Электрическая блокировка

Электрическая блокировка применяется в случае необслуживаемой подстанции, когда сигналы на коммутацию выключателей, разъединителей, заземляющих ножей приходит посредством телеуправления с удаленного объекта. Такая же ситуация характерна для дистанционного управления приводами разъединителей и заземляющих ножей в рамках одного энергообъекта. Электрическая блокировка не имеет в своем составе электромагнитных ключей. блокировочных замков. кинематических связей между подвижными частями электроустановки. Электрическая блокировка представляет собой совокупность контактов в схеме управления коммутационным аппаратом. запрещающих прохождение сигнала при определенных положениях соседних коммутационных аппаратов.

Ранее большого распространения данный способ не получил, потому что необходимо было тянуть много управляющих кабелей на большие расстояния.

Лекция 10 Наложение режимов друг на друга

Любую схемы мы анализируем с нескольких позиций:

1. Экономичность (делим число выключателей на число присоединений) если частное окажется сильно больше единицы, то схема будет считаться дорогой. Схемы колец обладают бесспорным плюсом.

2. Надёжность. При рассмотрении схемы необходимо рассматривать три режима работы:

   1. Нормальный. В случае описания нормального режима стоит описать какие аппараты включены, какие отключены в нормальном режиме.

   2. Ремонтный. В случае описания ремонтного режима выводите в ремонт выключатель, разъединитель, шину. (Разъединители мы ранее не выводили в ремонт, но тем не менее это тоже аппарат и его нужно ремонтировать, это несколько сложнее, но всё равно можно и нужно делать).

   3. Аварийный. Где-то случилось КЗ, и рассматривается, как ведёт себя РЗ, как ведёт себя оперативный персонал, чтобы создать послеаварийный режим.

Кроме того, есть накладки. Наложения двух режимов или даже трёх. Например, может произойти КЗ + отказ выключателя, то есть выключатель не отключается. Может произойти ремонт, и в течение этого ремонта где-то в другом месте КЗ, а может произойти всё одновременно. То есть в течение ремонта одного элемента мы получаем КЗ на другом элементе и отказ третьего элемента. При этом анализе мы никогда не совмещаем по времени два одноимённых отказа. Например, мы не рассматриваем ситуацию, что КЗ произошло одновременно на линии и на шине. Считаем, что это не расчётный случай. Он возможен. Акты расследования разных аварий показывают, что очень редко, но такое бывает. Инженеру важно при расчёте надёжности вовремя остановиться. Не стоит рассматривать ситуацию, что в центр РУ въезжает бульдозер и устраивает 10 КЗ в разных точках.

Надо сказать, что объект объекту рознь. При проектировке АЭС рассматриваются случаи с прямым попаданием самолёта в реакторную зону, а то и в сам реактор. При этом реактор должен не взорваться, а выжить, топливо не должно утечь куда-то там в нерасчётную полость, оно должно скопиться в «ловушке расплава», там должен прореагировать с этим топливом жертвенный материал, и всё должно закончиться не так страшно, как могло бы.

На РУ два КЗ в разных точках мы не рассматриваем. Точно так же, как и два ремонта, то есть, если мы выводим в ремонт выключатель, то нам не придёт в голову, одновременно, планово, вывести в ремонт соседнюю шину. Тем самым мы очень снизим надёжность объекта, хотя бывает, что один ремонт плановый, а другой аварийный. Но аварийный будет после КЗ, так что всё равно не рассматриваем. Так же не рассматриваем отказ двух выключателей одновременно, считаем, что это маловероятное событие, но разноимённые события друг на друга мы наслаиваем. То есть мы ремонтируем выключатель, мы можем это делать час, день, а может и неделю. И в течение этого времени почему бы не случиться КЗ где-то в другом месте. В этой ситуации может отказать выключатель. Выключатель просто так не отказывает. Он может отказать тогда, когда на него пришла внезапная команда на отключение.

Схема 4-х угольника

Рис. 55. Схема квадрата (четырёхугольника). Схема 110–7

Применяется в сетях 110 кВ и выше, в частности на напряжении 750 кВ на ЛАЭС долго существовала схема квадрата.

Такие схемы имеют место, когда есть два источника питания и две линии (под линией подразумевается не только линия, как таковая, но и АТ). На ЛАЭС-1 имелось два источника питания, линия, приходящая в ПС «ленинградская» и к РУ 330 кВ АТ. Для РУ 750 кВ это уходящая линия, поэтому там актуальна схема четырёхугольника.

