ВходДля чего нужна обходная система шин. Системой сборных шин
Сторінка 4 з 6
Применяются следующие схемы распределительных устройств :
с одной несекционированной системой шин;
с одной секционированной системой шин;
с двумя одиночными секционированными системами шин";
с четырьмя одиночными секционированными системами шин2;
с одной секционированной и обходной системами шин;
с двумя системами шин;
с двумя секционированными системами шин;
с двумя системами шин и обходной;
с двумя секционированными системами шин и обходной. Схема с одной несекционированной системой шин - самая простая
схема, которая применяется в сетях 6-35 кВ (рис. 3.4.2). В сетях 10(6) кВ схему называют одиночной системой шин. На отходящих и питающих линиях устанавливается один выключатель, один шинный и один линейный разъединители.
1 Для РУ 10(6) кВ ПС с двумя трансформаторами с расщепленной обмоткой или с одним трансформатором с расщепленной обмоткой и двумя сдвоенными реакторами.
2 Для РУ 10(6) кВ ПС с двумя трансформаторами с расщепленной обмоткой и двумя сдвоенными реакторами.
Рис. 3.4.2.
Недостатки данной схемы:
в схеме используется один источник питания;
профилактический ремонт сборных шин и шинных разъединителей связан с отключением распределительного устройства, что приводит к перерыву электроснабжения всех потребителей на время ремонта;
повреждения в зоне сборных шин приводят к отключению распределительного устройства;
Схема с одной секционированной выключателем системой шин (рис. 3.4.3) позволяет частично устранить перечисленные выше недостатки предыдущей схемы путем секционирования системы шин, т. е. разделения системы шин на части с установкой в точках деления секционных выключателей. Секционирование, как правило, выполняется так, чтобы каждая секция шин получала питание от разных источников питания. Число присоединений и нагрузка на секциях шин должны быть по возможности равными.
В нормальном режиме секционный выключатель может быть включен (параллельная работа секций шин) или отключен (раздельная работа секций шин). В системах электроснабжения промышленных предприятий и городов предусматривается обычно раздельная работа секций шин. Данная схема проста, наглядна, экономична, обладает достаточно высокой надежностью, широко применяется в промышленных и городских сетях для электроснабжения потребителей любой категории на напряжениях до 35 кВ включительно.
Рис. 3.4.3. Схема с одной секционированной системой шин
Допускается применять данную схему при пяти и более присоединениях в РУ 110-220 кВ из герметизированных ячеек с элегазовой изоляцией, а также в РУ 110 кВ с выкатными выключателями при условии возможности замены выключалей в эксплуатационный период. В сетях 10(6) кВ эта схема имеет преимущество. По сравнению с одиночной несекционированной системой шин данная схема имеет более высокую надежность, так как при коротком замыкании на сборных шинах отключается только одна секция шин, вторая остается в работе.
Недостатки схемы с одной секционированной выключаталем системы шин:
на все время проведения контроля или ремонта секции сборных шин один источник питания отключается;
профилактический ремонт секции сборных шин и шинных разъединителей связан с отключением всех линий, подключенных к этой секции шин;
повреждения в зоне секции сборных шин приводят к отключению всех линий соответствующей секции шин;
ремонт выключателей связан с отключением соответствующих присоединений.
Вышеперечисленные недостатки частично устраняются при использовании схем с большим числом секций. На рис. 3.4.4 представлена схема РУ 10(6) кВ подстанции с двумя трансформаторами с расщепленной обмоткой или с двумя сдвоенными реакторами. Схема имеет четыре секции шин и называется «две одиночные секционированные выключателями системы шин». При наличии одновременно двух трансформаторов с расщепленной обмоткой и двух сдвоенных реакторов применяется схема, состоящая из восьми секций шин, которая называется «четыре одиночные секционированные выключателями системы шин» (рис. 3.4.5).
Схема с одной секционированной выключателем и обходной системами шин позволяет проводить ревизию и ремонт выключателей без отключения присоединения. В нормальном режиме обходная система шин находится без напряжения, разъединители, соединяющие линии и трансформаторы с обходной системой шин, отключены. В схеме могут быть установлены два обходных выключателя, осуществляющие связь каждой секции шин с обходной. В целях экономии средств ограничиваются одним обходным выключателем с двумя шинными разъединителями, с помощью которых обходной выключатель может быть присоединен к первой или второй секциям шин. Именно эта схема предлагается в качестве типовой для распределительных устройств напряжением 110-220 кВ при пяти и более присоединениях (рис. 3.4.6).
Рис. 3.4,4. (ТСН при постоянном оперативном токе подключаются к сборным шинам)
Рис. 3.4.6. Схема с одной секционированной и обходной системами шин с обходным (Q1.)
и секционным (Q2) выключателями
В схеме с двумя системами сборных шин каждое присоединение содержит выключатель, два шинных разъединителя и линейный разъединитель. Системы шин связываются между собой через шиносоединительный выключатель (рис. 3.4.7). Возможны два принципиально разных варианта работы этой схемы. В первом варианте одна система шин является рабочей, вторая - резервной. В нормальном режиме работы все присоединения подключены к рабочей системе шин через соответствующие шинные разъединители. Напряжение на резервной системе шин в нормальном режиме отсутствует, шиносоединительный выключатель отключен. Во втором варианте, который в настоящее время получил наибольшее применение, вторую систему сборных шин используют постоянно в качестве рабочей в целях повышения надежности электроустановки. При этом все присоединения к источникам питания и к отходящим линиям распределяют между обеими системами шин. Шиносоединительный выключатель в нормальном режиме работы замкнут. Схема называется «две рабочие системы шин».
