Обзор высоковольтных подстанций (часть 1)

Автор: Селезнев Владимир [email protected].

Публикация: 2025-03-03 20:32.

Последние изменения: 2025-03-03 20:32

Высоковольтные подстанции

Подстанции высокого напряжения представляют собой точки присоединения в системах передачи и распределения электроэнергии между регионами и странами.

Подстанции и распределительные подстанции Обзор (на фото: Высоковольтная станция в Камбодже - 230 кВ, 115 кВ)

Различные применения подстанций приводят к подстанциям высокого напряжения с силовыми трансформаторами и без них:

Шаг от уровня напряжения генератора к высоковольтной системе (MV / HV)
1. Электростанции (в грузовых центрах)
2. Возобновляемые источники энергии (например, ветряные электростанции)
Уровни напряжения преобразования в системе высокого напряжения (HV / HV)
Переход к уровню среднего напряжения системы распределения (HV / MV)
Соединение в одном и том же напряжении

Объем

Высоковольтные подстанции содержат не только высоковольтное оборудование, соответствующее функциям системы электропитания.

Планируются и строятся высоковольтные подстанции, состоящие из высоковольтных распределительных устройств, распределительных устройств среднего напряжения, основных компонентов, таких как высоковольтное оборудование и трансформаторы, а также все вспомогательные устройства, такие как вспомогательные устройства, системы управления, защитное оборудование и т. Д., «Под ключ» или даже как генеральный подрядчик.

Поставляемые во всем мире установки охватывают от базовых подстанций с одной сборной шиной до соединительных подстанций с несколькими сборными шинами или разветвителя и половины для номинальных напряжений до 800 кВ, номинальных токов до 8 000 А.

A и токов короткого замыкания до 100 кА.

Конфигурация цепи

Высоковольтная подстанция

Высоковольтные подстанции являются точками в энергосистеме, где мощность может объединяться из генерирующих источников, распределять и преобразовывать и доставляться в точки нагрузки.

Подстанции взаимосвязаны друг с другом, так что силовая система становится сеткой.

Это повышает надежность системы электропитания, предоставляя альтернативные пути для потока энергии, чтобы заботиться о любых непредвиденных обстоятельствах, так что подача питания на нагрузки поддерживается, а генераторы не сталкиваются с каким-либо отключением.

Высоковольтная подстанция является критическим компонентом в энергосистеме, а надежность энергосистемы зависит от подстанции. Поэтому следует тщательно выбирать конфигурацию схемы высоковольтной подстанции.

Шины являются частью подстанции, где вся мощность сконцентрирована от входящих фидеров и распределена на исходящие фидеры. Это означает, что надежность любой высоковольтной подстанции зависит от надежности шин, присутствующих в энергосистеме.

Отключение любой шины может иметь серьезные последствия для энергосистемы.

Отключение шинопровода приводит к отключению подключенных к нему линий передачи.

В результате поток энергии смещается к выжившим здоровым линиям, которые теперь несут большую мощность, чем они способны. Это приводит к отключению этих линий, и каскадный эффект продолжается до тех пор, пока не произойдет затемнение или подобная ситуация.

Важность надежности сборных шин следует учитывать при рассмотрении различных систем сборных шин, которые распространены.

Защитные меры

Защитные меры можно классифицировать как индивидуальную защиту и функциональную защиту подстанций.

Личная защита

Защитные меры против прямого контакта, т. Е. С помощью соответствующего покрытия, препятствия, за счет достаточного зазора соответствующих размещенных защитных устройств и минимальной высоты
Защитные меры против косвенного касания с помощью соответствующих мер заземления в соответствии с IEC 61936 / DIN VDE 0101 или другими обязательными стандартами
Защитные меры при работе на оборудовании, т. Е. Установка, должны быть спланированы так, чтобы соблюдались требования DIN EN 50110 (VDE 0105) (например, пять правил безопасности).

Функциональная защита

Защитные меры во время работы, например, использование устройства блокировки распределительных устройств
Защитные меры против скачков напряжения и молниеносных ударов
Защитные меры против огня, воды и, если применимо, шума

Стрессы

Электрические напряжения, например, номинальный ток, ток короткого замыкания, достаточные пути утечки и зазоры
Механические напряжения (нормальное напряжение), например, вес, статические и динамические нагрузки, лед, ветер
Механические напряжения (исключительные напряжения), например, вес и постоянная нагрузка при одновременной комбинации с максимальными силами переключения или силами короткого замыкания и т. Д.
Специальные напряжения, например, вызванные высотами установки более 1000 м над уровнем моря или землетрясениями

Расположение и модули

Элементы высоковольтной подстанции (фото от Idec Group)

Договоренность

Система отключена от 1-фазного или трехфазного типа.

Узел состоит из полностью отдельных секций под давлением и, таким образом, предназначен для сведения к минимуму опасности для обслуживающего персонала и риска повреждения соседних секций, даже если есть проблемы с оборудованием.

