КВ кернеудегі комплектілі трансформаторлы қосалқы станциялар
Электр энергияны қабылдау және тарату құрылғылары
Жұмыстың мақсаты: Электр энергияны қабылдау және таратудың түрлері мен негізгі құрылғыларын зерттеу.
Жалпы түсініктемесі
Станцияларда өңдірілген электр энергиясы тұтыну аймағына өзара байланысқан беріліс, тарату және түрлендіруші электр қондырғылар жүйесі арқылы жеткізіледі.
Электр энергиясын беру бірнеше жүз вольттан мыңдаған вольт кернеуде әуе электр беріліс желілері арқылы жүзеге асырылады. Жүйелік әуе тораптары арқылы электр энергиясы 35,110,150,220 кВ және одан жоғары номинал кернеу шкаласындағы кернеулермен жеткізіледі.
Электр энергияны қабылдау және тарату қондырғылары Тарату құрылғылары (РУ) деп аталады. Олар коммутациялық аппараттардан, құрама және жалғанатын шиналардан, көмекші құрылғылардан (компрессорлы, аккумуляторлы және т.б.), сонымен қатар сақтандырғыш құрылғылардан, автоматикадан және өлшеуіш аспаптардан тұрады.
Тарату құрылғысына (РУ) қоректендіру орталығы (ЦП), тарату пунктері (РП), тарату желілері (РЛ) жатады.
Қоректендіру орталығы деп электр станцияның генератор кернеулерін тарату құрылғылары РУ немесе энергетикалық жүйенің реттеуші жүйесі бар, берілген нақты ауданның тарату желісі қосылған,төмендеткіш қосалқы станцияның екінші ретті кернеуін тарату құрылғысы РУ аталады.
Тарату пунктері деп электр энергияны бір ғана кернеуде (түрлендірусіз) қабылдап, тарата алатын өндірістік кешендер немесе қалалық электр желілерінің қосалқы станциялары аталады.
Таратушы деп қоректендіру орталықтары (ЦП) мен тарату пунктерінен (РП), сонымен қатар ауқымды электр қондырғыларынан қоректенетін бірнеше трансформаторлы қосалқы станция желілерін атайды.
Тарату құрылғылары ашық (ОРУ- ашық әуеде орналасқан барлық немесе негізгі құрылғылар) және жабық (ОРУ – ғимарат ішінде орналасқан құрылғылар) болып бөлінеді. Әсіресе, көп таралған толық немесе бөліктерінің жабық шкафтардан немесе толықтай дайын күйде дайындалған және ішкі-сыртқы қондыруға арналып шығарылған аппараттар мен қорғағыш және автоматика құрылғылары орнатылған блоктардан тұратын комплектілі тарату құрылғыларын (КРУ) айта кеткен жөн.
Қосалқы станция деп, электр энергияны түрлендіріп, таратуға арналған және трансформаторлар мен басқа да энергия түрлендіргіштерден, тарату құрылғыларынан, басқару және көмекші құрылыстардан тұратын электр қондырғыны айтамыз.
Айнымалы ток кернеуін трансформатор көмегімен түрлендіретін қосалқы станциялар трансформаторлы (ТП) деп аталады. Егер ТП-дағы айнымалы ток кернеуі төмен кернеуге түрленсе, оны төмендеткіш, ал жоғары кернеуге түрленсе, оны жоғарылатқыш деп атайды.
Трансформаторлы қосалқы станцияларда кернеуді өзгертуге арналған трансформаторлар орнатылады. Кернеу трансформациясымен бір уақытта оның желі сандары да өзгереді. Мысалға, ТП-ға бір не екі жоғары кернеулі желі келіп тұрса, одан бірнеше төменгі кернеулі желі шығады.
Трансформаторлы қосалқы станцияның екі типке бөлінеді: ашық, негізгі құрылғысы ашық ауданда орналастырылған, және жабық, құрылғысы ғимарат ішінде орналастырылған.
Егер қосалқы станцияда кернеу трансформациясы жүргізілмей, тек желі саны өзгерсе, ол таратушы деп аталады.
Түрлендіруші қосалқы станциялар айнымалы токты түзету үшін немесе тұрақты токты айнымалыға түрлендіру үшін арналады.
Барлық қосалқы станцияларда электр торабын сөндіріп-қосу және бақылау-өлшеу аспаптары орнатылады.
Электр желілері кернеуі бойынша ТК желі -1кВ-қа дейінгі және ЖК желі -1кВ жоғары кернеудегі болып бөлінеді.
