7.6 Коммутационное оборудование свыше 1кВ

Разьединитель - контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток.

Короткозамыкатель - коммутационный аппарат,предназначен для создания искусственного КЗ в электрической цепи.

Выключатель нагрузки - высоковольтный коммутационный аппарат, занимающий по уровню допускаемых коммутационных токов промежуточное положение между разъединителем (коммутации под нагрузкой запрещены (как исключение допускается включение на холостой ход трансформаторов и линий — см. подробнее Разъединитель) и выключателем (масляным,вакуумным, воздушным,электромагнитным, элегазовым) который способен отключать без повреждения как номинальные нагрузочные токи так и сверхтоки при аварийных режимах. Выключатель нагрузки допускает коммутацию номинального тока, но не рассчитан на разрыв токов при к.з. Отключение сверхтоков в таких выключателях осуществляется специальными предохранителями.

Плавкие предохранители выше 1 кВ - — коммутационный электрический аппарат, предназначенный для отключения защищаемой цепи разрушением специально предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока, превышающего определенного значение.

Выключатели высокого напряжения - коммутационный аппарат,предназначен для включения и отключения тока( масляннае баковые. воздушные, электромагнитные, вакуумные, элегазовые)

7.7 Коммутационное оборудование до 1кВ

Переключатель- контактный коммутационный аппарат, предназначенный для переключения электрических цепей

Рубильник – предназначен для ручного включения и отключения цепей постоянного и переменного тока напряжением не выше 1 кВ.

Предохранитель — коммутационный электрический аппарат, предназначенный для отключения защищаемой цепи разрушением специально предусмотренных для этого токоведущих частей под действием тока, превышающего определенного значение.

Автоматический выключатель - коммутационный электрический аппарат, предназначен для проведения тока цепи в нормальных режимах и для автоматического отключения электроустановок при перегрузках и токах КЗ, черезмерных понижениях напряжения и других аварийных режимах.

Контактор — двухпозиционный коммутационный аппарат с самововратом, предназначенный для частых коммутаций токов, не превышающих токи перегрузки, и приводимый в действие приводом.

Пускатель - коммутационный аппарат, предназначен для пуска, и остановки и защиты электродвигателей.

7.8 Потребители реактивной мощности. Каждый потребитель электроэнергии характеризуется потребляемой активной мощностью Р, преобразуемой механизмами и приборами в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую и др.). Потребление реактивной мощности Q нагрузкой определяется коэффициентом мощности tg  = Q/P. Основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели (tg  = 0,75—1,3), индукционные печи (tg  = 1—2,7), вентильные преобразователи (tg  = 0,75—1,2), сварочные агрегаты (tg  = 1,5—2,7) и т.д. Промышленные предприятия — это основные потребители реактивной мощности, и доля асинхронной нагрузки в потребляемой ими реактивной мощности достигает 60—70 %. В городских электрических сетях потребление реактивной мощности меньше. Реактивная нагрузка квартир зависит от насыщенности электробытовой техникой и типа плит для приготовления пищи. В часы вечернего максимума нагрузки для квартир с газовыми плитами tg  = 0,5, для квартир с электроплитами tg  = 0,35. Силовая нагрузка общедомовых электроприемников (лифты, насосы, вентиляция и т. п.) увеличивает потребление реактивной мощности на вводе в дом, так как для привода этих электроприемников используются асинхронные электродвигатели.

Потери реактивной мощностих. Основная часть потерь реактивной мощности приходится на потери втрансформаторах и воздушных линиях (ВЛ) электрической сети. Так, потери реактивной мощности в трансформаторе составляют 10—12 % передаваемой полной мощности. При передаче электроэнергии от электростанции доэлектроприемников происходит не менее четырех трансформаций, и поэтому эти потери могут достигать приблизительно 50 % полной мощности электроприемников. Потери реактивной мощности в ВЛ зависят от длины линии и протекающего по ней тока. Передаваемая по линии мощность может быть оценена по пропускной способности линии, которая, в свою очередь, может характеризоваться натуральной мощностью Рнат. При передаче по ВЛ натуральной мощности потери реактивной мощности равны реактивной мощности QC, генерируемой линией. Величина Рнат слабо зависит от сечения проводов, определяется волновым сопротивлением линии и в среднем равна: для ВЛ 110 кВ — 30 МВт, 220 кВ — 135 МВт, 500 кВ — 900 МВт.

Зарядная мощность линий. Емкостная проводимость ВЛ учитывается при напряжениях 110 кВ и выше. Зарядная мощность линии QC зависит от номинального напряжения и ее длины. Например, генерация реактивной мощности в линии длиной 100 км составляет: при напряжении 110 кВ — 3,5 Мвар, 220 кВ — 14 Мвар, 500 кВ — 90 Мвар. Для средних длин линий, характерных для каждого номинального напряжения, зарядная мощность составляет от 6 до 30 % натуральной мощности линии, повышаясь с увеличением напряжения ВЛ.

