RU2789248C1 - Block-complete transformer substation - Google Patents

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to transformer substations for distribution electrical networks; it can be used in construction of high-voltage (hereinafter – HV) transformer substations from 110 kV to 330 kV, especially in conditions of a limited building area. A block-complete transformer substation contains a case, electrically interconnected power transformer, HV and low-voltage distribution devices, and protection means. A complete gas-insulated distribution device (hereinafter – HV CGDD) is used as HV distribution device. The transformer substation additionally contains a medium-voltage (hereinafter – MV) distribution device electrically connected to the power transformer, HV and MV diagnostics system, a capacitor installation with automatic regulation on MV side, a combined MV neutral grounding installation. A complete distribution device of two-sided service is used as MV distribution device. The substation case is made in the form of separate block buildings: a building of HV closed distribution device (hereinafter – HV CDD) and a power unit building. HV CDD building contains HV CGDD cells, linear outputs, which are made of cast HV conductor and placed along long sides of the specified building. The power unit building contains MV and lower voltage distribution devices.

EFFECT: creation of an optimal layout of a block-complete transformer substation with the possibility of implementation of different principal electrical circuits in conditions of a limited building area, with simultaneous increase in its reliability, efficiency, and safety during operation.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а в частности к трансформаторным подстанциям для распределительных электрических сетей и может быть использовано при сооружении трансформаторных подстанций высокого напряжения от 110 кВ до 330 кВ, в особенности в условиях ограниченной площади застройки.The invention relates to the field of electrical engineering, and in particular to transformer substations for electrical distribution networks and can be used in the construction of high voltage transformer substations from 110 kV to 330 kV, especially in a limited building area.

Известна комплектная трансформаторная подстанция закрытого типа, содержащая корпус выполненный из железобетона, в котором размещены электрически соединенные между собой силовой трансформатор, распределительные устройства высокого и низкого напряжения и средства защиты [RU 2895 U1, МПК Н02В 7/00 (1995.01), опубл. 16.09.1996].Known complete transformer substation of a closed type, containing a housing made of reinforced concrete, which houses electrically interconnected power transformer, high and low voltage switchgear and protective equipment [RU 2895 U1, IPC H02V 7/00 (1995.01), publ. September 16, 1996].

Недостатками известного устройства являются:The disadvantages of the known device are:

- отсутствие в составе трансформаторной подстанции конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности, тем самым увеличен расход электроэнергии и повышены потери электроэнергии, что снижает энергоэффективность всей подстанции;- the absence of capacitor units in the transformer substation to compensate for reactive power, thereby increasing the consumption of electricity and increasing the loss of electricity, which reduces the energy efficiency of the entire substation;

- отсутствие в составе подстанции системы диагностики, тем самым снижается надежность эксплуатации.- the absence of a diagnostic system in the substation, thereby reducing the reliability of operation.

Известна комплектно-блочная трансформаторная подстанция (варианты), содержащая по п. 1, по меньшей мере, один железобетонный корпус с проемами для вентиляции, ввода/вывода соединительных и питающих высоковольтных и низковольтных кабелей и проводов, установленный на кабельный блок, и внутри которого размещено электротехническое оборудование, включающее распределительные устройства высокого и низкого напряжения, и расположенный в отсеке силовой трансформатор, в корпусе выполнены, по меньшей мере, два отсека и размещено электротехническое оборудование, рассчитанное на рабочее напряжение 10-35 кВ, а также устройства освещения, измерительные трансформаторы и вспомогательное оборудование, при этом распределительные устройства высокого и низкого напряжения смонтированы в одном отсеке и отделены друг от друга коридором. Комплектно-блочная трансформаторная подстанция, содержащая по п. 9, установленный на кабельный блок железобетонный корпус с проемами для вентиляции, ввода/вывода соединительных и питающих высоковольтных и низковольтных кабелей и проводов, внутри которого размещено электротехническое оборудование, включающее распределительные устройства высокого и низкого напряжения, и расположенный в отсеке силовой трансформатор, подстанция состоит из, по меньшей мере, двух связанных между собой посредством соединительных кабелей корпусов, в каждом из которых размещено электротехническое оборудование, рассчитанное на рабочее напряжение 10-35 кВ, а также устройства освещения, измерительные трансформаторы и вспомогательное оборудование, при этом в одном из корпусов размещены расположенные в разных отсеках силовой трансформатор и, по меньшей мере, одно распределительное устройство высокого напряжения, а в другом корпусе - силовой трансформатор и, по меньшей мере, одно распределительное устройство низкого напряжения [RU 125400 U1, МПК Н02В 7/06 (2006.01), опубл. 27.02.2013, бюл. №6].Known complete-block transformer substation (options), containing according to claim 1, at least one reinforced concrete case with openings for ventilation, input / output of connecting and supplying high-voltage and low-voltage cables and wires, mounted on a cable block, and inside which is placed electrical equipment, including high and low voltage switchgears, and a power transformer located in the compartment, at least two compartments are made in the housing and electrical equipment is located, designed for an operating voltage of 10-35 kV, as well as lighting devices, auxiliary equipment, while high and low voltage switchgears are mounted in one compartment and separated from each other by a corridor. Complete-block transformer substation, containing, according to claim 9, a reinforced concrete case installed on a cable block with openings for ventilation, input / output of connecting and supplying high-voltage and low-voltage cables and wires, inside which electrical equipment is located, including high and low voltage switchgears, and a power transformer located in the compartment, the substation consists of at least two cases interconnected by means of connecting cables, each of which contains electrical equipment designed for an operating voltage of 10-35 kV, as well as lighting devices, instrument transformers and auxiliary equipment, while in one of the cases there is a power transformer and at least one high voltage switchgear located in different compartments, and in the other case there is a power transformer and at least one low voltage switchgear voltage [RU 125400 U1, IPC H02V 7/06 (2006.01), publ. 02/27/2013, bul. No. 6].

