Схема РУ с одной несекционированной системой сборных шин. Это самая простая схема из используемых на практике (рис. 1.4). Она содержит систему сборных шин А, шинные разъединители QS1. выключатели присоединений Q1. линейные разъединители QS2. . Каждое присоединение обязательно содержит выключатель и шинный разъединитель, а линейный разъединитель может отсутствовать, когда возможность подачи напряжения с противоположного конца исключена. Это относится к присоединениям двухобмоточных трансформа-
В этой схеме оперативные переключения производятся выключателями, а разъединители предназначены только для создания видимого разрыва при ремонтах оборудования.
Схема РУ с одной секционированной системой сборных шин(рис. 1.5). Эта схема является логическим развитием предыдущей схемы и позволяет секционированием шины, то есть разделением ее на части, уменьшить объем погашений. Секционирование шины осуществляется секционным выключателем QB с двумя разъединителями QBS1 и QBS2. Секционирование должно выполняться так, чтобы каждая секция имела источники энергии (генераторы, трансформаторы) и соответствующую нагрузку.
Нормальное состояние секционного выключателя QB зависит от вида установки, где используется эта схема.
При использовании схемы на станции секционные выключатели нормально замкнуты, чтобы увеличить жесткость взаимной синхронной связи генераторов. При КЗ в зоне сборных шин поврежденная секция отключается автоматически, а остальные секции остаются в работе.
При использовании схемы на подстанции секционные выключатели, как правило, нормально разомкнуты, чем обеспечивается ограничение тока КЗ. Для повышения надежности электроснабжения эти выключатели снабжаются устройствами автоматического включения резервного питания (АВР), дающими сигнал на включение выключателей в случаях отключения трансформатора.
Число секций зависит от числа и мощности источников энергии и присоединений. При числе секций более трех сборные шины часто замыкают в кольцо или образуют схему звезды.
Схема кольца (рис. 1.6) достигается соединением между собой концов шин, в результате чего создается двухстороннее питание присоединений. За счет образования кольца надежность схемы повышается, причем преимущества ее реализуются особенно хорошо при глубоком секционировании.
Схема звезды (рис. 1.7). В этой схеме отдельные секции соединяются между собой через уравнительную систему шин УСШ с помощью секционных выключателей. Для ограничения токов КЗ могут устанавливаться секционные реакторы. Однако использование этой схемы связано с более сложными конструктивными решениями, поэтому на практике она применяется редко.
Достоинства схем с одиночной системой шин:
— схемы просты и наглядны в обслуживании, что практически исключает ошибочные операции с разъединителями;
— обеспечивается достаточная надежность электроснабжения, если потребитель связан с РУ двумя линиями, подсоединенными к разным секциям;
— относительно низкая стоимость.
Недостатки схем с одиночной системой шин:
— происходит погашение секции при ремонте или при аварии на секции, в выключателе или в шинном разъединителе присоединений;
— ремонт выключателя и линейного разъединителя связан с отключением присоединения.
Область применения. Схемы с одной секционированной системой сборных шин применяются в РУ напряжением 6-35 кВ на подстанциях и вгенераторных распределительных устройствах ТЭЦ.
Схемы РУ с двумя системами сборных шин
Схемы РУ с двумя несекционированными системами сборных шин (рис. 1.8).
Схемы этого типа содержат две системы сборных шин А1 и А2, шиносоединительный выключатель QA с разъединителями, два шинных разъединителя QS1 и QS2 на каждое присоединение, выключатель присоединения Q и, если необходимо, линейный разъединитель QS3, предназначенный для безопасного ремонта этого выключателя.
В схемах с двумя системами сборных шин каждое присоединение подключается к шинам двумя шинными разъединителями, один из которых обязательно нормально отключен. Эти разъединители выполняют две функции: являются как ремонтными, то есть создают видимый разрыв, так и оперативными элементами, с помощью которых производится переключение присоединений с одной системы шин на другую.
Схемы РУ с двумя секционированными системами сборных шин (рис. 1.9).
При большом числе присоединений [1, 2] одну или обе сборные шины секционируют с помощью секционных выключателей и на каждую пару секций предусматривают свой шиносоединительный выключатель. Обе системы шин используются постоянно как рабочие, что повышает надежность электроустановки. Шиносоединительные выключатели нормально замкнуты. Присоединения с источниками и нагрузкой распределяются между обеими системами шин.
Оперативные переключения в схемах этого типа производятся с участием разъединителей, в результате чего возрастает вероятность ошибочных операций с тяжелыми последствиями. Поэтому следует особое внимание уделять порядку совершения операций при оперативных переключениях.
Принцип перевода присоединений с одной системы шин на другую показан на схеме, изображенной на рис. 1.10.
Рис. 1.10. Перевод присоединений с системы шин А1 на систему шин А2:
а) до перевода, б) после перевода
Пусть начальное состояние схемы таково:
— все присоединения подключены к шине А1;
— шиносоединительный выключатель QA отключен и шина А2 обесточена. Для перевода присоединения на шину А2 выполняются следующие операции.
1. На выключателе QA устанавливают защиту на мгновенное отключение.
2. Осматривают систему шин А2, проверяя отсутствие контакта шины с землей.
3. Проверяют отключенное положение всех шинных разъединителей шины А2.
4. Включают разъединители шиносоединительного выключателя, если они отключены.
5. Подают напряжение на систему шин А2 включением шиносоединительного выключателя.
6. Проверяют приборами наличие напряжения на шине А2 и отсоединяют оперативный ток, отключая защиту шиносоединительного выключателя (эта операция необходима для создания жесткой связи между шинами во время операций с разъединителями).
7. Включают шинные разъединители шины А2 переводимых присоединений, а затем отключают соответствующие шинные разъединители шины А1.
8. Отключают при необходимости шиносоединительный выключатель, восстанавливают его релейную защиту.
Для исключения ошибочных операций с разъединителями на их приводах устанавливают блокирующие устройства. Одна блокировка устанавливается между шинными разъединителями присоединений и выключателем QA, а другая — между выключателем и разъединителями в пределах каждого присоединения.
Достоинства схем с двойной системой шин:
— возможность ремонта сборных шин без погашения присоединений;
— быстрое восстановление питания присоединений при повреждении на сборной шине (в данном случае питание присоединений теряется только на время проведения оперативным персоналом соответствующих переключений);
— возможность деления системы на части для повышения надежности электроснабжения или уменьшения токов КЗ;
— возможность перевода присоединений с одной системы шин на другую без их отключения.
Недостатки схем с двойной системой шин:
— использование шинных разъединителей в качестве оперативных элементов уменьшает надежность схемы из-за возможных ошибочных действий персонала;
— ремонт выключателей и линейных разъединителей связан с отключением присоединений или перерывом в его питании, если на ремонтируемый элемент ставится запетление;
— при отказе шиносоединительного выключателя погашаются обе системы шин.
Схемы с двумя системами сборных шин применяются при большом числе присоединений на секции (более 6 — 8). Их применение особенно оправдано в тех случаях, когда потребители питаются по нерезервируемым линиям. В настоящее время область использования РУ с двумя системами шин резко уменьшилась. Они применяются в основном на станциях и подстанциях при напряжениях 110-220 кВ и большом числе присоединений. Реже эти схемы используются в РУ 6-10 кВ, предпочтение отдают одной секционированной системе сборных шин.
Отключение линейного выключателя с запетлением. Во всех РУ (при отсутствии обходных шин) для ремонта линейного выключателя применяют запетление, т.е. шунтирование этого выключателя временной перемычкой с использованием шиносоединительного выключателя в качестве линейного (рис. 1.11). Стрелками показан путь тока после запетления. На запетление требуется 1-2 ч, после чего питание потребителя восстанавливается.
Схемы подстанций с одной системой сборных шин
а) Виды схем и их назначение
Видео:Электрические подстанции #2 - Виды главных схем распределительных устройствСкачать
Главная схема электрических соединений электростанции (подстанции)—это совокупность основного электрооборудования (генераторы, трансформаторы, линии), сборных шин, коммутационной и другой первичной аппаратуры со всеми выполненными между ними в натуре соединениями.
Выбор главной схемы является определяющим при проектировании электрической части электростанции (подстанции), так как он определяет полный состав элементов и связей между ними. Выбранная главная схема является исходной при составлении принципиальных схем электрических соединений, схем собственных нужд, схем вторичных соединений, монтажных схем и т. д.
На чертеже главные схемы изображаются в однолинейном исполнении при отключенном положении всех элементов установки. В некоторых случаях допускается изображать отдельные элементы схемы в рабочем положении.
Все элементы схемы и связи между ними изображаются в соответствии со стандартами единой системы конструкторской документации (ЕСКД).
В условиях эксплуатации наряду с принципиальной, главной схемой применяются упрощенные оперативные схемы, в которых указывается только основное оборудование. Дежурный персонал каждой смены заполняет оперативную схему и вносит в нее необходимые изменения в части положения выключателей и разъединителей, происходящие во время дежурства.
