Электрические схемы подстанций

Электрические схемы подстанций

Трансформаторные подстанции являются неотъемлемой частью любой электрической сети. Поэтому выбранная схема влияет и на выбор схем подстанций.

Схема электрических соединений подстанций потребителей на стороне высшего напряжения определяется категорией потребителей по надежности электроснабжения, а также местом и ролью подстанции в электрической сети. Выбор схем подстанций осуществляют из существующих унифицированных типовых схем, с учетом того, что сейчас рекомендуется выполнять все подстанции с выключателями, а не по упрощенной схеме с отделителями и короткозамыкателями.

Если подстанция тупиковая (т.е. находится в конце радиальной или магистральной сети) и питает только потребителей III категории, то она выполняется по схеме блока «одноцепная линия – трансформатор»; при питании потребителей I и II категории подстанция выполняется по схеме «двойного блока с автоматической перемычкой со стороны трансформаторов» (рис 2.1).

Остальные подстанции, подключенные к радиально-магистральной линии, являются проходными. Для проходных подстанций с двухцепными линиями применяется схема «двойного блока с автоматической перемычкой стороны линий». Кроме того, при повреждении любого участка любой цепи он должен отключаться с двух сторон. Для этого на каждом узле ответвления от линии к трансформатору необходима установка двух секционирующих выключателей (рис.2.2).

В магистральных линиях с двухсторонним питанием, а также в кольцевых линиях при повреждении любого участка он должен отключаться с двух сторон. Такую функцию выполняет проходная подстанция по схеме «мостика с неавтоматической перемычкой». Перемычка из двух разъединителей позволяет при выводе в ремонт выключателя сохранить кольцо в разомкнутом состоянии, а также поочередно ремонтировать разъединители

При числе присоединений на стороне высшего напряжения более четырех подстанция становится узловой. При этом возможно использование схемы подстанции, имеющей одну рабочую систему шин, секционированную выключателем, и обходную, с выключателями всех присоединений (рис 2.5).

2.3 Схемы подключения подстанций

Составление и выбор вариантов конфигурации сети

При проектировании учитываем, что во всех пунктах имеются потребители первой, второй и третьей категории надёжности.

Здесь принято, что стоимость сооружения одного километра двухцепной линии в полтора раза выше, чем одноцепной.

Стоимость выключателя приравнивается стоимости четырех километров воздушной линии электропередачи.

Приведённая длина линий вычисляется по формуле:

Где lΣ — суммарная длина всех ЛЭП, nΣ -суммарное количество выключателей для данной схемы.

Составление вариантов начнем с наиболее простых схем.

2.3.1 Радиально-магистральная схема электроснабжения (вариант 1)

Представляет собой радиально-магистральную сеть, построенную по принципу наименьшей суммарной длины линий электропередачи. Большинство линий двухцепные. Для подстанций ПС5, ПС4, ПС3, ПС2 (рис 2.1 б) принимаем тупиковую подстанцию (рис 2.1 а). ПС6 ПС1 проходную (рис. 2.2 б).

Определяем длину линий:

Необходимое количество выключателей складывается из выключателей на подстанции РПП энергосистемы (по одному выключателю на каждый отходящий фидер), выключателей на ТЭЦ и выключателей на подстанциях потребителей. Общее количество выключателей для данного варианта составляет 12.

Приведенная длина линии

Большая длина линий, что приведет к дополнительным потерям и следовательно этот вариант является более затратным. Рассмотрим вариант 2.

Радиально-магистральная схема электроснабжения (вариант 2)

Представляет собой радиально-магистральную сеть, построенную по принципу наименьшей суммарной длины линий электропередачи. Большинство линий одноцепные. Для подстанций ПС2, ПС5, ПС6, ПС4 принимаем тупиковую подстанцию (рис 2.1 а) Для подстанций ПС3, ПС1 проходные (рис. 2.2 б).

Определяем общую длину линий:

Необходимое количество выключателей складывается из выключателей на подстанции РПП энергосистемы (по одному выключателю на каждый отходящий фидер), выключателей на ТЭЦ и выключателей на подстанциях потребителей. Количество выключателей для данного варианта составляет 12

Приведенная длина линии

Большинство линий двухцепные, следовательно приводит к большим затратам. Питание пунктов 4 и 5 транзитно, что вызывает повышенные потери в линии и увеличивает стоимость. Поэтому рассмотрим вариант 3.

Радиально-магистральная схема электроснабжения (вариант 3)

Представляет собой радиально-магистральную сеть, построенную по принципу наименьшей суммарной длины линий электропередачи. Большинство линий двухцепные. Для подстанций ПС 5, ПС4, ПС2, ПС6 принимаем тупиковые подстанции (рис 2.1 б) подстанция ПС3 проходная (рис. 2,2 б). ПС1 узловая (рис.2,5).

Определяем общую длину линий:

Необходимое количество выключателей складывается из выключателей на подстанции РПП энергосистемы (по одному выключателю на каждый отходящий фидер), выключателей на ТЭЦ и выключателей на ПС потребителей. Количество выключателей для данного варианта составляет 20 nΣ =20;

Приведенная длина линии равна L=310+80=390км.

