К главным схемам подстанций предъявляются те же основные требования надежности, безопасности обслуживания, экономичности и маневренности, что и к главным схемам электрических станций.
В зависимости от положения подстанции в системе эти требования, в особенности требования надежности и маневренности, могут быть в отдельных случаях менее жесткими.
Обычно подстанции по положению их в системе делят на три категории (типа): тупиковые, транзитные (проходные) и узловые (рис. 2-22). Наиболее высокие требования по надежности предъявляются к узловым системообразующим подстанциям, связывающим несколько станций, транзитных и тупиковых подстанций и одновременно питающим достаточно мощные районы нагрузки. Авария на такой подстанции может послужить причиной распада всей системы и расстройства электроснабжения больших районов электропотребления на длительное время.
Менее жесткие требования предъявляются к тупиковым и транзитным подстанциям, повреждения на которых мало влияют на работу других подстанций и системы в целом.
Рис. 2-22. Типовые схемы подстанций: а — тупиковая; в — транзитная; в — узловая
Определенное значение для выбора схемы имеет число трансформаторов на подстанции. По существующей практике на подстанциях обычно устанавливают не более двух трансформаторов *.
*Исключением являются крупные подстанции, число трансформаторов на которых может быть больше.
При расширении подстанции и увеличении ее мощности заменяют трансформаторы на более мощные, не увеличивая их числа. Такая возможность предусматривается заранее путем выбора ошиновки и всех аппаратов с учетом установки в перспективе более мощных трансформаторов (следующих по стандартной шкале номинальной мощности).
Установка одного трансформатора на подстанции разрешается в случаях, когда потребители района принадлежат ко 2 и 3-й категориям, допускающим кратковременные перерывы в электроснабжении, необходимые для включения резервного питания от сети.
Иногда однотрансформаторная схема может быть принята и для потребителей 1-й категории (небольшой мощности), если ввод резерва питания осуществляется автоматически (АВР) или эти потребители имеют независимый резервный источник питания.
Мощность каждого трансформатора на двухтрансформаторной подстанции выбирают равной 65—70 % максимальной нагрузки района с тем, чтобы при аварийном выходе из строя одного из них оставшийся мог нести некоторое время всю нагрузку подстанции. В зависимости от характера нагрузки и требований к качеству электроэнергии выбираются средства регулирования напряжения: устройства встроенного регулирования под нагрузкой (РПН) или линейные регулировочные трансформаторы.
Главные схемы однотрансформаторных тупиковых подстанций на высшем напряжении рекомендуется выполнять наиболее простыми. Обычно для них принимается схема блока линия — трансформатор (Л—Т) (рис. 2-23) с установкой на стороне высшего напряжения только разъединителя, предохранителя и лишь в редких случаях (требующих особого обоснования) выключателя.
Рис. 2-24. Схема однотрансформаторной подстанции с ОД и КЗ
Слева показаны варианты трансформатора
Рис. 2-23. Схема однотрансформаторной тупиковой подстанции Слева показаны варианты трансформатора
Для повышения четкости действия релейной защиты часто на стороне высшего напряжения подстанции устанавливают отделители (ОД) с передачей отключающего импульса на выключатель головного участка питающей линии по телеканалу или отделители в сочетании с короткозамыкателями (КЗ), обеспечивающие надежное отключение линии головным выключателем при коротком замыкании в схеме подстанции (рис. 2-24).
На высшем напряжении транзитных подстанций с одним трансформатором в сетях 110—500 кВт могут применяться и более сложные схемы треугольника с тремя выключателями на три присоединения (рис. 2-25). Обычно такая схема рекомендуется при секционировании сети или при пофазном АПВ на линиях, заходящих на подстанцию.
Рис. 2-25. Схема подстанции 110—500 кВ треугольник с тремя выключателями
Блочные схемы Л—Т применяют и на двухтрансформаторных тупиковых подстанциях, однако чаще для двухтрансформаторных тупиковых и транзитных подстанций выбирают более надежные схемы при повышенном напряжении: мостики, двойные мостики, квадраты, одну секционированную систему шин (рис. 2-26). При числе присоединений, большем шести, может быть рекомендована схема с одной секционированной и одной обходной системами шин, а при числе присоединений, большем десяти, — с двумя рабочими и одной обходной.
Рис, 2-26. Схемы двухтрансформаторных подстанций: а—блочная; б—мостик; е — квадрат; г — одиночная система шин
На высшем напряжении мощных узловых подстанций 220— 500 кВ применяют схемы повышенной надежности: треугольники и квадраты, связанные треугольники и связанные квадраты с выключателями в перемычках, схемы с фиксированным присоединением трансформаторов к шинам (Т—Щ).
Рис. 2-28. Схема реактированвой двухтрансформаторной подстанции
Рис. 2-27. Типовая схема двухтрансформаторной подстанции с ОД и КЗ
Как правило, на низшем напряжении двухтрансформаторных подстанций рекомендуется применять одиночную систему шин, секционированную через выключатель, и paботать в нормальном режиме с раздельным включением секций и трансформаторов (рис, 2-27). Секционный выключатель срабатывает автоматически при авариях g одним из трансформаторов или при понижении нагрузки на подстанции до значения, при котором для уменьшения потерь выгодно перейти на работу с одним трансформатором.
Для ограничения мощности короткого замыкания до значений 200 MB. А на шинах 6 кВ и 350 MB. А на шинах 10 кВ, обычно принятых по условиям аппаратуры КРУ, устанавливают трансформаторы с расщепленной обмоткой низшего напряжения или включают в цепь трансформаторов групповые реакторы, простые или сдвоенные (рис. 2-28).
Установка секционных реакторов не рекомендуется из-за их малой эффективности в условиях подстанции. Также не рекомендуется устанавливать реакторы в отходящих фидерах из-за усложнения и удорожания РУ подстанций.
На многих подстанциях для компенсации реактивной мощности и в качестве дополнительных средств регулирования напряжения устанавливают батареи статических конденсаторов или синхронные компенсаторы. Необходимость в этих дополнительных устройствах определяется специальными расчетами с учетом графика потребления реактивной мощности на шинах подстанции, колебаний напряжения на шинах высшего напряжения подстанции, а также параметров и возможностей РПН трансформаторов.
Синхронные компенсаторы обычно подключаются сразу после трансформатора через реактор или непосредственно в зависимости от принятого способа пуска, а батареи статических конденсаторов присоединяются к секциям шин низшего напряжения подстанции (рис. 2-28).
Для управления потоками активной мощности на узловых подстанциях устанавливают регулировочные трансформаторы для поперечного регулирования напряжения, однако их установка должна быть в каждом отдельном случае обоснована расчетами системных режимов.