Предохранительные диафрагмы предусмотрены для предотвращения неконтролируемого повреждения корпусов от разрыхляющих дисков. Подходящие дефлекторы обеспечивают защиту для обслуживающего персонала.

Для максимальной эксплуатационной надежности устройства внутреннего рельефа не установлены, так как они влияют на соседние отсеки.

Модульная конструкция, полная сегрегация, дугостойкая втулка и вставные соединения позволяют быстро удалить и заменить любую секцию с минимальным воздействием на оставшееся распределительное устройство под давлением.

Шинопроводы

Все шины 3-фазного или однофазного типа подключены к розетке от одного отсека к другому.

Автоматические выключатели

ABB - Высоковольтный автоматический выключатель 362 кВ, макс. 63 кА 362PMI

Автоматические выключатели работают в соответствии с принципом динамического самосжатия. Количество прерывистых блоков на фазу зависит от характеристик выключателя. Дугогасительные камеры и контакты автоматического выключателя свободно доступны.

Автоматический выключатель подходит для внефазного переключения и предназначен для минимизации перенапряжений. Указанная производительность прерывания дуги должна быть согласованной во всем рабочем диапазоне: от токов зарядки от сети до полного тока короткого замыкания.

Автоматический выключатель рассчитан на то, чтобы выдерживать по меньшей мере 10 операций (в зависимости от уровней напряжения) при полном значении короткого замыкания.

Открытие автоматического выключателя для обслуживания или технического обслуживания не требуется. Максимальный допуск для смещения фазы составляет 3 мс, то есть время между первым и последним полюсом открытия или закрытия.

Батарея стандартной станции, которая требуется для управления и отключения, также может использоваться для подзарядки рабочего механизма.

Привод и система аккумулирования энергии обеспечены накопителем энергии, который обладает достаточной энергией для всех стандартных циклов работы с замкнутым циклом IEC.

Система управления подает сигналы тревоги и внутренние блокировки, но препятствует отключению или замыканию автоматического выключателя, когда энергетическая емкость в системе хранения энергии недостаточна или плотность SF6 в автоматическом выключателе опускается ниже минимально допустимого уровня.

Разъединители

Выключатель линии электропередачи (фото Эфрема Ошинского @ Flickr)

Все дисконсоры (изоляторы) имеют одноразрывный тип.

Подшипники смазываются на всю жизнь.

Заземляющие переключатели

Высоковольтный открытый заземляющий переключатель (126kV, 252kV) - Chint Electric Co., Ltd.

Незавершенные заземляющие выключатели обычно поставляются с обеих сторон выключателя. Дополнительные заземляющие переключатели могут использоваться для заземления шин или других групп сборки.

Работа двигателя постоянного тока (110, 125, 220 или 250 В), которая полностью подходит для дистанционного управления, и предусмотрен механизм ручного аварийного управления. Каждый механизм управления двигателем является автономным и оснащен дополнительными переключателями положения в дополнение к механическим индикаторам. Подшипники смазываются на всю жизнь. Предоставлять надежные высокоскоростные заземляющие переключатели обычно устанавливаются на кабельных и воздушных линиях.

Они оснащены механизмом быстрого закрытия, обеспечивающим пропускную способность короткого замыкания.

Инструментальные трансформаторы

Высоковольтный трансформатор тока SF6 (72, 5 - 800 KV) - Траншеекопатель

Трансформаторы тока (ТТ) имеют сухую конструкцию. Эпоксидная смола не используется для изоляции. Трансформаторы напряжения имеют индуктивный тип с номинальной мощностью до 200 ВА.

Кабельные окончания

Предусмотрены 1-фазный или 3-фазный, SF6-изоляционный корпус с металлическим корпусом. Изготовитель кабеля должен поставлять конус напряжения и подходящие уплотнения для предотвращения утечки масла или газа в распределительное устройство SF6.

Корпус кабеля подходит для типа масла, типа газового типа с пластиковой изоляцией (PE, PVC и т. Д.).

Кроме того, будут предусмотрены устройства для безопасной изоляции фидерного кабеля и подключения высоковольтного испытательного кабеля к распределительному устройству или кабелю.

Оконечные устройства

Выводы для подключения воздушных линий поставляются в комплекте с вставками SF6-air, но без линейных зажимов.

Контроль и мониторинг

В качестве стандарта для каждого распределительного отсека поставляется электромеханическая или твердотельная блокировочная плата. Эта отказоустойчивая система блокировки предотвращает все неисправности.

Мимические диаграммы и индикаторы положения обеспечивают оперативный персонал четкими инструкциями по эксплуатации. Предусмотрены условия для дистанционного управления. Газовые отсеки постоянно контролируются мониторами плотности, которые обеспечивают сигнализацию и блокировку сигналов через контакты.

Продолжение следует