Схема с двумя системами шин позволяет производить ремонт одной системы шин, сохраняя в рабочем состоянии все присоединения. Для этого все присоединения переводят на одну систему шин путем соответствующих переключений коммутационных аппаратов. Данная схема является гибкой и достаточно надежной.
Недостатки схемы с двумя системами шин:
при ремонте одной из систем шин на это время снижается надежность схемы;
Рис. 3.4.7.
При замыкании в шиносоединительном выключателе отключаются обе системы шин;
ремонт выключателей и линейных разъединителей связан с отключением на время ремонта соответствующих присоединений;
сложность схемы, большое число разъединителей и выключателей. Частые переключения с помощью разъединителей увеличивают вероятность повреждений в зоне сборных шин. Большое число операций с разъединителями и сложная блокировка между выключателями и разъединителями приводят к возможности ошибочных действий обслуживающего персонала.
Схему «две рабочие системы шин» допускается применять в РУ 110-220 кВ при числе присоединений от 5 до 15, если РУ выполнено из герметизированных ячеек с элегазовой изоляцией, а также в РУ 110 кВ с выкатными выключателями при условии замены выключателя в удовлетворяющее эксплуатацию время.
В РУ 110-220 кВ при числе присоединений более 15 делят сборные шины на секции с установкой в точках деления секционных выключателей (рис. 3.4.8). При этом должно предусматриваться два ши-носоединительных выключателя. Таким образом, распределительное устройство делится на четыре части, связанные между собой двумя секционными и двумя шиносоединительным и выключателями. Данная схема называется «две рабочие секционированные выключателями системы шин». Она используется при тех же условиях, что и схема «две рабочие системы шин».
Рис. 3.4.8. Схема с двумя секционированными системами шин с двумя шиносоединительными (QI, Q2) и двумя секционными (Q3, Q4) выключателями
Схема с двумя системами шин и обходной с шиносоединительным и обходным выключателями обеспечивает возможность поочередного ремонта выключателей без перерыва в работе соответствующих присоединений (рис. 3.4.9). Схема рекомендуется к применению в РУ 110-220 кВ при числе присоединений от 5 до 15. В нормальном режиме работы обе системы шин являются рабочими, шиносоединительный выключатель находится во включенном положении.
Рис. 3.4.9. Схема с двумя системами шин и обходной с шиносоединительным (Q1) и обходным (Q2) выключателями
При числе присоединений более 15 или более 12 и при установке на подстанции трех трансформаторов мощностью 125 МВА и более рекомендуется к применению схема «две рабочие секционированные выключателями и обходная системы шин» с двумя шиносоединительными выключателями и двумя обходными выключателями. Связь между секциями шин обеспечивается через секционные выключатели, которые в нормальном режиме отключены (рис. 3.4.10).
Рекомендации по применению данной схемы распределительных устройств 6-220 кВ приведены в табл. 3.4.1.
Рис. 3.4.10. Схема с двумя системами шин и обходной с двумя шиносоединительными (Ql, Q2) и двумя обходными (Q3, Q4) выключателями (Q5,
Q6 - секционные выключатели)
Система сборных шин |
Область применения |
Номер (номинальное напряжение-индекс схемы по )* |
Одиночная система шин |
В РП, РУ 10(6) кВ при отсутствии присоединений с электроприемниками первой категории или при наличии резервирования их от других РП, РУ |
|
Одна рабочая секционированная выключателем система шин |
В РП, РУ 10(6) кВ В РП 35 кВ; в РУ ВН и СИ 35 кВ. Допускается применять в РУ 110-220 кВ при пяти и более присоединениях, если РУ выполнено из герметизированных ячеек с элегазовой изоляцией, а также в РУ 110 кВ с выкатными выключателями при условии замены выключателя в удовлетворяющее эксплуатацию время |
|
Две одиночные секционированные выключателями системы шин |
В РУ 10(6) кВ с двумя трансформаторами с расщепленной обмоткой или с двухобмоточными трансформаторами и двумя сдвоенными реакторами |
|
Четыре одиночные секционированные системы шин |
В РУ 10(6) кВ с двумя трансформаторами с расщепленной обмоткой и с двумя сдвоенными реакторами |
|
Одна рабочая секционированная выключателем и обходная системы шин |
В РУ 110-220 кВ при пяти и более присоединениях |
|
Две рабочие системы шин |
Допускается применять при числе присоединений от 5 до 15 в РУ 110-220 кВ из герметизированных ячеек с элегазовой изоляцией, а также в РУ 110 кВ с выкатными выключателями при условии замены выключателя в удовлетворяющее эксплуатацию время |
|
Две рабочие и обходная системы шин |
1. В РУ 10 кВ для энергоемких предприятий с электроприемниками первой категории (например, для предприятий цветной металлургии). |
|
Две рабочие секционированные выключателями системы шин |
Допускается применять при числе присоединений более 15 в РУ 110-220 кВ из герметизированных ячеек с элегазовой изоляцией, а также в РУ 110 кВ с выкатными выключателями при условии замены выключателя в удовлетворяющее эксплуатацию время |
|
Две рабочие секционированные выключателем и обходная системы шин с двумя шиносоединитель-ными и двумя обходными выключателями |
1. В РУ 110-220 кВ при числе присоединений более 15. |
* Первая цифра означает номинальное напряжение, вторая - индекс схемы.