При проектировании электроустановки до разработки главной схемы составляется структурная схема выдачи электроэнергии (мощности), на которой показываются основные функциональные части электроустановки (распределительные устройства, трансформаторы, генераторы) и связи между ними. Структурные схемы служат для дальнейшей разработки более подробных и полных принципиальных схем, а также для общего ознакомления с работой электроустановки.
б) Основные требования к главным схемам электроустановок
При выборе схем электроустановок должны учитываться следующие факторы:
значение и роль электростанции или подстанции для энергосистемы. Электростанции, работающие параллельно в энергосистеме, существенно различаются по своему назначению. Одни из них, базисные, несут основную нагрузку, другие, пиковые, работают неполные сутки во время максимальных нагрузок, третьи несут электрическую нагрузку, определяемую их тепловыми потребителями (ТЭЦ). Разное назначение электростанций определяет целесообразность применения разных схем электрических соединений даже в том случае, когда количество присоединений одно и то же.
Подстанции могут предназначаться для питания отдельных потребителей или крупного района, для связи частей энергосистемы или различных энергосистем. Роль подстанций определяет ее схему;
положение электростанции или подстанции в энергосистеме, схемы и напряжения прилегающих сетей. Шины высшего напряжения электростанций и подстанций могут быть узловыми точками энергосистемы, осуществляя объединение на параллельную работу нескольких электростанций. В этом случае через шины происходит переток мощности из одной части энергосистемы в другую — транзит мощности. При выборе схем таких электроустановок в первую очередь учитывается необходимость сохранения транзита мощности.
Подстанции могут быть тупиковыми, проходными, отпаечными; схемы таких подстанций будут различными даже при одном и том же числе трансформаторов одинаковой мощности.
Схемы распредустройств 6—10 кВ зависят от схем электроснабжения потребителей: питание по одиночным или параллельным линиям, наличие резервных вводов у потребителей и т. п.;
категория потребителей по степени надежности электроснабжения.
Все потребители с точки зрения надежности электроснабжения разделяют на три категории.
Электроприемники I категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.
Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего оборудования.
Электроприемники I категории должны обеспечиваться питанием от двух независимых источников питания, перерыв допускается лишь на время автоматического восстановления питания.
Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории предусматривается дополнительное питание от третьего независимого источника питания. Независимыми источниками питания могут быть местные электростанции, электростанции энергосистем, специальные агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п.
Электроприемники II категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Эти электроприемники рекомендуется обеспечивать питанием от двух независимых источников, взаимно резервирующих друг друга, для них допустимы перерывы на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.
Допускается питание электроприемников II категории по одной воздушной линии, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 сут. Допускается питание по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоединенных к одному общему аппарату. При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены повредившего трансформатора за время не более 1 сут допускается питание от одного трансформатора.
Электроприемники III категории — все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий.
Для этих электроприемников электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта и замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 сут.
Перспектива расширения и промежуточные этапы развития электростанции, подстанции и прилегающего участка сети. Схема и компоновка распределительного устройства должны выбираться с учетом возможного увеличения количества присоединений при развитии энергосистемы. Поскольку строительство крупных электростанций ведется очередями, то при выборе схемы электроустановки учитывается количество агрегатов и линий, вводимых в первую, вторую, третью очереди и при окончательном развитии ее.
Для выбора схемы подстанции важно учесть количество линий высшего и среднего напряжения, степень их ответственности, а поэтому на различных этапах развития энергосистемы схема Подстанции может быть разной.
Поэтапное развитие схемы распределительного устройства электростанции или подстанции не должно сопровождаться коренными переделками. Это возможно лишь в том случае, когда при выборе схемы учитываются перспективы ее развития.
При выборе схем электроустановок учитывается допустимый уровень токов КЗ. При необходимости решаются вопросы секционирования сетей, деления электроустановки на независимо работающие части, установки специальных токоограничивающих устройств.
Из сложного комплекса предъявляемых условий, влияющих на выбор главной схемы электроустановки, можно выделить основные требования к схемам:
надежность электроснабжения потребителей; приспособленность к проведению ремонтных работ; оперативная гибкость электрической схемы; экономическая целесообразность.
Надежность — свойство электроустановки, участка электрической сети или энергосистемы в целом обеспечить бесперебойное электроснабжение потребителей электроэнергией нормированного качества. Повреждение оборудования в любой части схемы по возможности не должно нарушать электроснабжение, выдачу электроэнергии в энергосистему, транзит мощности через шины. Надежность схемы должна соответствовать характеру Читайте также: Высота протектора шин continental premium contact 5
Таким образом, операции с разъединителями необходимы только при выводе присоединения в целях обеспечения безопасного производства работ. Вследствие однотипности и простоты операций с разъединителями аварийность из-за неправильных действий с ними дежурного персонала мала, что относится к достоинствам рассматриваемой схемы.
Рисунок 4. Схемы с одной системой сборных шин, несекционированных (а) и секционированных выключателями (б)
Схема с одной системой шин позволяет использовать комплектные распределительные устройства (КРУ), что снижает стоимость монтажа, позволяет широко применять механизацию и уменьшить время сооружения электроустановки.
Наряду с достоинствами схема с одной несекционированной системой шин обладает рядом недостатков. Для ремонта сборных шин и шинных разъединителей любого присоединения необходимо полностью снять напряжение со сборных шин, т. е. отключить источники питания. Это приводит к перерыву электроснабжения всех потребителей на время ремонта.
При КЗ на линии, например в точке К1 (рис. 4, а), должен отключиться соответствующий выключатель (Q4), а все остальные присоединения должны остаться в работе; однако при отказе этого выключателя отключатся выключатели источников питания Q5, Q6, вследствие чего сборные шины останутся без напряжения. Короткое замыкание на сборных шинах (точка К2) также вызывает отключение источников питания, т. е. прекращение электроснабжения потребителей. Указанные недостатки частично устраняются путем разделения сборных шин на секции, число которых обычно соответствует количеству источников питания.
На рис. 4,б показана схема с одной системой сборных шин. секционированной выключателем. Схема сохраняет все достоинства схем с одиночной системой шин; кроме того, авария на сборных шинах приводит к отключению только одного источника и половины потребителей; вторая секция и все присоединения к ней остаются в работе.
Достоинствами схемы являются простота, наглядность, экономичность, достаточно высокая надежность, что можно подтвердить на примере присоединения главной понизительной подстанции (ГПП) к шинам электроустановки двумя линиями W3, W4 (рис. 4,б). При повреждении одной линии (КЗ в точке К2) отключаются выключатели Q2, Q3 и автоматически включается QB2, восстанавливая питание первой секции ГПП по линии W4.
При КЗ на шинах в точке К1 отключаются выключатели QB1, Q6, Q3 и автоматически включается QB2. При отключении одного источника нагрузку принимает оставшийся в работе источник питания.
Таким образом, питание ГПП в рассмотренных аварийных режимах не нарушается благодаря наличию двух питающих линий, присоединенных к разным секциям станции, каждая из которых должна быть рассчитана на полную нагрузку (100%-ный резерв по сети). При наличии такого резерва по сети схема с одной секционированной системой шин может быть рекомендована для ответственных потребителей.
Однако схема обладает и рядом недостатков.
При повреждении и последующем ремонте одной секции ответственные потребители, нормально питающиеся с обеих секций, остаются без резерва, а потребители, нерезервированные по сети, отключаются на все время ремонта. В этом же режиме источник питания, подключенный к ремонтируемой секции, отключается на все время ремонта.
Последний недостаток можно устранить, присоединив источники питания одновременно к двум секциям, но это усложняет конструкцию распределительного устройства и увеличивает число секций (по две секции на каждый источник).
В рассмотренной схеме (рис. 4, б) секционный выключатель QB1 в нормальном режиме включен. Такой режим обычно принимают на электростанциях, чтобы обеспечить параллельную работу генераторов. На подстанциях секционный выключатель в нормальном режиме отключен в целях ограничения токов КЗ.
Схема с одной системой сборных шин широко применяется для подстанций на напряжении 6 —10 кВ и для питания собственных нужд станций, где в полной мере можно использовать ее достоинства, особенно благодаря применению КРУ.
На генераторном напряжении электростанций, отдающих большую часть электроэнергии близко расположенным потребителям, возможно применение схемы с одной системой шин, соединенной в кольцо (рис. 5). Сборные шины разделены на секции по числу генераторов. Секции соединяются между собой с помощью секционных выключателей QB и секционных реакторов LRB, которые служат для ограничения тока КЗ на шинах. Линии 6 —10 кВ присоединяются к шинам КРУ, получающим питание через групповые сдвоенные реакторы LR1, LR2, LR3 от соответствующих секций главного распределительного устройства. Количество групповых реакторов зависит от числа линий и общей нагрузки потребителей 6—10 кВ. Благодаря малой вероятности аварий в самом реакторе и ошиновке от реактора до главных сборных шин и до сборок КРУ присоединение группового реактора осуществляется без выключателя, предусматривается лишь разъединитель для ремонтных работ в ячейке реактора. Для линий в этих случаях применяют ячейки КРУ.
