Принципы построения схем эл. соединений эл. станций и подстанций

Лекция 2

Общее требование к схемам эл. соединений ЭС и п/ст. – это высокая степень надежности работы всех эл. установок при минимальных затратах на эл. оборудование. Отсюда вытекает стремление сократить число генераторов, трансформаторов и выключателей как самых дорогих видов эл. оборудования.

Надо знать, что 2 генератора, 2 трансформатора всегда дороже, чем один той же мощность, не говоря уже о выключателях и другой коммутационной аппаратуры. Отсюда вытекает основной принцип построения схем эл. соединений: «Минимум выключателей на одно присоединение при обеспечении одинаковой степени надежности».

Другим важным принципом построения схем эл. соединения эл. станций является применение блочных схем, т.е. отказ от шин генераторного напряжения. Можно отметить еще и принцип унификации применяемого эл. оборудования: минимум типоразмеров эл. оборудования, минимум марок сечений проводов и кабелей.

И, наконец, еще один важный принцип – всегда предусматривается возможность дальнейшего расширения эл. станций и подстанций.

Схема эл. соединений ЭС определяется главным образом её мощностью и напряжением. Рассмотрим последовательно схемы эл. соединений начиная с самых маломощных.

На рис. 1 представлена простейшая схема с 2-мя генераторами и несколькими отходящими ЛЭП на генераторном напряжении.

Рис. 1.

С точки зрения числа выключателей на одно присоединение здесь все хорошо: 6 присоединений – 6 выключателей. Но эта схема не выдерживает критики с точки зрения обеспечения надежности работы ЭС: при к.з. на сборных шинах ЭС выходит из строя, поэтому имеет весьма ограниченное применение.

Каким путем можно повысить её надежность? Разделением сборных шин на секции. Т.о. приходим к схеме, изображенной на рис. 2.

Рис. 2.

С увеличением мощности эл. станции возрастает число генераторов и число отходящих фидеров, т.е. растет число присоединений к сборным шинам. Поэтому при необходимости сделать ревизию сборных шин, приходится отключать часть генераторов на этой секции и тем самым ограничивать выдачу (выпуск) мощности с эл. станции. Так появляется предпосылка для применения двойной системы шин: рабочей и резервной (см. рис. 3).

Рис. 3

Это схема позволяет производить ремонт или ревизию сборных шин, не сокращая выдачи мощности в систему.

Рост мощностей генераторов и их номинальных напряжений, да и потребителей тоже, предопределил появление блочных схем: генератор – трансформатор. Это началось с крупных районных ЭС (ГРЭС) и гидроэлектростанций, и теперь широко применяется и на ТЭЦ. С учетом того, что мощность станций распределяется, как минимум, на двух напряжениях схема приобретает следующий вид (рис. 4).

Рис. 4

Т.е. с применением автотрансформатора связи между двумя распределительными устройствами.

Однако и эта схема имеет один недостаток. В случае выхода из строя одного из выключателей ЛЭП происходит ограничение выдаваемой в энергосистеме мощности, что особенно важно для гидроэлектростанций в период половодья. Чтобы устранить этот недостаток применяют обходную систему шин, позволяющую в случае выхода из строя выключателя ЛЭП заменить его «обходным» и тем самым не ограничивать выдачу мощности с эл. станции.

Такая схема приведена на рис. 5.

Рис. 5.

Перейдем теперь к рассмотрению схем эл. соединений подстанций. Начнем с их классификации (табл. 1).

Табл. 1

Название	ГПП	Районная подстанция	РУ эл. станций
Назначение	Для приема и распределения эл. энергии отдельного объекта	Узел коммутации магистральных ЛЭП, также для питания крупного района	Для выдачи эл. энергии с эл. станции
Ведомств. принадлежность	Пром. предприятия и другие самостоятельные объекты – потребители эл. энергии	Энергосистема	Энергосистема

Что касается РУ различных напряжений эл. станций, то о них мы уже достаточно подробно сказали выше.

Схемы эл. соединений районных подстанций также имеют много общего о схемами РУ эл. станций. Поэтому остановимся более подробно на схемах эл. соединений ГПП. Здесь основное требование – простота схемы. Не рекомендуется превращать её в сложный узел коммутации нескольких ЛЭП, надо упрощать схему, уменьшать число коммутационных аппаратов, но не в ущерб снижения надежности эл. снабжения объекта. Этому требованию удовлетворяют так называемые «мостиковые» схемы (рис. 6).

Рис. 6

Нетрудно видеть, что здесь для коммутации 2-ух ЛЭП и 2-ух трансформаторов потребуется всего 3 выключателя, а не 5 как в классической схеме с двумя секциями сборных шин.

Вариант «а» применяется, когда питающие ЛЭП имеют большую длину, а потребитель не требует частых операций по отключению – включению трансформаторов. Это предприятия с непрерывным циклом работы.

Наоборот, вариант «b» подходит к случаю, когда питающая линия небольшой длины (вероятность её повреждения мала). Дело в том, что в этом варианте в случае к.з. на питающей ЛЭП отключаются 3 выключателя: один – со стороны питания и два на приемном конце. При этом, как видно из схемы, в работе остается лишь один трансформатор с питанием от оставшейся неповрежденной ЛЭП. Зато при таком варианте легче оперировать выключателем трансформатора, что очень важно для предприятий машиностроительной отрасли, где часто возникают ситуации, когда вместо двух целесообразно (на время выходных и праздничных дней) оставлять в работе лишь один из них.

В варианте же «а» при к.з. на одной из питающих ЛЭП отключаются лишь 2 выключателя, и на подстанции остается в работе оба трансформатора.

Выключатели напряжением 110 кВ и выше являются самыми дорогими элементами эл. оборудования подстанции. Вот почему в целях удешевления п/ст., начиная с 50-ых годов прошлого века, им стали искать замену. Аппаратом, способным заменить выключатель, стал короткозамыкатель в комплекте с отделителем. Короткозамыкатель п/ст. позволяет в случае повреждения эл. оборудования создавать искусственное короткое замыкание, которое вызывает отключение выключателя со стороны питания, а отделитель (в бестоковую паузу) отсоединяет поврежденную часть подстанции.

На рис. 7 представлены возможные варианты таких схем.

Рис. 7

Системы 110 кВ и выше, как известно, работают с глухозаземленной нейтралью, поэтому короткозамыкатели выполняют однополюсными и стоимость их по сравнению с выключателями несравнимо меньше.

В стремлении ещё больше удешевить ГПП приходят к схемам без короткозамыкателей и без отделителей, к так называемым схемам с передачей отключающего импульса на выключатель питающей подстанции (рис. 8). В качестве канала связи используют в/ч канал по проводам ЛЭП.

Рис. 8

В заключение отметим, что в системах 110 кВ особенно для питания сельских районов в схемах эл. соединений ГПП достаточно широко используются плавкие предохранители.

Рекомендуемая литература:

1. Салтыков В.М. Эл. станции и подстанции в системах эл. снабжения. Тольятти, 1996 г.

2. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов. Мастерство, 2001 г.

Дата добавления: 2014-01-07