Раздел 3. Режимы работы схем электрических соединений
В настоящем разделе рассмотрены принципы построения и режимы работы некоторых наиболее распространённых схем электрических соединений.
По действующим нормативным документам 26 для схем электрических соединений рассматриваются три вида режимов работы:
нормальный – это режим, в котором все элементы схемы находятся в работе, обеспечивая в полном объёме выдачу всей генерируемой мощности, транзитный переток мощности и электроснабжение потребителей;
ремонтный – это режим, в котором один (или более – при соответствующем обосновании) элемент схемы отключен для проведения планового ремонта; при этом пропускная способность оставшихся в работе элементов схемы должна исключать ограничение транзита мощности, запирание генерирующей мощности, ограничение электроснабжения потребителей; допускается временное ограничение электроснабжения потребителей или величины транзита мощности (в пределе временный перерыв транзита мощности);
послеаварийный – это режим, который создаётся после аварийного отключения (отказа) одного из элементов схемы.
Расчётная авария – это единичный отказ элемента схемы или отказ одного из элементов во время ремонта другого элемента схемы.
Нерасчётные аварийные режимы – это отказ двух или трёх элементов схемы, сопровождающийся значительными разовыми экономическими последствиями, которые допускается учитывать, если расчётные аварийные режимы в сравниваемых вариантах соизмеримы.
В послеаварийных режимах допустимо снижение или даже перерыв транзита мощности, ограничение электроснабжения потребителей при наличии технико-экономического обоснования (ТЭО) с учётом затрат на увеличение пропускной способности схемы, исключающей указанные ограничения.
Согласно 25 в любых схемах электрических соединений отключение присоединений должно производиться: линейных – не более чем двумя выключателями; трансформаторных – при напряжении до 500 кВ – не более чем четырьмя выключателями; при напряжении 750 кВ – не более чем тремя выключателями.
В рамках настоящего пособия не ставится задача подробного изложения последовательности производства оперативных переключений, даётся лишь описание необходимых операций для создания тех или иных режимов.
3.1. Схема соединения с одной рабочей системой шин
Эта схема относится к категории полных схем со сборными шинами. (Полные схемы – это схемы в которых число выключателей равно или больше числа присоединений: nв nприсоед. Наряду с полными схемами существуют упрощенные схемы, в которых число выключателей меньше числа присоединений: nв nприсоед).
Принцип построения схемы. Каждое присоединение (цепь линии или трансформатора) подключается к системе сборных шин (СШ) через один выключатель (В), один шинный разъединитель (ШР) и один линейный (ЛР) или трансформаторный (ТР) разъединитель (рис. 3.1).
Основными достоинствами этой схемы являются: простота её построения, производства оперативных переключений и эксплуатационного обслуживания, исполнения устройств релейной защиты и автоматики; удобство монтажа; высокая надёжность; сравнительно невысокие стоимость и эксплуатационные затраты. Все коммутационные операции производятся выключателями. Разъединители служат лишь для снятия напряжения с отключённого участка или элемента схемы и для создания видимого изоляционного промежутка.
Рис. 3.1. Схема с одной рабочей системой сборных шин
Нормальный режим работы. В этом режиме схемы всех присоединений собраны разъединителями на систему сборных шин и выключатели всех присоединений включены. Для вывода из работы какой-либо цепи достаточно отключить выключатель этой цепи и при необходимости разобрать её схему разъединителями (ЛР, ШР). При производстве оперативных переключений каких-либо изменений в режиме работы вторичных цепей (цепи релейной защиты и автоматики) производить не требуется.
Ремонтный режим. Вывод в ремонт любого из присоединений (линия, трансформатор) не встречает каких-либо затруднений. Достаточно отключить требуемое присоединение его выключателем и разобрать схему разъединителями (ЛР, ШР). Целесообразно одновременно выполнять ремонт выключателя и линейного разъединителя данного присоединения.
При этом никаких ограничений по режиму работы схемы и пропускной способности оставшихся в работе присоединений не возникает. Также нет никакой необходимости производить какие-либо изменения в режиме работы устройств релейной защиты и автоматики.
Наиболее существенным недостатком этой схемы является ремонт системы сборных шин и шинных разъединителей, когда приходится полностью гасить все присоединения. Однако применение комплектных распределительных устройств (КРУ), где фактически отсутствуют разъединители как самостоятельные аппараты (их роль выполняют разъёмные контакты выкатных тележек выключателей), сборные шины помещены в закрытые шинные отсеки с установкой современных высоконадёжных элегазовых или вакуумных выключателей, делает этот недостаток ничтожным.
Послеаварийный режим. Наиболее частым является режим после отключения повреждённого присоединения. Повреждённое присоединение отключается своим выключателем (расчётная авария), не вызывая нарушения режима работы и пропускной способности остальных неповреждённых присоединений.
Более серьёзные послеаварийные последствия возникают при отключении повреждённого присоединения с отказом его выключателя. В этом случае автоматика (устройство резервирования отказа выключателя – УРОВ) отключает все выключатели данной системы шин. Происходит полное погашение всех присоединений. Для восстановления работы неповреждённых присоединений необходимо отключить ШР повреждённого присоединения и затем дистанционно включить выключатели неповреждённых присоединений. Если речь идёт о подстанции, то перерыв работы неповреждённых присоединений определяется только временем, необходимым для выполнения указанных оперативных действий. Сложнее обстоит дело, если подобная авария происходит в системе собственных нужд электрической станции. В этом случае нарушается работа технологических механизмов и схем и восстановление послеаварийного режима требует значительно большего времени, определяемого не только восстановлением электрических схем, но и временем восстановления технологического режима.
Указанные недостатки можно несколько снизить за счёт секционирования системы сборных шин. Секционный выключатель под действием соответствующей защиты сборных шин отключается при повреждении на какой-либо секции, изолируя тем самым повреждённую секцию от неповреждённой, что позволяет сохранить в работе часть присоединений.
Как уже было указано ранее, при применении КРУ отмеченные недостатки являются несущественными, а достоинства делают её основной в системе электроснабжения собственных нужд электрических станций всех типов.