4. Выбор электрической схемы распределительного устройства подстанции.

Электрическую схему распределительного устройства (РУ) выбирают в зависимости от назначения, роли, местоположения подстанции (ПС) в системе электроснабжения и с учетом типа установленных силовых трансформаторов.

Основные требования к главным схемам электрических соединений (по [2] стр.126-127):

• схема должна обеспечивать надежное питание присоединенных потребителей в нормальном, ремонтном и послеаварийном режимах в соответствии с категориями нагрузки с учетом наличия или отсутствия независимых резервных источников питания;

• схема должна обеспечивать надежность транзита мощности через подстанцию в нормальном, ремонтном и послеаварийном режимах в соответствии с его значением для рассматриваемого участка сети;

• схема должна быть по возможности простой, наглядной, экономичной и обеспечивать средствами автоматики восстановление питания потребителей в послеаварийной ситуации без вмешательства персонала;

• схема должна допускать поэтапное развитие РУ с переходом от одного этапа к другому без значительных работ по реконструкции и перерывов питания потребителей;

• число одновременно срабатывающих выключателей в пределах одного РУ должно быть не более двух при повреждении линии и не более четырех при повреждении трансформатора.

Для проектируемой подстанции на напряжение 220 кВ рассмотрим две схему РУ (по [3] табл.4.1) – два блока с выключателем и неавтоматической перемычкой со стороны линий (рис.8) и мостик с выключателями в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны линий (рис.9).

Выбор схемы РУ ВН осуществим с помощью таблично - логического метода. Для этого составим таблицу надежности для каждой схемы (табл.6 и табл.7 - соответственно) и обобщим результаты в таблице 4.3.

Рис.8. Схема РУ ВН для проектируемой подстанции.

Таблица 4.2.

Отказавший элемент	Нормальный режим	Ремонтируемый элемент
		Q1	Q2
Q1	W1: на 0.5ч T1: на Тп	-	W1, W2: на Тп T1, T2: на Тп
Q2	W2: на 0.5ч T2: на Тп	W1, W2: на Тп T1, T2: на Тп	-

Рис.9. Схема РУ ВН для проектируемой подстанции.

Таблица 4.3.

Отказавший элемент	Нормальный режим	Ремонтируемый элемент
		Q1	Q2	Q3
Q1	W1: на 0.5ч T1: на 0.5ч	-	W1, W2: на Тп T1, T2: на Тп	W1: на 0.5ч T1: на Тп
Q2	W2: на 0.5ч T2: на 0.5ч	W1, W2: на Тп T1, T2: на Тп	-	W2: на 0.5ч T2: на Тп
Q3	-	W1, W2, T2: на 0.5ч T1: на Тп	W1, W2, T1: на 0.5ч T2: на Тп	-

Результаты сравнения вариантов. Таблица 4.4.

Режим отключения	Количество
	1 схема	2 схема
Погашение ПС на 0.5 часа	-	2
Погашение ПС на время Тп	2	2
Отключение 1 линии на 0.5 часа	1	-
Отключение 1 линии на время Тп	-	-
Отключение 2 линии на 0.5 часа	-	2
Отключение 2 линии на время Тп	-	-
Отключение 1 трансформатора на 0.5 часа	-	1
Отключение 1 трансформатора на время Тп	1	1

Основным критерием является число погашений ПС, так как этот режим вызывает значительный ущерб у потребителей. При этом учитывается, что погашения ПС, в основном, вызваны отказом выключателей. Из таблицы 8 видно, что число погашений ПС для схемы 1 ниже, по сравнению со схемой 2. Потому выберем, как более надежную, схему РУ ВН - два блока с выключателем и неавтоматической перемычкой со стороны линий (рис.8).

Для проектируемой подстанции на напряжение 6 кВ выберем схему РУ (по [3] табл.4.1) – две одиночные, секционированные выключателями, системы шин (рис.10).

Рис.10. Схема РУ НН для проектируемой подстанции.

5. ВЫБОР ТИПОВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ, АВТОМАТИКИ, ИЗМЕРЕНИЙ.

Выбор типов релейной защиты, установленной на подстанции, осуществляется в объеме выбора защит силового трансформатора и защит на стороне 6 кВ

На силовом трансформаторе ставятся следующие типы защит:

1. Продольная дифференциальная защита от коротких замыканий трансформатора и на его выводах (t_рз= 0.1 с) [Д];

2. Газовая защита от внутренних повреждений в трансформаторе и от понижения уровня масла в трансформаторе( t_рз= 0.1 с) [Г];

3. Максимально-токовая защита от сверхтоков короткого замыкания (t_рз= 2.6 с) [Т|В];

4. Максимально-токовая защита от сверхтоков перегрузки с действием на сигнал [Т|В].

Максимально-токовая защита устанавливается со стороны питания. На стороне НН трансформатора с расщепленной обмоткой устанавливаются по комплекту МТЗ ( t_рз=2.1 с).

На секционном выключателе 6 кВ устанавливается комплект МТЗ (t_рз= 1.6 с) [Т|В].

На кабелях, отходящих к потребителю, устанавливаются следующие виды релейной защиты:

1. Максимально-токовая защита от сверхтоков короткого замыкания (t_рз= 1.1 с) [Т|В];

2. Токовая отсечка, если кабель не проходит по термической стойкости по времени действия МТЗ ( t_рз= 0.1 с) [Т];

3. Токовая защита, сигнализирующая замыкание на землю в кабеле [Т₀].

На шинах 6 кВ должен быть предусмотрен контроль изоляции с использованием трансформатора НТМИ. Контроль изоляции выполняется в виде комплекта из реле напряжения, включаемого на обмотку разомкнутого треугольника, и реле времени с действием на сигнал [H|В]. Кроме того, предусматривается возможность определения поврежденной фазы с помощью вольтметра, подключаемого на фазные напряжения.

На стороне высшего напряжения устанавливаются быстродействующие защиты ( t_рз= 0.1с).

На проектируемой подстанции предусмотрены следующие виды автоматики:

1. Автоматическое включение резерва [АВР] на секционном выключателе 6 кВ и на автомате 0.4 кВ трансформатора собственных нужд;

2. Автоматическое повторное включение линий ВН [АПВ]

3. Автоматическое включение охлаждающих устройств трансформатора.

Требуемый объем измерений и измерительных приборов для цепей понизительной подстанции приведен в таблице 5.1.

Измерительные приборы и места их установки

Таблица 5.1.

№	Место установки приборов	Приборы
1.	Трансформатор двухобмоточный (на стороне НН)	Амперметр (Э-350) Ваттметр (Д-365) Варметр (Д-365) Счетчик активной энергии (СЭТ3а-01-01) Счетчик реактивной энергии (СЭТ3р-01-08)
2.	Секционный выключатель 6 кВ	Амперметр в одной фазе (Э-350)
3.	Секция шин 6 кВ	Вольтметр (Э-350)
4.	Кабельная линия	Амперметр (Э-350) Счетчик активной энергии (СЭТ3а-01-01) Счетчик реактивной энергии (СЭТ3р-01-08)
5.	Трансформатор собственных нужд (на стороне НН)	Амперметр (Э-350) Счетчик активной энергии (СЭТ3а-01-01)
6.	Линия 220 кВ с односторонним питанием	Амперметр в одной фазе (Э-350) Счетчик активной энергии (СЭТ3а-01-01) ФИП