И подстанций глубокого ввода

2.1. Схема с одной системой сборных шин

Схемы подстанций без сборных шин на первичном напряжении 35 - 220 кВ (рис.1, а, б) при­меняются при питании как непосредственно от районных сетей энер­госистемы, так и от узловых подстанций.

Установка выключателя на стороне высшего напряжения транс­форматора считается нецелесообразной, так как отключить транс­форматор (при необходимости вывода его в ремонт) можно выключателем на районной подстанции и разъединителем QS транс­форматора ГПП или ПГВ. Большинство трансформаторов после снятия с них нагрузки выключателем на вторичном напряжении можно отсоединять от напряжения разъединителем или отделите­лем без отключения выключателя на районной подстанции.

Такие схемы позволяют уменьшить расход электрооборудования, строительных материалов, снизить стоимость распределительного устройства, ускорить его монтаж. Такие схемы получили наибольшее распространение на подстанциях.

Рис.1 Схемы подстанций без сборных шин на первичном напряжении 35 - 220 кВ

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. Наиболее рациональной и достаточно надежной считается схе­ма с применением на высшей стороне подстанции короткозамыкателей (рис.1, б,). При повреждении внутри трансформатора действует релейная защита, которая замыкает цепь привода коротко­замыкателя, и ножи короткозамыкателя включаются.

Основным достоинством схемы является экономичность, что привело к широкому применению таких схем для однотрансформа­торных подстанций.

в) Рис.1

В схеме, изображенной на рис.1, в, на стороне высшего напря­жения трансформаторов применена перемычка с отделителями. При повреждении одной линии и отключения ее выключателем на пита­ющем конце и отсоединения разъединителем на стороне высшего напряжения трансформатора можно включить перемычку из отде­лителей. Таким образом, можно осуществить питание двух транс­форматоров от одной линии. 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 питание Т1 от линии W2 при ремонте линии W1 (или питание Т2 от линии W1).

2.2. Присоединение РУ напряжением 6 - 10 кВ к понижающим трансформаторам

Для понижающих подстанций, на которых РУ напряжением 6 -10 кВ присоединяются к обмотке вто­ричного напряжения трансформатора, практически все схемы (табл. 1) могут быть выполнены с использованием комбинаций из схем, приведенных ниже. Секции сборных шин работают раз­дельно.

Таблица 1

Схемы присоединения сборных шин к обмотке трансформатора

напряжением 6 - 10 кВ

Схема	Описание схемы	Характеристика схемы
	Присоединение одной секции сборных шин к об­мотке трансформатора или к параллельно соеди­ненным ветвям трансфор­матора с расщепленной обмоткой напряжением 6 - 10 кВ без реактирования отходящих линий	В качестве вводных, меж­секционных и линейных выключателей использу­ются выключатели с оди­наковым током отключе­ния силой 20 или 31,5 кА
	Присоединение двух сек­ций сборных шин к транс­форматору с расщеплен­ной обмоткой напряжени­ем 6... 10 кВ без реактирования отходящих линий	Схема позволяет умень­шить отрицательное влия­ние нагрузок одной ветви на колебания напряжения в другой при резкопеременных нагрузках
	Присоединение одной секции сборных шин к об­мотке трансформатора или к параллельно соеди­ненным ветвям трансфор­матора с расщепленной обмоткой напряжением 6... 10 кВ с реактированием отходящих линий	На отходящих линиях от сборных шин РУ устанав­ливают групповые реак­торы, к каждому из кото­рых присоединяют от одной до четырех-пяти ли­ний

Продолжение табл.1

Схема	Описание схемы	Характеристика схемы
	Присоединение двух сек­ций сборных шин к трансформатору с рас­щепленной обмоткой на­пряжением 6 - 1 0 кВ с ре-актированием отходя­щих линий	При наличии электропри­емников, ухудшающих ка­чество электроэнергии в питающей сети, их влия­ние уменьшается

2.3. Схемы с одной рабочей и обходной системами питания

Рис.2. Схема с одной рабочей и обходной системами шин: схема с совмещенным обходным и секционным выключателем и отделителями в цепях трансформаторов

Одним из важных требований к схемам на стороне высшего напряже­ния является создание условий для ревизий и опробовании выключателей без перерыва работы. Этим требованиям отвечает схема с обходной системой шин (рис.2). 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 QO, 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 QO, отключить выключатель Q1, отключить разъединители QS1 и QS2.

После указанных операций линия получает питание через обходную си­стему шин и выключатель QO от первой секции. Все эти операции производятся без нарушения электроснабжения по линии, хотя они свя­заны с большим количеством переключении. С целью экономии функции обходного и секционного выключателей могут быть совмещены.

