Некоторые аспекты проектирования трансформаторных подстанций на напряжение до 10 кВ

Подстанции, преобразующие электроэнергию среднего напряжения (до 10 кВ) в электроэнергию низкого напряжения (0,23 кВ, 0,4 кВ, 0,69 кВ), мощностью от 25 до 2500 кВхА, как комплектные по ГОСТ 14695-80 при адаптации, так и разрабатываемые профильными структурами под конкретный объект с распределительной сетью и особенностями нагрузки, проектируются (или адаптируются) по исходным данным, в минимальный пакет которых входят параметры:

• требуемой трансформаторной мощности или единовременной нагрузки; токов короткого замыкания;
• релейной защиты, регулирования напряжения, противоаварийной автоматики, телемеханики, связи, изоляции и защиты от перенапряжений;
• приборов учета электрической энергии и мощности.

В зависимости от положения проектируемой трансформаторной  подстанции (ТП) в сети электроснабжения относительно линии балансовой принадлежности ТП на напряжение до 10 кВ может принадлежать:

• электроснабжающей (электросетевой) организации и в этом случае владельцем, как правило, устанавливается комплектная трансформаторная подстанция, адаптированная под конкретную потребительскую сеть с ее спецификой нагрузки и перспективой развития, а отношения между владельцем (электросетевой организацией) и потребителем-юридическим лицом определяются положениями и нормами федерального закона № 35-ФЗ «Об электроэнергетике» от 26.03.2003, постановлениями органов муниципальной власти и уполномоченных энергосетевых организаций (для московского региона — Постановлениями РЭК Москвы от 25 сентября 2006 года N 40 «Об утверждении Правил технологического присоединения потребителей к распределительным электрическим сетям в городе Москве» (с изменениями от 29 июня, 21 сентября, 29 декабря 2007 г., 26 февраля, 25 июня, 15 июля, 11 сентября 2008 г.), от 13 ноября 2006 г. N 46 «Регламент взаимодействия между энергетическими компаниями при осуществлении технологического присоединения потребителей к распределительным электрическим сетям в городе Москве», от 15.07.2008 N 30 «О внесении изменений в постановления Региональной энергетической комиссии города Москвы от 15 августа 2006 года N 28 «Об установлении размеров платы за технологическое присоединение потребителей к распределительным электрическим сетям ОАО «Московская городская компания» на территории города Москвы», от 25 сентября 2006 года N 40 «Об утверждении Правил технологического присоединения потребителей к распределительным электрическим сетям в городе Москве», от 13 ноября 2006 года N 46 «Об утверждении Регламента взаимодействия между энергетическими компаниями при осуществлении технологического присоединения потребителей к распределительным электрическим сетям», от 27 декабря 2007 года N 101 «Об установлении размеров платы за технологическое присоединение потребителей к распределительным электрическим сетям ОАО «Московская городская компания» на территории города Москвы», от 12 марта 2008 года N 15 «Об утверждении инвестиционных программ электросетевых и иных организаций города Москвы для целей осуществления деятельности по технологическому присоединению потребителей к распределительным электрическим сетям» и от 12 марта 2008 года N 16 «О размерах платы за технологическое присоединение потребителей к распределительным электрическим сетям в городе Москве»;
• потребителю — производственной/производственно-коммерческой структуре, которая может разработать ТП своими силами, использовать типовые проекты или готовые комплектные ТП электросетевой организации (или аффилированных проектных компаний электросетевой организации) или передать проектирование на аутсорсинг профильной структуре, специализирующейся по проектированию ТП и сетей напряжением 0,23 кВ, 0,4 кВ, 0,69 кВ, 6 кВ, 10 кВ (или выше).

