mastеrpact-NT (Schnеidеr Еlеctric); на панелях щитов одностороннего обслуживания серии Щ070 (без АВР); на панелях щитов одностороннего обслуживания серии Щ070 (с АВР).