Фиксированное распределение присоединений
Как правило при напряжениях 110 кВ и выше в такой схеме применяется фиксированное распределение присоединений, которое заключается в том, что половина трансформаторов линий подключена к одной рабочей системе шин, а другая к другой системе шин.
В нормальном режиме шины А1 и А2 работают параллельно через шиносоединительные выключатели QА, обходная система шин обесточена.
При необходимости ремонта линейного выключателя, например выключателя Q1 с помощью обходного выключателя кратковременно подают напряжение на обходную систему шин и проверяют ее исправность, затем обходные выключатели отключают и включают обходной разъединитель QS1. Затем снова включают обходной выключатель Q и линия Л1 получает питание по основному и обходному пути.
При 5 и менее присоединениях обходной и шиносоединительный выключатель совмещают. Существует 3 варианта совмещения:
Рассмотрим один из них.
Достоинства схемы
1. Возможность ревизии и ремонта любого из выключателей без разрыва цепи тока потребителя. Ремонтируемый выключатель заменяется обходным.
2. Возможность поочередной ревизии и ремонта шин
3. Отключение одной цепи не приводит к отключению других.
Недостатки
1. Отказ одного линейного выключателя при КЗ приводит к отключению половины всех присоединений РУ. Отказ шиносоединительного выключателя приводит к потере всех соединений РУ.
2. Большое количество разъединителей и операций с ними при выводе в ремонт выключателей, что усложняет эксплуатацию РУ.
3. Необходимы 2 дополнительных выключателя – обходной и шиносоединительный, что снижает экономичность этой схемы.
28.04.93
Схема с одной секционированной системой сборных шин
В соответствии с нормами технического проектирования ТЭС эта схема рекомендована как основная для современных ТЭЦ.
Изобразим эту схему
К
Обозначения на схеме:
G1,G2 – генераторы
Q1,Q2 – генераторные выключатели
QS1,QS2 – разъединители
LR1,LR2 – токоограничительные реакторы (одинарные)
LR3,LR4 – токоограничительные реакторы (сдвоенные)
QВ1 – секционный выключатель (нормально включенный)
LRВ1 – секционный реактор
В1,В2 – секции системы сборных шин
КРУ – комплектные РУ в состав которых входят выключатели
СН – собственные нужды
НГ – нагрузка
Сборные шины соединяют из 2-х секций В2. К каждой секции подключается генератор, линии потребителей (фидоры), ответвления на собственные нужды и трансформаторы ммм
Рассмотрим работу секции В1:
Электроэнергия от генератора G1 поступает на секцию В1, отсюда электроэнергия через реакторLR1 и выключатель КРУ питает потребители СН на напряжение 6 кВ. Основная часть электроэнергии поступает к местным потребителям через LR3 и КРУ. А оставшаяся часть электроэнергии выдается в энергосистему через Q3, Т1 и РУ.
Секционный выключатель QВ1 основную работу генераторов G1 и G2, равномерную загрузку и более экономичный режим.
При аварии на секции в1, то есть при КЗ в точке К1 отключается автоматически выключатель QВ1, Q3 и секция В1 остается без напряжения. Однако секция В2 и все ее присоединения продолжают работать нормально.
Секционный реактор LRВ1 предназначен для ограничения тока КЗ в межсекционной связи. Он выбирается на ток, составляющий 70% от номинального тока генератора, его индуктивное сопротивление Хр=10-18%.
Достоинства схемы
1. Простота и надежность
2. Экономичность, она достигается за счет экономии количества элементов и размещения их в одноэтажном здании ГРУ.
3. Высокая надежность электроснабжения потребителей достигается при условии, что потребители имеют резервное питание от других секций станции или другой станции.
Недостатки
1. Потери источника энергии (генератора) при аварии на секции на все время ремонта
2. Перерывы в электроснабжении потребителей не имеющих резервного питания от другой секции или сети.
Кольцевая схема
Эта схема представляет собой разновидность схемы с одной секционированной системой сборных шин и применяется при большом числе секций (3-4 секции).
В этой схеме число секций равно числу генераторов. Все секции с помощью секционных выключателей QВ1 и QВ2 – QВ4 и секционных выключателей LRВ1,….,LRВ4 соединены в кольцо.
Достоинства схемы
1. Соединение секций в кольцо позволяет поддерживать одинаковый уровень напряжения на секциях.
2. При отключении какого-либо генератора потребители данной схемы получают питание с 2-х сторон, что позволяет выбирать секционные реакторы на меньший ток (50-60% номинального тока генератора, Хр=8-10%).