Рисунок 5. Схема с одной системой сборных шин, соединенных в кольцо
Каждая ветвь сдвоенного реактора может быть рассчитана на ток от 600 до 3000 А, т. е. возможно присоединение нескольких линий напряжением 6 кВ к каждой сборке. На схеме (рис. 5) восемнадцать линий присоединены через три групповых реактора; таким образом, число присоединений к главным сборным шинам уменьшается по сравнению со схемой без групповых реакторов на 15 ячеек, что значительно увеличивает надежность работы главных шин электростанции, снижает затраты на сооружение РУ за счет уменьшения числа реакторов и уменьшает время монтажа благодаря применению комплектных ячеек для присоединения линий 6—10 кВ.
Питание ответственных потребителей производится не менее чем двумя линиями от разных сдвоенных реакторов, что обеспечивает надежность электроснабжения.
Если шины генераторного напряжения разделены на три-четыре секции, не соединенные в кольцо, то возникает необходимость выравнивания напряжения между секциями при отключении одного генератора. Так, при отключении генератора G1 нагрузка первой секции питается от оставшихся в работе генераторов G2 и G3, при этом ток от G2 проходит через реактор LRB1, а ток от G3 проходит через два реактора — LRB2 и LRB1. Из-за потери напряжения в реакторах уровень напряжения на секциях будет неодинаков: наибольший на секции ВЗ и наименьший на секции В1. Для повышения напряжения на секции В1 необходимо шунтировать реактор LRB1, для чего в схеме предусмотрен шунтирующий разъединитель QSB1. В рассматриваемом режиме второй шунтирующий разъединитель не включается, так как это приведет к параллельной работе генераторов G2 и G3 без реактора между ними, что недопустимо по условиям отключения КЗ.
Порядок операций шунтирующими разъединителями должен быть следующим: отключить секционный выключатель QB, включить шунтирующий разъединитель QSB, включить секционный выключатель QB.
Чем больше секций на электростанции, тем труднее поддерживать одинаковый уровень напряжения, поэтому при трех и более секциях сборные шины соединяют в кольцо. В схеме на рис.5 первая секция может быть соединена с третьей секционным выключателем и реактором, что создает кольцо сборных шин. Нормально все секционные выключатели включены, и генераторы работают параллельно. При КЗ на одной секции отключаются генератор данной секции и два секционных выключателя, однако параллельная работа других генераторов не нарушается.
Видео:Лапидус А.А. Схема распределительных устройств (РУ): 2СШ+ОСШСкачать
При отключении одного генератора потребители данной секции получают питание с двух сторон, что создает меньшую разницу напряжений на секциях и позволяет выбирать секционные реакторы на меньший ток, чем в схеме с незамкнутой системой шин.
В схеме кольца номинальный ток секционных реакторов принимают примерно равным 50 — 60% номинального тока генератора, а сопротивление их — 8-10%.
Рассмотренная схема рекомендуется для ТЭЦ с генераторами до 63 МВт включительно, если потребители питаются по резервируемым линиям, а число присоединений к секции не превышает шести — восьми.
б) Схема с двумя системами сборных шин
С учетом особенностей электроприемников (I, II категории), схемы электроснабжения их (отсутствие резерва по сети), а также большого количества присоединений к сборным шинам для главного распределительного устройства ТЭЦ при технико-экономическом обосновании может предусматриваться схема с двумя системами сборных шин (рис. 6), в которой каждый элемент присоединяется через развилку двух шинных разъединителей, что позволяет осуществлять работу как на одной, так и на другой системе шин.
Рисунок 6. Схемасдвумя системами сборных шин
На рис. 6 схема изображена в рабочем состоянии: генераторы G1 и G2 присоединены на первую систему сборных шин А1, от которой получают питание групповые реакторы и трансформаторы связи Т1 и Т2. Рабочая система шин секционирована выключателем QB и реактором LRB, назначение которых такое же, как и в схеме с одной системой шин. Вторая система шин А2 является резервной, напряжение на ней нормально отсутствует. Обе системы шин могут быть соединены между собой шиносоединительными выключателями QA1 и QA2, которые в нормальном режиме отключены.
Возможен и другой режим работы этой схемы, когда обе системы шин находятся под напряжением и все присоединения распределяются между ними равномерно. Такой режим, называемый работой с фиксированным присоединением цепей, обычно применяется на шинах повышенного напряжения.
Схема с двумя системами шин позволяет производить ремонт одной системы шин, сохраняя в работе все присоединения. Так, при ремонте одной секции рабочей системы шин А1 все присоединения ее переводят на резервную систему шин А2, для чего производят следующие операции:
включают шиносоединительный выключатель QA2 и с его привода снимают оперативный ток;
проверяют включенное положение QA2;
включают на систему шин А2 разъединители всех переводимых присоединений;
отключают от системы шин А1 разъединители всех присоединений, кроме разъединителей QA2 и трансформатора напряжения;
переключают питание цепей напряжения релейной защиты, автоматики и измерительных приборов на трансформатор напряжения системы шин А2;
проверяют по амперметру отсутствие нагрузки на QA2;
на привод подают оперативный ток и отключают QA2;
производят подготовку к ремонту секции шин А1.
При КЗ на первой секции рабочей системы шин А1 отключаются генератор G1, секционный выключатель QB и трансформатор связи Т1.
Для восстановления работы потребителей в этом случае необходимо выполнить переключения:
отключить все выключатели, не отключенные релейной защитой (выключатели тупиковых линий);
отключить все разъединители от поврежденной секции;
включить разъединители всех присоединений первой секции на резервную систему шин;
включить выключатель трансформатора связи Т1, подав тем самым напряжение на резервную систему шин для проверки ее исправности;
включить выключатели наиболее ответственных потребителей;
развернуть генератор G1 и после синхронизации включить его выключатель;
включить выключатели всех отключившихся линий.
В этой схеме можно использовать шиносоединительный выключатель для замены выключателя любого присоединения.
Рассматриваемая схема является гибкой и достаточно надежной. К недостаткам ее следует отнести большое количество разъединителей, изоляторов, токоведущих материалов и выключателей, более сложную конструкцию распределительного устройства, что ведет к увеличению капитальных затрат на сооружение ГРУ. Существенным недостатком является использование разъединителей в качестве оперативных аппаратов. Большое количество операций разъединителями и сложная блокировка между выключателями и разъединителями приводят к возможности ошибочного отключения тока нагрузки разъединителями. Вероятность аварий из-за неправильного действия обслуживающего персонала в схемах с двумя системами шин больше, чем в схемах с одной системой шин.
Схема с двумя системами шин может быть применена на расширяемых ТЭЦ, на которых ранее была выполнена такая схема.
СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ НА СТОРОНЕ 35 кВ И ВЫШЕ
При небольшом количестве присоединений на стороне 35 — 220 кВ применяют упрощенные схемы, в которых обычно отсутствуют сборные шины, число выключателей уменьшенное. В некоторых схемах выключателей высокого напряжения вообще не предусматривают. Упрощенные схемы позволяют уменьшить расход электрооборудования, строительных материалов, снизить стоимость распределительного устройства, ускорить его монтаж. Такие схемы получили наибольшее распространение на подстанциях.
Одной из упрощенных схем является схема блока трансформатор — линия (рис. 7, а). В блочных схемах элементы электроустановки соединяются последовательно без поперечных связей с другими блоками.
Рисунок 7. Упрощенные схемы на стороне ВН:
а — блок трансформатор — линия с выключателем ВН; б — блок трансформатор —линия с отделителем; в — два блока с отделителями и неавтоматической перемычкой; г — мостик с выключателями
В рассматриваемой схеме трансформатор соединен с линией W выключателем Q2. При аварии в линии отключаются выключатель Q1 в начале линии (на районной подстанции) и Q2 со стороны ВН трансформатора, при КЗ в трансформаторе отключаются Q2 и Q3. В блоках генератор — трансформатор — линия выключатель Q2 не устанавливается, любое повреждение в блоке отключается выключателями генераторным Q3 и на районной подстанции Q1.
В блоках трансформатор — линия на подстанциях (рис. 7,б) со стороны высокого напряжения устанавливаются отделители QR и короткозамыкатели QN. Для отключения трансформатора в нормальном режиме, достаточно отключить нагрузку выключателем Q2 со стороны 6—10 кВ, а затем отключить ток намагничивания трансформатора отделителем QR. Допустимость последней операции зависит от мощности трансформатора и его номинального напряжения.
При повреждении в трансформаторе релейной защитой отключается выключатель Q2 и посылается импульс на отключение выключателя Q1 на подстанции энергосистемы. Отключающий импульс может передаваться по специально проложенному кабелю, по линиям телефонной связи или по высокочастотному каналу линии высокого напряжения. Получив телеот-ключающий импульс (ТО), выключатель Q1 отключается, после чего автоматически отключается отделитель QR. Транзитная линия, к которой присоединяется трансформатор, должна остаться под напряжением, поэтому после срабатывания QR автоматически включается выключатель Q1. Пауза в схеме автоматического повторного включения (АПВ) должна быть согласована с временем отключения QR, в противном случае линия будет включена на неустраненное повреждение в трансформаторе.