Как вариант, в качестве одного из питательных элементов может выступать АТ.

На рис. 55 можно наблюдать шины, но как таковых шин нет. Их рисуют, чтобы не рисовать точку. Ошиновка там есть, но в классическом понимании шины, как схемах одинарных и двойных обходных и тд, нет.

Так же в данной схеме, помимо обычных разъединителей, есть ещё разъединители линейные/трансформаторные. Они помогут вывести в ремонт линию или трансформатор соответственно.

ВО ВСЕХ СХЕМАХ ДАННОГО РАЗДЕЛА РЕЧЬ БУДЕТ ИДТИ О СХЕМЕ КВАДРАТА, ЭТОГО Я УТОЧНЯТЬ В НАЗВАНИЯХ КАРТИНОК НЕ БУДУ.

Рис. 56. Нормальные режим (НР)

В нормальном режиме все выключатели и разъединители включены.

Для минимизации потери двух одноимённых присоединений трансформаторы и линии присоединяются к противоположным вершинам. То есть при наиболее тяжёлой ситуации потеряны будут максимум два разноимённых присоединения.

Рис. 57. Ремонт выключателя

Для того чтобы вывести выключатель В1 нужно отключить его и отключить его разъединители.

Как итог никаких присоединений не потеряли, но надёжность схемы снизилась из-за появления двух тупиковых присоединений. Если произойдёт КЗ на месте стыка Л2 или на выключателе В3, то скорее всего РУ развалится. Дальше вопрос в том, потянет ли Т1 нагрузку Л2, а Т2 потянет ли нагрузку Л1 или нет. Но если КЗ произойдёт прямо в вершине, к которой присоединена Л2, то и Л2, Т1 будут локализованы.

Рис. 58. Вывод в ремонт трансформатора или линии.

Для вывода в ремонт Т1 отключаем выключатели В1 и В2.

Затем отключаем разъединитель Р3

Тем самым выводим в ремонт трансформатор, накладываем на него заземление, это может быть местный ЗН или переносное заземление.

После этого нам надо восстановить режим, повысив надёжность кольца. Сейчас кольцо разомкнуто. С одной стороны ничего не потеряно, но с другой стороны надёжность РУ снижена.

Предположим, что это не тупиковая ПС, а через неё шёл транзит из одной энергосистемы в другую. Так называемая проходная подстанция. При КЗ на элементе мы бы потеряли связь. Поэтому надо восстановить кольцо.

Включаем выключатели В1 и В2, и система продолжает работать в надёжном ключе, как и раньше.

Рис. 59. КЗ на Т1

Всё будет так же, как и в прошлой ситуации. Разница лишь в том, что это будет делать не оперативный персонал, а РЗ.

А именно:

1. РЗ отключает В1 и В2

2. Оперативный персонал отключает Р3

3. Включаем В1 и В2

Рис. 60. КЗ на Т1 + отказ В1.

1. РЗ отключает В2

2. УРОВ отключает В4, т. к. не сработал В1

3. Где-то на конце Л1 отключается

4. Оперативный персонал (ОП) отключает Р3

5. ОП отключает Р1 и Р2

6. Включаем В2 и В4

Как итог:

Мы потеряли два разноимённых элемента, при чём одни на долго (Т1), а другой (Л1) – краткосрочно, на время оперативных переключений.

УРОВ запускается не после отказа В1, УРОВ запускается сразу же. То есть при КЗ на всякий случай запускается УРОВ, то есть, когда происходит КЗ, конкретно на элементе, который показан на рис. 60 срабатывает не только РЗ, но и начинает отсчёт времени УРОВ. УРОВ готов отключить В3 и В4. Дальше если В1 и В2 срабатывают, ток исчезает, перестаёт запитываться определённое реле, которое запустило УРОВ. УРОВ возвращается в исходное состояние, но всё это время он ждал, пока отключится В1, В2 и отсчитывал мили секунды, его уставка по времени 0,3–0,6 с. Если за это время не отключился выключатель В1, то система понимает, что ей не нужно возвращаться и в итоге отключает В4. Проблема в том, что мы не знаем откажет выключатель или нет, поэтому УРОВ и РЗ запускаются одновременно.

Первым делом всегда отключаем разъединители повреждённого элемента.

