Подстанции с короткозамыкателями и отделителями занимают особое место среди упрощенных подстанций. Они несколько сложнее рассмотренных ранее и имеют большее количество аппаратов, по по сравнению с подстанциями с выключателями на стороне ВН имеют неоспоримое преимущество — они просты и дешевы.
Основными элементами рассматриваемых подстанций являются короткозамыкатель и отделитель.
Короткозамыкатель предназначен для создания искусственного замыкания на землю на питающей линии при повреждениях в трансформаторе.
Отделитель предназначен для автоматического отключения цепи при исчезновении в ней тока. Кроме того, отделитель может быть использован и для автоматического отключения цепи без тока. Выражения «без тока» и «при исчезновении тока» весьма условны, так как относятся лишь к токам нагрузки и не относятся к токам холостого хода трансформаторов и зарядным токам линии.
Подстанции с короткозамыкателями и отделителями в отличие от подстанций с предохранителями могут быть сооружены на напряжение до 220 кВ. Правда, подстанции с короткозамыкателями обладают тем недостатком, что отключение повреждений в трансформаторе происходит в результате создания искусственного короткого замыкания. С одной стороны, создание короткого замыкания приводит к дополнительному воздействию токов короткого замыкания на все оборудование высокого напряжения, находящееся между местом установки короткозамыкателя и головным выключателем. С другой стороны, при этом становится возможным увеличение повреждения в трансформаторе, связанное с тем, что в настоящее время короткозамыкатели имеют время включения порядка 0,5—0,7 сек и все это время место повреждения обтекается током.
Однако этот недостаток не играет столь существенной роли, как кажется на первый взгляд. Во-первых, повреждения в трансформаторах, как показывает опыт эксплуатации, бывают весьма редко, а, во-вторых, сейчас разрабатываются конструкции короткозамыкателей, у которых время включения будет составлять несколько периодов. Поскольку наличие короткозамыкателей и отделителей допускает применение автоматики, к одной линии можно присоединять несколько подобных подстанций.
Процесс отключения поврежденного трансформатора происходит следующим образом. При возникновении повреждения в трансформаторе его защита включает короткозамыкатель. Искусственное короткое замыкание отключается головным выключателем. В бестоковую паузу происходит отключение отделителя, устройство АПВ включает головной выключатель, после чего в работе остаются линия и все подключенные к ней неповрежденные подстанции.
Наличие отделителя позволяет отключать трансформатор тогда, когда это требуется по графику нагрузки, а также для проведения осмотра или ремонта. При этом сначала отключаются выключатели на стороне среднего (если оно есть) и низшего напряжений трансформатора, т. е. выключателями снимается нагрузка, а затем отделителем трансформатор отключается от линии. Включение трансформатора производится в обратной последовательности.
Подстанции с короткозамыкателями и отделителями могут быть тупиковыми, ответвительными и узловыми. Они могут получать питание как по одноцепным, так и двухцепным линиям, причем эти линии могут иметь одно- и двухстороннее питание.
Рис. 3. Однотрансформаторные тупиковые подстанции.
ОД — отделитель; КЗ — короткозамыкатель.
В связи с тем что сети 35 кВ работают с изолированной или компенсированной нейтралью, для обеспечения надежного отключения искусственного короткого замыкания необходимо поставить короткозамыкатели в две фазы с тем, чтобы создать двухполюсное короткое замыкание, к которому защита головного выключателя должна быть обязательно чувствительна. В сетях же 110 кВ и выше, работающих с глухозаземленной нейтралью, т. е. с большими токами замыкания на землю, достаточно иметь короткозамыкатель в одной фазе.
Подстанции с короткозамыкателями и отделителями могут быть одно- и двухтрансформаторными. На рис. 3 приведены схемы однотрансформаторных подстанций, питаемых тупиковой линией.
Тупиковая подстанция изображенная на рис. 3, а, имеет на стороне высшего напряжения один короткозамыкатель. Такая схема возможна лишь в том случае, если к питающей линии не подключены другие подстанции. Повреждение трансформатора подстанции вызывает включение короткозамыкателя, что, в свою очередь, приводит к отключению головного выключателя. Если же по каким-либо причинам возникает необходимость в отделении трансформатора от линии, а также в том случае, когда к питающей линии подключены и другие подстанции, на данной подстанции ставят, кроме короткозамыкателя, и отделитель (рис. 3, б).
Па рис. 4 приведены схемы однотрансформаторных подстанций, которые питаются ответвлениями от проходящей линии, или иными словами, схемы однотрансформаторных ответвительных подстанций. Схема на рис. 4, а отличается от рассмотренной ранее схемы на рис. 3, б наличием разъединителя, который предназначен для обеспечения возможности ремонта отделителя при сохранении питающей линии в работе.
Рис. 4. Однотрансформаторные ответвительные подстанции.
Схема на рис. 4,6 предусматривает возможность подключения однотрансформаторной подстанции к ответвлениям от двухцепной питающей линии. Присоединение осуществляется при помощи разъединителей Р-1 и Р-2 и отделителей ОД-1 и ОД-2. Обычно трансформатор подключен к одной линии. Если происходит повреждение в трансформаторе, то после срабатывания короткозамыкателя и отключения головного выключателя происходит отсоединение поврежденного трансформатора от линии при помощи отделителя. Если же происходит повреждение на питающей линии, скажем, на линии Л1, то после ее отключения защита минимального напряжения, установленная на подстанции, отключит отделитель ОД-1 и включит отделитель ОД-2, тем самым присоединив трансформатор неповрежденной линии. При этих переключениях нагрузка трансформатора со стороны 6—10 кВ должна быть отключена.
Рис. 5. Двухтрансформаторные тупиковые подстанции.
Схемы на стороне высшего напряжения двухтрансформаторных подстанций, питаемых тупиковыми линиями (рис. 5), аналогичны схемам тупиковых однотрансформаторных подстанций. Правда, схема на рис. 5,6 имеет существенное преимущество перед обычными чисто блочными схемами, состоящее в наличии перемычки АЛ. В перемычке устанавливаются дна разъединителя. Иногда для того, чтобы сделать эту перемычку автоматической, вместо одного из разъединителей ставят отделитель. Нормально такая подстанция работает с разомкнутой перемычкой. При повреждении одной из питающих линий последняя может быть отключена, а трансформатор, который работал в блоке с этой линией, вручную или автоматически подключается к неповрежденной линии через перемычку АА. Таким образом, наличие перемычки повышает гибкость схемы и ее надежность.
На рис. 6 приведены схемы двухтрансформаторных подстанций, питаемых ответвлениями от двух линий. В них каждый трансформатор подключен к линии через разъединитель и отделитель. Разъединитель предназначается для создания видимого разрыва при выполнении ремонтных работ. Между трансформатором и отделителем установлен короткозамыкатель. В схеме на рис. 0,6 предусмотрена автоматическая перемычка.
Рис. 6. Двухтрансформаторные ответвительные подстанции.
Принцип работы этих схем, последовательность операций с короткозамыкателями, отделителями и головными выключателями аналогичны рассмотренным ранее.
