На электрических подстанциях 35—220 кВ и выше для электропитания вспомогательных механизмов, агрегатов и Других потребителей собственных нужд (с. н.) применяются довольно развитые схемы электрических соединений.
Основными потребителями собственных нужд трансформаторных подстанций являются:
• оперативные цепи переменного и выпрямленного тока,
• система охлаждения трансформаторов (автотрансформаторов),
• устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН),
• система охлаждения и смазки подшипников синхронных компенсаторов (СК),
• водородные установки,
• зарядные и подзарядные агрегаты аккумуляторных батарей,
• освещение (аварийное, внутреннее, наружное, охранное),
• устройства связи и телемеханики,
• насосные установки (пожаротушения, хозяйственные, технического водоснабжения),
• компрессорные установки и их автоматика для воздушных выключателей и других целей,
• устройства электроподогрева помещений аккумуляторных батарей, выключателей, разъединителей и их приводов, ресиверов, КРУН, различных шкафов наружной установки,
• бойлерная, дистилляторы, вентиляция и др.
Нарушение электропитания таких потребителей собственных нужд трансформаторных подстанций, как охлаждение трансформаторов и синхронных компенсаторов (СК), масляные насосы, смазка подшипников СК, устройства связи и телемеханики, пожарные насосы, может вызвать нарушение нормальной работы подстанции.
Поэтому при выборе схем электрических соединений собственных нужд подстанций предусматриваются меры, повышающие их надежность: установка на подстанции не менее двух трансформаторов собственных нужд (обычно не больше 560 или 630 кВА), секционирование шин собственных нужд. Применение автоматического ввода резерва (АВР) на секционном выключателе, резервирование со стороны высшего напряжения (с. н.) и др.
На рис. 1. показаны схемы собственных нужд подстанций, применяемые в зависимости от вида оперативного тока. При переменном и выпрямленном токе рекомендуется схема (рис. 1, а), согласно которой предусматривается непосредственное подключение трансформаторов собственных нужд к обмоткам низшего напряжения главных трансформаторов (автотрансформаторов).
Рис. 1. Схемы присоединения собственных нужд при наличии на подстанциях: а — переменного и выпрямленного оперативного тока, б — постоянного оперативного тока
Такое подключение обеспечивает питание сети оперативного тока и производство операций выключателями при отключении шин 6—10 кВ. При постоянном оперативном токе наибольшее распространение имеет схема, показанная на рис. 2.3,б, когда трансформаторы с. н. непосредственно подключаются к шинам 6— 10 кВ.
Обычно на подстанциях устанавливают один-два рабочих трансформатора собственных нужд, но при наличии особо ответственных потребителей может предусматриваться резервный трансформатор собственных нужд. Так, например, на рис. 2. показана схема для подстанции 220 кВ с тремя трансформаторами собственных нужд, из которых один является резервным, имеющим независимое питание от соседней подстанции.
Более сложные схемы применяются, например, на подстанциях 500 кВ и им подобных. Это вызывается тем, что часто на ОРУ во вспомогательных зданиях наряду с устройствами возбуждения СК, щитами релейной защиты и управления СК, AT, присоединений 220 и 500 кВ размещаются также и щиты с. н., с которых ведется управление присоединениями 0,4 кВ, обслуживающими эти объекты.
Рис. 2. Упрощенная схема собственных нужд подстанции 220 кВ
На рис. 3 показана упрощенная схема собственных нужд одной подстанции 500 кВ. На ней имеется несколько щитов собственных нужд: ОРУ 220 кВ, ОРУ 500 кВ, ГЩУ, насосной, трансформаторно-масляного хозяйства (ТМХ). Все эти щиты связаны перемычками и взаимно резервируют друг друга. Два трансформатора с. н. подключены к своим автотрансформаторам, а третий (резервный) к находящемуся вблизи трансформаторному пункту (ТП) кабельной городской сети.
На рис. 3 межсекционные связи и перемычки (осуществляемые с помощью выключателей и автоматических выключателей), предназначенные для автоматического ввода резерва при исчезновении напряжения, оснащаются соответствующими устройствами автоматики на стороне 6 — 10 кВ и автоматическими выключателями на стороне 0,4 кВ. На этих же рисунках стрелками условно показаны присоединения с. н. 0,4 кВ.
Рис. 3. Упрощенная схема собственных нужд подстанции 500 кВ
В настоящее время эти автоматические выключатели, как правило, также применяются и на отходящих от щитов с. н. линейных присоединениях. На некоторых из них, служащих для автоматического включения и отключения подогревательных устройств (в КРУН и других местах) в зависимости от температуры наружного воздуха, устанавливаются температурные датчики и магнитные пускатели.
В ряде случаев на малоответственных присоединениях собственных нужд (мастерские, маслоочистительные установки) вместо автоматических выключателей устанавливаются предохранители и рубильники.
Для повышения надежности и равномерной загрузки трансформаторов собственных нужд электроприемники, обеспечивающие нормальную работу основного электрооборудования подстанции (охлаждение трансформаторов и СК, подогрев баков выключателей, компрессора и др.), питаются от двух секций шин.