Такая схема рекомендуется 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 расши­рениеРУ, 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.

2.4. 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. 3).

Рис.3. Схема с двумя рабочими и одной обходной системами шин

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 трансформатор Т2 присоединены 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 переключении. Рассмотренная схема рекомендуется для РУ 110—220 кВ на стороне ВН и СН подстанции при числе присоединений 7 - 15, а также на электростанциях при числе присоединении 12.

Недостатки этой схемы:

1. отказ одного выключателя при аварии приводит к отключению все источников питания и линий, присоединенных к данной системе шин, а 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;

2. повреждение шиносоединительного выключателя равноценно КЗ на обеих системах шин, т. е. приводит к отключению всех присоединений;

3. большое количество операций разъединителями при выводе в ревизию и ремонт выключателей усложняет эксплуатацию РУ;

4. необходимость установки шиносоединительного, обходного выключателей и большого количества разъединителей увеличивает затраты на сооружение РУ.

Если сборные шины секционированы, то для уменьшения капитальных затрат возможно применение совмещенных шиносоединительного и об­ходного выключателей.

В схеме с секционированными шинами при повреждении на шинах или при КЗ в линии и отказе выключателя теряется только 25 % присоединении (на время переключении), однако при повреждении в секционном выключа­теле теряется 50% присоединений.

2.5. Схемы с двумя секциями шин

Схема с двумя системами сборных шин обладает гибкостью и универсальностью, она позволяет:

1. ремонтировать сборные шины без перерыва питания потреби­телей;

2. быстро восстанавливать питание потребителей при поврежде­нии одной из систем шин;

3. выделять одну из систем шин для проведения испытаний обору­дования и линий;

4. осуществлять различные группировки цепей и присоединении.

Рис.4. Схема с двумя системами сборных шин

Каждый выключатель может быть присоединен шинными разъединителями к любой системе шин. Схема с двумя системами шин на промышленных предприятиях применяется на мощных под­станциях ответственного назначения, например на крупных узло­вых подстанциях больших заводов с развитой электрической се­тью, с большим числом присоединений и наличием связей и транзитных линий. Также она применяется в тех случаях, когда это требуется по режиму эксплуатации, например при необходи­мости разделения источников питания или выделения отдельных потребителей. При применении двойной системы шин при напря­жении 6... 10 кВ одна из них обычно разделяется на секции по чис­лу вводов или понизительных трансформаторов, а другая выпол­няется несекционированной.

Распределительные устройства с двумя системами шин доро­ги, сложны в эксплуатации и требуют сложных блокировок. При широком применении комплектных распределительных устройств (КРУ) также ограничивается целесообразность применения двой­ной системы шин, так как заводские КРУ изготавливаются преимущественно с одной системой шин. Поэтому даже на крупных подстанциях применяется одиночная секционированная система с автоматикой.

2.6. Кольцевые схемы

Рис.5. Кольцевая схема

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.4). Ли­ния W1 присоединена к схеме выключателями Q1, Q2, линия W2 - выклю­чателями Q2, Q3, трансформатор - выключателями Q1, 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.

В кольцевых схемах ревизия любого выключателя производится без перерыва работы какого-либо элемента. Так, при ревизии выключателя Q1 отключают его и разъединители, установленные но обе стороны выключа­теля. При этом обе линии и трансформатор остаются в работе, однако 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 WI и отказе в работе выключателя Q1 отключатся выключатели Q2 и Q3. 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 переключении в схеме.

Схема четырехугольника (квадрата) (рис.6) экономична (четыре выключателя на четыре присоединения), позво­ляет производить опробование и ревизию любого выключателя без наруше­ния работы ее элементов. Схема обладает высокой

Рис.6. Кольцевая схема

надежностью. Отклю­чение всех присоединений маловероятно, оно может произойти при совпадении ревизии одного из выключателей. 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.

2.7. 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. На шесть присоединений необходимо девять выключателей (рис.6), т. е. на каждое присоединение «полто­ра» выключателя (отсюда происходит второе название схемы: «полутор­ная», или «схема с 3/2 выключателя па цепь»).

Рис.7. Схема с 3/2 выключателя на присоединение

Каждое присоединение включено через два выключателя. Для отклю­чения линии WI необходимо от­ключить выключатели Q1, Q2, для отключения трансформатора Т1 — 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 отделениявыключателя при ремонте, никаких опера­тивных переключении 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.

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: трансформаторы Т1, 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 пли 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.

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;

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.

Дата добавления: 2014-01-07