Недостатками известного устройства являются:The disadvantages of the known device are:

- конструкция подстанции только среднего класса напряжения 10-35 кВ;- construction of a substation of only medium voltage class 10-35 kV;

- отсутствие в составе подстанции конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности в сети среднего напряжения, тем самым увеличен расход электроэнергии и повышены потери электроэнергии в сети среднего напряжения, что снижает энергоэффективность всей подстанции;- the absence of capacitor units in the substation to compensate for reactive power in the medium voltage network, thereby increasing the consumption of electricity and increasing the loss of electricity in the medium voltage network, which reduces the energy efficiency of the entire substation;

- отсутствие в составе подстанции системы диагностики, тем самым снижается надежность эксплуатации.- the absence of a diagnostic system in the substation, thereby reducing the reliability of operation.

Известна конструкция трансформаторной подстанции с закрытым распределительным устройством (далее - ЗРУ) зального типа с двумя основными и третьей обходной системами шин с шагом ячейки 6 м и пролетом 18 м. Воздушные линейные выводы 110 кВ в здании ЗРУ 110 кВ выполнены в одну сторону со стороны подвода питания высоковольтной линии 110 кВ, применена воздушная изоляция ошиновки 110 кВ. Обслуживание подвешенных под потолком гирлянд изоляторов и ошиновки сборных шин и установленных высоко над уровнем пола шинных разъединителей производится с помощью передвижных телескопических тележек. Для обеспечения безопасности при ремонтных работах между разъединителями и выключателями соседних присоединений выполнены сетчатые перегородки [Двоскин Л.И. Схемы и конструкции распределительных устройств. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - С. 208, 240 с.].A well-known design of a transformer substation with a closed switchgear (hereinafter referred to as ZRU) of a hall type with two main and third bypass bus systems with a cell pitch of 6 m and a span of 18 m. power supply of the 110 kV high-voltage line, 110 kV busbar air insulation is used. Servicing of insulator strings suspended from the ceiling and busbars of busbars and busbar disconnectors installed high above the floor level is carried out using mobile telescopic trolleys. To ensure safety during repair work, mesh partitions are made between disconnectors and switches of adjacent connections [Dvoskin L.I. Schemes and designs of distribution devices. - M.: Energoatomizdat, 1985. - S. 208, 240 p.].

Недостатком данной конструкции является значительные габариты ЗРУ 110 кВ, которые определяются:The disadvantage of this design is the significant dimensions of the ZRU 110 kV, which are determined by:

- нормативными разрывами для воздушной изоляции ошиновки 110 кВ;- regulatory gaps for air insulation of busbars 110 kV;

- перемещение тележек по ЗРУ и установка их в нужном месте связаны с определенными неудобствами и трудностями из-за их большой массы;- moving trolleys along the ZRU and installing them in the right place are associated with certain inconveniences and difficulties due to their large mass;

- необходимость использования вышек в том числе при проведении минимальных по объему работ на отдельных гирляндах, разъединителях, контактах ошиновки (протирка, устранение искрения, подтяжка болтов и т.п.);- the need to use towers, including when carrying out minimal work on individual garlands, disconnectors, busbar contacts (wiping, eliminating sparks, tightening bolts, etc.);

- при проведении ремонтных работ на разъединителях, расположенных над выключателями, возможны повреждения выключателя оброненным инструментом или частями разъединителя при разрушении последнего (вследствие перекрытия или механического дефекта) и при замене неисправных элементов шинных разъединителей.- when carrying out repair work on disconnectors located above the switches, the switch may be damaged by a dropped tool or parts of the disconnector when the latter is destroyed (due to overlapping or mechanical defect) and when replacing faulty elements of bus disconnectors.

Наиболее близкой по технической сущности является конструкция закрытой трансформаторной подстанции, содержащая корпус, выполненный из железобетона, в котором размещены электрически соединенные между собой силовой трансформатор, распределительные устройства высокого и низкого напряжения и средства защиты. Согласно изобретению, корпус выполнен в виде здания из железобетона или кирпича, а в качестве распределительного устройства высокого напряжения применено комплексное распределительное устройство с элегазовой изоляцией, марки «КРУЭ-110 кВ» [KZ А4 22319, МПК Н02В 7/00 (2006.01), опубл. 15.02.2010, бюл. №2].The closest in technical essence is the construction of a closed transformer substation, containing a housing made of reinforced concrete, in which a power transformer, electrically interconnected power transformer, high and low voltage switchgears and protective equipment are placed. According to the invention, the housing is made in the form of a building made of reinforced concrete or bricks, and as a high-voltage switchgear, a complex switchgear with SF6 insulation, brand "KRUE-110 kV" [KZ A4 22319, IPC H02V 7/00 (2006.01), publ. . 02/15/2010, bul. No. 2].

Недостатками известной конструкции являются:The disadvantages of the known design are:

- отсутствие возможности перемещения элементов комплексного распределительного устройства с элегазовой изоляцией (далее - КРУЭ) кран-балкой внутри здания, что ограничивает условия эксплуатации трансформаторной подстанции;- the inability to move the elements of an integrated gas-insulated switchgear (hereinafter referred to as GIS) by a beam crane inside the building, which limits the operating conditions of the transformer substation;

- отсутствие возможности реализации схем с обходной системой шин электрических принципиальных КРУЭ ВН №№13, 13Н и 14 [СТО 56947007-29.240.30.010-2008 «Схемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанций 35-750 кВ. Типовые решения» - ОАО «ФСК ЕЭС», 2007];- the lack of the possibility of implementing circuits with a bypass busbar system for electrical circuit switchgear VN No. 13, 13N and 14 [STO 56947007-29.240.30.010-2008 "Schematic diagrams of electrical switchgears of substations 35-750 kV. Standard solutions” - JSC FGC UES, 2007];

- в случае возгорания трансформатора здание выйдет из строя полностью.- in the event of a transformer fire, the building will be completely destroyed.

Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание оптимальной конструкции блочно-комплектной трансформаторной подстанции высокого напряжения со схемой электрической принципиальной КРУЭ ВН с одной секционированной системой шин, например, №№9, 9Н, 9АН, 12, 12Н и с двумя системами шин, например, №№13, 13Н и 14 согласно СТО 56947007-29.240.30.010-2008 в условиях ограниченной площади застройки, позволяющей при этом повысить эффективность, надежность и безопасность при эксплуатации.The technical problem to be solved by the present invention is the creation of an optimal design of a block-packed high-voltage transformer substation with an electrical circuit diagram of a switchgear HV with one sectioned bus system, for example, No. 9, 9H, 9AH, 12, 12H and with two systems tires, for example, No. 13, 13H and 14 according to STO 56947007-29.240.30.010-2008 in a limited building area, which at the same time improves efficiency, reliability and safety in operation.

Техническим результатом является создание оптимальной компоновки блочно-комплектной трансформаторной подстанции с возможностью реализации различных принципиальных электрических схем в условиях ограниченной площади застройки при одновременном повышении ее надежности, эффективности и безопасности при эксплуатации.The technical result is the creation of an optimal layout of a block-packed transformer substation with the possibility of implementing various circuit electrical circuits in a limited building area while increasing its reliability, efficiency and safety in operation.

Указанный технический результат достигается тем, что блочно-комплектная трансформаторная подстанция выполнена в виде отдельно стоящих блочных зданий; здания закрытого распределительного устройства высокого напряжения и здания энергоблока с обеспечением противопожарных разрывов между зданиями, содержит ячейки комплектного распределительного устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ) высокого напряжения (ВН), размещенные в зале КРУЭ здания закрытого распределительного устройства ВН, содержит линейные выводы ВН, выполненные из литого токопровода ВН и размещенные по длинным сторонам указанного здания в проветриваемом подвальном помещении под залом КРУЭ, при этом ячейки КРУЭ ВН размещены с одной стороны здания, со стороны линейных выводов ВН в сторону воздушной линии высокого напряжения, содержит силовые трансформаторы ВН, размещенные на открытой площадке между зданиями и электрически связанные с КРУЭ ВН через линейные выводы ВН в сторону силовых трансформаторов ВН, содержит установленные в здании энергоблока: распределительное устройство низкого напряжения, электрически связанное с распределительным устройством среднего напряжения с линейным выводом сред него напряжения, электрически связанным с силовыми трансформаторами ВН, в качестве распределительного устройства среднего напряжения применено комплектное распределительное устройство двухстороннего обслуживания, конденсаторную установку с автоматическим регулированием на стороне среднего напряжения, установку комбинированного заземления нейтрали среднего напряжения, средства защиты, содержит систему диагностики высокого и среднего напряжения, автоматизированное рабочее место которой размещено в здании энергоблока.The specified technical result is achieved by the fact that the block-complex transformer substation is made in the form of separate block buildings; buildings of the indoor high-voltage switchgear and the building of the power unit with provision of fire breaks between the buildings, contains cells of a complete switchgear with SF6 gas insulation (GIS) of high voltage (HV), located in the GIS hall of the building of the indoor switchgear HV, contains HV line outputs made of cast HV conductor and placed along the long sides of the said building in a ventilated basement under the switchgear room, while the HV switchgear cells are located on one side of the building, from the side of the HV line terminals towards the high voltage overhead line, contains HV power transformers located in an open area between the buildings and electrically connected to the HV switchgear through the HV line terminals towards the HV power transformers, contains the following installed in the building of the power unit: low voltage switchgear electrically connected to the medium voltage switchgear with a line medium voltage outlet, electrically connected to the HV power transformers, as a medium voltage switchgear, a complete switchgear of two-sided maintenance is used, a capacitor unit with automatic regulation on the medium voltage side, a combined medium voltage neutral earthing unit, protective equipment, contains a high voltage diagnostic system and medium voltage, the automated workplace of which is located in the building of the power unit.

Возможны варианты исполнения технического решения, заключающиеся в том, что:Possible options for the execution of the technical solution, consisting in the fact that:

-электрическая связь от линейных выводов ВН до силовых трансформаторов и от силовых- electrical connection from HV line terminals to power transformers and from power

трансформаторов до линейного вывода среднего напряжения выполнена литым токопроводом;transformers up to the medium voltage linear output is made with a cast current conductor;

- электрическая связь от линейных выводов ВН до силовых трансформаторов и от силовых- electrical connection from HV linear outputs to power transformers and from power

трансформаторов до линейного вывода среднего напряжения выполнена воздушной линией;transformers to the medium voltage line output is made by an overhead line;

- электрическая связь от линейных выводов ВН до силовых трансформаторов и от силовых- electrical connection from HV linear outputs to power transformers and from power

трансформаторов до линейного вывода среднего напряжения выполнена кабельной линией.transformers to the medium voltage line output is made by a cable line.

Таким образом, благодаря выполнению корпуса в виде отдельно стоящих блочных зданий: здания ЗРУ ВН и здания энергоблока и размещению в нем определенным образом электротехнического оборудования, применению линейных выводов из литого токопровода высокого напряжения удалось создать оптимальную компоновку трансформаторной подстанции с возможностью реализации различных принципиальных электрических схем в условиях ограниченной площади застройки. Дополнительное наличие распределительного устройства среднего напряжения, системы диагностики высокого и среднего напряжения, конденсаторной установки с автоматическим регулированием на стороне среднего напряжения, установки комбинированного заземления нейтрали среднего напряжения обеспечивает надежную, эффективную и безопасную работу трансформаторной подстанции.Thus, thanks to the execution of the housing in the form of separate block buildings: the building of the ZRU VN and the building of the power unit and the placement of electrical equipment in it in a certain way, the use of linear leads from a high-voltage cast conductor, it was possible to create an optimal layout of the transformer substation with the possibility of implementing various circuit diagrams in conditions of limited building area. The additional presence of a medium voltage switchgear, a high and medium voltage diagnostic system, a capacitor bank with automatic regulation on the medium voltage side, a combined medium voltage neutral earthing plant ensures reliable, efficient and safe operation of the transformer substation.