Өндірістік кешендердің басым бөлігі электр энергияны қосалқы станциялардан алады. Қосалқы станцияларда екі не одан көп, энергетикалық жүйенің энергиясын ЖК (35,110 немесе 220кВ) желілерімен секцияланған жұмыс істеп тұрған (немесе резервтегі) 6...10кВ кернеудегі шиналарына жеткізуші трансформаторлар орнатылады.
Энергетикалық жүйеден (немесе зауыттық электр станцияларынан) қоректенетін қосалқы станциялар өңдірістің басты төмендеткіш қосалқы станциясы (ГПП) болып табылады, ал бір немесе бірнеше цехтердің электр қабылдағыштарын қоректендіруге арналып кернеуі төмендетілген қосалқы станциялар – цехтік трансформаторлы қосалқы станция (ТП) болып табылады.
Трансформаторлы және түрлендіру қосалқы станциялары тарату құрылғылары тәрізді комплектілі (КТП, КПП) жиналған немесе толық құрастырып-жинауға арналған түрде жеткізіледі.
Тарату құрылғылары мен электр тізбегіндегі ток пен кернеуді өлшеуді айнымалы токтың электр қондырғыларындағы ток пен кернеудің бірінші ретті тізбегін төмендетуге, сонымен қатар өлшеу аспаптарының, екінші ретті орамаға қосылған қорғағыш релесі мен автоматика құрылғыларының катушкаларын қоректендіруге арналған, ток пен кернеу трансформаторының көмегімен жүргізеді.
Өлшеу трансформаторларын қолдану келесі жағдайларға жол ашады:
кернеуі 100В және ток күші 5А-ге арналған стандартты орамалары бар әдеттегі өлшеу аспаптарының кез-келген кернеуі мен тогын есептеуге;
қызмет көрсету кезіндегі қауіпсіздікті қамтамасыз ететін, 380В кернеуден асып кеткен жағдайда өлшеуіш аспаптар мен релені ажыратуға.
Өлшеуіш трансформаторының бірінші орамасы өлшеніп отырған шама әсерінде, ал екінші орамасы өлшеу аспаптары мен қорғағыш аспаптарына тұйықталады.
ЖК тізбекке қосылған жұмыс істеп тұрған өлшеу аспаптарына жақындау адам өміріне қауіпті, сондықтан да өлшеуіш аспаптары мен автоматты сақтандырғыш аппаратурасы (реле) ЖК тізбекпен тек өзекшенің магнит ағыны арқылы байланысқан өлшеуіш трансформаторлардың екінші орамасына қосылады. Сонымен қоса, өлшеуіш трансформаторлары айнымалы токты өлшеуіш аспаптардың, қосымша резисторлар мен шунт ретінде, өлшеу шегін кеңейту үшін қолданылады. әр түрлі трансформация коэффицентіндегі өлшеуіш трансформаторларды қолдану стандартты шектіктегі (100В және 5А) өлшемді кез-келген кернеу мен токты есептеуге арналған аспаптарды қолдануға мүмкіндік береді.
Өлшеуіш аспаптарын екі түрге ток және кернеу трансформаторлары деп бөлуге болады.
Кернеу трансформаторлары 380В және одан жоғары қондырғыларда өлшеуіш аспаптары мен реле (вольтметрлер, жиілік өлшеуіштер, санағыштар, ваттметрлер, кернеу, қуат релелері және т.б.) кернеуінің орамаларын қоректендіреді.
Өңдірістік кешендерді электрмен жабдықтау көздеріне энергетикалық жүйелер жатады, бірақ кейбір өңдірістер энергияны өздерінің зауыттық электр станцияларынан алады. Энергияны өңдіру мен тарату осындай зауыттық станцияларда негізінен 6...10кВ кернеудегі генератор режимінде жүзеге асады.
Тарату құрылғылары мен қосалқы станциялардың электр тізбегі бірінші және екінші ретті болуы мүмкін.
Бірінші ретті тізбекке белгілі тізбектілікте қосылатын шина құрылғылары мен аппараттың ток өткізгіш бөліктері жатады.
Екінші ретті тізбекке электрлік өлшеулерді, релелік қорғағышты, сигнализацияны, қашықтықтан басқару мен автоматизациялауды жүзеге асыруға болатын қосалқы станцияның тарату құрылғыларының бірінші ретті тізбегі жатады, яғни бірінші ретті тізбекті бақылауға, қорғауға, ыңғайлы әрі қауіпсіз қызмет көрсетуде екінші ретті тізбек қызмет атқарады.
