1.3. Основное оборудование подстанций

В зависимости от уровня напряжения все электрические аппараты можно классифицировать следующим образом:

1. электрические аппараты низкого напряжения (до 1000 В);

2. электрические аппараты высокого напряжения (свыше 1000 В).

По функциональному признаку все электрические аппараты высокого напряжения подразделяются на следующие виды:

коммутационные аппараты – используются для формирования необходимых схем выдачи мощности от электростанций, её передачи на расстояние и схем электроснабжения потребителей (выключатели, выключатели нагрузки, разъединители, короткозамыкатели, отделители);

измерительные аппараты – используются для разделения цепей первичной коммутации и измерительных цепей, а также для понижения значений напряжения и тока до стандартного значения (трансформаторы тока и напряжения делители напряжения);

ограничивающие аппараты – используются для ограничения опасных значений тока и напряжения (предохранители, реакторы, разрядники, нелинейные ограничители перенапряжений);

компенсирующие аппараты – используются для компенсации реактивной мощности (управляемые и неуправляемые шунтирующие реакторы, компенсаторы реактивной мощности). К основному оборудованию подстанций относятся: силовые трансформаторы, выключатели высокого напряжения, выключатели нагрузки, разъединители, отделители, короткозамыкатели, измерительные трансформаторы и делители напряжения, предохранители, аппараты для защиты от перенапряжений.

Силовые трансформаторы – это электростатические аппараты, представляющие собой «сердце» подстанции, так как они предназначены для трансформации электрической энергии в электрическую энергию с необходимыми параметрами. Они являются наиболее дорогостоящими оборудованием подстанций.

Коммутационные аппараты

Выключатели высокого напряжения предназначены для коммутации цепей высокого напряжения (в дальнейшем – ВН) во всех режимах, возможных в эксплуатации: включение и отключение номинальных токов, токов КЗ, токов холостого хода силовых трансформаторов и емкостных токов конденсаторных батарей и длинных линий. Наиболее тяжелым режимом является отключение и включение токов КЗ.

Все выключатели ВН могут быть классифицированы по методу гашения дуги, виду изоляции токоведущих частей между собой на землю, принципам, заложенным в конструкцию дугогасительного устройства.

По методу гашения дуги выключатели бывают:

1) масляные – дуга между контактами горит в трансформаторном масле. Они подразделяются на

– баковые (токоведущие части изолируются с помощью масла);

– маломасляные (токоведущие части изолируются с помощью твёрдых диэлектриков и масла);

2) электромагнитные – охлаждение дуги за счет её удлинения;

3) воздушные – в качестве дугогасящей среды используется сжатый воздух, находящийся в баке под давлением 1...5 МПа;

4) вакуумные – дугогасящей средой является вакуум;

5) элегазовые – гашение дуги происходит за счёт её охлаждения с помощью элегазового дутья.

Выключатели нагрузки предназначены для коммутации электрических цепей ВН в номинальном режиме.

Выключатель нагрузки имеет дугогасительное устройство (в дальнейшем –ДУ) небольшой мощности для отключения номинальных токов. В случае КЗ используется высоковольтный предохранитель.

Разъединители предназначены для включения и отключения цепи высокого напряжения либо при токах значительно меньших номинальных, либо в случаях, когда отключается номинальный ток, но напряжение на контактах аппарата недостаточно для образования дуги, а также для создания видимого разрыва.

Разъединители являются наиболее распространенными аппаратами в распределительных устройствах (в дальнейшем – РУ) ВН. Их число в 2–4 раза превышает число выключателей ВН.

Отключение разъединителем необесточенного участка цепи под нагрузкой не допустимо, так как открытая электрическая дуга между размыкаемыми контактами может достигнуть очень больших размеров и даже при отключении незначительных токов перекинуться на соседние фазы и заземленные конструкции, что приводит к возникновению двух- и трехфазных КЗ.

Разъединители различаются по номинальному напряжению, номинальному току, по роду установки (для внутренней или наружной); числу пар полюсов (одно-, двух- и трехполюсные); по способу управления (с ручным управлением, электрическим или пневматическим приводом); наличию или отсутствию ножей заземления; способу установки (на горизонтальной плоскости, вертикальной или наклонной); виду среды, в которой размыкаются и замыкаются контакты.

По характеру движения подвижного контакта (ножа) все конструкции разъединителей можно разделить на следующие группы:

– вертикально-поворотные (рубящего типа);

– горизонтально-поворотные;

– с поступательным движение ножа;

– со складывающимися ножами;

– подвесные разъединители.

Отделители предназначены для быстрого отключения поврежденного участка электрической цепи в момент отключения выключателя, установленного на питающем конце линии, выключатель после отключения отделителя может вновь включить линию. Отделители представляют собой разъединители с быстродействующим приводом.

Короткозамыкатели предназначены для создания искусственного короткого замыкания линии на землю при повреждениях для того, чтобы вызвать немедленное отключение (под действием релейной защиты) выключателя, установленного на питающем конце линии.