Потребительские подстанции с учетом на стороне низкого напряжения (Н.Н.) – это электроустановки с номинальным напряжением 1 кВ - 35 кВ, используемые в энергосистеме общего пользования, включающие один понижающий трансформатор СН/НН мощностью, как правило, не выше 1250 кВА.
Функции подстанции:
Подстанция.
Все компоненты подстанции находятся в одном помещении, или в существующем здании, или в отдельном специально построенном здании.
Подключение к сети среднего напряжения (С.Н.).
Подключение к сети С.Н. может быть:
По одному питающему кабелю наружной сети или воздушной линии, или
С помощью двух выключателей нагрузки с механической блокировкой по двум кабелям наружной сети от дублирующих фидеров питания, или
Через два выключатели нагрузки по кольцевой схеме питания.
Трансформатор.
Поскольку использование ПХД (полихлорированный дифенил) - заполненных трансформаторов запрещено в большинстве стран, предпочтительными имеющимися технологиями являются:
Масляные трансформаторы для подстанций находящихся за пределами зданий;
Сухие трансформаторы с литой изоляцией, в местах внутри помещений, например, в многоэтажных жилых зданиях, общественных зданиях, и так далее ...
Учет.
Учет при Н.Н. позволяет использовать небольшие трансформаторы учета по низкой цене.
С.Н./Н.Н. потери трансформатора учитываются, больше всего, в структуре тарифа.
Н.Н. оборудование сети.
На стороне низкого напряжения устанавливается автоматический выключатель, предназначенный для отключения и блокировки:
цепи коммутации распределительного щита;
защиты трансформатора от перегрузки, и последующих цепей от коротких замыканий.
Упрощенная электрическая схема сети.
Диаграммы (рис. 1) показывает:
Способы подключения к сети (4 варианта):
Методы защиты по С.Н. и трансформация С.Н./Н.Н.;
Методы учета и изоляция Н.Н.;
Методы защиты и распределения Н.Н.;
Зоны доступа для осмотра и обслуживания.
Стандарты и спецификации.
Распределительные устройства и оборудование должны соответствовать следующим международным стандартам: IEC 62271-1, 62271-200, 60265-1, 62271-102, 62271-100, 62271-105
Законодательство разных стран может также обязать выполнять соответствующие национальные стандарты. К ним относятся:
Россия: ГОСТ 14693-90, ГОСТ 28668.1-91, ГОСТ Р 51321.1-2000, ГОСТ Р 51321.3-99, ГОСТ Р 51321.5-99
Франция: UTE
Великобритания: BS
Германия: VDE
USA: ANSI США: ANSI
Выбор типа оборудования.
Подстанции могут быть реализованы в соответствии с местными стандартами и практикой использования такого оборудования:
Распределительные устройства с ячейками модульного типа применимы при любых планировках и позволяют последующие расширения (то же время, обеспечивая достаточно свободного места).
Компактность позволяет использовать кольцевые или радиальные схемы питания, что применяется преимущественно, при:
Стандарт IEC 62271-200
IEC 62271-200 стандарт определяет «АС распределения и управления на номинальное напряжение от 1 кВ до 52 кВ в металлическом корпусе».
Основные предписания стандарта относятся к:
Функциональная единица - компонент распределительного устройства, содержащийся в металлическом корпусе и с учетом всех основных и вспомогательных цепей оборудования, необходимых для выполнения одной функции» - как правило, модульная ячейка.
Ячейка - компонент распределительного устройство, содержащаяся в закрытом металлическом корпусе (кроме отверстий, необходимых для присоединения, контроля или вентиляции). Производитель определяет содержимое распределительных устройств (например, шины, кабели, и т.д.) и число ячеек среди которых есть:
Обеспечение доступа к отдельным ячейкам:
Индекс LSC (Потеря непрерывности обслуживания), определяющий, могут ли другие ячейки оставаться под напряжением, если открыта одна ячейка
Выбор панели коммутации С.Н. для подключения трансформатора
Существуют, как правило, три вида панелей коммутации С.Н.:
На оптимальный выбор трансформатора влияют шесть параметров:
Примечание: предохранители, используемые в комбинации «выключатель нагрузки» / «блок плавких предохранителей» имеют механизм переключения, которые обеспечивает срабатывание 3-полюсного выключателя нагрузки, при срабатывании одного (или более) предохранителя(ей).
