Шинни системи за разпределителни и трансформаторни подстанции

За предаване и разпределение на електрическа енергия се използват въздушни линии или захранващи кабели с различни нива на напрежение, като техният избор се основава на анализ на технически и икономически аспекти.

За да се осигури висока надеждност на захранването, електрическите мрежи могат да бъдат повече или по-малко многоверижни. Това позволява, в случай на повреда на отделни преносни линии, да продължи захранването на потребителите през други линии.

Точките на мрежите, където се сближават две или повече линии, се наричат ​​възлови точки. В тези възлови точки винаги се монтират превключващи устройства, предназначени да изключват отделни линейни вериги в случай на аварии или извършване на поддръжка и ремонт.

Всички комутационни устройства, необходими за това, както и измервателни, контролни, защитни и спомагателни съоръжения, са разположени в разпределителна подстанция.

Ако в допълнение към тези устройства в разпределителната подстанция са инсталирани трансформатори, за да се промени нивото въпреки това, такава подстанция се нарича трафопост.

Разпределителните подстанции са оборудвани със следните основни конструктивни елементи:

• Шина;
• Разединител;
• Превключвател на захранването;
• Преобразуватели на ток и напрежение;
• Ограничител на пренапрежения;
• Превключвател за заземяване;
• Евентуално: трансформатор.

Подстанциите са оборудвани с възли и компоненти с технически характеристики, които отговарят на изискванията и възможните механични и електрически натоварвания.

Тъй като съвременните подстанции се управляват главно дистанционно, те са оборудвани с допълнителни устройства за наблюдение и контрол. В допълнение, подстанциите са оборудвани с измервателни и измервателни устройства за електроенергия, доставяна на потребителите, както и устройства за защита от пренапрежение.

Основният елемент на разпределителната подстанция е шината. Като правило изглежда като къса въздушна линия. При много високи токове се полага във вътрешно охладена с масло тръба.

Има няколко вида подреждане на шините и изборът на конкретна подредба зависи от различни фактори като напрежение на системата, положение на подстанцията в системата, надеждност на захранването, гъвкавост и цена.

От физическа гледна точка шината е възловата точка на мрежата. В този момент започват и завършват отделни редове, които в този контекст се наричат хранилки.

Подавачите могат да се включват и изключват с помощта на превключватели. Тъй като тези превключватели носят работен ток и в случай на неизправност авариен ток, те се наричат ​​превключватели на захранването.

Съвременни превключватели за захранване за високо напрежение ниво до 380 kV са в състояние надеждно и без повреди да включват / изключват токове до 80 kA. Превключвателите на захранването изискват редовна поддръжка.

За да се гарантира безопасността на такава работа, прекъсвачите са оборудвани с т.нар разединители… За разлика от превключвателите на захранването, разединителите могат да се включват / изключват само в изключено състояние, т.е. само след отваряне на съответните прекъсвачи.

За да се избегнат погрешни операции на превключване, разединителите и прекъсвачите са взаимно блокирани механично.

В допълнение, разединителите са проектирани да създават видима точка на изключване, тъй като при превключвателите на захранването тази точка се намира в дъговия улей и е скрита от погледа. Съгласно правилата за безопасност, при изключване на участъци от електропроводи, точката на изключване трябва да се вижда.

За да се извършват дейности по поддръжка на шините, без да се прекъсва захранването, разпределителната подстанция трябва да бъде оборудвана с поне две паралелни шини.

За да се увеличи гъвкавостта на мрежата, е възможно да се свържат отделни захранващи устройства към шините с помощта на разединители. Освен това, за да се увеличи свободата на действие, шината може да бъде разделена на няколко секции (т.нар. Надлъжна секция на шината).

Благодарение на тези мерки голяма електрическа мрежа може да бъде разделена на няколко секции с галванична изолация, което ограничава количеството токове в случай на възможно късо съединение.