Чаще всего выключатели не срабатывают, потому что:

1. Не сработал привод, то есть в приводе оборвалась катушка отключения, перестал работать электродвигатель, привод замёрз

2. Произошла утечка дугогасительной среды выключателя, контакты разошлись, но между ними пылает дуга

3. Неполнофазное отключение выключателя, то есть одной отключился, а двумя нет, такое бывает тоже из-за привода…

4. Кроме того, из-за электродинамического воздействия токов КЗ, если выключатель неправильно выбран или он старый уже, то возможно, что перекосило контакты, и они не могут разомкнуться механически, они застряли. Или их сварило тепловой нагрузкой, если выключатель неправильно выбран по термической стойкости. Точнее выбран то он был правильно, но пока он существовал, токи КЗ подросли, и выключатель перестал проходить по этому параметру. Такого не должно быть, но допустим, так случилось.

Мы могли бы рассмотреть точно так же и отказ В2, но так как они с В1 симметричны, то этот случай не принесёт ничего нового в наши рассуждения.

КЗ может так же произойти на самом выключатели, при том, это целый спектр ситуаций, например, правостороннее КЗ, левостороннее, на корпус, КЗ на землю, замыкание между соседними фазами (иногда одностороннее, иногда двухстороннее). Предлагается в дальнейшем рассматривать самый серьёзный случай – двухстороннее КЗ. То есть два контакта начали отключаться и дуга, по какой-то причине, перекинулась на заземлённый корпус. Получается, что есть электрический контакт двух расходящихся металлических контактов. Ещё эти оба контакта имеют электрическую связь с землёй. Такое КЗ эквивалентно двум КЗ с обеих сторон выключателя.

Рис. 61. КЗ на В2 + отказ В1

1. РЗ отключит В3

2. УРОВ отключит В4

3. Где-то далеко отключатся Л2, Т1, Л1

4. ОП отключает Р4 и Р5

5. ОП отключает Р1 и Р2

6. Включаем В3 и В4

Итог:

На время ремонта будет потеряно присоединение Т1. На время оперативных переключений все остальные присоединения.

Рис. 62. Ремонт В3 + КЗ Т1

1. РЗ отключает В1 и В2

2. ОП отключает Р3

3. Включаем В1 и В2

Итог:

Т1 теряем на время ремонта. Л2 на время оперативных переключений.

Рис. 63. Ремонт В3 + КЗ на В1

1. РЗ отключает В2 и В4

2. Где-то далеко отключаются Л1 и Т1

3. ОП отключает Р1 и Р2

4. Включаем В2 и В4

Итог: на время оперативных переключений теряем все присоединения. В дальнейшем в каком-то балансе продолжают существовать пары Т1 и Л2, а также Т2 и Л1. Если имеем такую возможность, то оставляем такой послеаварийный режим.

Рис. 64. КЗ на Т1 + ремонт В3 + отказ В1

1. РУ отключает В2

2. УРОВ отключает В4

3. Где-то далеко отключается Л1

4. ОП отключает Р3

5. ОП отключает Р1 и Р2

6. Включаем В4

Итог: Т1 и Л2 потеряны на время ремонта. Л1 и Т2 на время оперативных переключений.

Таблица анализа аварийных ситуаций.

В этой таблице есть столбцы и строки. Строки – это то, где произошло КЗ (например, Т1, Л1, Т2, Л2, генераторы какие-то, выключатели, шины). Столбцы – это исходные режимы (например, первый столбец – это исходный нормальный режим, второй столбец – ремонт n-ого выключателя, третий – ремонт n-ой шины и т. д.). На пересечение каждой строки и столбца мы пишем код авария, например потеряли две линии и один трансформатор, при этом это на короткий срок, а то на долгий. Объекты, которые критично потерять, определяет заказчик (к примеру, два генератора и одну линию), при этом мы находим все подходящие под описание случаи. Потом мы берём ʎ - интенсивность отказа соответствующей строки и умножаем на q столбца (у каждого столбца есть своя q (не знаю, маленькая она или большая)) (q – это вероятность пребывания схемы в конкретном режиме, например, нормальном). Мы перемножаем ʎ на соответствующие q, и всё это суммируем. Получаем интенсивность отказа и сравниваем её для разных схем. После чего выбираем более подходящую. Есть ещё методика, по которой можно вычислить длительность нахождения в выбранном аварийном режиме.

Схема 3/2

Схема 3/2 сложнее, ибо в ней помимо принципа шин, есть ещё принцип колец.

