Высоковольтная подстанция
Инженер подстанции должен хорошо понимать электрооборудование и компоновку подстанции высокого напряжения. Также важно понимать взаимосвязь между защитой и другим оборудованием на подстанциях и в системе распределения.
Схемы проектирования высоковольтной подстанции
Кроме того, важно также обеспечить эффективность реле и критерии их настройки.
Эта техническая статья, хотя и не предназначена для освещения конструкции подстанции, включает в себя некоторую базовую информацию о компоновке оборудования подстанции и других важных конструктивных схемах, которые инженер подстанции должен иметь возможность без труда обрабатывать, чтобы обеспечить надежную и безопасную работу оборудования подстанции и лучшее понимание схем защиты и настроек реле, а также эксплуатационных процедур.
Помимо чисто электрических аспектов, конструкция подстанции включает в себя несколько инженерных областей, в том числе гражданских, механических и электронных.
В рамках функции электрического проектирования основными используемыми диаграммами являются:
- Однолинейная диаграмма (SLD)
- Схемы компоновки оборудования подстанции
- Схемы соединений переменного тока
- Схемы соединений постоянного тока
- Вторичные электрические схемы
- Логические диаграммы
- Списки кабелей
Краткое изложение этих вопросов приводится в следующих параграфах.
1. Однолинейные диаграммы (SLD)
Однолинейная диаграмма показывает упрощенное расположение оборудования на подстанции или сети с использованием международно признанных символов для представления различных предметов оборудования, таких как трансформаторы, автоматические выключатели и разъединители, как правило, с одной линией, используемой для представления трехфазные соединения.
Часто основные данные для оборудования HV включены в диаграмму. Более подробные однолинейные диаграммы включают такие элементы, как измерительные трансформаторы и оборудование для защиты, измерения и управления и связанные с ними вторичные проводки.
Рисунок 1 - Однолинейная схема олимпийской подстанции 110 кВ (нажмите, чтобы развернуть SLD)
Вернуться к содержанию ↑
2. Схемы компоновки подстанции
Схемы компоновки подстанций обеспечивают масштабные чертежи местоположения каждой единицы оборудования на подстанции как по плану, так и по высоте.
В то время как отдельные утилиты могут иметь свой собственный формат, существует высокая степень стандартизации этих типов чертежей во всем мире, для контрактных и тендерных целей.
На рисунках 2a и b показаны чертежи плана и высоты для типичного расположения двух отсеков 115 кВ, один для линии электропередачи, а другой для стороны ВН местного трансформатора, подключенного к одной шине 115 кВ. Эквивалентная однолинейная диаграмма изображена на рисунке 2c.
Рисунок 2 - Общий макет для двух отсеков 115 кВ: (a) общий макет, (b) высота A-A 'и (c) однолинейная диаграмма
Хотя инженеры, задействованные в ретрансляции защиты, не могут непосредственно участвовать в схемах компоновки, эти чертежи показывают взаимосвязь между различными элементами основного оборудования и местоположением этих элементов, связанных с системами защиты.
Например, трансформаторы тока и напряжения, которые могут быть расположены отдельно от других элементов оборудования или помещены в высоковольтное оборудование, такое как автоматические выключатели.
Таким образом, инженер-защитник может обеспечить безопасное размещение защитного оборудования внутри подстанции.
Вернуться к содержанию ↑
3. Схемы соединений переменного тока
Схема соединений переменного тока обычно показывает трехфазное устройство силового оборудования подстанции и цепи переменного тока, связанные с оборудованием для измерения, контроля и защиты, в схематической форме.
Схемы переменного тока для типичной подстанции содержат информацию, соответствующую отсекам для входящих линий передачи, шинной секции и шинных ответвителей, силовых трансформаторов и схем питателей MV. Кроме того, были бы также диаграммы, содержащие информацию о таких элементах, как двигатели и отопление, которые работают на переменном токе.
Схема компоновки соединений переменного тока должна выполняться с соблюдением следующих пунктов:
Каждая диаграмма должна включать все оборудование, соответствующее отсеку, с выключателями, разъединителями и трансформаторами, представленными схематическими символами. В токовых цепях ТТ должны быть нарисованы только текущие катушки измерительных приборов и реле защиты, четко указывающие, какие катушки подключены к каждой фазе и к нейтрали. Полярность оборудования должна быть указана на чертежах.
Рисунок 3 - Подстанция высокого напряжения - AC-соединения (нажмите, чтобы развернуть)
Полезно указать оборудование, будущая установка которого может быть предусмотрена пунктирными линиями.
Реле полупроводниковой защиты должны быть схематически представлены квадратами, показывающими количество терминалов и способ подключения проводки, несущей сигналы напряжения и тока. Точки, где существует соединение с землей, также должны быть указаны на этой диаграмме, например, когда нейтраль измерительных трансформаторов соединена звездой.
Основные номинальные характеристики должны быть отмечены рядом с каждым элементом оборудования.
Рисунок 4 - Настройки и условия реле защиты
Например, для силовых трансформаторов должно быть предусмотрено отношение напряжения, номинальная мощность и группа векторов; для силовых выключателей, номинальных и номинальных токов короткого замыкания; коэффициенты трансформации для трансформаторов напряжения и тока и номинальное напряжение грозозащитных разрядников.
Цепи трансформатора напряжения должны быть физически отделены от остальных цепей, а также должны быть указаны соединения с катушками приборов, для которых требуется сигнал напряжения.
Как минимум, схема переменного тока трансформатора должна включать все оборудование в отсеке между шиной высокого напряжения и вторичными втулками трансформатора.