Схема с 2-мя системами сборных шин
Применяется при большом числе присоединений на секцию (более 6-8). Ее применение особенно оправдано в тех случаях, когда потребители питаются по нерезервируемым линиям.
21.04.93
Схема с 2-мя системами шин и 3/2 выключателями присоединений
Эта схема нашла широкое применение в РУ 330 кВ и выше.
А1 и А2 – рабочие системы шин, все выключатели нормально включены. В этой схеме 6 присоединений и 9 выключателей 9/6=3/2 – на каждое соединение приходится 1,5 выключателя.
При числе цепочек 5 и более шины секционируются.
В нормальном режиме все выключатели включены. Обе системы находятся в нормальном режиме.
При КЗ на Л1 срабатывает релейная защита и отключаются выключатели Q4 и Q7. Все остальные присоединения остаются в работе. При КЗ в обмотках трансформатора Т1 срабатывает защита и отключаются выключатели Q1 и Q4, остальные присоединения остаются в работе. При КЗ на 1-й системе шин отключаются выключатели Q1-Q3, остальные присоединения остаются в работе. При одновременном КЗ на А1 и А2 срабатывает защита и отключает выключатели Q1-Q3, Q7-Q9, все присоединения остаются в работе.
В этом случае нарушается параллельная работа блоков.
Достоинства схемы
1. Исключается высокая надежность (при числе линий = числу трансформаторов).
2. При ревизии или ремонте любого выключателя все присоединения остаются в работе.
3. Схема позволяет в рабочем режиме опробовать любой выключатель.
Недостатки
1. Увеличение числа выключателей до 1,5 на присоединение.
2. Снижение надежности, если количество линий не равно числу трансформаторов.
3. Удорожание конструкции РУ при нечетном числе присоединений.
4. Усложнение цепей релейной защиты.
Пусть А1 на ремонте и КЗ Л2. Мы ххх Л1.
Недостаток 3: если число выключателей нечетное, то снижается экономичность.
4 недостаток Допустим выключатель Q4 выведен в ремонт и произошло КЗ на Л3. Срабатывает защита. Отключаются Q6,Q9, и линия Л2 получает питание от трансформатора Т1 и Т3.
Схема с 2-мя системами шин и 4/3 выключателями на присоединение
Схема с 2-х рядным расположением выключателей
Изобразим эту же схему для 2-х рядного расположения выключателей
LR1-LR3 – шунтирующие реакторы, которые служат для хххх
Схема 4/3 в разных своих вариантах имеет все достоинства полуторной схемы, но кроме того более экономична.
Схема генератор, трансформатор, линии с уравнительным обходным многоуголдьником
Q1-Q6 – уравнительно обходной многоугольник
Q7-Q9 – выключатели линий
QS1-QS3 - обходные разъединители (они нормально отключенные)
При КЗ на Л1 отключается Q7, однако блок Т1 остается в работе через уравнительно обходной многоугольник.
Если выключатель Q7 откажет, тогда отключаются Q1,Q2,Q10 и автомат гашения поля генератора G1. Выводится в ремонт выключатель Q7, включается обходной разъединитель QS1 и блок восстанавливается в работе.
При КЗ в обмотках трансформатора Т1 отключается Q1,Q2,Q7,Q10, линия Л1 теряет питание.
25.04.94
Главные схемы электрических подстанций
Главные схемы выбираются на основе схем развития энергосистемы или схем электроснабжения района. По способу присоединения к сети все подстанции можно разделить на 4 вида:
а) тупиковые;
б) ответвительные;
в) проходные;
г) узловые.
Изобразим структурные схемы этих подстанций
Тупиковая – это подстанция получающая электроэнергию от одной электрической установки по одной или 2-м параллельным линиям.
Ответвительная – подстанция присоединяется глухой отпайкой к одной или двум проходящим линиям.
Проходная – включается в рассечку одной или 2-х линий с двух сторон или односторонним питанием.
Узловая – подстанция к которой присоединено 3 и более линий питающей сети.
По назначению различают потребительские и системные.
Потребительские – предназначены для распределения электроэнергии между потребителями.
Системные – подстанции осуществляющие связь отдельных районов энергосистемы или различных энергосистем. Как правило это подстанции с высшим испытательным напряжением 220-750 кВ.
Требования к главным схемам подстанций
1. Главная схема должна обеспечивать высокую надежность электроснабжения потребителей подстанций и высокую надежность межсистемных связей в нормальном и послеаварийном режимах.