3/2 применяется на напряжениях 330 кВ и выше. Для использования на 110 или 220 нужно серьёзное технико-экономическое обоснование. Которому нас не учат, поэтому в местах, где будут в последствии задаваться вопросы лучше не использовать. (это на будущее)

Для нормального применения данной схемы, желательно, чтобы число присоединений было чётным. Но оно может быт и нечётным, просто одна из ячеек будет необычной (не 3 выключателя, а 2). Обычно такое отклонение от типизации делают при числе присоединений 5, 7, 11. Для 9 присоединений используют схема 4/3. Если число делится и на 2 и на 3, то мы не мудрим со схемой 3/2, а делаем 4/3. Для 6 можно и так и так, но вот для 12 уже точно 4/3. Потому что если на 12 сделать 3/2, то будет 6 ячеек ( ячейка это совокупность двух присоединений и их трёх выключателей). При КЗ на шине одновременно должны будут отключиться 6 выключателей, а для аккумуляторной батареи это очень серьёзный напряг, после этого она скорее всего будет разряжена. Поэтому есть ограничения по числу одновременно присоединённых выключателей. В такую схему нужно будет ставить СВ. В таком случае будет 6 ячеек и ещё два дополнительных выключателя. Таким образом будет 20 выключателей на 12 присоединений, что при деление даст 1,67, а это очень дорого. Поэтому удобнее использовать 4/3.

В нормальном режиме включены все выключатели и все разъединители.

ДАЛЬШЕ РЕЧЬ БУДЕТ О ВЫВОДАХ, КЗ И ТД ТОЛЬКО В СХЕМАХ 3/2!

Рис. 65. Вывод в ремонт присоединений.

1. Отключаем В1 и В2

2. Отключаем линейный разъединитель

3. Включаем В1 и В2, тем самым повышая надёжность присоединения Т1 со всем РУ

Рис. 66. Вывод в ремонт В2

1. Отключаем В2

2. ОП отключает его разъединители

Рис. 67. Вывод в ремонт СШ

1. Отключаем В1, В4 и В7, если это происходит планово, то отключаем их по очереди, чтобы аккумулятор не разряжался сильно

2. ОП отключает шинные разъединители Р1, Р2 и Р3

Рис. 68. КЗ на Л1

Всё то же самое, что и при выводе в ремонт, только отключает выключатели РЗ

1. РЗ отключает В1 и В2

2. ОП отключает линейный разъединитель

3. Включаем В1 и В2

Рис. 69. Двустороннее КЗ на В2

1. РЗ отключит В1 и В3

2. Где-то далеко отключатся Т1 и Л1

3. ОП отключит разъединители В2

4. Включаем В1 и В3

Итог:

Потеря Л1 и Т1 на время оперативных переключений.

Рис. 70. КЗ на В1

1. РЗ отключит В2, В4, В7

2. Где-то далеко отключится Л1

3. ОП отключит разъединители В1

4. Включаем В2, В4, В7 (В4, В7 включили, чтобы восстановить кольцо)

Итог:

Потеря Л1 на время оперативных переключений

Рис. 71. КЗ на СШ

1. РЗ отключит В1, В4, В7

2. ОП отключит Р1, Р2, Р3

Рис. 72. КЗ на Л1 + отказ В2

1. РЗ отключает В1

2. УРОВ отключает В3

3. Где-то далеко отключается Т1

4. ОП отключает линейный разъединитель Л1

5. ОП отключает разъединители В2

6. Включаем В1

Итог: Потеря Л1 на длительность ремонта. Потеря Т1 на длительность оперативных переключений.

Рис. 73. КЗ на Л1 + отказ В1

1. РУ отключает В2

2. УРОВ отключает В4 и В7

3. ОП отключает линейный разъединитель Л1

4. ОП отключает разъединители В1

5. Включаем В4 и В7

Итог: на время ремонта теряется Л1.

Рис. 74. КЗ на СШ + отказ В1

1. РУ отключает В4 и В7

2. УРОВ отключает В2

3. Где-то далеко отключается Л1

4. ОП отключает Р1, Р2 и Р3

5. ОП отключает второй разъединитель В1

6. Включаем В2

Итог: на время оперативных переключений теряем Л1.

Рис. 75. КЗ на В2 + отказ В1

1. РУ отключит В3

2. УРОВ отключит В4 и В7

3. Где-то далеко отключатся Л1 и Т1

4. ОП отключит разъединители В2

5. ОП отключит разъединители В1

6. Включаем В3, В4, В7

Итог: на время ремонта потеряем Л1. На время оперативных переключений Т1.

Рис. 75. КЗ на В1 + отказ В2

1. РЗ отключает В4, В7

2. УРОВ отключает В3

3. Где-то далеко отключаются Л1 и Т1

4. ОП отключает разъединители В1

5. ОП отключает разъединители В2

6. Включаем В3, В4, В7

Итог: на время ремонта потеряли Л1. На время оперативных переключений Т1.