Описаните действия обикновено се наричат ​​коригиращи комутационни операции и оптималната конфигурация на мрежата се определя предварително с помощта на програми за разпределение на натоварването и защита от късо съединение.

Чрез оптимизиране на тези операции може да се използва пълният потенциал на електропреносната мрежа, без да се създават опасни условия на работа.

Разпределителните и трансформаторните подстанции са разделени на отделни панели, които изпълняват специфични функции. Има захранващи панели, изходящи захранващи панели и свързващи панели.

Дизайнът на отделните панели обикновено е унифициран. В електрическите схеми панелите винаги са показани в еднополюсна форма. Това означава, че в диаграми от този вид, използвайки стандартни символи, са изобразени само устройствата, необходими за работата на инсталацията.

Схематична диаграма на захранващото устройство

Според схемата, показана на фигурата, се изграждат както захранващи панели, така и панели с изходящи захранващи устройства. И двата разединителя са проектирани да изключват прекъсвача заедно с измервателни трансформатори на ток и напрежение.

Ако инсталацията се състои от няколко шини, броят на разединителите на шините трябва да се увеличи със съответния брой пъти за две шини.

Инструменталните трансформатори записват съответните параметри, необходими за работа, преброяване и защитни устройства.

Заземителен превключвател се използва за защита на линията от индуктивни и капацитивни ефекти на съседни линии по време на поддръжката, както и за защита от удари на мълния. Поради своята функция, заземяващият превключвател понякога се нарича сервизен заземяващ ключ.

За изключване на по -големи участъци от мрежата в случай на авария или за извършване на необходимите работи по поддръжката обикновено се използват поне две паралелни шини.

Двойна система от шини

С помощта на превключвателя за захранване на свързващата плоча и двете шини могат да бъдат свързани към една точка на възел. Този тип връзка се нарича кръстосана връзка. Благодарение на кръстосаното свързване, шините могат да се сменят, без да се прекъсва захранването.

Захранващи панели и панели с изходящи захранващи устройства, ако е необходимо, могат да бъдат свързани към различни шини, в резултат на което захранването не се прекъсва.

Тъй като разединителите могат да се включват / изключват само в изключено състояние, превключвателят на захранването трябва да бъде интегриран във връзката на двете шини. Ако шините са свързани помежду си, тогава първо е необходимо да затворите и двата разединителя и едва след това превключвателя на захранването.

При свързване на шините трябва да се предприемат подходящи действия (например превключване на стъпаловидните превключватели на трансформаторите), за да се изравнят техните потенциали, в противен случай в шините ще се появят високи преходни токове при свързване на шините.

След свързване на шините може да се извърши всяко свързване и изключване на захранващите устройства, тъй като вече няма потенциална разлика в шините.

Необходимо е само да се гарантира, че другият разединител на същото захранващо устройство се затваря, преди да отворите един разединител. В противен случай разединителят ще бъде под товар при отваряне, което може да причини разрушаване и дори повреда на други компоненти на инсталацията. Следователно разединителите са защитени срещу случайно отваряне чрез специални заключващи устройства (електрически и пневматични).

За да изучите основните процеси, протичащи в разпределителна подстанция, можете да сглобите експериментална схема, с която можете да извършвате основни операции на превключване.

Експериментална стойка

 Схематична диаграма на експерименталния щанд

Такъв експериментален щанд за изследване на шинни системи на разпределителни и трансформаторни подстанции (лабораторен щанд на немската компания Lucas-Nuelle) е в ресурсния център „Econtechnopark Volma“.

За описание на оборудването за учебни лаборатории на ресурсния център вижте тук — и тук —

Скрийншот SCADA за power Lab: двойна шина

Анализът на параметрите на напрежението и тока се извършва с помощта на софтуера SCADA for power Lab (SO4001-3F). За да се възползвате максимално от системата с двойна шина, се препоръчва всяка шина да се свърже със собствен източник на напрежение.