Отключение Q1 можно обеспечить без передачи телеотключающего импульса. Для этого на стороне ВН установлен короткозамыкатель QN. Защита трансформатора, срабатывая, подает импульс на привод QN, который, включаясь, создает искусственное КЗ. Релейная защита линии W1 срабатывает и отключает Q1. Необходимость установки короткозамыкате-ля вытекает из того, что релейная защита линии W1 на подстанции энергосистемы может оказаться нечувствительной к повреждениям внутри трансформатора. Однако применение короткозамыкателей создает тяжелые условия для работы выключателя на питающем конце линии (Q1), так как этому выключателю приходится отключать неудаленные КЗ.
Основным достоинством схемы (рис. 7,б) является экономичность, что привело к широкому применению таких схем для однотрансформаторных подстанций, включаемых глухой отпайкой к транзитной линии.
Надежность работы рассмотренной схемы зависит от четкости и надежности работы отделителей и короткозамыкателей, поэтому целесообразна замена короткозамыкателей открытого исполнения на элегазовые . По тем же причинам вместо отделителя может быть установлен выключатель нагрузки QW.
На двухтрансформаторных подстанциях 35-220 кВ применяется схема двух блоков трансформатор — линия, которые для большей гибкости соединены неавтоматической перемычкой из двух разъединителей QS3, QS4 (рис. 7, в). В нормальном режиме один из разъединителей перемычки должен быть отключен. Если этого не сделать, то при КЗ в любой линии (W1 или W2) релейной защитой отключаются обе линии, нарушая электроснабжение всех подстанций, присоединенных к этим линиям.
Отключения трансформаторов (оперативные и аварийные) происходят так же, как и в схеме одиночного блока (рис. 7,б). Перемычка из двух разъединителей используется при отключениях линий.
При устойчивом повреждении на линии W1 отключаются Q1, Q3 и действием АВР на стороне 6—10 кВ включается секционный выключатель QB, обеспечивая питание потребителей от Т2. Если линия выводится в ремонт, то действиями дежурного персонала подстанции или оперативной выездной бригадой отключается линейный разъединитель QS1, включается разъединитель в перемычке и трансформатор Т1 ставится под нагрузку включением выключателя со стороны НН (Q3) с последующим отключением секционного выключателя. В этой схеме возможно питаниеТ1от линии W2 при ремонте линии W1 (или питание Т2 от линии W1).
На подстанциях 220 кВ перед отделителями QR1 и QR2 устанавливаются разъединители.
На стороне BН электростанций на первом этапе ее развития возможно применение схемы мостика с выключателями (рис. 7, г) с возможностью перехода впоследствии к схемам со сборными шинами.
В схеме для четырех присоединений устанавливаются три выключателя Q1, Q2, Q3 (рис. 7, г). Нормально выключатель Q3 на перемычке между двумя линиями W1 и W2 (в мостике) включен. При повреждении на линии W1 отключается выключатель Q1, трансформаторы Т1 и Т2 остаются в работе, связь с энергосистемой осуществляется по линии W2. При повреждении в трансформатореТ1отключаются выключатель Q4 со стороны 6—10 кВ и выключатели Q1 и Q3. В этом случае линия W1 оказалась отключенной, хотя никаких повреждений на ней нет, что является недостатком схемы мостика. Если учесть, что аварийное отключение трансформаторов бывает редко, то с таким недостатком схемы можно мириться, тем более что после отключения Q1 и Q3 и при необходимости вывода в ремонт поврежденного трансформатора отключают разъединитель QS1 и включают Q1, Q3, восстанавливая работу линии W1.
Для сохранения в работе обеих линий при ревизии любого выключателя (Q1, Q2, Q3) предусматривается дополнительная перемычка из двух разъединителей QS3, QS4. Нормально один разъединитель QS3 перемычки отключен, все выключатели включены. Для ревизии выключателя Q1 предварительно включают QS3, затем отключают Q1 и разъединители по обе стороны выключателя. В результате оба трансформатора и обе линии остались в работе. Если в этом режиме произойдет КЗ на одной линии, то отключится Q2, т. е. обе линии останутся без напряжения.
Для ревизии выключателя Q3 также предварительно включают перемычку, а затем отключают Q3. Этот режим имеет тот же недостаток: при КЗ на одной линии отключаются обе линии.
Вероятность совпадения аварии с ревизией одного из выключателей тем больше, чем больше длительность ремонта выключателя, поэтому как окончательный вариант развития эта схема на электростанциях не применяется.
На стороне 35 — 220 кВ подстанций допускается применение схемы мостика с выключателями в цепи трансформаторов вместо отделителей и короткозамыкателей, если по климатическим условиям установка последних недопустима.
В кольцевых схемах (схемах многоугольников) выключатели соединяются между собой, образуя кольцо. Каждый элемент — линия, трансформатор — присоединяется между двумя соседними выключателями. Самой простой кольцевой схемой является схема треугольника (рис. 8, а). Линия W1 присоединена к схеме выключателями Q1, Q2, линия W2 — выключателями Q2, Q3, трансформатор — выключателями Ql, Q3. Многократное присоединение элемента в общую схему увеличивает гибкость и надежность работы, при этом число выключателей в рассматриваемой схеме не превышает числа присоединений. В схеме треугольника на три присоединения — три выключателя, поэтому схема экономична.
Читайте также: Шины ханкук динапро атм рф10 в челябинске
Видео:Лапидус А.А. Схема распределительных устройств (РУ): 1СШ+ОСШСкачать
В кольцевых схемах ревизия любого выключателя производится без перерыва работы какого-либо элемента. Так, при ревизии выключателя Q1 отключают его и разъединители, установленные по обе стороны выключателя. При этом обе линии и трансформатор остаются в работе, однако
Рисунок 8. Кольцевые схемы
схема становится менее надежной из-за разрыва кольца. Если в этом режиме произойдет КЗ на линии W2, то отключатся выключатели Q2 и Q3, вследствие чего обе линии и трансформатор останутся без напряжения. Полное отключение всех элементов подстанции произойдет также при КЗ на линии и отказе одного выключателя: так, например, при КЗ на линии W1 и отказе в работе выключателя Q1 отключатся выключатели Q2 и Q3. Вероятность совпадения повреждения на линии с ревизией выключателя, как было сказано выше, зависит от длительности ремонта выключателя. Увеличение межремонтного периода и надежности работы выключателей, а также уменьшение длительности ремонта значительно повышают надежность схем.
В кольцевых схемах надежность работы выключателей выше, чем в других схемах, так как имеется возможность опробования любого выключателя в период нормальной работы схемы. Опробование выключателя путем его отключения не нарушает работу присоединенных элементов и не требует никаких переключений в схеме.
На рис. 8,б представлена схема четырехугольника (квадрата). Эта схема экономична (четыре выключателя на четыре присоединения), позволяет производить опробование и ревизию любого выключателя без нарушения работы ее элементов. Схема обладает высокой надежностью. Отключение всех присоединений маловероятно, оно может произойти при совпадении ревизии одного из выключателей, например Q1, повреждении линии W2 и отказе выключателя второй цепи Q4. В цепях присоединений линий разъединителей не устанавливают, что упрощает конструкцию ОРУ. При ремонте линии W2 отключают выключатели Q3, Q4 и разъединители, установленные в сторону линий. Связь оставшихся в работе присоединений W1,T1 и Т2 осуществляется через выключатели Q1, Q2. Если в этот период повредится Т1, то отключится выключатель Q2, второй трансформатор и линия W1 останутся в работе, но транзит мощности будет нарушен.
Достоинством всех кольцевых схем является использование разъединителей только для ремонтных работ. Количество операций разъединителями в таких схемах невелико.
К недостаткам кольцевых схем следует отнести более сложный выбор трансформаторов тока, выключателей и разъединителей, установленных в кольце, так как в зависимости от режима работы схемы ток, протекающий по аппаратам, меняется. Например, при ревизии Q1 (рис. 8,б) в цепи Q2 ток возрастает вдвое. Релейная защита также должна быть выбрана с учетом всех возможных режимов при выводе в ревизию выключателей кольца.
Схема четырехугольника применяется в РУ 330 кВ и выше электростанций как один из этапов развития схемы, а также на подстанциях при напряжении 220 кВ и выше.
Достаточно широкое применение получила схема шестиугольника (рис. 8, в), обладающая всеми особенностями разобранных выше схем. Выключатели Q2 и Q5 являются наиболее слабыми элементами схемы, так как их повреждение приводит к отключению двух линий W1 и W2 или W3 и W4. Если по этим линиям происходит транзит мощности, то необходимо проверить, не произойдет ли при этом нарушение устойчивости параллельной работы энергосистемы.
В заключение следует отметить, что конструктивное выполнение распределительных устройств по кольцевым схемам позволяет сравнительно просто переходить от схемы треугольника к схеме четырехугольника, а затем к схеме блоков трансформатор — шины или к схемам со сборными шинами.