Бірінші тізбектің принципиалды схемасы электр қондырғының негізгі элементтерін көрсетеді, яғни олар: шина қондырғылар, айырғыштар, сөндіргіштер, сақтандырғыштар, трансформаторлар, реакторлар және т.б. Сонымен қатар, қондырғы мен жеке участкелерінің жұмысын жақсы түсіну үшін, бірінші ретті схемада әдетте негізгі аспаптар мен екінші ретті тізбек аппараттарын, өлшеуіш аспаптарын, релелік қорғаныс пен автоматика аспаптарын электрлік қосылусыз көрсетеді.
Қазіргі тарату құрылғыларының (РУ) жалғану схемалары әр түрлі. 1-суретте қысқартылған (қорғаныс пен өлшеу аспаптарының суретінсіз) принципиалды схемаларына таратушы және шығарылатын желінің шықпалары Тарату құрылғысының негізгі шинасына жалғанған.
1-сурет. Тарату құрылғысының негізгі шинасына жалғанған желінің принципиалды схемасы: а-айырғыш пен сақтандырғыш арқылы; б-жүктеме сөндіргішімен; в-қуат сөндіргішімен; г-сөндіргіштермен, разрядникпен және айырғыштардың жерлестіргіш пышақтарымен; д-реактормен
1,а-суретінде көрсетілген желі тарату құрылғысының негізгі шиналарына асқын токтан сақтайтын, балқымалы сақтандырғыштар және керек жағдайда ажыратуға мүмкіндік беретін шиналық ажыратқыштар арқылы жалғанады.
Жүктеме кезінде желіні айырғыштар көмегімен ажыратып-қосуға болмайды,яғни тұтынушылардың жүктемеден ажыратылғанын мұқият қадағалау керек. Сонымен қатар, желінің жүктемеден тыс бөлігінің сөндірілуі ондағы зарядтық токтың үзілуімен байланысты болатынын есте сақтау қажет, ол неғұрлым көп болса, желі соғұрлым ұзын бола түспек.
Айырғыштың орнына орнатылған жүктеме ажыратқышы(1,б-сурет) желіні жүктеменің номинал шегінде ажыратып-қосуға мүмкіндік береді.
1,в-суретте желіні кез-келген жағдайда ажыратуға мүмкіндік беретін ажыратқыштар бейнеленген: қалыпты жүктемеде, асқын жүктемеде және қысқа тұйықталуларда. Бұл жағдайда жалғанатын жерлерге өлшеуіш ток трансформаторлары орнатылса, ал желілік және шиналық айырғыштар ажыратқыштар мен ток трансформаторларының кернеуін қарау, тексеру және басқа да жұмыстарда ағытуға қолданылады. Айырғыштармен жұмыс тек қана ток тізбегін ажырататын сөндірілген ажыратқышпен ғана мүмкін болғандықтан, ажырату реті келесідей: бірінші ажыратқышты сөндіреді, кейін желілік айырғышты, ең соңында шиналық айырғышты сөндірумен аяқталады. Желіні қосу кері реттілікте жүреді. Тарату құрылғысына осындай реттілікпен қосу жоғары жүктемелі және жоғары қысқа тұйықталу тогы бар желілерге қолданылады.
1,г-суретіндегі жалғану түрі 1,в-суреттегідей, мұнда тек разрядтауышы мен жерлестіру пышағы бар желілік айырғышының болады. Әдетте мұндай сұлба әуе желілерінің жалғануында қолданылады. Жерлестіру пышақтары бұл жағдайда жермен қосу және желіні ажыратқан соң қысқарту үшін қолданылады, себебі ажыратылған желі бойында атмосфералық электр тогымен немесе жақын орналасқан желінің әсерінен индукцияланған электр зарядтары пайда болуы мүмкін. Разрядтауыштар барлық қондырғыларға қауіп тудыратын, қосылып тұрған желіде асқын кернеуге алып келетін атмосфералық электр тогының электр зарядын жерге бағыттау үшін арналады. Ашық тарату құрылғыларында разрядтауыштар негізгі шиналарға қосылады.
Шамалы қуаттағы бірінші ретті 6кВ кернеулі және екінші ретті 0,4/0,23кВ кернеулі күштік трансформатордың қосылу сұлбасы 2-суретте көрсетілген. Бұл трансформаторды тораптан ажырату үшін шиналық айырғыштар қолданылады (ажырату тек трансформатордың бос жүріс режимінде орындалады); жоғары және төменгі кернеуден қорғау құйылған сақтандырғыштар арқылы орындалады.
3-суретте жоғары қуатты күштік трансформатордың қосылу сұлбасы көрсетілген. Бұл сұлбаға оперативті ажыратуға арналған ажыратқыштар мен аспаптары өлшеуіш ток трансформаторынан қоректенетін релелік қорғаныстан кіреді.