2. Допускать возможность расширения с учетом перспективы развития.
3. Учитывать требования противоаварийной автоматики.
4. Обеспечивать возможность проведения ремонтных работ на элементах схемы без отключения соседних присоединений.
Схемы тупиковых и ответвительных подстанций
Тупиковые и ответвительные подстанции выполняются по упрощенным схемам без выключателей высокого напряжения.
Подстанции с одним трансформатором и высоким напряжением 35-330 кВ выполняют по блочным схемам «линия-трансформатор».
Используются следующие виды блоков:
а) блок «линия-трансформатор» с разъединителем;
б) блок с предохранителем;
в) блок с отделителем и короткозамыкателем;
г) блок с отделителем и передачей отключающего импульса через системы телемеханики на выключатель линии.
Изобразим схемы этих блоков.
Q1 – выключатель высокого напряжения линии
Q2 – выключатель низкого напряжения (6-10 кВ)
Л – линии электропередач
QS – разъединитель
FS – предохранитель
QR – отделитель (нормально включен)
QN – короткозамыкатель (нормально отключен)
РЗ – релейная защита
ТО – импульс телеотключения
В нормальном режиме электроэнергия поступает на шины 6-10 кВ через выключатель Q1, разъединитель QS, трансформатор Т и выключатель Q2. Для отключения трансформатора в нормальном режиме во всех схемах используется выключатель Q2. рассмотрим как отключается трансформатор при КЗ в его обмотках.
Схема а – в этой схеме отключение трансформатора осуществляется выключателем линии Q1.
Для восстановления работы линии отключают QS и выключатель Q1. Эта схема применяется в условиях загрязненной атмосферы, что требует ххх количества коммутационных элементов (аппаратов).
Схема б – в этой схеме отключение трансформатора производится предохранителем FS, поэтому линия Л не отключается.
Схема в – для надежного срабатывания Q1 при КЗ в трансформаторе ставят короткозамыкатель QN.
При повреждении трансформатора релейной защитой отключается Q2 и включается QN создавая искусственное КЗ.
Затем срабатывает релейная защита линии и отключает Q1. После этого отключается отделитель QR и снова включается Q1. Работа линии восстанавливается.
Схема г – для облегчения работы Q1 при повреждении обмоток трансформатора используется система телеотключения. Импульс телеотключения передается по специальному кабелю, по линиям телефонной связи или по высокочастотному каналу линии высокого напряжения.
Достоинства схемы
1. Простота и экономичность
Недостатки
Схема а – 1. Потребление тока ХХ и мощности Рхх при отключении Q2.
2. Невысокая надежность, так как при КЗ в обмотках трансформатора Q1 может и не срабатывать.
Схема б – требуется высокая селективность предохранения и защиты линии.
Схема в – надежность схемы зависит от четкости и надежности работы короткозамыкателя и отделителя. Возникают тяжелые условия для работы Q1, так как он отключает неудаленное КЗ.
Схема г – требуется специальный канал связи.
Схемы тупиковых и ответвительных подстанций с 2-мя трансформаторами
2-х трансформаторные подстанции выполняют по схеме два блока с отделителями и неавтоматической перемычкой со стороны линии.
С – энергосистема
Q1,Q2 – выключатели ВН
Q3,Q4 – выключатели НН
Q5 – специальный выключатель
QS3,QS4 – ремонтная перемычка (один из разъединителей нормально отключен)
QR1,QR2 – отделители (нормально включен)
QN1,QN2 – короткозамыкатели (нормально отключен)
НГ1,НГ2 – нагрузка потребителей
В нормальном режиме электроэнергия от системы поступает к потребителям через Q1, Q3 и Q2, Q4.
26.04.94
При КЗ на линии Л1 отключается Q1 и Q3, но потребители нагрузки 1 продолжают получать питание через трансформатор Т2, через секционный выключатель Q5.
При КЗ в обмотках трансформатора Т1 отключается Q3, затем включается короткозамыкатель QN1. Релейная защита линии Л1 отключается, выключается Q1, после этого отключается отделитель QR1 и снова включается Q1. Линия Л1 продолжает работать нормально, потребители нагрузки 1 получают питание от Т2 через Q5.
При необходимости вывода в ремонт Л1 используется ремонтная перемычка.
Для ремонта например линии Л1 отключаются Q3,Q1, затем отключается QS1 и включаются QS3,QS4. После этого включается Q3 и трансформатор Т1, а так же его нагрузка НГ1 получает питание от линии Л2 через QS2,QS4,QS3.