в) Схемы с одной рабочей и обходной системами шин
Одним из важных требований к схемам на стороне высшего напряжения является создание условий для ревизий и опробований выключателей без перерыва работы. Этим требованиям отвечает схема с обходной системой шин (рис. 9). В нормальном режиме обходная система шин АО находится без напряжения, разъединители QSO, соединяющие линии и трансформаторы с обходной системой шин, отключены. В схеме предусматривается обходной выключатель QО, который может быть присоединен к любой секции с помощью развилки из двух разъединителей. Секции в этом случае расположены параллельно друг другу. Выключатель QO может заменить любой другой выключатель, для чего надо произвести следующие операции: включить обходной выключатель QO для проверки исправности обходной системы шин, отключить QO, включить QSO, включить QО, отключить выключатель Q1, отключить разъединители QS1 и QS2.
После указанных операций линия получает питание через обходную систему шин и выключатель Q0 от первой секции (9,б). Все эти операции производятся без нарушения электроснабжения по линии, хотя они связаны с большим количеством переключений.
С целью экономии функции обходного и секционного выключателей могут быть совмещены. На схеме рис. 9, а кроме выключателя Q0 есть перемычка из двух разъединителей QS3 и QS4. В нормальном режиме эта перемычка включена, обходной выключатель присоединен к секции В2 и также включен. Таким образом секции В1 и В2 соединены между собой
Рисунок 9. Схема с одной рабочей и обходной системами шин:
а — схема с совмещенным обходным и секционным выключателем и отделителями в цепях трансформаторов; б — режим замены линейного выключателя обходным; в — схема с обходным и секционным выключателями
через QO, QS3, QS4, и обходной выключатель выполняет функции секционного выключателя. При замене любого линейного выключателя обходным необходимо отключить QO, отключить разъединитель перемычки (QS3), а затем использовать QO по его назначению. На все время ремонта линейного выключателя параллельная работа секций, а следовательно, и линий нарушается. В цепях трансформаторов в рассматриваемой схеме установлены отделители (могут устанавливаться выключатели нагрузки QW). При повреждении в трансформаторе (например, Т1) отключаются выключатели линий W1, W3 и выключатель QО. После отключения отделителя QR1 выключатели включаются автоматически, восстанавливая работу линий. Такая схема требует четкой работы автоматики.
Схема по рис. 9,арекомендуется для ВН подстанций (110 кВ) при числе присоединений (линий и трансформаторов) до шести включительно, когда нарушение параллельной работы линий допустимо и отсутствует перспектива дальнейшего развития. Если в перспективе ожидается расширение РУ, то в цепях трансформаторов устанавливаются выключатели. Схемы с трансформаторными выключателями могут применяться для напряжений 110 и 220 кВ на стороне ВН и СН подстанций.
При большем числе присоединений (7—15) рекомендуется схема с отдельными обходным QO и секционным QB выключателями. Это позволяет сохранить параллельную работу линий при ремонтах выключателей (рис. 9, в).
В обеих рассмотренных схемах ремонт секции связан с отключением всех линий, присоединенных к данной секции, и одного трансформатора, поэтому такие схемы можно применять при парных линиях или линиях, резервируемых от других подстанций, а также радиальных, но не более одной на секцию.
На электростанциях возможно применение схемы с одной секционированной системой шин по рис. 9, в, но с отдельными обходными выключателями на каждую секцию.
г) Схема с двумя рабочими и обходной системами шин
Для РУ 110 — 220 кВ с большим числом присоединений применяется схема с двумя рабочими и обходной системами шин с одним выключателем на цепь (рис. 10, а). Как правило, обе системы шин находятся в работе при соответствующем фиксированном распределении всех присоединений: линии W1, W3, W5 и трансформатор Т1 присоединены к первой системе шин А1, линии W2, W4, W6 и трансформаторТ1присоединены ко второй системе шин А2, шиносоединительный выключатель QA включен. Такое распределение присоединений увеличивает надежность схемы, так как при КЗ на шинах отключаются шиносоединительный выключатель QA и только половина присоединений. Если повреждение на шинах устойчивое, то отключившиеся присоединения переводят на исправную систему шин. Перерыв электроснабжения половины присоединений определяется длительностью переключений. Рассмотренная схема рекомендуется для РУ 110 — 220 кВ на стороне ВН и СН подстанций при числе присоединений 7—15, а также на электростанциях при числе присоединений до 12.
Рисунок 10. Схема с двумя рабочими и обходной системами шин:
а — основная схема; б, в — варианты схем
Для РУ 110 кВ и выше существенными становятся недостатки этой схемы:
отказ одного выключателя при аварии приводит к отключению всех источников питания и линий, присоединенных к данной системе шин, а если в работе находится одна система шин, отключаются все присоединения. Ликвидация аварии затягивается, так как все операции по переходу с одной системы шин на другую производятся разъединителями. Если источниками питания являются мощные блоки турбогенератор — трансформатор, то пуск их после сброса нагрузки на время более 30 мин может занять несколько часов;
повреждение шиносоединительного выключателя равноценно КЗ на обеих системах шин, т. е. приводит к отключению всех присоединены;
большое количество операций разъединителями при выводе в ревизию и ремонт выключателей усложняет эксплуатацию РУ;
необходимость установки шиносоединительного, обходного выключателей и большого количества разъединителей увеличивает затраты на сооружение РУ.
Некоторого увеличения гибкости и надежности схемы можно достичь секционированием одной или обеих систем шин.
На ТЭС и АЭС при числе присоединений 12—16 секционируется одна система шин, при большем числе присоединений — обе системы шин.
На подстанциях секционируется одна система шин при U = 220 кВ при числе присоединений 12—15 или при установке трансформаторов мощностью более 125 MBА; обе системы шин 110 — 220 кВ секционируются при числе присоединений более 15.
Если сборные шины секционированы, то для уменьшения капитальных затрат возможно применение совмещенных шиносоединительного и обходного выключателей QOA (рис. 10,б). В нормальном режиме разъединители QS1, QSO, QS2 включены и обходной выключатель выполняет роль шиносоединительного. При необходимости ремонта одного выключателя отключают выключатель QOA и разъединитель QS2 и используют, обходной выключатель по его прямому назначению. В схемах с большим числом линий количество таких переключений в год значительно, что приводит к усложнению эксплуатации, поэтому имеются тенденции к отказу от совмещения шиносоединительного и обходного выключателей.
В схеме с секционированными шинами при повреждении на шинах или при КЗ в линии и отказе выключателя теряется только 25 % присоединений (на время переключений), однако при повреждении в секционном выключателе теряется 50% присоединений.
Для электростанций с мощными энергоблоками (300 МВт и более) увеличить надежность схемы можно, присоединив источники или автотрансформаторы связи через развилку из двух выключателей (рис. 10, в). Эти выключатели в нормальном режиме выполняют функции шиносоединительного. При повреждении на любой системе шин автотрансформатор остается в работе, исключается возможность потери обеих систем шин.
д) Схема с двумя системами шин и тремя выключателями на две цепи
В распределительных устройствах 330 — 750 кВ применяется схема с двумя системами шин и тремя выключателями на две цепи. Как видно из рис. 11, на шесть присоединений необходимо девять выключателей, т. е. на каждое присоединение «полтора» выключателя (отсюда происходит второе название схемы: «полуторная», или «схема с 3/2 выключателя на цепь»).
Рисунок 11. Схема с 3/2 выключателя на присоединение
Каждое присоединение включено через два выключателя. Для отключения линии W1 необходимо отключить выключатели Q1, Q2, для отключения трансформатораТ1— Q2, Q3.
В нормальном режиме все выключатели включены, обе системы шин находятся под напряжением. Для ревизии любого выключателя отключают его и разъединители, установленные по обе стороны выключателя. Количество операций для вывода в ревизию — минимальное, разъединители служат только для отделения выключателя при ремонте, никаких оперативных переключений ими не производят. Достоинством схемы является то, что при ревизии любого выключателя все присоединения остаются в работе. Другим достоинством полуторной схемы является ее высокая надежность, так как все цепи остаются в работе даже при повреждении на сборных шинах. Так, например, при КЗ на первой системе шин отключатся выключатели Q3, Q6, Q9, шины останутся без напряжения, но все присоединения сохранятся в работе. При одинаковом числе источников питания и линий работа всех цепей сохраняется даже при отключении обеих систем шин, при этом может лишь нарушиться параллельная работа на стороне повышенного напряжения.
Схема позволяет в рабочем режиме без операций разъединителями производить опробование выключателей. Ремонт шин, очистка изоляторов, ревизия шинных разъединителей производятся без нарушения работы цепей (отключается соответствующий ряд шинных выключателей), все цепи продолжают работать параллельно через оставшуюся под напряжением систему шин.
Количество необходимых операций разъединителями в течение года для вывода в ревизию поочередно всех выключателей, разъединителей и сборных шин значительно меньше, чем в схеме с двумя рабочими и обходной системами шин.
Для увеличения надежности схемы одноименные элементы присоединяются к разным системам шин: трансформаторыТ1, ТЗ и линия W2 — к первой системе шин, линии W1, W3 — трансформатор Т2 — ко второй системе шин. При таком сочетании в случае повреждения любого элемента или сборных шин при одновременном отказе в действии одного выключателя и ремонте выключателя другого присоединения отключается не более одной линии и одного источника питания.