Рис. 76. КЗ на В1 + отказ на В4

1. РЗ отключит В2 и В7

2. УРОВ отключит В5

3. Где-то далеко отключаться Л1 и Т2

4. ОП отключит разъединители В1

5. ОП отключит разъединители В4

6. Включим В2 и В5

Итог: потеря на время оперативных переключений Л1 и Т2.

Рис. 76. КЗ на СШ2 + отказ В6 + ремонт В2

1. РЗ отключит В3, В9

2. УРОВ отключит В5

3. Где-то далеко отключится Л2

4. ОП отключит ШР при СШ2

5. ОП отключит второй смежный разъединитель с В6

6. Включаем В5

Итог: на время оперативных переключений теряем Л2. На время ремонта теряем Т1.

Схема 4/3 ахахахахах, я хуй знает, почему оно бежевое, дико ору, но такие уж картинки вышли, ахахаххахахахахахах

Рис. 77. Схема 4/3

На данной картинке трансформаторы тяготеют к разным точкам подключения. В первой ячейке к нижней, во второй к центральной, в третьей к верхней. Так надёжнее.

Рис. 78. Вывод в ремонт Л1

1. Отключаем В2 и В3

2. Отключаем линейный разъединитель

3. Включаем В2 и В3

Если бы не было линейного разъединителя, то кольцо было бы нарушено, и надёжность схемы снизилась бы. К примеру, если бы на СШ1 произошло КЗ, то Л2 из-за отсутствия замкнутого кольца была бы потеряна на время ремонта.

Рис. 79. Вывод в ремонт выключателя В2

1. Отключить выключатель

2. Отключить его разъединители

Рис. 80. Вывод в ремонт разъединителя

1. Отключить В2 и В3

2. Отключить где-то далеко Л1

3. Отключить смежные с линейным разъединителем разъединители выключателей В2 и В3

Минусом вывода в ремонт разъединителя является нарушение целостности смежной ячейки.

Рис. 81. Вывод в ремонт вот этого вот разъединителя

1. Отключаем В2 и В3

2. Отключаем линейный разъединитель

3. Отключаем второй разъединитель В2 и верхний В3

Итог: потеря Л1 на время ремонта разъединителя.

Рис. 82. Вывод в ремонт Р1

1. Отключаем В1, В5 и В9

2. Отключаем Р2 и Р3

3. Отключаем второй разъединитель В1

Рис. 83. Вывод в ремонт СШ1

1. Отключаем В1, В5 и В9

2. Отключаем шинные разъединители Р1, Р2 и Р3

Рис. 83. КЗ на Л1

1. РЗ отключает В2 и В3

2. Оп отключает линейный разъединитель

3. Включаем В2 и В3

Итог: теряем линию на время ремонта.

Рис. 84. КЗ на Л1 + отказ В2

1. РЗ отключит В3

2. УРОВ отключит В1

3. ОП отключит линейный разъединитель

4. ОП отключит разъединители В2

5. Включаем В1

Итог: Л1 теряется на время ремонта, Л2 на время оперативных переключений.

Рис. 85. КЗ на СШ2 + отказ В4

1. РЗ отключит В8 и В12

2. УРОВ отключит В3

3. ОП отключит шинные разъединители и второй разъединитель В4

4. Включаем В3

Итог: Потеря Т1 на время оперативных переключений.

Рис. 86. Ремонт СШ2 + отказ В2+ КЗ на Л1

1. РЗ отключит В3

2. УРОВ отключит В1

3. ОП отключит линейный разъединитель и разъединители В2

4. Включить В1

Итог: потеряем на время ремонта Л1 и Т1. На время оперативных переключений Л2.

Рис. 87. Ремонт В10 + отказ В9 + КЗ на СШ1

1. РЗ отключит В1 и В5

2. Где-то далеко отключится Т3

3. ОП отключит Р1, Р2 и Р3

4. ОП отключит нижний разъединитель В9

Итог: Потеря Т3 на время ремонта.

Рис. 88. Ремонт верхнего разъединителя В8 + КЗ на СШ1 + отказ В5

1. РЗ отключает В1 и В9

2. УРОВ отключает В6

3. ОП отключает шинные разъединители СШ1 и смежные с выключателем В5

4. Включить В6

Итог: на время ремонта теряем Л3 и Т2. Л4 на время оперативных переключений.