Генераторы электростанций являются основными источниками реактивной мощности. Номинальный коэффициент мощности генераторов, равный отношению активной мощности генератора Рг к его полной мощности Sг(cos г = Pг/Sг), составляет 0,85—0,9, и, значит, выработка реактивной мощности генераторами не может превышать 0,5—0,6 генерируемой ими активной мощности. Это означает, что генераторы электростанций не могут обеспечить всей потребности в реактивной мощности. Поэтому в ЭЭС широко применяются компенсирующие устройства. К ним относятся:

• конденсаторные батареи (КБ), применяемые в основном на напряжении 0,22—10 кВ. Будучи установленными в узлах нагрузки, они позволяют частично разгрузить электрические сети от передачи по ним реактивной мощности;

• синхронные компенсаторы (СК) — синхронные машины, работающие без нагрузки на валу, т.е. в режиме холостого хода. Синхронные компенсаторы выпускаются сравнительно большой мощности (50—320 MB · А) и устанавливаются, как правило, на районных подстанциях, где график нагрузки меняется в широких пределах, в связи с чем существенно изменяется баланс реактивной мощности. Как правило, это подстанции напряжением 330—500 кВ и выше, где СК устанавливаются на шинах низшего напряжения (10—20 кВ). Синхронный компенсатор может быть снабжен устройством автоматического регулирования возбуждения, и при снижении напряжения он автоматически будет увеличивать выработку реактивной мощности, тем самым стабилизируя напряжение;

• статические тиристорные компенсаторы (СТК) состоят из параллельно включенных управляемых реакторов и КБ, которые подключаются к сети высокого напряжения через трансформатор. Для регулирования реактивной мощности используются тиристоры. Такое сочетание реакторов и КБ позволяет использовать СТК как для генерации (при преобладании емкостного элемента), так и для потребления реактивной мощности (при преобладании индуктивного элемента). Статические тиристорные компенсаторы выпускаются большой номинальной мощности и устанавливаются на промежуточных и конечных подстанциях мощных электропередач, а также в крупных узлах нагрузки для стабилизации режима сети при резкопеременном характере нагрузки. Использование СТК в питающих сетях позволяет: стабилизировать напряжение в месте подключения СТК; уменьшить потери активной мощности в электропередаче; увеличить пропускную способность линии и тем самым устранить необходимость сооружения новой линии; улучшить условия регулирования напряжения; демпфировать колебания мощности и напряжения;

• шунтирующие реакторы (ШР) используются для потребления излишней реактивной мощности в ЭЭС и ввода напряжений в допустимую область. Реакторы абсолютно необходимы при наличии в ЭЭС протяженных воздушных линий сверхвысокого напряжения, которые, как указывалось выше, генерируют реактивную мощность, вследствие чего возможно увеличение напряжений на элементах ЭЭС сверх допустимых значений. Устанавливаются реакторы на конечных и промежуточных подстанциях длинных линий электропередач, их включение и отключение производится дежурным персоналом по распоряжению диспетчера ЭЭС. Использование регулируемых ШР позволяет осуществить стабилизацию напряжения в точке подключения реактора.

7.9 Трансформаторная подстанция — электроустановка, предназначенная для приема, преобразования (повышения или понижения) напряжения в сети переменного тока и распределения электроэнергии в системах электроснабжения потребителей сельских, поселковых, городских, промышленных объектов. Состоит из силовых трансформаторов, распределительного устройства РУ, устройства автоматического управления и защиты, а также вспомогательных сооружений.

Трансформаторные подстанции классифицируются на повышающие и понижающие. Повышающие трансформаторные подстанции (сооружаемые обычно при электростанциях) преобразовывают напряжение, вырабатываемое генераторами, в более высокое напряжение (одного или нескольких значений), необходимое для передачи электроэнергии по линиям электропередачи (ЛЭП). Понижающие трансформаторные подстанции преобразуют первичное напряжение электрической сети в более низкое вторичное.

В зависимости от назначения и от величины первичного и вторичного напряжений понижающие трансформаторные подстанции подразделяются на районные, главные понижающие и местные (цеховые). Районные трансформаторные подстанции принимают электроэнергию непосредственно от высоковольтных ЛЭП и передают её на главные понижающие трансформаторные подстанции, а те (понизив напряжение до 6, 10 или 35 кВ) — на местные и цеховые подстанции, на которых осуществляется последняя ступень трансформации (с понижением напряжения до 690, 400 или 230 В) и распределение электроэнергии между потребителями.

Трансформаторные подстанции изготовляют, как правило, на заводах и доставляют на место установки в полностью собранном виде или же отдельными блоками. Такие трансформаторные подстанции называют комплектными или КТП.

По типу исполнения комплетные трансформаторные подстанции (КТП) разделяются на:

• в бетонном корпусе

• в панелях типа «сэндвич»

• в металлическом корпусе

По типу обслуживания подстанции:

• с коридором

• без коридора

По типу РУВН:

• тупиковые

• проходные

Назначение КТП

Комплектные трансформаторные подстанции (КТП) наружной установки (КТП НУ) предназначены для приема, преобразования и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 ГЦ напряжением до 10 кВ.

Применяются в системах электроснабжения объектов нефтяной и газовой промышленности, сельского хозяйства, горнорудной промышленности. КТП наружной установки (КТП НУ)

Основные преимущества КТП:

- поставляются на объект отдельными блок-модулями с установленной аппаратурой; - возможность исполнения коммерческого учета электроэнергии по высокой стороне; - возможность применения в комплексе АСУ ТП; - применение собственных схем АВР по высокой стороне; - полная заводская готовность; - покрытие металлоконструкции методом холодного цинкования; Состав КТП

КТП НУ состоят из блоков:- блок устройств со стороны высшего напряжения (УВН); - блок силовых трансформаторов; - блок устройств распределительных со стороны низшего напряжения (РУНН); - блок обслуживания.

Соединения между блоками выполнены по кабельным лоткам либо шинами.