Так, например, при ремонте Q5, КЗ на линии W1 и отказе в работе выключателя Q1 отключаются выключатели Q2, Q4, Q7, в результате чего кроме поврежденной линии W1 будет отключен еще один элемент — Т2. После отключения указанных выключателей линия W1 может быть отключена линейным разъединителем и трансформатор Т2 включен выключателем Q4. Одновременное аварийное отключение двух линий или двух трансформаторов в рассмотренной схеме маловероятно.
В схеме на рис. 11 к сборным шинам присоединены три цепочки. Если таких цепочек будет более пяти, то шины рекомендуется секционировать выключателем.
Недостатками рассмотренной схемы являются:
отключение КЗ на линии двумя выключателями, что увеличивает общее количество ревизий выключателей;
удорожание конструкции РУ при нечетном числе присоединений, так как одна цепь должна присоединяться через два выключателя;
Видео:2-КТП Комплектная трансформаторная подстанцияСкачать
снижение надежности схемы, если количество линий не соответствует числу трансформаторов. В данном случае к одной цепочке из трех выключателей присоединяются два одноименных элемента, поэтому возможно аварийное отключение одновременно двух линий;
усложнение цепей релейной защиты;
увеличение количества выключателей в схеме.
Благодаря высокой надежности и гибкости схема находит широкое применение в РУ 330 — 750 кВ на мощных электростанциях.
На узловых подстанциях такая схема применяется при числе присоединений восемь и более. При меньшем числе присоединений линии включаются в цепочку из трех выключателей, как показано на рис. 11, а трансформаторы присоединяются непосредственно к шинам, без выключателей, образуя блок трансформатор — шины.
ГЛАВНЫЕ СХЕМЫ ТЭЦ
а)СхемыТЭЦсо сборными шинами генераторного напряжения
На ТЭЦ с генераторами 63 МВт потребители электроэнергии, расположенные на расстоянии 3 — 5 км, могут получать электроэнергию на генераторном напряжении. В этом случае на ТЭЦ сооружается ГРУ 6—10 кВ, как правило, с одной системой шин. Число и мощность генераторов, присоединенных к ГРУ, определяются на основании проекта электроснабжения потребителей и должны быть такими, чтобы при останове одного генератора оставшиеся полностью обеспечивали питание потребителей.
Связь с энергосистемой и выдача избыточной мощности осуществляются по линиям 110 и 220 кВ. Если предусматривается присоединение большого числа линий 110, 220 кВ, то при ТЭЦ сооружается РУ с двумя рабочими и обходной системами шин.
При росте тепловых нагрузок на ТЭЦ могут быть установлены турбогенераторы мощностью 120 МВт и более. Такие турбогенераторы к сборным шинам генераторного напряжения (6—10 кВ) не присоединяются, так как, во-первых, это резко увеличит токи КЗ, а во-вторых, номинальные напряжения этих генераторов 15,75; 18 кВ отличаются от напряжения распределительных сетей. Мощные генераторы соединяются в блоки, работающие на шины 110 — 220 кВ.
Рост единичной мощности турбогенераторов, применяемых на ТЭЦ (120, 250 МВт), привел к широкому распространению блочных схем. В схеме, изображенной на рис. 12, потребители 6—10 кВ получают питание реактированными отпайками от генераторов G1, G2; более удаленные потребители питаются через подстанции глубокого ввода от шин 110 кВ. Параллельная работа генераторов осуществляется на высшем напряжении, что уменьшает ток КЗ на стороне 6—10 кВ. Как и всякая блочная схема, такая схема дает экономию оборудования, а отсутствие громоздкого ГРУ позволяет ускорить монтаж электрической части. Потребительское КРУ имеет две секции с АВР на секционном выключателе. В цепях генераторов для большей надежности электроснабжения устанавливаются выключатели Q1, Q2. Трансформаторы связи T1, Т2должны быть рассчитаны на выдачу всей избыточной активной и реактивной мощности и обязательно снабжаются РПН.
На трансформаторах блоков G3, G4 также может быть предусмотрено устройство РПН, позволяющее обеспечить соответствующий уровень напряжения на шинах 110 кВ при выдаче резервной реактивной мощности ТЭЦ, работающей по тепловому графику. Наличие РПН у этих трансформаторов позволяет уменьшить колебания напряжения в установках СН.
При дальнейшем расширении ТЭЦ устанавливают турбогенераторы G5, G6, соединенные в блоки. Линии 220 кВ этих блоков присоединяются к близлежащей районной подстанции. На стороне 220 кВ ТЭЦ выключатели не установлены, отключение линии производится выключателем районной подстанции. При недостаточной чувствительности релейной защиты подстанции к повреждениям в трансформаторах Т5, Т6предусматривают передачу телеотключающего импульса (ТО) или устанавливают короткозамыкатели и отделители. Отключение генераторов производится выключателями Q3, Q4.
Связи между РУ 110 и 220 кВ не предусмотрено, что значительно упрощает схему РУ 220 кВ. Как было отмечено выше, это допустимо в том случае, если связь сетей 110 и 220 кВ осуществляется на ближайшей районной подстанции.
Современные мощные ТЭЦ (500—1000 МВт) сооружаются по блочному типу. В блоках генератор — трансформатор устанавливается генераторный выключатель, что повышает надежность питания СН и РУ высокого напряжения, так как при этом исключаются многочисленные операции в РУ СН по переводу питания с рабочего на резервный трансформатор с.н. при каждом останове и пуске энергоблока и исключаются операции выключателями высокого напряжения. Не следует забывать, что на ТЭЦ отключение и включение энергоблоков производятся значительно чаще, чем на КЭС или АЭС.
Рисунок 12. Схема блочной ТЭЦ
а) Требования к схемам мощных тепловых электростанций
Мощность генераторов, устанавливаемых на тепловых электростанциях, неуклонно возрастает. Освоены в эксплуатации энергоблоки 500, 800 МВт, осваиваются блоки 1200 МВт. Установленная мощность современных КЭС достигает нескольких миллионов киловатт. На шинах таких электростанций осуществляется связь между несколькими электростанциями, происходит переток мощности из одной части энергосистемы в другую. Все это приводит к тому, что крупные КЭС играют очень ответственную роль в энергосистеме. К схеме электрических соединений КЭС предъявляются требования:
Читайте также: Ремонт шины бензопилы штиль своими руками
1. Главная схема должна выбираться на основании утвержденного проекта развития энергосистемы, т. е. должны быть согласованы напряжения, на которых выдается электроэнергия, графики нагрузки на этих напряжениях, схема сетей и число отходящих линий, допустимые токи КЗ на повышенных напряжениях, требования в отношении устойчивости и секционирования сетей, наибольшая допустимая потеря мощности по резерву в энергосистеме и пропускной способности линий электропередачи.
2. На электростанциях с энергоблоками 300 МВт и более повреждение или отказ любого выключателя, кроме шиносоединительного и секционного, не должны приводить к отключению более одного энергоблока и одной или нескольких линий, если при этом сохраняется устойчивость энергосистемы. При повреждении секционного или шиносоединительного выключателя допускается потеря двух энергоблоков и линий, если при этом сохраняется устойчивость энергосистемы. При совпадении повреждения или отказа одного выключателя с ремонтом другого также допускается потеря двух энергоблоков.
3. Повреждение или отказ любого выключателя не должны приводить к нарушению транзита через шины электростанции, т. е. к отключению более одной цепи транзита, если он состоит из двух параллельных цепей.
4. Энергоблоки, как правило, следует присоединять через отдельные трансформаторы и выключатели на стороне повышенного напряжения.
5. Отключение линий электропередачи должно производиться не более чем двумя выключателями, а энергоблоков, трансформаторов собственных нужд — не более чем тремя выключателями РУ каждого напряжения.
6. Ремонт выключателей напряжением 110 кВ и выше должен быть возможным без отключения присоединения.
7. Схемы РУ высокого напряжения должны предусматривать возможность секционирования сети или деления электростанции на самостоятельно работающие части с целью ограничения токов КЗ.
8. При питании от данного РУ двух пускорезервных трансформаторов собственных нужд должна быть исключена возможность потери обоих трансформаторов при повреждении или отказе любого выключателя.
Окончательный выбор схемы зависит от ее надежности, что может быть оценено математическим методом по удельной повреждаемости элементов. Главная схема должна удовлетворять режимным требованиям энергосистемы, обеспечивать минимальные расчетные затраты.
б) Схемы блоков генератор — трансформатор и генератор — трансформатор — линия
В блоке с двухобмоточным трансформатором выключатели на генераторном напряжении, как правило, отсутствуют (рис.13, а). Включение и отключение энергоблока в нормальном и аварийном режимах производятся выключателем Q1 со стороны повышенного напряжения. Такой энергоблок называют моноблоком. Соединение генератора с блочным трансформатором и отпайка к трансформатору СН выполняются на современных электростанциях закрытыми комплектными токопроводами с разделенными фазами, которые обеспечивают высокую надежность работы, практически исключая междуфазные КЗ в этих соединениях. В этом случае никакой коммутационной аппаратуры между генератором и повышающим трансформатором, а также на ответвлении к трансформатору с. н. не предусматривается. Отсутствие выключателя на ответвлении к СН приводит к необходимости отключения всего энергоблока при повреждении в трансформаторе СН (отключаются Q1, выключатели со стороны 6 кВ трансформатора СН и АГП генератора).