Применяются следующие схемы распределительных устройств : с одной несекционированной системой шин; с одной секционированной системой шин; с двумя одиночными секционированными системами шин"; с четырьмя одиночными секционированными системами шин2; с одной секционированной и обходной системами шин; с двумя системами шин; с двумя секционированными системами шин; с двумя системами шин и обходной; с двумя секционированными системами шин и обходной.
Схема с одной несекционированной системой шин - самая простая схема, которая применяется в сетях 6-35 кВ (рис. 3.4.2). В сетях 10(6) кВ схему называют одиночной системой шин. На отходящих и питающих линиях устанавливается один выключатель, один шинный и один линейный разъединители. 1 Для РУ 10(6) кВ ПС с двумя трансформаторами с расщепленной обмоткой или с одним трансформатором с расщепленной обмоткой и двумя сдвоенными реакторами. 2 Для РУ 10(6) кВ ПС с двумя трансформаторами с расщепленной обмоткой и двумя сдвоенными реакторами.
Рис. 3.4.2. Схема с одной системой шин
Недостатки данной схемы: в схеме используется один источник питания; профилактический ремонт сборных шин и шинных разъединителей связан с отключением распределительного устройства, что приводит к перерыву электроснабжения всех потребителей на время ремонта; повреждения в зоне сборных шин приводят к отключению распределительного устройства; ремонт выключателей связан с отключением соответствующих присоединений.
Схема
с одной секционированной
выключателем системой шин (рис.
3.4.3) позволяет частично устранить
перечисленные выше недостатки
предыдущей схемы путем секционирования
системы шин, т. е. разделения системы
шин на части с установкой в точках
деления секционных выключателей.
Секционирование, как правило, выполняется
так, чтобы каждая секция шин получала
питание от разных источников питания.
Число присоединений и нагрузка на
секциях шин должны быть по возможности
равными.
В нормальном режиме секционный
выключатель может быть включен
(параллельная работа секций шин) или
отключен (раздельная работа секций
шин). В системах электроснабжения
промышленных предприятий и городов
предусматривается обычно раздельная
работа секций шин. Данная схема проста,
наглядна, экономична, обладает
достаточно высокой надежностью, широко
применяется в промышленных и городских
сетях для электроснабжения потребителей
любой категории на напряжениях до 35
кВ включительно.
Рис.
3.4.3. Схема с одной секционированной
системой шин
Допускается применять данную схему при пяти и более присоединениях в РУ 110-220 кВ из герметизированных ячеек с элегазовой изоляцией, а также в РУ 110 кВ с выкатными выключателями при условии возможности замены выключалей в эксплуатационный период. В сетях 10(6) кВ эта схема имеет преимущество. По сравнению с одиночной несекционированной системой шин данная схема имеет более высокую надежность, так как при коротком замыкании на сборных шинах отключается только одна секция шин, вторая остается в работе. Недостатки схемы с одной секционированной выключаталем системы шин: на все время проведения контроля или ремонта секции сборных шин один источник питания отключается; профилактический ремонт секции сборных шин и шинных разъединителей связан с отключением всех линий, подключенных к этой секции шин; повреждения в зоне секции сборных шин приводят к отключению всех линий соответствующей секции шин; ремонт выключателей связан с отключением соответствующих присоединений. Вышеперечисленные недостатки частично устраняются при использовании схем с большим числом секций. На рис. 3.4.4 представлена схема РУ 10(6) кВ подстанции с двумя трансформаторами с расщепленной обмоткой или с двумя сдвоенными реакторами. Схема имеет четыре секции шин и называется «две одиночные секционированные выключателями системы шин». При наличии одновременно двух трансформаторов с расщепленной обмоткой и двух сдвоенных реакторов применяется схема, состоящая из восьми секций шин, которая называется «четыре одиночные секционированные выключателями системы шин» (рис. 3.4.5).
Схема
с одной секционированной выключателем
и обходной системами шин позволяет
проводить ревизию и ремонт выключателей
без отключения присоединения. В
нормальном режиме обходная система
шин находится без напряжения,
разъединители, соединяющие линии и
трансформаторы с обходной системой
шин, отключены. В схеме могут быть
установлены два обходных выключателя,
осуществляющие связь каждой секции
шин с обходной. В целях экономии средств
ограничиваются одним обходным
выключателем с двумя шинными
разъединителями, с помощью которых
обходной выключатель может быть
присоединен к первой или второй секциям
шин. Именно эта схема предлагается в
качестве типовой для распределительных
устройств напряжением 110-220 кВ при
пяти и более присоединениях (рис.
3.4.6).
Рис.
3.4,4. Схема с двумя одиночными
секционированными системами шин (ТСН
при постоянном оперативном токе
подключаются к сборным шинам)
Рис.