Характерные параметры трансформатора.
Для характеристики трансформатора используются электрические параметры, технологии изготовления и условия его использования.
Электрические характеристики
Схемы соединения обмотки, обозначаются стандартными символами для звезды, дельты и звезды с внутренними соединениями – зигзаг (и их комбинации для трансформаторов специального исполнения, например, 6-ти или 12-ти фазных трансформаторов для выпрямителей и т.д.) и буквенно-цифровым кодом, согласно рекомендации стандарта IEC. Этот код читается слева - направо, первая буква относится к обмотке самого высокого напряжения, вторая – к напряжению значения ниже, и так далее:
Часто схема соединения обмотки, используемая в распределительных трансформаторах, является схемой Dyn 11, соединения обмотки С.Н. выполнены по схеме «треугольник», а обмотки вторичной обмотки – «звезда», нейтраль которой выведены на клемник. Сдвиг по фазе трансформатора составляет +30о, то есть фаза 1 вторичное напряжение находится в положении «11 часов», когда фаза 1 первичного напряжения находится на «12 часов», как показано на рис.21, в Разделе «Схемы соединения обмоток». Все комбинации соединений обмоток «треугольник», «звезда» и «зигзаг» вызывают сдвиг по фазе, который (если не нулевой) равен 30о или кратному значению. Стандарт IEC 60076-4 детально описывает «часовую кодировку».
Характеристики, связанные с технологией и применением трансформатора.
Это не полный список:
Характеристики нестандартных условий эксплуатации, относятся к стандарту «Влияние окружающей температуры и высоты на номинальный ток».
Описание методов изоляции.
В настоящее время имеются два основных класса конструкции распределительных трансформаторов:
Сухие трансформаторы.
Для изолирования обмоток этих трансформаторов применяется эпоксидная смола, заливаемая, как правило, под вакуумом (метод запатентован крупнейшими производителями).
Рекомендуется выбирать трансформатор в соответствии с требованиями стандарта IEC 60076-11, а именно:
Нижеследующая глава описывает процесс, разработанный ведущим европейским производителем в этой области.
При герметизации обмоток используются три компонента:
Эта трехкомпонентная система герметизации обеспечивает класс F изоляция ( = 100 K) с высокой огнестойкостью и немедленным самозатуханием. Поэтому эти трансформаторы классифицируется как огнестойкие.
Изоляция обмоток не содержат соединения галогенов (хлор, бром и др.) или других соединений, способных выделять вредные вещества, что гарантирует высокую степень безопасности для персонала в чрезвычайных ситуациях, особенно в случае пожара.
Такие трансформаторы хорошо работают в агрессивной промышленной атмосфере - пыль, влажность и т.д. (см. рис.2).
Трансформаторы, заполненные жидким диэлектриком.
Наиболее распространенной изоляционной / охлаждающей жидкостью, используемой в трансформаторах, является минеральное масло. Требования к минеральным маслам, определены IEC 60296.
Применение легковоспламеняющихся жидкостей, обязывает применение усиленных мер противопожарной безопасности, особенно в помещениях подстанций.
Защиту маслонаполненных трансформаторов обеспечивает блок DGPT (детектор газа, давления и температуры).
В случае аварии, DGPT обеспечивает быстрое отключение электропитание М.В. трансформатора, до обострения ситуации.
Минеральные масла подвержены биологическому разложению и не содержат ПХБ (полихлорированные бифенилы), т.е. Pyralene, Pyrolio, Pyroline, которые были причиной запрета аскарела.
По желанию заказчика, минеральное масло может быть заменено альтернативной изоляционной жидкостью, путем приспособления трансформатора, при необходимости, и принятия соответствующих дополнительных мер.