Рисунок 13. Схемы энергоблоков генератор-трансформатор:
а, д — блоки с двухобмоточными трансформаторами; б — блок с автотрансформатором;в — объединенный блок; г— блок с генератором 1200 МВт
При высокой надежности работы трансформаторов и наличии необходимого резерва мощности в энергосистеме данная схема принята как типовая для энергоблоков мощностью 160 МВт и более.
На рис. 13,б показана схема блока генератора с автотрансформатором. Такая схема применяется при наличии двух повышенных напряжений на КЭС. При повреждении в генераторе отключается выключатель Q3, связь между двумя РУ повышенного напряжения сохраняется. При повреждении на шинах напряжением 110 — 220 кВ или 500 — 750 кВ отключится Q2 или Q1 соответственно, а блок останется работать на шины напряжением 500—750 или 110 — 220 кВ. Разъединители между выключателями Q1, Q2, Q3 и автотрансформатором необходимы для возможности вывода в ремонт выключателей при сохранении в работе блока или автотрансформатора.
В некоторых случаях с целью упрощения и удешевления конструкции РУ напряжением 330 — 750 кВ применяется объединение двух блоков с отдельными трансформаторами под общий выключатель Q1 (рис. 13, в). Выключатели Q2, Q3 необходимы для включения генераторов на параллельную работу и обеспечивают большую надежность, так как при повреждении в одном генераторе второй генератор сохраняется в работе.
Следует отметить, что наличие генераторных выключателей позволяет осуществить пуск генератора без использования пускорезервного трансформатора СН. В этом случае при отключенном выключателе генератора питание на шины с.н. подается через блочный трансформатор и рабочий трансформатор с.н. После всех операций по пуску генератор синхронизируется и включается выключателем Q2 (Q3).
Вместо громоздких и дорогих воздушных выключателей на генераторном напряжении могут устанавливаться выключатели нагрузки. В этом случае повреждение в любом энергоблоке приводит к отключению выключателя Q1. После отделения поврежденного энергоблока исправный включается в работу.
Применение объединенных энергоблоков допустимо в мощных энергосистемах, имеющих достаточный резерв и пропускную способность межсистемных связей, в случае компоновочных затруднений (ограниченная площадь для сооружения РУ напряжением 500 — 750 кВ), а также в целях экономии выключателей, воздушных и кабельных связей между трансформаторами и РУ повышенного напряжения.
Генераторы 1200 МВт, имеющие две независимые обмотки статора (шестифазная система), соединяются в блок с повышающим трансформатором с двумя обмотками НН: одной, соединенной в треугольник, а другой — в звезду для компенсации сдвига в 30 ° между векторами напряжения обмоток статора (рис. 13, г).
В ряде случаев применяют блоки с генераторным выключателем (рис. 13,д). Отключение и включение генератора осуществляются выключателем Q(или выключателем нагрузки QW), при этом не затрагивается
Рисунок 14. Схема КЭС (8х300 + 1 х 1200) МВт
Рисунок 15. Схема КЭС (6х800) МВт
ГЛАВНЫЕ СХЕМЫ АЭС
а)Особые требования к схемам АЭС
Как и схемы других электростанций (ТЭЦ, КЭС), схемы АЭС должны выполняться в соответствии с требованиями, изложенными ранее, в отношении надежности, гибкости, удобства эксплуатации, экономичности.
Особенности технологического процесса АЭС, большая мощность реакторных энергоблоков, достигающая на современных электростанциях 1500 МВт, выдача всей мощности в энергосистему по линиям 330 — 1150 кВ предъявляют ряд особых требований к АЭС:
главная схема АЭС выбирается на основании схемы сетей энергосистемы и того участка, к которому присоединяется данная электростанция;
схема присоединения АЭС к энергосистеме должна обеспечивать в нормальных исходных режимах на всех стадиях сооружения АЭС выдачу полной введенной мощности АЭС и сохранение устойчивости ее работы в энергосистеме без воздействия противоаварийной автоматики при отключении любой отходящей линии или трансформатора связи;
в ремонтных режимах, а также при отказе выключателей или устройств релейной защиты устойчивость АЭС должна обеспечиваться действием противоаварийной автоматики на разгрузку АЭС. Учитывая эти требования, на АЭС, начиная с первого введенного энергоблока, связь с энергосистемой осуществляется не менее чем тремя линиями.
При выборе главной схемы АЭС учитываются: единичная мощность агрегатов и их число; напряжения, на которых выдается мощность в энергосистему; величина перетоков между РУ различных напряжений; токи КЗ для каждого РУ и необходимость их ограничения; значение наибольшей мощности, которая может быть потеряна при повреждении любого выключателя; возможность присоединения одного или нескольких энергоблоков непосредственно к РУ ближайшей районной подстанции; применение, как правило, не более двух РУ повышенных напряжений и возможность отказа от автотрансформаторов связи между ними.
Распределительные устройства 330-1150 кВ АЭС должны быть выполнены исключительно надежно:
Видео:Лапидус А.А. Схема распределительных устройств (РУ): 1СШСкачать
повреждение или отказ любого выключателя, кроме секционного или шиносоединительного, не должны, как правило, приводить к отключению более одного реакторного блока и такого числа линий, которое допустимо по условию устойчивости работы энергосистемы;
при повреждении или отказе секционного или шиносоединительного выключателя, а также при совпадении повреждения или отказа одного выключателя с ремонтом другого, Допускается отключение двух реакторных блоков и такого числа линий, которое допустимо по условию устойчивости энергосистемы;
отключение линий, как правило, должно осуществляться не более чем двумя выключателями;
отключение повышающих трансформаторов, трансформаторов с. н. и связи — не более чем тремя выключателями.
Таким требованиям отвечают схемы 4/3, 3/2 выключателя на присоединение, блочные схемы генератор — трансформатор — линия, схемы с одним или двумя многоугольниками.
Распределительное устройство 110 — 220 кВ АЭС выполняется с одной или двумя рабочими и обходной системами шин. Рабочая система шин секционируется при числе присоединений более 12.
Учитывая высокие требования к схемам АЭС, проектные организации разрабатывают главные схемы электрических соединений для каждой конкретной АЭС. Рассмотрим наиболее характерную схему АЭС с канальными кипящими реакторами мощностью 1500 МВт (РБМК-1500) и турбогенераторами 800 МВт (рис. 16). Выдача мощности АЭС осуществляется на напряжении 750 и 330 кВ. РУ 330 кВ сооружается по схеме 4/3 выключателя на присоединение. РУ 750 кВ выполнено по схеме двух связанных четырехугольников с выключателями в перемычках. ГенераторыG3, G4 иG5, G6 образуют укрупненные энергоблоки, что позволяет применить экономичную схему четырехугольника после введения в строй третьего реакторного энергоблока. Четвертый реакторный энергоблок с генераторамиG7, G8присоединяются ко второму четырехугольнику 750 кВ. При дальнейшем расширении АЭС и установке пятого реакторного энергоблока генераторы G7,G8 и вновь установленныеG9, G10 будут объединены в укрупненные энергоблоки. Линии 750 кВ имеют пропускную способность около 2000 МВт, поэтому три линии вполне обеспечат выдачу всей мощности присоединенных энергоблоков с учетом возможного расширения.
Шунтирующие реакторыLR1 — LR3 присоединены к линиям через отдельные выключатели. Связь между РУ 330 и 750 кВ осуществляется группой из трех однофазных автотрансформаторов (предусматривается установка резервной фазы). Резервные трансформаторы с. н. присоединены РТ1 — к районной подстанции 110 кВ; РТ2 — к РУ 330 кВ; РТЗ — к среднему напряжению автотрансформатора связи с возможностью переключения на РУ 330 кВ; РТ4 — к обмотке НН автотрансформатора.
Рисунок 16. Схема АЭС с реакторными энергоблоками 1500 МВт
ГЛАВНЫЕ СХЕМЫ ПОДСТАНЦИЙ
Главная схема электрических соединений подстанции выбирается с учетом схемы развития электрических сетей энергосистемы или схемы электроснабжения района.
По способу присоединения к сети все подстанции можно разделить на тупиковые, ответвительные, проходные, узловые.
Тупиковая подстанция — это подстанция, получающая электроэнергию от одной электроустановки по одной или нескольким параллельным линиям.
Ответвительная подстанция присоединяется глухой отпайкой к одной или двум проходящим линиям.
Проходная подстанция включается в рассечку одной или двух линий с двусторонним или односторонним питанием.
Узловая подстанция — это подстанция, к которой присоединено более двух линий питающей сети, приходящих от двух или более электроустановок.
