Главная » Хабрахабр » Экскурсия на подстанцию 220/110/20

Экскурсия на подстанцию 220/110/20

Прежде чем электричество с электростанции попадает к нам в розетку, его напряжение сначала увеличивают до сотен тысяч вольт, а потом обратно понижают до 220В. Делают такие преобразования на трансформаторных подстанциях.

То что написано в заголовке как раз и означает что на верхней стороне 220 тысяч вольт, а на нижнем два уровня напряжения 110 и 20 кВ. Самая главная характеристика подстанции — уровни напряжения по верхней и нижней стороне. А в нашей розетке согласно классификации энергетиков 0,4кВ, это потому. То есть по сути это две подстанции на одной территории. что между фазами 400 вольт (раньше было 380 но стандарты давно поменялись).
Начинается подстанция с открытого распределительного устройства с инструктажа по технике безопасности, затем идем на верхнюю сторону подстанции в открытое распределительное устройство — ОРУ.

image

Данная подстанция способна питаться с любого конца линии электропередач, а также может линию разъединить. На общем плане видна ЛЭП, разъединители, элегазовые выключатели, и порталы с секциями шин.
Порталы это металлические конструкции над всем видимым хозяйством, а секцией шин называют часть схемы подстанции которую можно выключателями и разъединителями от остальной схемы отключить. Для этого все генераторы включенные в единую сеть работают строго синхронно.
Коммутации линии 220 кВ выполняются элегазовыми выключателями. Не знаю на счет именно этой ЛЭП, но в отличии от шнура питания вашего ПК, в котором ток всегда поступает из розетки, линии электропередач высокого напряжения по больше части включены в единую энергосистему и энергия по таким линиям может перетекать от разных источников (расположенных с разных сторон линии) к разным потребителям в разное время.

image

Все замечали искру в выключателе дома или в розетке при выключении вилки, — вот тот же принцип, но на много порядков больше. Элегаз или гексафторид серы закачивают в выключатели для лучшего гашения дуги при разъединении контактов. Бывают вакуумные, масляные выключатели, но самыми надежными на сегодня для такого уровня напряжения считаются элегазовые.

Данную модель выключателя при вытекшем газе выключать под нагрузкой нельзя — он разрушится. На фото я показал манометр, его видно с земли, чтобы работник мог диагностировать утечку газа.

Также на Российских подстанциях обязательно присутствуют разъединители:

image

Нужен он для создания «Видимого физического разрыва» — это обязательное условие безопасного выполнения работ на объектах подстанции. Это по сути тоже выключатель, но полностью открытый, отключать разъединитель можно только без нагрузки. То есть мало отключить элегазовым выключателем и заземлить, нужно чтобы был виден физический разрыв.

Выключатели и разъединители могут управляться как с пульта управления подстанцией, так и в ручную с помощью специальных рукояток.

Одно из интересных для электронщика устройств: высокочастотный заградитель

image

image

А высокочастотный сигнал идет с другой подстанции или электростанции, его частота в районе 40 кГц, и используется для передачи информации, в основном системой защиты и автоматики. По сути катушка и конденсатор составляют LC — фильтр, который не пропускает в сеть высокочастотный сигнал. Мощность сигнала порядка 1кВ и его очень сложно технически исказить или заглушить.
Измерить напрямую токи и напряжения в таких сетях приборами невозможно, поэтому для работы автоматики и измерений используются трансформаторы. Скорость передачи очень низкая, но надежность способа себя доказала десятилетиями и данный тип связи обязателен при построении подобных объектов. Трансформатор тока мы видели на картинке с элегазовым включателем, а трансформаторы напряжения выглядят так:

image

В отличие от стандарта промышленных контроллеров: 1-10В и 4-20мА, уровни в 100В и 5А гораздо устойчивее к помехам. После преобразования получаем максимум 100 вольт или 5 ампер — на эти значения настроены все щитовые измерительные приборы и устройства РЗА (релейной защиты и автоматики).

Еще одно устройство по верхней стороне — защита от перенапряжения:

image

И да срабатывает он на 190кВ, потому как в ЛЭП 220кВ каждая фаза относительно земли имеет потенциал меньше 190кВ. При ударе молнии сопротивление варистора резко падает и сбрасывает лишнюю энергию в землю.

А вот и сердце подстанции — автотрансформатор 250МВА (мегавольтампер):

image

При пожаре тушится водой, хотя масло водой и не тушится, но если денег на пенохозяйство нет, и очень хочется то можно и водой. Трансформатор имеет множество устройств обеспечения его работы и защиты. Используется система распылителей при работе которой вокруг трансформатора образуется облако пара и воды, которое перекрывает доступ кислорода и пожар прекращается.

Обмотка 10 кВ используется только для обеспечения собственных нужд. Автотрансформатором он называется потому, что имеет соединение между первичной и вторичной обмотками как в ЛАТРе — и считается, что КПД у него выше чем у классического трансформатора.
Данный трансформатор имеет две вторичные обмотки 110 и 10. Как показала практика, если обмотку 10Кв нагрузить по номиналу, то образуются не предусмотренные электромагнитные поля и болты, которыми прикручено дно трансформатора начинают светиться.