Изоляционные жидкости также выступают в качестве охлаждающей среды, они расширяются при нагрузке и / или повышение окружающей температуры, поэтому все заполненные жидкостью трансформаторы должны быть оснащены расширительным баком для поступления избыточного объема жидкости при повышении давления в корпусе.
Есть два способа ограничения чрезмерного давления:
Расширение жидкости компенсируется упругой деформацией секций охлаждений масла, прикрепленных к корпусу.
Техника «полного заполнения» имеет много существенных преимуществ по сравнению с другими методами:
Расширительный бак для масла с воздушной подушкой при атмосферном давлении.
Расширение изоляционной жидкости приводит к изменению уровня жидкости в расширительном баке, установленном над металлическим корпусом трансформатора, как показано на рисунке 4.
Пространство над жидкостью в расширительном баке может быть заполнено воздухом, который поступает при понижении уровня жидкости, и частично вытесняется при повышении уровня жидкости. Поступающий воздух проходит через сальник и осушительное устройство (как правило, содержащее кристаллы силикагеля), расположенное перед расширительным баком. В некоторых конструкциях больших трансформаторов пространство над маслом занимает непроницаемый воздушный мешок для исключения контакта изоляционной жидкости с атмосферой.
Воздух поступает в мешок и вытесняется с мешка через сальник и осушиватель, как описано выше.
Расширительный бак является обязательным для трансформаторов мощностью выше 10 МВА (верхний предел в настоящее время для трансформаторов типа «полного заполнения»).
Выбор технологического исполнения.
Как отмечалось выше, существует возможность выбора между сухим и маслонаполненным трансформатором.
Для трансформаторов мощностью до 10 МВА, полностью заполненные устройства предлагаются в качестве альтернативы трансформаторам с расширительным баком.
Выбор зависит от ряда соображений, в том числе:
Требования нормативных документов, влияющие на выбор технологии трансформатора:
Основные категории, показаны на табл. 1, в которой для удобства используется классификационный код.
Код |
Диэлектрическая жидкость |
Температуравспышки |
Минимальная тепловая мощность |
O1 |
Трансформаторное масло |
< 300 <300 |
- - |
K1 |
Углеводороды высокой плотности |
> 300 > 300 |
48 48 |
K2 |
Эфиры |
> 300 > 300 |
34 - 37 34 - 37 |
K3 |
Силиконы |
> 300 > 300 |
27 - 28 27 - 28 |
L3 |
Изоляционные жидкости галогенные |
- - |
12 12 |
Завышение параметров трансформатора приводит к:
Занижение параметров трансформатора приводит к:
Определение оптимальной мощности.
Для того чтобы выбрать оптимальную мощность (кВА) трансформатора, необходимо обратить внимание на следующие факторы:
Важно, чтобы устройства для охлаждения трансформатора было соответствующим.
Целью этой главы является предоставление общих рекомендаций, для недопущения или значительного уменьшения износа оборудования С.Н. на территориях, подверженных воздействию влаги и загрязнения.
Нормальные условия эксплуатации для внутреннего оборудования среднего напряжения.
Все оборудование С.Н. соответствуют определенным стандартам. Стандарт IEC 62271-1 «Общие технические условия для высоковольтного распределения и управления», определяет нормальные условия для установки и использования такого оборудования.
Например, в отношении влажности, стандартом установлено:
«Нормальными условиями влажности считаются:
В этих условиях, иногда может образовываться конденсат.»
ПРИМЕЧАНИЕ 1: Образование конденсата возможно при внезапных изменениях температуры в период высокой влажности.
ПРИМЕЧАНИЕ 2: Для недопущения негативных последствий высокой влажности и конденсации, таких как пробой изоляции и коррозии металлических частей, необходимо использовать распределительные устройства, предназначенные для таких условий и прошедших соответствующие испытания.
ПРИМЕЧАНИЕ 3: Образования конденсата может быть предотвращено применением соответствующей вентиляции и отопления помещения или с использованием осушения
оборудования.