Сущность заявляемого изобретения поясняется фигурой и нижеследующим описанием.The essence of the claimed invention is illustrated by the figure and the following description.

В настоящем описании применяют следующие сокращения:In the present description, the following abbreviations apply:

АРМ - автоматизированное рабочее местоAWP - automated workplace

ВЛ - воздушная линияVL - overhead line

ВН - высокое напряжениеHV - high voltage

ЗРУ - закрытое распределительное устройствоZRU - closed switchgear

КЗ - короткое замыканиеShort circuit - short circuit

КРУ - комплектное распределительное устройствоKRU - complete switchgear

КРУЭ - комплектное распределительное устройство с элегазовой изоляциейKRUE - complete switchgear with SF6 insulation

НН - низкое напряжениеLV - low voltage

0ЗЗ - однофазное замыкание на землю0ЗЗ - single-phase ground fault

СН - среднее напряжениеMV - medium voltage

ЦРЗА - цифровая релейная защита и автоматикаTsRZA - digital relay protection and automation

На фигуре схематично представлен план блочно-комплектной трансформаторной подстанции.The figure schematically shows the plan of a block-package transformer substation.

На фигуре обозначено:The figure shows:

1 - здание ЗРУ ВН;1 - building ZRU VN;

2 - силовые трансформаторы ВН;2 - power transformers VN;

3 - здание энергоблока;3 - power unit building;

4 - линейный вывод ВН в сторону ВЛ ВН - «Литой токопровод - воздух»;4 - linear output of the HV in the direction of the VL VN - "Cast conductor - air";

5 - линейный вывод ВН в сторону силовых трансформаторов ВН - «Литой токопровод - воздух»;5 - linear output of HV in the direction of power transformers HV - "Cast current conductor - air";

6 - линейный вывод СН;6 - linear output CH;

7 - установка комбинированного заземления нейтрали СН;7 - installation of combined grounding of neutral CH;

8 - конденсаторная установка с автоматическим регулированием на стороне СН;8 - condenser unit with automatic control on the MV side;

9 - распределительные устройства ВН (КРУЭ ВН);9 - VN switchgear (KRUE VN);

10 - распределительные устройства СН (КРУ СН);10 - switchgears SN (KRU SN);

11 - распределительные устройства НН;11 - HH switchgears;

12 - система диагностики.12 - diagnostic system.

Здание ЗРУ ВН 1 (фиг.) представляет собой каркасно-панельное одноэтажное здание зального типа, которое разделено на зал КРУЭ, вспомогательные помещения, которые предназначены для размещения оборудования систем инженерно-технического обеспечения, также в здании предусмотрено проветриваемое подвальное помещение, которое размещено под залом КРУЭ. Здание содержит ячейки КРУЭ ВН, которые размещены в зале КРУЭ, линейные выводы, которые выполнены из литого токопровода высокого напряжения и размещены по длинным сторонам указанного здания. В здании предусмотрена кран-балка. Причем ячейки КРУЭ ВН размещены с одной стороны здания, со стороны линейных выводов на ВЛВН, что позволяет организовать безопасное перемещение элегазового оборудования мостовым краном без отключения напряжения. В проветриваемом подвальном помещении размещены линейные выводы ВН типа - «Литой токопровод-воздух».The ZRU VN 1 building (fig.) is a frame-panel one-story hall-type building, which is divided into a switchgear room, auxiliary rooms that are designed to accommodate equipment for engineering and technical support systems, and a ventilated basement is provided in the building, which is located under the hall KRUE. The building contains HV switchgear cells, which are located in the switchgear hall, line outlets, which are made of high voltage cast conductor and are located along the long sides of the specified building. The building has a crane beam. Moreover, the cells of the switchgear VN are located on one side of the building, from the side of the line outlets to the VLVN, which makes it possible to organize the safe movement of gas-insulated equipment with an overhead crane without turning off the voltage. In the ventilated basement there are line outputs of the HV type - "Cast conductor-air".

В зале КРУЭ предусмотрена приточно-вытяжная вентиляция с механическим побуждением, обеспечивающая двукратный обмен воздуха в час применением двух взаимно резервирующих вентиляторов и фильтрацией (обеспыливанием) приточного воздуха.In the switchgear room, mechanically driven supply and exhaust ventilation is provided, which provides two air exchanges per hour using two mutually redundant fans and filtering (dust removal) of the supply air.

Вентиляция обеспечивает обмен воздуха в зале КРУЭ и забор воздушной среды из кабельных помещений и кабельных каналов. Подача приточного воздуха осуществляется непосредственно в рабочую зону зала КРУЭ. Вытяжка осуществляется на 2/3 производительности системы из нижней зоны здания и на 1/3 из верхней зоны. Заборные устройства вытяжной вентиляции расположены на высоте не более 300 мм от пола зала КРУЭ. В залах КРУЭ предусмотрена трехкратная аварийная вентиляция, для которой используют общеобменную вытяжную вентиляцию и рассчитанную на дополнительный (от стационарного режима) объем воздуха аварийную систему вентиляции. В зале КРУЭ предусмотрены устройства контроля наличия и концентрации элегаза. При достижении концентрации элегаза в помещении 10% предельно допустимой концентрации предусмотрена подача предупредительного сигнала дежурному. При достижении концентрации элегаза величины 5000 мг/м³ предусмотрен автоматический запуск приточно-вытяжной вентиляции и выдача сигнала дежурному. Датчики установлены на уровне пола не менее чем в двух местах помещения, с наиболее вероятным скоплением элегаза. В зале КРУЭ предусмотрена система, предотвращающая попадание в атмосферу газообразных и твердых продуктов распада элегаза при аварийных выбросах или КЗ с разгерметизацией объемов КРУЭ.Ventilation ensures air exchange in the switchgear room and air intake from cable rooms and cable ducts. Supply of supply air is carried out directly to the working area of the GIS hall. Extraction is carried out at 2/3 of the system capacity from the lower zone of the building and 1/3 from the upper zone. Intake exhaust ventilation devices are located at a height of not more than 300 mm from the floor of the switchgear hall. Three-fold emergency ventilation is provided in the switchgear halls, for which general exchange exhaust ventilation and an emergency ventilation system designed for an additional (from stationary mode) air volume are used. In the switchgear hall, devices for monitoring the presence and concentration of SF6 gas are provided. When the concentration of SF6 gas in the room reaches 10% of the maximum allowable concentration, a warning signal is provided to the duty officer. When the SF6 concentration reaches 5000 mg/m ³ , the supply and exhaust ventilation is automatically started and a signal is given to the person on duty. The sensors are installed at the floor level in at least two places in the room, with the most probable accumulation of SF6 gas. A system is provided in the switchgear hall to prevent the release of gaseous and solid products of SF6 decomposition into the atmosphere in case of emergency emissions or short circuits with depressurization of switchgear volumes.