3.4.6. Схема с одной секционированной
и обходной системами шин с обходным
(Q1.)
и секционным (Q2) выключателями
В схеме с двумя системами сборных шин каждое присоединение содержит выключатель, два шинных разъединителя и линейный разъединитель. Системы шин связываются между собой через шиносоединительный выключатель (рис. 3.4.7). Возможны два принципиально разных варианта работы этой схемы. В первом варианте одна система шин является рабочей, вторая - резервной. В нормальном режиме работы все присоединения подключены к рабочей системе шин через соответствующие шинные разъединители. Напряжение на резервной системе шин в нормальном режиме отсутствует, шиносоединительный выключатель отключен. Во втором варианте, который в настоящее время получил наибольшее применение, вторую систему сборных шин используют постоянно в качестве рабочей в целях повышения надежности электроустановки. При этом все присоединения к источникам питания и к отходящим линиям распределяют между обеими системами шин. Шиносоединительный выключатель в нормальном режиме работы замкнут. Схема называется «две рабочие системы шин». Схема с двумя системами шин позволяет производить ремонт одной системы шин, сохраняя в рабочем состоянии все присоединения. Для этого все присоединения переводят на одну систему шин путем соответствующих переключений коммутационных аппаратов. Данная схема является гибкой и достаточно надежной. Недостатки схемы с двумя системами шин: при ремонте одной из систем шин на это время снижается надежность схемы;
Рис. 3.4.7. Схема с двумя системами шин с шиносоединительным выключателем Q1
При
замыкании в шиносоединительном
выключателе отключаются обе системы
шин;
ремонт выключателей и линейных
разъединителей связан с отключением
на время ремонта соответствующих
присоединений;
сложность схемы,
большое число разъединителей и
выключателей. Частые переключения с
помощью разъединителей увеличивают
вероятность повреждений в зоне сборных
шин. Большое число операций с
разъединителями и сложная блокировка
между выключателями и разъединителями
приводят к возможности ошибочных
действий обслуживающего персонала.
Схему
«две рабочие системы шин» допускается
применять в РУ 110-220 кВ при числе
присоединений от 5 до 15, если РУ выполнено
из герметизированных ячеек с элегазовой
изоляцией, а также в РУ 110 кВ с выкатными
выключателями при условии замены
выключателя в удовлетворяющее
эксплуатацию время.
В РУ 110-220 кВ при
числе присоединений более 15 делят
сборные шины на секции с установкой
в точках деления секционных выключателей
(рис. 3.4.8). При этом должно предусматриваться
два ши-носоединительных выключателя.
Таким образом, распределительное
устройство делится на четыре части,
связанные между собой двумя секционными
и двумя шиносоединительным и
выключателями. Данная схема называется
«две рабочие секционированные
выключателями системы шин». Она
используется при тех же условиях, что
и схема «две рабочие системы шин».
Рис.
3.4.8. Схема с двумя секционированными
системами шин с двумя шиносоединительными
(QI, Q2) и двумя секционными (Q3, Q4)
выключателями
Схема
с двумя системами шин и обходной с
шиносоединительным и обходным
выключателями обеспечивает возможность
поочередного ремонта выключателей
без перерыва в работе соответствующих
присоединений (рис. 3.4.9). Схема
рекомендуется к применению в РУ 110-220
кВ при числе присоединений от 5 до 15.
В нормальном режиме работы обе системы
шин являются рабочими, шиносоединительный
выключатель находится во включенном
положении.
Рис.
3.4.9. Схема с двумя системами шин и
обходной с шиносоединительным (Q1) и
обходным (Q2) выключателями
При числе
присоединений более 15 или более 12 и
при установке на подстанции трех
трансформаторов мощностью 125 МВА и
более рекомендуется к применению
схема «две рабочие секционированные
выключателями и обходная системы шин»
с двумя шиносоединительными выключателями
и двумя обходными выключателями. Связь
между секциями шин обеспечивается
через секционные выключатели, которые
в нормальном режиме отключены (рис.
3.4.10).
Рекомендации по применению
данной схемы распределительных
устройств 6-220 кВ приведены в табл.
3.4.1.
Рис.