Как указано в стандарте, конденсат иногда может образовываться даже при нормальных условиях. В стандарте не приводятся специальные меры в отношении помещений подстанции, которые могут быть реализованы для предотвращения образования конденсата.
Использование во вредных условиях.
При определенных вредных условиях, в значительной степени, выходящих за пределы нормальных условий определенных выше, например повышенной влажности и/или загрязнения окружающей среды, несоответствующее электрооборудование может быть повреждено из-за ускоренной коррозии металлических деталей и повреждения изоляции.
Меры по предупреждению образования конденсата.
Меры по предупреждению загрязнения.
Вентиляция.
Вентиляция подстанция, как правило, требуется, чтобы рассеять тепло от трансформаторов и обеспечить высыхание после особенно мокрых или влажных периодов.
Тем не менее, ряд исследований показал, что чрезмерная вентиляция может резко увеличить образование конденсата. Поэтому, вентиляция должна применяться на минимально возможном уровне.
Кроме того, вентиляция не должна привести к неожиданным колебаниям температуры воздуха, для предотвращения достижения «точки росы» и образования конденсата.
Поэтому:
По мере возможности должна использоваться естественная вентиляция. При принудительной вентиляции необходимо, чтобы вентилятор работал непрерывно, чтобы избежать колебаний температуры.
Рекомендации по размерам вентиляционных отверстий притока и отвода воздуха подстанций приведены ниже.
Методы расчета.
Чтобы определить необходимый размер вентиляционных отверстий подстанции, при строительстве новых подстанций или усовершенствовании существующих подстанций, существует несколько методов расчета.
Основной метод основан на рассеиваемой мощности трансформатора.
Оптимальную площадь поверхностей S и S' вентиляционных отверстий можно определить, используя следующие формулы:
где:
Примечание:
Эта формула действительна при среднегодовой температуре 20°С и максимальной высоте 1000 м над уровнем моря.
Следует отметить, что эти формулы могут определить только одну величину значений S и S ', которые квалифицируются как тепловое сечение отверстия, т.е. полностью открытого и просто необходимого для отвода тепла, образующегося внутри СН/НН подстанции.
Практичные значения, конечно, больше зависят от принятого технологического решения.
В самом деле, реальный поток воздуха сильно зависит:
Понимание и оптимизацию подобных физических явлений могут дать точные исследования потоков, основанных на законах гидродинамики, и, разумеется, с применением соответствующего аналитического программного обеспечения.
Пример:
Расчет:
Места расположения вентиляционных отверстий
Для эффективного отвода тепла от трансформатора с помощью естественной вентиляции, вентиляционные отверстия должны быть расположены в верхней и нижней части стены возле трансформатора. Потери тепла на щите С.Н. незначительны. Чтобы избежать проблем от образования конденсата, вентиляционные отверстия подстанции должны располагаться как можно дальше от распределительного щита (См. Рис. 7).
Тип вентиляционных отверстий.
Чтобы уменьшить поступление пыли, загрязнений, туман и т.д., отверстия вентиляции подстанции должны быть оборудованы жалюзями шевронного типа. Жалюзи должны быть установлены в правильном направлении (см. рис. 8).
Температурный режим внутри кабины.
Если средний уровень относительной влажности может оставаться высокой в течение длительного периода времени, для предотвращения колебаний температуры и образования конденсата, рекомендуется устанавливать нагреватели внутри М. В. кабины. Обогреватели должны работать постоянно, 24 часа в сутки круглый год.
Не подключайте термостаты или системы регулирования их нагрева, так как это может привести к изменениям температуры и образованию конденсата, а также сократить срок службы нагревательных элементов. Убедитесь, что нагреватели имеют необходимый срок службы (достаточно, как правило, стандартных версий).
Температурный режим внутри подстанции.
Для недопущения колебаний температуры внутри подстанции могут быть приняты следующие меры:
Влажность внутри подстанции.
На влажность внутри подстанции могут повлиять различные внешние факторы.
Никто пока не комментировал эту страницу.