Вернуться к содержанию ↑
4. Схемы соединений постоянного тока
Схемы соединений постоянного тока иллюстрируют цепи постоянного тока на подстанции и должны четко отображать различные соединения с вспомогательными службами постоянного тока.
Эти диаграммы содержат информацию, соответствующую оборудованию, например:
- Выключатели и разъединители,
- Системы защиты и управления для трансформаторов, сборных шин, линий электропередач и фидеров,
- Системы оповещения,
- Двигательные и отопительные контуры, работающие на постоянном токе, и
- Аварийное освещение и розетки.
Должна быть предусмотрена схема соединений для всех подстанций, использующих поставки из системы постоянного тока.
Положительные подачи обычно отображаются в верхней части диаграммы, а отрицательные - внизу, и, насколько это возможно, оборудование, включенное в диаграммы, должно быть проведено между положительной и отрицательной шинами.
Из-за значительного количества защитного и контрольного оборудования внутри подстанции обычно удобно выделять соединения постоянного тока в различные функциональные группы, такие как оборудование для управления и защиты, а также другие схемы, такие как двигатели и отопление.
Рисунок 5 - Цепь управления выключателем (моторная пружина)
Общепринятой практикой является рисование точечных горизонтальных линий для обозначения разграничения между оборудованием, расположенным в распределительном устройстве, и расположением в панелях реле защиты.
Это полезно, если оборудование сигнализации и управления в реле и панели управления расположено в одной части диаграммы и защитное оборудование в другой части. Каждый терминал должен быть однозначно идентифицирован на чертеже.
По возможности контакты, катушки, кнопки и переключатели каждого механизма должны быть собраны вместе и обозначены пунктирным прямоугольником, чтобы было легко идентифицировать связанное с ним оборудование и его роль в цепи.
Внутренние цепи защитного оборудования не показаны, так как достаточно указать контакты отключения и точки соединения с другим оборудованием внутри точечного прямоугольника. Учитывая сложность дистанционных реле, может потребоваться отдельная диаграмма для указания их соединений с системой постоянного тока и взаимосвязи терминалов. Также возможно, что для защиты трансформаторов и шин могут потребоваться отдельные диаграммы.
Каждый отсек энергетического оборудования должен иметь две цепи постоянного тока:
Один для питания защитного оборудования и отдельный для сигнализации и управления выключателями и разъединителями. Эти два устройства должны храниться независимо друг от друга, и следует соблюдать осторожность, чтобы не допустить подключения какого-либо оборудования через два источника питания постоянного тока.
Вернуться к содержанию ↑
5. Схемы подключения
Схемы подключения показывают взаимосвязь многоядерных кабелей, например, между распределительным устройством и соответствующими панелями управления, а также маршрутизацию отдельных проводов к оборудованию, установленному в реле и панелях управления.
Эти диаграммы необходимы для облегчения проводки измерительного, защитного и контрольного оборудования на стадии строительства подстанции. Проводка должна выполняться в соответствии с компоновкой, показанной на диаграммах переменного и постоянного тока.
Рисунок 6 - Схема логики защиты для линейного отсека 115 кВ
Логично, что компоновка различных устройств на электрических схемах должна быть видна с тыла реле и панелей управления, как на практике. Каждое устройство должно быть представлено его схемой, причем каждый терминал находится в соответствии с его фактическим положением на панели.
Каждый проводник должен быть маркирован с тем же идентификационным кодом, что и терминал, к которому он подключен, а также обозначен на каждом конце местоположением дальнего конца проводника в соответствии с заданным кодом.
Рисунок 7 - Вид передней панели панели управления
Чтобы упростить установку проводов, расположение проводов на электрической схеме должно соответствовать предлагаемому расположению внутри реле и панели управления.
На электрических схемах должны быть однозначно идентифицированы следующие элементы: клеммы и наборы клемм, многожильные кабели, идущие к распределительному устройству, проводники, идущие от отдельных терминалов к оборудованию, расположенному в реле и панелях управления, и оборудование, установленное в реле и панели управления.
Многожильные кабели
Каждый многоядерный кабель должен иметь идентификационный номер. Кроме того, каждый проводник в каждом кабеле должен быть пронумерован. Это полезно, если нумерация многожильных кабелей выполняется последовательно по уровню напряжения. Имея это в виду, должен быть обеспечен достаточный диапазон чисел, например, кратных 100 для каждого уровня напряжения, что гарантирует достаточность запасных последовательных номеров для любых дополнительных кабелей в будущем.
Все проводники на электрической схеме должны быть отмечены на каждом конце местоположением дальнего конца проводника (двунаправленная маркировка).
Вернуться к содержанию ↑
6. Логические диаграммы
Эти диаграммы представляют собой схемы защиты для разных подстанций, с помощью нормализованных логических структур, чтобы показать структурированным образом поведение системы защиты подстанций для любой непредвиденной ситуации.
Пример такой схемы для линейного отсека 115 кВ на подстанции показан на рисунке 2.
Рисунок 6 - Схема логики защиты для линейного отсека 115 кВ
Вернуться к содержанию ↑
7. Списки кабелей
Списки кабелей предоставляют информацию о многоядерных кабелях, которые работают между различными элементами оборудования, и помогают упростить проверку подключений подстанции для работ по техническому обслуживанию.
Списки должны содержать следующую информацию:
- Количество, длина и тип многоядерного кабеля;
- Цвет или количество каждого проводника в многожильном кабеле;
- Идентификация каждого конца проводника;
- Идентификация оборудования на каждом конце проводника;
- Функция проводника.
Вернуться к содержанию ↑
Ссылка // Защита сетей распределения электроэнергии Хуаном М. Герсом и Эдвардом Дж. Холмсом (покупка печатной копии из Amazon)