3.4.10. Схема с двумя системами шин и
обходной с двумя шиносоединительными
(Ql, Q2) и двумя обходными (Q3, Q4) выключателями
(Q5,
Q6 - секционные выключатели)
|
Система сборных шин |
Область применения |
Номер (номинальное напряжение-индекс схемы по )* |
|
Одиночная система шин |
В РП, РУ 10(6) кВ при отсутствии присоединений с электроприемниками первой категории или при наличии резервирования их от других РП, РУ | |
|
Одна рабочая секционированная выключателем система шин |
В РП, РУ 10(6) кВ В РП 35 кВ; в РУ ВН и СИ 35 кВ. Допускается применять в РУ 110-220 кВ при пяти и более присоединениях, если РУ выполнено из герметизированных ячеек с элегазовой изоляцией, а также в РУ 110 кВ с выкатными выключателями при условии замены выключателя в удовлетворяющее эксплуатацию время | |
|
Две одиночные секционированные выключателями системы шин |
В РУ 10(6) кВ с двумя трансформаторами с расщепленной обмоткой или с двухобмоточными трансформаторами и двумя сдвоенными реакторами | |
|
Четыре одиночные секционированные системы шин |
В РУ 10(6) кВ с двумя трансформаторами с расщепленной обмоткой и с двумя сдвоенными реакторами | |
|
Одна рабочая секционированная выключателем и обходная системы шин |
В РУ 110-220 кВ при пяти и более присоединениях | |
|
Две рабочие системы шин |
Допускается применять при числе присоединений от 5 до 15 в РУ 110-220 кВ из герметизированных ячеек с элегазовой изоляцией, а также в РУ 110 кВ с выкатными выключателями при условии замены выключателя в удовлетворяющее эксплуатацию время | |
|
Две рабочие и обходная системы шин |
1. В РУ 10 кВ для энергоемких предприятий с электроприемниками первой категории (например, для предприятий цветной металлургии). 2. В РУ 110-220 кВ при числе присоединений от 5 до 15 | |
|
Две рабочие секционированные выключателями системы шин |
Допускается применять при числе присоединений более 15 в РУ 110-220 кВ из герметизированных ячеек с элегазовой изоляцией, а также в РУ 110 кВ с выкатными выключателями при условии замены выключателя в удовлетворяющее эксплуатацию время | |
|
Две рабочие секционированные выключателем и обходная системы шин с двумя шиносоединитель-ными и двумя обходными выключателями |
1. В РУ 110-220 кВ при числе присоединений более 15. 2. В РУ 220 кВ при трех, четырех трансформаторах мощностью 125 МВ-А и более при общем числе присоединений от 12 и более |
* Первая цифра означает номинальное напряжение, вторая - индекс схемы
Секционированная система сборных шин с обходной
Обходная система шин позволяет на время ремонта выключателя какого-либо присоединения заменить его обходным выключателем.
Применяется на напряжениях 110 – 500 кВ. ОВ позволяет без перерыва питания вывести в ремонт выключатель любого присоединения. ШСВ (шиносоединительный выключатель) – без перерыва питания переводить присоединения с одной системы шин на другую и выводить в ремонт одну из СШ.
Достоинства:
1. При КЗ на одной системе шин теряется только половина присоединений.
2. При выводе в ремонт одной системы шин питание присоединений переводится на вторую без перерыва питания.
3. Если требуется вывод в ремонт выключателя одного из присоединений, его заменяют обходным без перерыва питания.
Недостатки:
1. При КЗ на линии и отказе ее выключателя должно сработать УРОВ (устройство резервирования отказа выключателя) и отключить все выключатели той системы шин, к которой подключено поврежденное присоединение.
2. При КЗ на одной из СШ теряется половина присоединений, а если при этом произошел отказ ШСВ, то теряются все присоединения.
Полуторная схема сборных шин
Схема еще носит название “3/2” – 3 выключателя на 2 присоединения.
а) полуторная схема сборных шин без чередования присоединений
 |
Достоинства:
1. При КЗ на одной из СШ отключаются выключатели 1-го или 3-го ряда, а все присоединения остаются в работе.
2. При выводе в ремонт I или II СШ не требуется сложных переключений. Необходимо отключить выключатели 1-го или 3-го ряда.
3. При КЗ на линии отключаются 2 её выключателя и в случае отказа одного из них либо гасится система шин без потери присоединений, либо теряется одна линия или один генератор.
4. При ремонте одной из СШ и КЗ на другой потери питания присоединений не происходит. Однако блоки выделяются каждый на свою линию.
Недостатки:
1. Дороже, чем все предыдущие схемы, т.к. содержит в полтора раза больше выключателей.
2. Большие эксплуатационные расходы за счет большого объема ремонтных работ, так как при каждом отключении присоединения отключаются 2 выключателя – большой износ выключателей.
3. Если в ремонте находится один из выключателей 1-го или 3-го ряда и возникло КЗ на одном из присоединений, то теряем второе присоединение этого поля.
4. Большая сложность релейной защиты.
б) полуторная схема с чередованием присоединений
 |
Преимущество данной схемы перед предыдущей состоит в том, что при ремонтах выключателей 2-го ряда и при отказе выключателей 1-го или 3-го ряда при КЗ на линии количество потерь блока будет в 2 раза меньше. При отказе выключателя произойдет погашение системы шин и потеря присоединения, выключатель которого ремонтируется. Однако, поврежденная линия может быть отключена разъединителем и питание системы шин вместе с потерянным присоединением восстановлено.
Если в схеме количество цепочек выключателей будет больше 5, то шины рекомендуется секционировать выключателем.
Благодаря высокой надежности и гибкости схема находит широкое применение в распредустройствах (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 цепочки из трех выключателей, а трансформаторы присоединяются к шинам без выключателей, образую блок трансформатор – шины.
Схема с двумя системами шин и четырьмя выключателями на три присоединения (схема 4/3)
Схема наиболее эффективна, если число линий в 2 раза меньше или больше числа источников.
Имеет все достоинства полуторной схемы, а кроме того:
1. Более экономична (1,33 выключателя на присоединение вместо 1,5);
2. Секционирование сборных шин требуется при числе присоединений 15 и более;
3. 
