Функция подстанций
Системы передачи и распределения
В больших современных системах питания переменного тока системы передачи и распределения функционируют, чтобы доставлять основную энергию от источников генерации пользователям в центрах загрузки.
Воздушные изолированные подстанции и компоненты
Системы передачи обычно включают в себя распределительные устройства ввода, соединительные линии передачи, автотрансформаторы, коммутационные станции и понижающие трансформаторы. Системы распределения включают в себя первичные распределительные линии или сети, банки трансформаторов и вторичные линии или сети, все из которых обслуживают область нагрузки.
Цели проектирования
В качестве неотъемлемой части систем передачи или распределения подстанция или коммутационная станция функционируют как точка соединения и коммутации для источников генерации, линий передачи или субпередачи, распределительных фидеров, а также повышающих и понижающих трансформаторов.
Проектная цель подстанции заключается в обеспечении максимально высокого уровня надежности и гибкости при удовлетворении системных требований и минимизации общих инвестиционных затрат.
Уровни напряжения
Выбор оптимальных уровней напряжения системы зависит от загружаемой нагрузки и расстояния между источником генерации и нагрузкой.
Многие крупные электростанции расположены на больших расстояниях от центров нагрузки, чтобы обращаться к источникам энергии или топливным материалам, методам охлаждения, стоимости и доступности объекта и проблемам окружающей среды. По этим причинам произошло использование напряжений передачи до 765 кВ. Подстанции электропередачи, обеспечивающие объемную мощность, работают при напряжении от 69 до 765 кВ.
Обычные классы напряжения, используемые в США для основных подстанций, включают в себя 69, 115, 138, 161 и 230 кВ (считаются высоковольтными или высоковольтными) и 345 500 и 765 кВ (считаются сверхвысоким напряжением или классом EHV).
Были рассмотрены еще более высокие напряжения, которые включают в себя 1100 и 1500 кВ. Они называются сверхвысоким напряжением или классом UHV. Подстанции распределительной системы работают при уровнях вторичного напряжения от 4 до 69 кВ.
Вопросы проектирования
На выбор подходящего типа подстанции для данного приложения влияет множество факторов. Этот выбор зависит от таких факторов, как уровень напряжения, грузоподъемность, экологические соображения, ограничения места на площадке и требования к прямой линии передачи.
В то же время, учитывая затраты на оборудование, труд и землю, необходимо приложить все усилия для выбора типа подстанции, который будет удовлетворять всем требованиям при минимальных затратах. Основные затраты подстанции отражены в количестве силовых трансформаторов, автоматических выключателей и отключающих переключателей и связанных с ними структур и фундаментов.
Поэтому выбранная компоновка шины и выбранное устройство переключения определяют количество требуемых устройств и, в свою очередь, общую стоимость.
Выбор уровней изоляции и методов координации также влияет на стоимость, особенно на EHV. Падение уровня на базовом уровне изоляции (BIL) может снизить стоимость основного электрооборудования на тысячи долларов. Тщательный анализ альтернативных схем переключения является существенным и может привести к значительной экономии за счет выбора минимального оборудования, необходимого для удовлетворения требований системы.
При выборе макетов автобусов и коммутационных устройств для подстанции в соответствии с требованиями системы и станции необходимо учитывать ряд факторов.
Подстанция должна быть безопасной, надежной, экономичной и максимально простой в конструкции. Конструкция также должна обеспечивать дальнейшее расширение, гибкость работы и низкие эксплуатационные расходы.
Физическая ориентация маршрутов линии передачи часто диктует местоположение, ориентацию и расположение шины подстанции. Это требует, чтобы выбранный участок обеспечивал удобное расположение линий.
Для надежности конструкция подстанции должна уменьшить вероятность полного сбоя подстанции, вызванного сбоями или сбоем оборудования, и должна обеспечить быстрое восстановление обслуживания после возникновения неисправности или сбоя. В макете также должно быть рассмотрено, как будущие дополнения и расширения могут быть выполнены без прерывания обслуживания.
Схемы автобусов
Выбранная схема или схема подстанции определяют электрическое и физическое расположение коммутационного оборудования. Можно выбрать различные схемы автобусов, поскольку акцент смещается между факторами безопасности, надежности, экономии и простоты, определяемыми функцией и важностью подстанции.
Наиболее часто используются схемы шин подстанции:
- Единая шина
- Главная и транспортная шина
- Двойная шина, одиночный выключатель
- Двойной автобус, двойной выключатель
- Кольцевая шина
- Полтора выключателя
Некоторые из этих схем могут быть изменены путем добавления автоматических выключателей, устройств для секционирования шин, устройств для обхода выключателей и дополнительных передающих шин.
ИСТОЧНИК: В. Дицман, Филип Болин - Подстанции