В зале КРУЭ ВН предусмотрено наличие монтажного проема. В монтажном проеме предусмотрены ворота для обеспечения заезда грузовой автомашины в монтажный проем зала КРУЭ. Над воротами предусмотрена тепловая завеса.In the hall of GIS VN, an installation opening is provided. Gates are provided in the installation opening to ensure the arrival of a truck into the installation opening of the switchgear hall. A thermal curtain is provided above the gate.

Для переноса самого габаритного элемента КРУЭ к любой ячейке в зале КРУЭ предусмотрен мостовой кран однобалочный подвесной в пожаробезопасном исполнении, перекрывающий всю площадь зала, с дистанционным управлением.To transfer the largest GIS element to any cell in the GIS hall, a single-girder overhead overhead crane in fireproof design is provided, covering the entire area of the hall, with remote control.

Тип грузоподъемного механизма выбран исходя из массы самой тяжелой технологической единицы и необходимой высоты подъема груза в помещении.The type of lifting mechanism is selected based on the weight of the heaviest technological unit and the required lifting height of the load in the room.

Кран мостовой оборудован приборами и устройствами безопасности в соответствии с требованиями Правил безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения. Для обслуживания крана и всех его механизмов предусмотрена площадка обслуживания. Также обеспечен свободный проход для рабочего, управляющего краном.The overhead crane is equipped with safety devices and devices in accordance with the requirements of the Safety Rules for Hazardous Production Facilities where lifting structures are used. A service platform is provided for servicing the crane and all its mechanisms. It also provides free passage for the worker operating the crane.

Рельсовые пути по всей длине снабжены страховочными канатами.Rail tracks along the entire length are equipped with safety ropes.

Длина и габаритные размеры крана определены, исходя из габаритных размеров здания, где он установлен, с учетом рабочей зоны обслуживания размещенного в здании оборудования.The length and overall dimensions of the crane are determined based on the overall dimensions of the building where it is installed, taking into account the working service area of the equipment located in the building.

В зале КРУЭ для разгрузки и перемещения оборудования предусмотрена ремонтная площадка. Полы выполнены наливного типа с антистатическим токоотводящим полимерным покрытием.A repair site is provided in the GIS hall for unloading and moving equipment. The floors are made of self-leveling type with an antistatic conductive polymer coating.

Под залом КРУЭ размещено проветриваемое подвальное помещение. В проветриваемом подвальном помещении предусмотрены кабельные конструкции для прокладки кабельных линий и литого токопровода.There is a ventilated basement under the GIS hall. In the ventilated basement, cable structures are provided for laying cable lines and cast conductors.

Силовые трансформаторы ВН 2 размещены на открытой площадке трансформаторной подстанции.Power transformers VN 2 are located in the open area of the transformer substation.

Здание энергоблока 3 представляет собой одноэтажное здание блочно-модульного типа, с выделенными в отдельный блок вспомогательными помещениями, предназначенными для размещения оборудования систем инженерно-технического обеспечения. В здании энергоблока 3 предусмотрены помещения для сменного персонала, системы водоснабжения и канализации. В операторной размещено автоматизированное рабочее место дежурного операционного персонала, АРМ системы диагностики и главный щит управления с мнемосхемой трансформаторной подстанции.The building of power unit 3 is a one-story building of block-modular type, with auxiliary premises allocated in a separate block, designed to accommodate equipment for engineering and technical support systems. The building of power unit 3 provides premises for shift personnel, water supply and sewerage systems. In the control room there is an automated workplace for the on-duty operating personnel, an automated workplace of the diagnostic system and the main control panel with a mnemonic diagram of the transformer substation.

Для электроснабжения собственных нужд подстанции предусмотрена трансформаторная подстанция СН/НН с распределительным устройством НН 11. К распределительному устройству НН 11 подключены потребители собственных нужд подстанции.To supply the substation's own needs, an MV/LV transformer substation with a HH 11 switchgear is provided. Consumers of the substation's own needs are connected to the HH 11 switchgear.

К потребителям собственных нужд трансформаторной подстанции относятся электроприемники здания энергоблока и здания ЗРУ ВН: система освещения, система вентиляции, кондиционирования, электрообогрев помещений, система оперативного тока, система пожарно-охранной сигнализации, система оперативного тока и т.д.The consumers of the transformer substation's own needs include the power receivers of the power unit building and the HV ZRU building: lighting system, ventilation system, air conditioning, electric space heating, control current system, fire alarm system, control current system, etc.

На трансформаторной подстанции предусмотрен проезд по территории, а также возможность заезда в здание ЗРУ ВН 1 для погрузки и выгрузки оборудования.The transformer substation provides for passage through the territory, as well as the possibility of entering the building of ZRU VN 1 for loading and unloading equipment.