Надежность схемы практически не снижается, если в цепочке будут присоединены две линии и один трансформатор вместо одной линии и дух трансформаторов.
Недостатки:
1. Все недостатки, которые присущи схеме 3/2;
2. В связи с тем, что в этой схеме выключателей среднего ряда в 2 раза больше, чем в схеме 3/2, то при отказах этих выключателей вероятность потери второго присоединения будет выше.
Схема может выполняться с 1, 2, 3 или 4-х рядным расположением выключателей. Наиболее удачным является двухрядное расположение выключателей:
 |
LR ставятся для компенсации емкостного тока, генерируемого ЛЭП на 500 кВ и выше.
В устройствах рассматриваемого вида (рис. 5.1, а ) каждое присоединение
содержит в общем случае выключатель и два разъединителя - шинный и
линейный. Выключатели, как известно, служат для неавтоматического и автомати-
ческого отключения и включения присоединений. Разъединители необходимы для
изоляций аппаратов и присоединений на время их ремонта от смежных частей
системы, находящихся под напряжением.
Рис.5.1. Принципиальная схема РУ с одной системой сборных шин.
а - шины не секционированы; б - секционированные шины; в - секционированные шины и
обходное устройство.
Термин «изоляция» следует понимать как создание видимого разрыва цепи в
воздухе, обеспечивающего безопасность для людей. Так, например, при ремонте
выключателя какого-либо присоединения он должен быть изолирован от сбор-
ных шин и от сети, поскольку линия, отключенная со стороны источника энергии,
может оставаться включенной с противоположного конца. Только в частных
случаях, когда возможность подачи напряжения с противоположного конца
исключена, линейные разъединители могут отсутствовать. Это относится, на-
пример, к присоединениям двухобмоточных трансформаторов, поскольку ремонт
выключателя производится при отключенном трансформаторе со стороны
высшего и низшего напряжения. В присоединениях генераторов линейные
разъединители также обычно не предусматриваются.
В рассматриваемой схеме операции с разъединителями допускаются только
при отключенном выключателе соответствующего присоединения. Ясность этого
требования и простота РУ практически исключают ошибочные операции с
разъединителями. Тем не менее предусматриваются блокирующие устройства,
препятствующие неправильным операциям.
Достоинство рассматриваемой схемы с одной системой сборных шин
заключается в ее исключительной простоте и, следовательно, низкой стоимости.
Недостатки ее следующие:
Профилактический ремонт сборных шин и шинных разъединителей связан
с отключением всего устройства на время ремонта;
Ремонт выключателей и линейных разъединителей связан с отключением
соответствующих присоединений, что нежелательно, а в некоторых случаях
недопустимо;
Короткое замыкание в зоне сборных шин приводит к полному отключению
То же самое имеет место в случае внешнего замыкания и отказа
выключателя соответствующего присоединения.
Перечисленные недостатки могут быть частично устранены с помощью
указанных ниже дополнительных устройств. Приведенные затраты при этом
увеличиваются.Чтобы избежать полного отключения РУ при замыкании в зоне
сборных шин и обеспечить возможность их ремонта по частям, прибегают к
секционированию сборных шин, т. е. разделению их на части - секции с
установкой в точках деления выключателей, нормально замкнутых или нормально
разомкнутых, в зависимости, от преследуемой цели. Эти выключатели называют
секционными. Относительно редко встречаются устройства, сборные шины
которых секционированы через разъединители, замкнутые или разомкнутые при
нормальной работе. Секционирование должно быть выполнено так, чтобы каждая
секция имела источники энергии (генераторы, трансформаторы) и соответствую-
щую нагрузку (рис. 5.1,6 ). Присоединения распределяют между секциями с таким
расчетом, чтобы вынужденное отключение одной секции по возможности не
нарушало работы системы и электроснабжения потребителей. Число секций
зависит от числа и мощности источников энергии, напряжения, схемы сети и
режима установки. В РУ с большим числом секций сборные шины замыкают в
На станциях секционные выключатели при нормальной работе, как правило,
замкнуты, поскольку генераторы должны работать параллельно. В случае к.з. в
зоне сборных шин поврежденная секция отключается автоматически. Остальные
секции остаются в работе. Таким образом, секционирование через нормально
замкнутые выключатели способствует повышению надежности РУ и
электроустановки в целом. Заметим, однако, что в случае замыкания в секционном
выключателе отключению подлежат две смежные секции, следовательно, в
устройствах с двумя секциями полное отключение не исключено, хотя
вероятность его относительно мала.
В РУ низшего напряжения 6-10 кВ подстанций секционные выключатели,
как правило, разомкнуты в целях ограничения тока к.з. Выключатели снабжают
устройствами автоматического включения резервного питания (АВР), замы-
кающими выключатели в случае отключения трансформатора, чтобы не нарушать
электроснабжения потребителей.
Чтобы обеспечить возможность поочередного ремонта выключателей, не
нарушая работы соответствующих цепей, предусматривают (преимущественно в
РУ 110-220 кВ) обходные выключатели и обходную систему шин с соответст-
вующими разъединителями в каждом присоединении (рис. 5.1, в). При
нормальной работе установки обходные разъединители и обходные выключатели
отключены. Замена рабочего выключателя обходным производится в следующем
порядке: включают обходный выключатель, чтобы убедиться в исправности
обходной системы; отключают обходный выключатель; включают обходный
разъединитель ремонтируемого присоединения; вновь включают обходный
выключатель; отключают выключатель, подлежащий ремонту, и соответствующие
разъединители. Защита цепи во время ремонта осуществляется обходным
выключателем, снабженным соответствующим комплектом релейной защиты.