Проектирование (или контроль над проектированием) трансформаторных подстанций на напряжение до 10 кВ

Ввиду практического отсутствия в отечественной нормативно-правовой базе унифицированной методики по проектированию трансформаторных подстанций на напряжение до 10 кВ, аналогичных СТО 56947007-29.240.10.028-2009 «Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ (НТП ПС)» ОАО «ФСК ЕЭС» или ОНТП 5-78 «Нормы технологического проектирования подстанций с высшим напряжением 35-750 кВ», при проектировании ТП силами структуры потребителя или контроле над проектированием ТП сторонней организацией следует:

1. Использовать в качестве оптимальных схемы подстанций:

• с одним трансформатором и защитой от сверхтоков «Iсн», установленной в начале питающей линии (рис. ниже слева), или выключателем-разъединителем «Sсн», интегрированным в сеть перед трансформатором дополнительнос защитой от сверхтоков в начале линии (рис. ниже справа);

Рис. Схема однотрансформаторной подстанции с защитой от сверхтоков «Iсн», установленной в начале питающей линии (слева) и выключателем-разъединителем «Sсн», интегрированным в сеть перед трансформатором дополнительно с защитой от сверхтоков в начале линии (справа).

• с двумя трансформаторами, работающими параллельно на одну шину (рис. ниже слева), или одновременно на две отдельные системы сборных шин (рис. ниже справа).

Рис. Схема трансформаторной подстанции с двумя трансформаторами, работающими: параллельно на одну шину (слева) и одновременно на две отдельные системы сборных шин (справа), где дополнительно интегрирован секционный выключатель «Снн» и предусмотрена опция наличие взаимной блокировки («I») выключателей «Iнн1», «Iнн2» и «Снн».

2. Проектировать трансформаторы для подстанций сухими распределительными, с литой изоляцией, масляными, но подбираться исключительно в соответствии с ГОСТ Р 52719—2007 «Трансформаторы силовые. Общие технические условия», ГОСТ 1516.3-96 «Электрооборудование переменного тока на напряжения от 3 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции», ГОСТ 11677-85 «Трансформаторы силовые. Общие технические условия» (с изм. N 1-4), ГОСТ 11920-85 «Трансформаторы трехфазные силовые масляные общего назначения напряжением до 35 кВ включительно. Технические условия», ГОСТ 14209-85 «Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки», СТО 56947007-29.180.01.116-2012 (с изменениями от 13.10.2014) «Инструкция по эксплуатация трансформаторов», в том числе п. 5.1 «Нормальный режим работы» СТО 56947007-29.180.01.116-2012 и нормированных ГОСТ 1516.3-96 предельно допустимых напряжений на любой обмотке в зависимости от класса напряжения.

Таблица. Нормированные ГОСТ 1516.3-96 «Электрооборудование переменного тока на напряжения от 3 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции» предельно допустимые нагрузки на обмотках трансформаторов.

Важно: Проектирование трансформаторных подстанций на напряжение до 10 кВ следует выполнять, основываясь на нормах и требованиях СТО 56947007-29.240.10.028-2009 «Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ (НТП ПС)» ОАО «ФСК ЕЭС» в части, применимой к оборудованию среднего (3, 6, 10, 15, 20 и 35 кВ) и низкого (220 В, 0.4 кВ, 0.69 кВ) напряжения, в том числе:

• использования при необходимости ограничения токов короткого замыкания трехобмоточных трансформаторов с максимальным сопротивлением между обмотками СН и НН, двухобмоточных трансформаторов с повышенным сопротивлением или трансформаторов с расщепленными обмотками;
• применения в случае необходимости компенсации емкостных токов на стороне высшего напряжения (в сетях 10кВ или 6 кВ) дугогасящих заземляющих реакторов с плавным и/или ступенчатым регулированием индуктивности, которые необходимо присоединять нейтральному выводу отдельного трансформатора, подключаемого к сборным шинам через выключатель;
• оборудования РУ 6, 10 кВ шкафами КРУ с вакуумными или элегазовыми выключателями и т.д. Изоляция вводов/выводов силовых линий ТП и открытых коммутаций трансформаторных подстанций должны проектироваться с учетом влияния степени загрязнений на снижение электрической прочности изоляторов электроустановок по СТО 56947007-29.240.059-2010 «Инструкция по выбору изоляции электроустановок» и СТО 56947007-29.240.133-2012 «Изоляция электроустановок в районах с загрязненной атмосферой.