Система диагностики 12 высокого и среднего напряжения трансформаторной подстанции состоит из трех подсистем:The diagnostic system 12 for high and medium voltage transformer substation consists of three subsystems:

- подсистемы мониторинга и диагностики силовых трансформаторов (далее - СМТ);- subsystems for monitoring and diagnostics of power transformers (hereinafter - SMT);

- подсистемы стационарного мониторинга частичных разрядов (далее - СМЧР) КРУЭ ВН, плотности и утечек элегаза, коммутационного и механического ресурса выключателей и литого токопровода ВН;- subsystems for stationary monitoring of partial discharges (hereinafter referred to as SMChR) of HV switchgear, density and leakage of SF6 gas, switching and mechanical life of switches and cast HV conductor;

- подсистемы СМЧР КРУ СН.- subsystems of SMChR KRU SN.

Подсистема мониторинга и диагностики силовых трансформаторов СМТ представляет собой прибор онлайн мониторинга и технического диагностирования силового трансформатора ВН/СН (контроль токов и напряжений, концентрации растворенных в трансформаторном масле газов (9 газов), влагосодержания в масле, состояние высоковольтных вводов (емкость, tgd), активность частичных разрядов, температуры: верхних слоев масла и окружающей среды).The subsystem for monitoring and diagnosing power transformers SMT is a device for online monitoring and technical diagnostics of a HV/SN power transformer (monitoring currents and voltages, the concentration of gases dissolved in transformer oil (9 gases), moisture content in oil, the state of high-voltage bushings (capacity, tgd), partial discharge activity, temperature: upper oil layers and environment).

Подсистема СМЧР КРУЭ ВН обеспечивает:Subsystem SMChR GIS VN provides:

- непрерывный мониторинг и измерение общей концентрации элегаза в помещении;- continuous monitoring and measurement of the total concentration of SF6 in the room;

- сверхнизкий предел обнаружения (регистрация малейших утечек);- ultra-low detection limit (registration of the slightest leaks);

- отсутствие помех со стороны других веществ;- no interference from other substances;

- способность компенсировать при каждом измерении наличие в воздухе паров воды, которые могут существенно исказить результаты;- the ability to compensate for the presence of water vapor in the air during each measurement, which can significantly distort the results;

- отсутствие расходных материалов и радиоактивных источников;- absence of consumables and radioactive sources;

- простоту в использовании;- ease of use;

- автоматическую компенсацию колебаний температуры и давления;- automatic compensation of fluctuations in temperature and pressure;

- контроль плотности элегаза в отсеках ячеек, расчет точки сжижения, расчет уровня утечки;- SF6 density control in cell compartments, liquefaction point calculation, leakage level calculation;

- измерение тока отключения выключателя во всех режимах, расчет времени горения дуги, определение электрического износа контактов и остаточного ресурса работы;- measurement of the circuit breaker opening current in all modes, calculation of the arc burning time, determination of the electrical wear of the contacts and the residual service life;

- учет количества операций, обнаружение неполнофазных режимов работы выключателя, определение и анализ времени срабатывания выключателя;- accounting for the number of operations, detection of non-full-phase modes of operation of the circuit breaker, determination and analysis of the time of operation of the circuit breaker;

- мониторинг частичных разрядов в отсеках ячеек КРУЭ СВЧ методом;- monitoring of partial discharges in compartments of GIS cells by microwave method;

- прогноз технического состояния, выдача рекомендаций.- forecast of the technical condition, issuance of recommendations.

Подсистема СМЧР токопровода ВН имеет трехуровневую структуру:The SMChR subsystem of the HV conductor has a three-level structure:

- первый уровень - датчики частичных разрядов;- the first level - sensors of partial discharges;

- второй уровень - прибор постоянного мониторинга частичных разрядов;- the second level - a device for continuous monitoring of partial discharges;

- третий уровень - уровень консолидации, хранения и визуализации данных.- the third level - the level of consolidation, storage and visualization of data.

Подсистема СМЧР КРУ СН имеет трехуровневую структуру:The SMChR subsystem of the KRU SN has a three-level structure:

- первый уровень - датчики частичных разрядов;- the first level - sensors of partial discharges;

- второй уровень - прибор постоянного мониторинга частичных разрядов;- the second level - a device for continuous monitoring of partial discharges;

- третий уровень - уровень консолидации, хранения и визуализации данных.- the third level - the level of consolidation, storage and visualization of data.

С целью повышения качества электроэнергии и снижения потерь мощности в распределительном устройстве среднего напряжения, и доведения коэффициента мощности до 0,99 используют конденсаторные установки с автоматической регулировкой мощности в зависимости от тока нагрузки на линейных выводах СН.In order to improve the quality of electricity and reduce power losses in the medium voltage switchgear, and bring the power factor to 0.99, capacitor units with automatic power control are used depending on the load current at the MV line terminals.

Мощности батарей статических конденсаторов достаточно для поддержания режима напряжения и баланса реактивной мощности в узлах нагрузки.The power of the batteries of static capacitors is sufficient to maintain the voltage regime and balance the reactive power in the load nodes.

В качестве распределительного устройства среднего напряжения 10 используют ячейки комплектного распределительного устройства двухстороннего обслуживания.As a medium voltage switchgear 10, cells of a complete two-way service switchgear are used.

На трансформаторной подстанции режим заземления нейтрали среднего напряжения принят - «комбинированное заземление нейтрали», для этого установлены устройства комбинированного заземления нейтрали среднего напряжения 7.At the transformer substation, the medium voltage neutral grounding mode is adopted - “combined neutral grounding”, for this purpose, combined medium voltage neutral grounding devices 7 are installed.