По назначению различают потребительские и системные подстанции.
Схема подстанций тесно увязывается с назначением и способом присоединения подстанции к питающей сети и должна:
обеспечивать надежность электроснабжения потребителей подстанции и перетоков мощности по межсистемным или магистральным связям в нормальном и в послеаварийном режимах;
учитывать перспективу развития;
допускать возможность постепенного расширения РУ всех напряжений;
учитывать требования противоаварийной автоматики;
обеспечивать возможность проведения ремонтных и эксплуатационных работ на отдельных элементах схемы без отключения соседних присоединений.
Число одновременно срабатывающих выключателей должно быть не более:
двух — при повреждении линии;
четырех — при повреждении трансформаторов напряжением до 500 кВ, трех — 750 кВ.
В соответствии с этими требованиями разработаны типовые схемы распределительных устройств подстанций 6 — 750 кВ, которые должны применяться при проектировании подстанций.
Нетиповая главная схема должна быть обоснована технико-экономическим расчетом.
Схемы тупиковых и ответвительных подстанций
Тупиковые однотрансформаторные подстанции на стороне 35 —330 кВ выполняются по схеме блока трансформатор — линия без коммутационной аппаратуры или с одним разъединителем (рис. 17, а), если защита линии со стороны питающего конца имеет достаточную чувствительность к повреждениям в трансформаторе. Такая схема может также применяться, если предусмотрена передача телеотключающего сигнала для подстанций 330 кВ с трансформаторами любой мощности, а для подстанций 110 — 220 кВ с трансформаторами более 25 MB А. При кабельном вводе в трансформатор разъединители не устанавливаются.
Предохранители на стороне 35, 110 кВ силовых трансформаторов не применяются. На тупиковых и ответвительных подстанциях только на 110 кВ допускается применять схемы с отделителями (рис. 17, б) за исключением: подстанций, расположенных в зонах холодного климата, а также в особо гололедном районе; если действия отделителей и короткозамыкателей приводят к выпадению из синхронизма синхронных двигателей у потребителя; на подстанциях транспорта и добычи нефти и газа; для присоединения трансформаторов мощностью более 25 MBА; в цепях трансформаторов, присоединенных к линиям, имеющим ОАПВ.
В схеме подстанции по рис. 17, б на стороне 110 кВ установлены разъединитель QS, отделитель QR и в одной фазе — короткозамыкатель QN, на стороне 6 —10 кВ — выключатель Q2.
В тех случаях, когда рассмотренные выше схемы не рекомендуются, применяют типовую схему с выключателем на стороне 35 — 500 кВ (рис. 17, в).
Рисунок 17. Схемы блоков трансформатор – линия:
а – без выключателя ВН; б – с отделителем ВН; в – с выключателем ВН
Схемы проходных подстанций
При необходимости секционирования линий, мощности трансформаторов до 63 MB А включительно и напряжении 35 — 220 кВ рекомендуются мостиковые схемы (рис. 18). Схема, изображенная на рис. 18, а, применяется на стороне 110 кВ при мощности трансформаторов до 25 MB А включительно. Ремонтная перемычка с разъединителями QS7, QS8 нормально отключена одним разъединителем (QS7).
Выключатель Q1 в мостике включен, если по линиям W1, W2 происходит транзит мощности. Если необходимо исключить параллельную работу линий W1, W2 с точки зрения ограничения токов КЗ, выключатель Q1 отключен. При повреждении трансформатора (Т1) отключается выключатель со стороны 6 (10) кВ Q4, включается короткозамыкатель QN1, отключается выключатель Q2 на питающем конце линии W1 и отключается отделитель QR1, а затем разъединитель QS1.
а — с выключателем в перемычке и отделителями в цепях трансформаторов; б — с выключателями в цепи линий и ремонтной перемычкой со стороны линий
Если по режиму работы сети необходимо восстановить в работе линию W1, то автоматически включается выключатель на питающем конце этой линии и выключатель мостика Q1, таким образом, транзит по линиям W1, W2 восстановлен. Ремонтная перемычка используется при ревизии выключателя Q1, для этого включается QS7, отключаются Q1 и QS3, QS4. Транзит по линиям W1, W2 осуществляется по ремонтной перемычке, трансформаторыТ1, Т2 в работе.
В сетях 220 кВ и трансформаторах до 63 MB А включительно для увеличения надежности работы отделители заменяют выключателями Q1, Q2 (рис. 18, б).
Ремонтная перемычка разомкнута разъединителем QS9. Выключатель Q3 в мостике включен, что обеспечивает транзит мощности по линиям W1 и W2. При аварии в трансформатореТ1отключаются выключатель со стороны 6 (10) кВ и выключатели Q1 и Q3. После отключения разъединителя QS3 включаются Q1 и Q3, и транзит восстанавливается. Для ремонта Q1 включают ремонтную перемычку (разъединитель QS9), отключают Q1 и разъединители QS1 и QS2. Если в этом режиме произойдет авария в Т2, то отключаются Q2 и Q3 и оба трансформатора остаются без питания. Необходимо отключить QS6 и включить Q3 и Q2, тогдаТ1подключается к обеим линиям. Этот недостаток можно устранить, если мостик и ремонтную перемычку поменять местами. В этом случае при повреждении в трансформаторе отключается один выключатель на стороне ВН трансформатора, выключатель в мостике остается включенным, значит, транзит мощности по W1, W2 сохраняется.
Если проектом системной автоматики в линиях 220 кВ предусматривается ОАПВ, то вместо рассмотренной схемы рекомендуется схема четырехугольника.
Схема четырехугольника применяется при двух линиях и двух трансформаторах при необходимости секционирования транзитных линий, при ответственных потребителях и мощности трансформаторов при напряжении 220 кВ 125 MB А и более и любой мощности при напряжении 330 — 750 кВ.
Схемы мощных узловых подстанций
На шинах 330 — 750 кВ узловых подстанций осуществляется связь отдельных частей энергосистемы или связь двух систем, поэтому к схемам на стороне ВН предъявляют повышенные требования в отношении надежности. Как правило, в этом случае применяют схемы с многократным присоединением линий: кольцевые схемы, схемы 3/2 выключателя на цепь и схемы трансформатор — шины с присоединением линий через два выключателя (при трех и четырех линиях) или с полуторным присоединением линий (при пяти-шести линиях).
На рис. 19 показана схема мощной узловой подстанции. На стороне 330 — 750 кВ применена схема шины — автотрансформатор. В цепи каждой линии — два выключателя, автотрансформаторы присоединяются к шинам без выключателя (устанавливаются разъединители с дистанционным приводом). При поврежденииТ1отключаются все выключатели, присоединенные к К1, работа линий 330—750 кВ при этом не нарушается. После отключенияТ1со всех сторон дистанционно отключается разъединитель QS1 и схема со стороны ВН восстанавливается включением всех выключателей, присоединенных к первой системе шин К1.
В зависимости от числа линий 330—750 кВ возможно применение кольцевых схем или схемы 3/2 выключателя на цепь.
На стороне среднего напряжения 110—220 кВ мощных подстанций применяется схема с одной рабочей и одной обходной системами шин или с двумя рабочими и одной обходной системами шин.
При выборе схемы на стороне НН в первую очередь решается вопрос об ограничении тока КЗ. Для этой цели можно применять трансформаторы с повышенным значением uк, трансформаторы с расщепленной обмоткой НН или устанавливать реакторы в цепи трансформатора. В схеме, показанной на рис. 19, на стороне НН установлены сдвоенные реакторы. Синхронные компенсаторы с пусковыми реакторами присоединены непосредственно к выводам НН автотрансформаторов. Присоединение мощных GC к шинам 6 —10 кВ привело бы к недопустимому увеличению токов КЗ.
В цепях автотрансформаторов со стороны НН для независимого регулирования напряжения могут устанавливаться линейные регулировочные трансформаторы JIPT.
- Свежие записи
- Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
- Скрипят амортизаторы на машине что делать
- Из чего состоит стойка амортизатора передняя
- Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
- Для чего нужны амортизаторы в автомобиле
📹 Видео
Лапидус А.А. Схема распределительных устройств (РУ): 3/2Скачать
Лапидус А.А. Схемы подстанцийСкачать
Модель подстанцииСкачать
Комплектная трансформаторная подстанция блочная, КТПБ(М)-СЭЩ 110 кВ Электрощит-СамараСкачать
Однолинейные схемыСкачать
Лапидус А.А. Схема распределительных устройств (РУ): 2СШСкачать
Блочные схемы РУ подстанций с ВН 35-110 кВСкачать
План расположения оборудования в ОРУ -110/35/10 кВСкачать
Ошиновка силовой сборки 0,4 кВ. Установка перемычек на шины.Скачать
3.3 Системы оперативного тока подстанции 2 1Скачать
ЭСиПСТ Лекция 4 - Схемы распределительных устройствСкачать
Визуализация трансформаторной подстанцииСкачать
ЭСиПСТ Лекция 8 - Структурные схемы электрических станцийСкачать
Для энергетиков. КРУ-6кВ и выключатель ВЭМ-6.Скачать