Эксплуатация и техническое обслуживание» (вместо главы 1.9 ПУЭ-7 «Изоляция электроустановок» и РД 34.51.101-90 «Инструкция по выбору изоляции электроустановок»).

3. Для выбора устройств компенсации реактивной мощности на стороне низшего напряжения — использовать нормы и требования СТО 56947007-29.180.02.140-2012 «Методические указания по проведению расчетов для выбора типа, параметров и мест установки устройств компенсации реактивной мощности в ЕНЭС», а для их комплектации - ГОСТ 1282-88 «Конденсаторы для повышения коэффициента мощности» или ГОСТ 27390-87 «Конденсаторы самовосстанавливающиеся для повышения коэффициента мощности», а также требования IEC 60831 по максимальному значению тока и стойкости к импульсным токам, эксплуатационной температуре (IEC 60831-1), нормы EN60529 по IP защите корпусов силовых косинусных конденсаторов, DIN IEC 682-6 по вибростойкости и т.д.

Таблица. Температурные классы силовых конденсаторов для устройств компенсации реактивной мощностисогласно требований IEC 60831-1.

Таблица. Защита IP конденсаторов (корпусов) устройств компенсации реактивной мощности от воздействия твердых частиц и влаги согласно требований EN60529.

4. Вакуумные или элегазовые выключатели защиты среднего напряжения подбирать по требуемому уровню (степени) защиты — первому (при малых токах) - защита от перегрузки (I>) может быть, второму (при больших токах) — защита от короткого замыкания в конце линии СН илина стороне НН (за трансформатором) (I>>), третьему — токовая отсечка при пиковых токах короткого замыкания (I>>>). Важно: Выключатели защиты среднего и низкого напряжения, как и любое коммутационное оборудование трансформаторной подстанции должны подбираться по:

• номинальным параметрам коммутационного оборудования согласно норм ГОСТ Р 52565-2006 «Выключатели переменного тока на напряжения от 3 до 750 кВ. Общие технические условия»; Таблица. Стандартные значения номинальных параметров коммутационного оборудования по ГОСТ Р 52565-2006.

• климатическому исполнению по ГОСТ 15150;
• высоте установки над уровнем моря по ГОСТ 1516.3;
• наибольшему возможному эффективному значению периодической составляющей тока короткого замыкания в месте установки выключателя в момент размыкания его контактов согласно ГОСТ Р 52735 и СТО 56947007-29.130.10.095-2011 «Выключатели переменного тока на напряжение от 3 до 1150 кВ.Указания по выбору».

5. Использовать ключевые стандарты ОАО «ФСК ЕЭС», как ориентированные на сети среднего и низкого напряжения, так и СТО для сетей высолкого напряжения в их части, применимой ку трансформаторным подстанциям на напряжение до 10 кВ, в том числе СТО 56947007-25.040.70.101-2011 «Правила оформления нормальных схем электрических соединений подстанций и графического отображения информации посредством ПТК и АСУ ТП. Стандарт организации».

Рис. Оформления нормальных схем электрических соединений подстанций согласно СТО 56947007-25.040.70.101-2011 (слева направо): цветовое исполнение классов напряжения, графическое обозначение коммутационных аппаратов, графическое обозначение (авто)трансформаторов и условные обозначения элементов нормальной схемы ПС, трансформаторы, источники и потребители реактивной мощности. Таблица. Некоторые стандарты ОАО «ФСК ЕЭС», которые целесообразно использовать при проектировании (или контроле над проектированием) подстанций на напряжение до 10 кВ.

Компания «Нюкон»