В устройствах с секционированными сборными шинами и обходной
системой шин (рис. 5.1, в ), строго говоря, необходимы два обходных
выключателя. Однако в целях экономии средств часто ограничиваются одним
выключателем с двумя шинными разъединителями, с помощью которых
обходный выключатель может быть присоединен к той или другой секции
сборных шин.
Распределительные устройства с одной секционированной системой
сборных шин получили применение на станциях и подстанциях при номинальных
напряжениях до 220 кВ включительно. Основным условием применения этой
схемы является наличие достаточного резерва в источниках энергии и линиях и,
следовательно, возможность кратковременного отключения одной из секций без
нарушения работы электроустановки в целом. Аналогичные устройства, но с об-
ходной системой шин, применяют при ограниченном числе присоединений в
качестве устройств среднего напряжения 110-220 кВ станций и подстанций.__
Распределение электроэнергии.
Производство электрической энергии мы рассмотрели в первой части статьи. Во второй мы узнаем, почему же электростанции работают параллельно, в объединенной энергосистеме, а не отдельно, каждая на своего потребителя. Так же посмотрим на элементы энергосистем, без которых они не могут существовать.
Понять, почему же энергосистемы работают параллельно, нам поможет суточный график производства и потребления электроэнергии, который был взят с сайта «СО ЕЭС». На верхнем графике показана частота в ЕЭС России, а точнее в объединенных энергосистемах Центра, Северо-запада, Юга, Средней Волги, Урала и Сибири, а на нижнем ОЭС Востока, которая хоть и имеет электрические связи с остальной энергосистемой, но работает не синхронно с ЕЭС России.
По оси 0Х откладывается время в часах, а по оси 0У – частота электрического тока в герцах. Шаг точек, по которым был построен график – 1 час.
Частота является показателем равенства производства и потребления активной энергии. Если частота больше 50 Гц, то энергии производиться больше, чем потребляется. Если частота меньше 50 Гц, то наоборот, энергии производиться меньше, чем нужно. Частота – это один из самых важных показателей энергосистемы. Именно при номинальной частоте все движущиеся механизмы – генераторы, двигатели работают в наиболее экономичном режиме.
В России принят стандарт, по которому частота не должна выходить за пределы в 50+-0.05 Гц. Как видите, осуществить такую точную уставку в несинхронной зоне не получается. Плюс не забываем, что мощность нагрузки меняется каждую секунду, а график построен с интервалом в час.
Если частота опустится ниже 48,5 Гц, а к тому времени не удалось поднять мощность генерации (такое бывает при аварийном отключении крупного энергоблока электростанции), то начинает работу АЧР (Автоматическая частотная разгрузка), которая по нескольким ступеням, отключает потребителей. Ее главная задача – остановить снижение частоты в энергосистеме, т.к. генераторы, вращаются в электрическом поле с частотой, кратной частоте системы, а на низких частотах возможно появления сильных вибраций. К тому же уменьшается производительность питательных и прочих насосов на электростанциях, и приходиться вынужденно снижать мощность генерации, т.к. уменьшается количество теплоносителя – воды.
Но отключить можно не каждого потребителя, поэтому все они были разделены на 3 категории. Третья – это потребитель, который без проблем переживет сутки без электроэнергии. К этой категории относится население. Резерв не обязателен. Именно на эту категорию нацелена АЧР.
Вторая – более ответственные потребители, которые будут иметь большой ущерб, брак продукции или экономические потери при отключении. Поэтому таких потребителей можно отключать только на время, необходимое для ручного или автоматического ввода резерва. Таким образом, вторая категория не должна отключаться действием АЧР. Обязательно есть резерв.
Первая категория. Самая ответственная нагрузка. При отключении электроэнергии возможны человеческие жертвы, техногенные катастрофы и прочие прелести человеческой цивилизации. Поэтому эта категория может быть отключена только на время, необходимое для автоматического включения резерва. Наличие резерва обязательно. Кроме того в первой категории выделяют еще одну – особую. Эта категория должна иметь третий резервный источник питания для безопасного завершения работы. Сюда, например, относятся АЭС.
Итак, первая причина объединения энергосистем – поддержание баланса производства и потребления. Вторая причина – при параллельной работе станций можно держать на каждой из них меньший резерв мощности. Он бывает:
1) Вращающийся . Это агрегаты электростанций, работающие в системе на мощности, меньшей максимальной. В среднем, это 50-80 %. В случае необходимости быстро поднять генерацию, в первую очередь использую именно этот резерв.
2) Горячий . К нему относятся агрегаты, которые не включены в систему, но при первой же необходимости могут быть включены за короткое время. В основном, к этому резерву стараются отнести ГЭС, т.к. та тепловых станциях такой режим работы крайне невыгоден.
3) Холодный . Агрегаты можно будет запустить в работу в течение довольно долгого времени.