Комплектілі тарату құрылғылары мен трансформаторлы қосалқы станцияларды қолдану монтаждық жұмыстардың мерзімін қысқарту мен оның бағасын төмендетуге және сапасын арттыруға мүмкіндік береді.
кВ кернеудегі комплектілі трансформаторлы қосалқы станциялар
Комплектілі трансформаторлы қосалқы станциялар (КТП) жиналған немесе құруға толық даярланған күйде жеткізілетін трансформаторлар мен блоктардан (КРУ немесе КРУН және басқа да элементтерден) тұрады.
КТП эксплуатациясы сенімді әрі қауіпсіз, өйткені оның құрылымы ток өтетін бөліктеріне кездейсоқ тиіп кетуден сақтандырылған. Бұзылған коммутациялық аппараттарды тексеру мен ауыстыру жылдам орындалады, демонтаждық және монтаждық жұмыстар және қосалқы станциядан қоректенген басқа да электр қабылдағыштарды ажырату еш қиындық тудырмайды.
КТП келесідей жіктеледі:
Трансформатордың қуаты мен оның санына байланысты;
Бірінші ретті кернеуі бойынша;
Орналасуына байланысты (бір не екі қатарлы, магистральды);
Қондырылатын жерінің қоршаған ортасына байланысты (мысалға, тропик үшін);
Қондырылу түріне байланысты (ішкі және сыртқы).
2-сурет. қуаты 400кВА дейінгі күштік трансформаторының қосылу сұлбасы
3-сурет. қуаты 400кВА жоғары күштік трансформаторының қосылу сұлбасы
Желіге қосылу сұлбасына байланысты (тұйық жалғау, айырғыштар мен сақтандырғыштар арқылы жалғау, ВНП-17 маркалы жүктеме ажыратқышы арқылы жалғау).
Олар негізінен өңдіріс кешендері мен коммуналдық тұтынушыларды электрмен жабдықтау мақсатында төмендеткіш трансформаторлы қосалқы станция ретінде қолданылады. Өңдірістік кәсіп орындарды электрмен жабдықтауда ішкі және сыртқы қондыруға арналған 10кВ дейінгі кернеуге арналған қуаты 160...2500кВА КТП-лар қолданылады.
Ішкі (КТП) және сыртқы (КТПН) қондырулардағы Комплектілі трансформаторлы қосалқы станциялар жоғары 6(10)кВ кернеу кірмесі, (бір не екі) күштік трансформаторы және төменгі (0,4 кВ) кернеулі комплектілі тарату құрылғысы бар блоктардан тұрады, және қорғағыш-коммутациялық аппараттар, өлшеуіш аспаптар, сигнализация мен электр энергиясын есепке алу оның жобасында қарастырылған.
Жоғары кернеулі блоктар алмалы-салмалы есігі бар қорап тәріздес жасалады (қуаты 630 кВА дейінгі КТП үшін) немесе сыртқы (жоғары және төменгі) және ішкі (жоғары бөлігі сеткалы) есіктері бар және үшполюсті сеткамен бекітілген айырғыштары мен ПК типті сақтандырғыштары не оларсыз комплектелген болат парақшаларынан жасалған шкафтардан тұрады. Шкафтың сеткалы есігінің айырғыштан тосқауылдайтын жетегі бар. Шкафтық жоғары кернеулі кірмелер (қуаты 630...2500кВА КТП үшін) жерлестіргіш пышағы мен екі жетектен (ажыратқыш пен жерлестіру пышағына) тұратын ВНП-17 маркалы жүктеме ажыратқышымен комплектелген. Ажыратқыш пен сеткалы есік арасында сеткалы есіктің ашық кезінде ажыратқышты қосуға тосқауыл жасайтын блоктау орналасқан. Жоғары кернеулі блокта қоректенетін кабельдің құрғақ бөлгіші орнатылады.
Трансформатор жоғары кернеуде бос жүріс режимінде немесе номинал жүктемеде жүктеме ажыратқыштары арқылы, ал асқын жүктеме мен қысқа тұйықталуда – сақтандырғыштар арқылы ажыратылады.
КТП-да қолданылатын бүйір кірмелері бар ТМЗ сериялы күштік трансформаторларда азотты қорғанысты жоғары беріктілікті герметикалық бак, сонымен қатар электр контактілі вакуумметрлер (ішкі қысымды қадағалау үшін), қысым релесі, термосигнализаторлары және термосифонды сүзгілер (1 кВ дейінгі ТМЗ-да) орналасады.