Нагрузка в сети не постоянная и данный трансформатор обеспечивает еще и регулировку напряжения под нагрузку

image

Ручку можно крутить только во время ремонта и настройки, в рабочее время — только электропривод и автоматика.

На всей высокой стороне (высокой кстати называют ее по уровню напряжения, физически все в одной плоскости) постоянно слышен треск разрядов и это довольно быстро утомляет.
После автотрансформатора начинается низкая сторона с уровнем напряжения 110
Здесь все тоже самое: открытое распредустройство, выключатели, порталы, секции шин…

Трансформаторы напряжения:

image

Разъединители и выключатели:

image

И электроэнергия отправляется на другие подстанции

Но есть еще и вторая низкая сторона, начинается после трансформатора 110/20

Но все системы осушения масла и воздуха, защиты тоже присутствуют. Трансформатор поменьше, система охлаждения пассивная, это уже классический трансформатор, а не автотрансформатор. На стороне 110 тишина, треска разрядов совсем нет.

представлена ЗРУ — закрытым распределительным устройством Самая низкая сторона подстанции — 20кВ.

Если на ОРУ 220 кВ ближе 4-х метров к токоведущим частям приближаться запрещено, то в ЗРУ 20кВ можно спокойно прикасаться к оборудованию

Все закрыто, промаркировано, управляется с пульта или вручную, открыть просто так ячейку невозможно — все блокируется автоматикой.

Для ремонта ячейки выкатываются на таких тележках:

Для контроля и управления используются отечественные контроллеры:

Сети напряжением выше 0,4кВ изолированы от земли (ну не совсем 100% но привычного нуля в таких сетях нет). Далее напряжение 20кВ поступает в местные подстанции по подземным кабелям. Чтобы это предотвратить придумали специальную систему:
На три фазы кабеля ставят трансформатор со средней точкой, и при равной нагрузке на фазы напряжение в средней точке относительно земли равно нолю, а при замыкании на землю напряжение возрастает и является индикатором проблемы. При пробое на землю ток все-таки течет, но воспринимается как обычное потребление, а дуга при этом портит изоляцию кабеля и в конечном счете приводит к его повреждению и межфазному замыканию. в котором произошло замыкание используют большие резисторы. Для определения конкретного кабеля.

Также существуют дугогасящие катушки, которые позволяют компенсировать разность потенциалов, погасить дугу, и по рассказам иногда изоляция затягивается и ремонта кабеля не требуется.

Главный пульт подстанции:

За пультом куча шкафов с системами питания переменного и постоянного тока (вся защита работает на полностью автономной сети постоянного тока), систем сигнализации, пожаротушения и т.п. на шкафах нарисована схема подстанции и элементы управления вписаны в схему — перед входом строго напомнили никакие ручки не крутить и ничего не нажимать. Все закрыты.
Вот так выглядит устройство высокочастотной связи, то самое, что подключено до высокочастотного заградителя и общается с себе подобными на других подстанциях.

Времени уже не оставалось и расспросить подробности не удалось. В заключении нас пустили в зал телеметрии и РЗА: Ожидал чего-то интересного, но зал был заполнен закрытыми шкафами с непонятными аббревиатурами.

Вот так выглядит один из шкафов, где что-то видно:

Вся информация выводится на рабочее место диспетчера на экране ПК, откуда может и управляться. На фото универсальные преобразователи уровней, которые преобразуют 100В 5А в 24В 20мА
Часть РЗА собрано на механических реле, часть на логических контроллерах. Также вся информация поступает на центральный диспетчерский пункт сетевой организации.

На этом наша экскурсия закончилась, сдали каски и еще раз со стороны взглянув на ОРУ, в сопровождении охраны покинули территорию.

С точки зрения меня как ИТ-шника, подходы к защите, блокировкам, управлению, контролю организованы на высшем, можно сказать «железном» уровне — вполне можно позаимствовать при построении информационных систем.


Оставить комментарий

Ваш email нигде не будет показан
Обязательные для заполнения поля помечены *

*

x

Ещё Hi-Tech Интересное!

Триумф и трагедия «Бурана»

В полностью автоматическом режиме он совершил 2 витка вокруг Земли и успешно приземлился спустя 205 минут. Ровно 30 лет назад с космодрома Байконур на ракете-носителе «Энергия» в свой единственный полёт отправился корабль «Буран». Это стало несомненным триумфом советской космонавтики, впервые ...

[Из песочницы] Несертифицированный GPS-трекер из Китая. Законно ли в России?

Иностранные интернет-магазины завалены разнообразными устройствами, оснащёнными GPS, GSM-модулями, позволяющими отслеживать местоположение наблюдаемого объекта и управлять устройством посредством SMS и мобильных приложений. И, конечно же, большинство из них не сертифицированы и запрещены для ввоза/использования в России. Простой обыватель, услышав слова «несертифицированный» ...