Комбинированное заземление нейтрали позволяет:Combined neutral grounding allows:

- ограничить перенапряжение в режиме однофазного замыкания на землю;- limit overvoltage in single-phase earth fault mode;

- увеличить активную составляющую тока замыкания на землю до уровня, обеспечивающего селективную работу защит на токовом принципе;- increase the active component of the earth fault current to a level that ensures the selective operation of protections on the current principle;

- исключить опасные феррорезонансные явления;- exclude dangerous ferroresonance phenomena;

- ограничить напряжения, возникающие на нейтрали в нормальном режиме за счет несимметрии параметров схемы.- limit the voltages arising on the neutral in normal mode due to the asymmetry of the circuit parameters.

В составе распределительного устройства СН 10 используют устройство определения поврежденного присоединения при ОЗЗ, данное техническое решение позволяет существенно сократить время поиска места повреждения при ОЗЗ.As part of the CH 10 switchgear, a device for determining a damaged connection in case of a fault is used; this technical solution can significantly reduce the time to search for a fault location in case of a fault.

В качестве средств защиты на трансформаторной подстанции используют цифровые устройства релейной защиты и автоматики, ЦРЗА КРУЭ ВН установлены в здании энергоблока, ЦРЗА КРУ СН размещены на двери релейного шкафа ячейки КРУ СН.As a means of protection at the transformer substation, digital relay protection and automation devices are used;

Конструктивно электрическая связь от линейных выводов ВН до силового трансформатора и от силового трансформатора до линейного вывода СН выполнена, например, воздушной линией, возможны варианты исполнения литым токопроводом или кабельной линией.Structurally, the electrical connection from the HV line outputs to the power transformer and from the power transformer to the MV line output is made, for example, by an overhead line; versions are possible with a cast current conductor or a cable line.

Трансформаторная подстанция работает следующим образом.Transformer substation operates as follows.

Электроэнергию с высоким напряжением подают через линейный вывод ВН 4 на распределительное устройство ВН 9, которое размещено в здании ЗРУ ВН 1, где она распределяется на отдельные присоединения и поступает на силовые трансформаторы ВН 2 через линейный вывод ВН в сторону силовых трансформаторов ВН - «Литой токопровод-воздух» 5, после преобразования электроэнергии высокого напряжения в электроэнергию среднего напряжения, электроэнергия подается через линейный ввод СН 6 на распределительное устройство СН 10, размещенное в здании энергоблока 3, где она распределяется на отдельные присоединения и поступает на трансформаторы собственных нужд, конденсаторные установки с автоматическим регулированием на стороне СН 8 и установки комбинированного заземления нейтрали СН 7, при этом осуществляется непрерывная диагностика и мониторинг в режиме «онлайн» распределительного устройства ВН 9, силовых трансформаторов ВН 2 и распределительного устройства СН 10 посредством системы диагностики 12. Релейная защита трансформаторной подстанции выполняется на устройствах цифровой релейной защиты и автоматики ЦРЗА.Electricity with high voltage is supplied through the VN 4 linear output to the VN 9 switchgear, which is located in the VN 1 indoor switchgear building, where it is distributed to individual connections and fed to the VN 2 power transformers through the VN linear output towards the VN power transformers - “Cast current conductor -air" 5, after converting high voltage electricity into medium voltage electricity, electricity is supplied through the linear input CH 6 to the switchgear CH 10 located in the building of power unit 3, where it is distributed to separate connections and supplied to auxiliary transformers, capacitor units with automatic control on the side of CH 8 and the installation of combined grounding of the neutral CH 7, while continuous diagnostics and online monitoring of the switchgear VN 9, power transformers VN 2 and switchgear CH 10 are carried out using the diagnostic system 12. Relay protection of the transformer substation is carried out on the devices of digital relay protection and automation of the TsRZA.

Сравнительный анализ параметров известных конструкций трансформаторных подстанций (аналог - [Двоскин Л.И. Схемы и конструкции распределительных устройств. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - С. 208, 240 с.], прототип) и предлагаемым устройством показывает:A comparative analysis of the parameters of known designs of transformer substations (analogue - [Dvoskin L.I. Schemes and designs of switchgear. - M .: Energoatomizdat, 1985. - S. 208, 240 p.], prototype) and the proposed device shows:

- выполнение корпуса в виде отдельно стоящих блочных зданий обеспечивает наличие противопожарных разрывов между зданиями, в случае возгорания трансформатора здание ЗРУ ВН и здание энергоблока будут не повреждены, также возможен подъезд ко всем элементам трансформаторной подстанции.- the execution of the housing in the form of stand-alone block buildings ensures the presence of fire breaks between the buildings, in the event of a transformer fire, the VN indoor switchgear building and the power unit building will not be damaged, and access to all elements of the transformer substation is also possible.

- применение ячеек КРУЭ ВН и линейных выводов ВН с противоположных сторон позволяет уменьшить габарит здания ЗРУ ВН в 2,77 раза с 1 188 м² до 432 м² в сравнении с аналогом;- the use of HV switchgear cells and HV linear outputs from opposite sides allows to reduce the size of the HV switchgear building by 2.77 times from 1,188 m ² to 432 m ² in comparison with the analogue;

- размещение под залом КРУЭ проветриваемого подвального помещения позволяет исключить систему обогрева и приточной вентиляции, тем самым повысить энергоэффективность трансформаторной подстанции;- placement of a ventilated basement under the switchgear hall makes it possible to exclude the heating system and forced ventilation, thereby increasing the energy efficiency of the transformer substation;

- использование литого токопровода ВН, размещенного под залом КРУЭ в проветриваемом подвальном помещении, позволяет организовать безопасную работу кран-балки при перемещении элементов элегазового оборудования;- the use of a cast HV current duct located under the GIS hall in a ventilated basement room, allows you to organize the safe operation of the crane-beam when moving elements of SF6 equipment;

- наличие монтажного проема в здании ЗРУ ВН позволяет организовать въезд грузового автотранспорта в здание с целью погрузки/выгрузки элементов элегазового оборудования;- the presence of an installation opening in the building of the ZRU VN allows organizing the entry of trucks into the building in order to load / unload elements of gas-insulated equipment;