Недостатки: Сложность и дороговизна конструкции ПС1. Поэтому рассмотрим вариант 4.

Радиально-магистральная схема электроснабжения (вариант 4)

Представляет собой радиально-магистральную сеть, построенную по принципу наименьшей суммарной длины линий электропередачи. Большинство линий двухцепные. Для подстанций ПС2, ПС3, ПС4, ПС5 принимаем тупиковые подстанции, ПС6 ПС1 проходную (рис. 1).

Определяем общую длину линий:

Необходимое количество выключателей складывается из выключателей на подстанции РПП энергосистемы (по одному выключателю на каждый отходящий фидер), выключателей на ТЭЦ и выключателей на подстанциях потребителей. Общее количество выключателей для данного варианта составляет 8.

Приведенная длина линии

Комбинированная схема электроснабжения (вариант 5)

Представляет собой комбинированную сеть, построенную по принципу наименьшей суммарной длины линий электропередачи. Большинство линий одноцепные. Для подстанций ПС2 и ПС4 принимаем тупиковые подстанции (рис 2.1 б) для подстанций ПС1, ПС3, ПС5, ПС6 проходные (рис 2.2 б)

Необходимое количество выключателей складывается из выключателей на подстанции РПП энергосистемы (по одному выключателю на каждый отходящий фидер), выключателей на ТЭЦ и выключателей на подстанциях потребителей. Общее количество выключателей для данного варианта составляет 13.

Приведенная длина линии

Линия 5-6 нагружена только в послеаварийном режиме, а остальное время будет работать вхолостую или почти вхолостую. Рассмотрим вариант 6

Комбинированная схема электроснабжения (вариант 6)

Представляет собой комбинированную сеть, построенную по принципу наименьшей суммарной длины линий электропередачи. Большинство линий одноцепные. Для подстанций ПС2, ПС3, ПС6 принимаем кольцевые проходные подстанции (рис 2.3):

Необходимое количество выключателей складывается из выключателей на подстанции РПП энергосистемы (по одному выключателю на каждый отходящий фидер), выключателей на ТЭЦ и выключателей на подстанциях потребителей. Количество выключателей для данного варианта составляет 10,

Приведенная длина линии

Большая протяженность кольца. Есть опасения что в послеаварийном режиме, возникающем после отключения одного из головных участков, общая потеря напряжения в сети будет недопустимо большой. Рассмотрим вариант 7.

Комбинированная схема электроснабжения (вариант 7)

Представляет собой комбинированную сеть, построенную по принципу наименьшей суммарной длины линий электропередачи. Большинство линий одноцепные. Для подстанций ПС2, ПС3, ПС6, ПС1 принимаем кольцевые проходные подстанции (рис 2.3)

Необходимое количество выключателей складывается из выключателей на подстанции РПП энергосистемы (по одному выключателю на каждый отходящий фидер), выключателей на ТЭЦ и выключателей на подстанциях потребителей. Количество выключателей для данного варианта составляет 10,

Приведенная длина линии

Питание пункта 4 транзитно через 5, что вызывает дополнительные потери в линии. Также наличие большого по протяженности кольца, что приводит к удорожанию линии. Поэтому рассмотри вариант 8.

Кольцевая схема электроснабжения (вариант 8)

Представляет собой кольцевую сеть, построенную по принципу наименьшей суммарной длины линий электропередачи. Большинство линий двухцепные. Для ПС1, ПС2, ПС3, ПС4, ПС5, ПС6 принимаем кольцевые проходные подстанции (рис 2.3 б)

Необходимое количество выключателей складывается из выключателей на подстанции РПП энергосистемы (по одному выключателю на каждый отходящий фидер), выключателей на ТЭЦ и выключателей на подстанциях потребителей. Количество выключателей для данного варианта составляет 10

Приведенная длина линии

Большая протяженность кольца. Есть опасения что в послеаварийном режиме, возникающем после отключения одного из головных участков, общая потеря напряжения в сети будет недопустимо большой. Рассмотрим вариант 9.

2.3.9 Кольцевая схема электроснабжения (вариант 9)

Представляет собой кольцевую сеть, построенную по принципу наименьшей суммарной длины линий электропередачи. Большинство линий двухцепные. Для ПС1, ПС3, ПС5 принимаем кольцевые проходные подстанции (рис 2.3 б)

Необходимое количество выключателей складывается из выключателей на подстанции РПП энергосистемы (по одному выключателю на каждый отходящий фидер), выключателей на ТЭЦ и выключателей на подстанциях потребителей. Количество выключателей для данного варианта составляет 10,

Приведенная длина линии — L=291+40=331 км

Кольцевая схема электроснабжения (вариант 10)

Представляет собой кольцевую сеть, построенную по принципу наименьшей суммарной длины линий электропередачи. Для подстанций ПС 1, ПС2, ПС3, ПС6, ПС5 принимаем проходные кольцевые подстанции, ПС4 тупиковую (рис. 1).

Определяем длину линий: lS =317 км.

Необходимое количество выключателей складывается из выключателей на подстанции РПП энергосистемы (по одному выключателю на каждый отходящий фидер), выключателей на ТЭЦ и выключателей на подстанциях потребителей. Общее количество выключателей для данного варианта составляет 18.

Приведенная длина линии