Третья причина – в ЕЭС можно распределять нагрузку между станциями, для наиболее выгодной экономически работы как самих станций, так и системы. Не стоит забывать, что для ТЭЦ и АЭС наиболее выгодно и безопасно использовать базовый ражим работы. ГРЭС, ГАЭС и, частично, ТЭС нужно активнейшим образом привлекать к регулированию частоты.
Кроме того, мощность нагрузки меняется в течение суток и года. Традиционно в России суточный максимум нагрузки приходится на 11-00 и 19-00, а годовой – на зимнее время года. В течении ночи нагрузка минимальна, что требует разгрузки электростанций.
Основными элементами энергосистем являются сети и подстанции .
В России для сетей переменного тока принята стандартная шкала напряжений: 0.4, 3, 6, 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 кВ . В распределительных сетях городов, в основном, используют напряжения 0.4, 6, 10, 110 кВ; и трансформацию 110/6(10) кВ, а затем 6(10)/0.4 кВ. В сельской местности, в основном, трансформация 35/6(10) кВ. Системные сети, из которых и состоит ЕЭС России, исторически разделились на 2 условные части: ОЭС С-З, часть ОЭС Центра (Брянск, Курск, Белгород), где использую шкалу 110 – 330 – 750 кВ, и остальную, где есть шкала 110 – 220 – 500 кВ. На Кавказе распространена шкала 110 – 330 – 500 кВ.
Сегодня при проектировании новых сетей используют ту шкалу напряжения, которая исторически сложилась в регионах.
Сети разных напряжений можно «узнать» по внешнему виду практически со 100% вероятностью, если они исполнены в виде ВЛ. Не забываем, что система электроснабжения трехфазная, поэтому одна цепь содержит 3 провода (3 фазы). В сетях 0.4 кВ 4 провода (3 фазы и ноль).
1) ВЛ 6 (10) кВ. Один – два изолятора.
2) ВЛ 35 кВ. 3 – 5 изоляторов в гирлянде.
3) ВЛ 110 кВ 8 -10 изоляторов в гирлянде.
4) ВЛ 220 кВ 12 – 15 изоляторов в гирлянде.
5) ВЛ 330 кВ. Расщепление фазных проводников на 2 провода.
6) ВЛ 500 кВ. Расщепление фазных проводников на 3 провода.
7) ВЛ 750 кВ. Расщепление фазных проводников на 4-5 проводов.
Вы скажете: «А зачем проводники фаз расщепляют?» Расщепление – это один из методов борьбы с «Коронным разрядом» или попросту – короной. Корона – это самостоятельный газовый разряд, происходящий в резко неоднородных полях. В процессе коронирования воздух вокруг провода нагревается и ионизируется, на это тратиться энергия, к тому же возникают радиопомехи и шумовое загрязнение. Поэтому всячески стараются не допустить резких изменений электромагнитного поля — устанавливают минимальное эквивалентное сечение проводов, экраны на изоляторах и т.д.
Вы могли заметить, что провода крепятся к опорам по-разному. Это связано с функциями опор. Все они делятся на:
1) Анкерные. Эти опоры держат тяжение проводов, а так же их вес и другие воздействия. Расстояние между двумя соседними анкерными опорами называется анкерным пролетом. Анкерные опору позволяют делать повороты линий, их заходы на ПС, а так же уменьшают зону аварии при обрыве проводов. Соседние анкерные пролеты соединяются электрически с помощью перемычки – т.н. шлейфа.
2) В промежутке между анкерными пролетами расположены промежуточные опоры. Они держат вес проводов и ветровые воздействия на провод, и саму опору. По длине линии их должно быть не менее 70% от всех опор.
3) Специальные опоры
Служат для преодолевания каких-либо преград, например, водохранилища. В отличие от предыдущих типов опор, специальные опоры обычно подбирают под каждый отдельный случай и не выпускаются серийно.
Итак, линии, напряжением выше 1 кВ, какие бы они не были – кабельные или воздушные, приходят на ПС – подстанции. Они состоят из силового оборудования – систем и секций шин, силовых и измерительных трансформаторов, выключателей; устройств РЗиА, средств связи и т.д.
Рассмотрим некоторые элементы ПС.
1)Силовой трехфазный трансформатор.
Служит для преобразования одного класса напряжения в другое. Трансформаторы бывают повышающими и понижающими. Трехфазный трансформатор – это фактически 3 однофазных трансформатора, имеющих общий магнитопровод.
При коэффициентах трансформации меньше 3 используют автотрансформаторы, у которых вторичная обмотка является частью первичной, то есть они имеют не только магнитную, но и электрическую связь. Это повышает КПД трансформации.
2) Измерительные трансформаторы.
Рис 14, Рис 14,1
Трансформаторы тока. Включаются в цепь, как и амперметр, последовательно. С их помощью меряют токи, это один из основных элементов РЗиА. Особенность работы состоит в том, что ни при каких условиях нельзя разрывать цепь вторичной обмотки, иначе ТТ выйдет из строя, при этом обязательно будут голливудские эффекты…
Трансформаторы напряжения. Включаются, как и вольтметр, параллельно. От вторичных обмоток помимо защит, питаются непосредственно силовые цепи РЗиА.
3) Выключатели.