- использование в здании ЗРУ ВН кран-балки позволяет перемещать элементы элегазового оборудования по всей площади зала КРУЭ, в том числе при работающем оборудовании, что улучшает условия эксплуатации устройства;- the use of a crane-beam in the building of the indoor switchgear VN allows moving elements of SF6 equipment over the entire area of the switchgear hall, including when the equipment is running, which improves the operating conditions of the device;

- использование конденсаторной установки с автоматическим регулированием на стороне среднего напряжения позволяет уменьшить полный ток и тем самым снизить потери и расход электроэнергии в сети;- the use of a capacitor bank with automatic regulation on the medium voltage side makes it possible to reduce the total current and thereby reduce the losses and consumption of electricity in the network;

- использование установки комбинированного заземления нейтрали среднего напряжения позволяет сократить время поиска поврежденного участка сети СН, за счет компенсации емкостного тока индуктивным током от реактора и добавления в общий ток активной составляющей, тем самым неустойчивое однофазное замыкание на землю в сети СН переходит в устойчивое замыкание.- the use of a combined grounding of the medium voltage neutral allows to reduce the search time for a damaged section of the MV network, by compensating the capacitive current with inductive current from the reactor and adding an active component to the total current, thereby an unstable single-phase ground fault in the MV network turns into a stable circuit.

Для реализации предлагаемой трансформаторной подстанции применяют серийно выпускаемое оборудование, материалы и стандартные технологии.To implement the proposed transformer substation, mass-produced equipment, materials and standard technologies are used.

Таким образом, заявляемая конструкция обеспечивает оптимальную компоновку трансформаторной подстанции с возможностью реализации различных принципиальных электрических схем в условиях ограниченной площади для размещения электротехнического оборудования и позволяет повысить эффективность, надежность и безопасность при его эксплуатации.Thus, the proposed design provides the optimal layout of the transformer substation with the possibility of implementing various electrical circuits in a limited area for the placement of electrical equipment and improves efficiency, reliability and safety during its operation.

Claims (4)

1. Блочно-комплектная трансформаторная подстанция, характеризующаяся тем, что выполнена в виде отдельно стоящих блочных зданий; здания закрытого распределительного устройства высокого напряжения и здания энергоблока с обеспечением противопожарных разрывов между зданиями, содержит ячейки комплектного распределительного устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ) высокого напряжения (ВН), размещенные в зале КРУЭ здания закрытого распределительного устройства ВН, содержит линейные выводы ВН, выполненные из литого токопровода ВН и размещенные по длинным сторонам указанного здания в проветриваемом подвальном помещении под залом КРУЭ, при этом ячейки КРУЭ ВН размещены с одной стороны здания, со стороны линейных выводов ВН в сторону воздушной линии высокого напряжения, содержит силовые трансформаторы ВН, размещенные на открытой площадке между зданиями и электрически связанные с КРУЭ ВН через линейные выводы ВН в сторону силовых трансформаторов ВН, содержит установленные в здании энергоблока: распределительное устройство низкого напряжения, электрически связанное с распределительным устройством среднего напряжения с линейным выводом среднего напряжения, электрически связанным с силовыми трансформаторами ВН, в качестве распределительного устройства среднего напряжения применено комплектное распределительное устройство двухстороннего обслуживания, конденсаторную установку с автоматическим регулированием на стороне среднего напряжения, установку комбинированного заземления нейтрали среднего напряжения, средства защиты, содержит систему диагностики высокого и среднего напряжения, автоматизированное рабочее место которой размещено в здании энергоблока.1. Block-complete transformer substation, characterized by the fact that it is made in the form of separate block buildings; buildings of the indoor high-voltage switchgear and the building of the power unit with provision of fire breaks between the buildings, contains cells of a complete switchgear with SF6 gas insulation (GIS) of high voltage (HV), located in the GIS hall of the building of the indoor switchgear HV, contains HV line outputs made of cast HV conductor and placed along the long sides of the said building in a ventilated basement under the switchgear room, while the HV switchgear cells are located on one side of the building, from the side of the HV line terminals towards the high voltage overhead line, contains HV power transformers located in an open area between the buildings and electrically connected to the HV switchgear through the HV line terminals towards the HV power transformers, contains the following installed in the building of the power unit: low voltage switchgear electrically connected to the medium voltage switchgear with a line medium voltage outlet, electrically connected to the HV power transformers, as a medium voltage switchgear, a complete switchgear of two-way maintenance, a capacitor unit with automatic regulation on the medium voltage side, a combined medium voltage neutral earthing unit, protective equipment, contains a system for diagnosing high and medium voltage, the automated workplace of which is located in the building of the power unit. 2. Блочно-комплектная трансформаторная подстанция по п. 1, отличающаяся тем, что электрическая связь от линейных выводов ВН до силовых трансформаторов и от силовых трансформаторов до линейного вывода среднего напряжения выполнена литым токопроводом.2. Block-complete transformer substation according to claim 1, characterized in that the electrical connection from the HV line outputs to power transformers and from power transformers to the medium voltage linear output is made by a cast current conductor. 3. Блочно-комплектная трансформаторная подстанция по п. 1, отличающаяся тем, что электрическая связь от линейных выводов ВН до силовых трансформаторов и от силовых трансформаторов до линейного вывода среднего напряжения выполнена воздушной линией.3. Block-complete transformer substation according to claim 1, characterized in that the electrical connection from the HV line outputs to power transformers and from power transformers to the medium voltage linear output is made by an overhead line. 4. Блочно-комплектная трансформаторная подстанция по п. 1, отличающаяся тем, что электрическая связь от линейных выводов ВН до силовых трансформаторов и от силовых трансформаторов до линейного вывода среднего напряжения выполнена кабельной линией.4. Block-complete transformer substation according to claim 1, characterized in that the electrical connection from the HV line outputs to power transformers and from power transformers to the medium voltage linear output is made by a cable line.

Images