КТП-ларда ТМЗ сериялы майлы трансформаторлармен қатар ТНЗ сериялы совтолды толтырылған және құрғақ - шыныталшықты оқшаулағышы бар трансформаторлар қолданылады.
0,4 кВ кернеудегі Комплектілі тарату құрылғылары қозғалмалы автоматтармен, өлшеу, қорғау және сигналды аспаптар мен аппараттармен қамтылған желінің кіріс және шығыс шкафтарынан тұрады. Екі трансформаторлы қосалқы станция төменгі кернеулі кіріс және секциялық шкафпен қамтылған қосымша шкафқа ие. Шкафтардың әрқайсысы металл бөліністермен бөлінген шиналы және коммутациялық бөлікшелерден тұрады. Қосалқы станцияларда ЖК тарату құрылғылары жоқ. Жоғары кернеуді басқару және қорғау аппараттары осы қосалқы станциялар кабель арқылы қосылған тарату құрылғыларында орналасады.
4-суретте күштік трансформатор 2, ЖК кіріс шкафы 3 және ТК тарату құрылғысының шкафы 1 тұратын КТП-630/6-10/0,4 комплектілі қосалқы станцияның жалпы көрінісі бейнеленген.
4-сурет. Бір трансформаторлы КТП 630/6-10/0,4 қосалқы станция:
1-ТК тарату құрылғысының шкафы; 2- қуаты 630 кВА күштік трансформатор; 3-ТК (жоғары кернеулі блок) кірмесінің шкафы; 4- жоғары кернеулі кабель
ЖК кірмесі трансформатор багінің арнайы болат кожухында орналасады. ЖК өтпелі оқшаулағыштары майлы бактың кожухының ішінде болады. Кожухта күштік кабельдің екі шеті орналасады. Контактілі құрылғы әр фазаға бірнеше КТП-ны тізбектей немесе сақинаға жалғауға жол ашатын кабельдің екі жиласын қосуға мүмкіндік береді.
Трансформатор багінің қақпағында май деңгейінің көрсеткіші бар кеңейткіш күбішік пен әуе кептіргіш және газдық реле орналасады. Трансформатордың майлы багінің қарама-қарсы жіңішке жағы кожух арқылы ТК тарату құрылғысының блогына жалғасады. Кожухтың ішінде автоматты әуе ажыратқыштарының кірмесінің шиналары арқылы жалғасқан трансформатордың ТК кірмесі орналасады.
ТК тарату құрылғысының блогы болат шкафта жасақталған және ол кірмелі автоматтан, 200 А токқа есептелген алты сақтандырғыштан (ажыратқыштан) және 400 А токқа есептелген екі сақтандырғыштан (ажыратқыштан) тұрады. Шкафтың ішіндегі сақтандырғышқа ТК желінің шықпалары жалғанады.
5-суретте қуаты 630 кВА кернеуі 10/0,4 кВ екі трансформаторлы ішкі қондыруға арналған жабық шкафты КТП көрсетілген. шкафтар болат парақтардан даярланып, түйісе жалғасқан. Кірменің алшақ шкафтарына кабельдерді жалғау үшін екі үшполюсті айырғышпен және ВНПЗ-17 типті сақтандырғышы бар жүктеме ажыратқыштармен қамтылған шиналар, одан соң күштік трансформаторлар орнатылады. Келесі шкафтарда аспаптар, негізгі автоматтар және шықпалардың автоматтары мен секциондық автоматтар орнатылады.
5-сурет. КТП-630/10 комплектілі трансформаторлы қосалқы станцияның (а) жалпы көрінісі және (б) сұлбасы: 1,2-негізгі автоматтар; 3-секциондық автомат; 4-желі шықпасының автоматы
Секциондық әуе автомат 3 қалыпты сөндірілген. Кернеу жоғалғанда, мысал үшін трансформатордың сол жақ секциясында негізгі автомат 7 ажырап, секциядағы кернеуді қалпына келтіруші секциондық автомат 3 қосылған.
Сыртқы қондыруға арналған КТП өндірістерде жоғары кернеулерге арналып шығарылады. Трансформаторының қуаты (кернеу 6(10) кВ болғанда), 25...1000 кВА құрайды, ал кернеуі 35 кВ болғанда – 630...16000кВА құрайды.
КТПН-дер сонымен қатар бір трансформаторлы болып та дайындалады. Мұндай трансформатордың сұлбасы 6-суретте бейнеленген.
6-сурет. сыртқы қондыруға арналған комплектілі трансформаторлы қосалқы станция