ИЭ / 6 сем (станции+реле) / Наиважнейшие методические пособия / Учебное пособие_Производство электроэнергии_2012 г
.pdf
ется экономичной: здесь имеются три выключателя на четыре присоединения.
Рис. 10
5) Схема многоугольника (рис.11) является экономичной
Рис.11
31
(один выключатель на присоединение), и, кроме того, надежной и гибкой.
Все операции в ней производят только выключателями, любой элемент схемы выводят в ремонт без перерыва питания потребителей, при аварии на одном присоединении все остальные элементы остаются в работе; схема наглядна и проста. Недостатком схемы является сложность расширения и ухудшение ее положительных свойств при увеличении числа узлов.
На рис. 12 приведен пример схемы ТЭЦ, имеющей два повышенных напряжения.
Схемы РУ повышенных напряжений КЭС должны составляться
сучетом следующих требований [1, 2]:
−ремонт выключателей 110 кВ и выше производится без отключения присоединений;
−воздушная линия отключается от РУ не более чем двумя выключателями;
−трансформаторы блоков отключаются от РУ не более чем тремя выключателями;
−автотрансформаторы связи двух РУ отключаются не более чем шестью выключателями на обоих РУ и не более чем четырьмя — в одном из РУ;
−отказы выключателей РУ в нормальном и ремонтных режимах не должны приводить к одновременной потере двух транзитных параллельных линий, а также одновременному отключению нескольких линий, если при этом нарушается устойчивость параллельной работы ЭЭС;
−при отказах выключателей в нормальном режиме РУ не должно отключаться более одного блока, а в ремонтном режиме РУ
— не более двух блоков, при этом не должно возникать перегрузки линий и нарушения устойчивости.
32
Рис. 12
В соответствии с перечисленными требованиями применяются:
1)В РУ 35–220 кВ при числе присоединений до 4–6 и отсутствии необходимости расширения — упрощенные схемы и схемы многоугольников.
2)Для тех же РУ, но при большем числе присоединений — схемы с одной или двумя системами шин и обходной. Для РУ 35 кВ обходная система шин не предусматривается. Длительное время эти схемы считались основными типовыми на ВН КЭС, однако применительно к мощным электростанциям они недостаточно надежны.
33
3) Схемы с двумя системами сборных шин и тремя выключателями на два присоединения — полуторная (рис. 13) и четырьмя выключателями на три присоединения — 4/3 (рис. 14). В нормальных условиях все аппараты включены, каждое присоединение подключено через два выключателя. Все операции производят только выключателями.
Выключатели ремонтируют без перерыва питания. Авария в любом элементе не затрагивает нормальной работы других элементов. При к. з. на системе шин отключаются все выключатели, присоединенные к данной системе шин. Схему легко расширять. Недостатком является громоздкость конструкции, высокая стоимость РУ и усложнение релейной защиты.
4) Схема с двумя четырехугольниками, объединенными двумя перемычками с выключателями (рис. 15). Возможны схемы шестиугольника и двух шестиугольников, объединенных двумя перемыч-
34
ками с выключателями. В этих схемах каждое присоединение отключают двумя-тремя выключателями; но так как в целом число выключателей невелико, схемы экономичны.
5) Схема блоков генератор — трансформатор — линия (ГТЛ) (рис.16). Может применяться, если число блоков генератор — трансформатор соответствует числу линий, и есть возможность связать блоки на параллельную работу непосредственно на шинах приемных подстанций. При этом ограничиваются токи к. з. в сетях, упрощаются схемы сетей, релейной защиты, автоматики и управления. Недостатком схемы является то, что повреждение в любом элементе протяженного блока, особенно в линии (что наиболее вероятно), приводит к отключению всего блока. В связанной же схеме имеется возможность оставлять в работе неповрежденные элементы — линии или генераторы и трансформаторы.
Недостаток схемы ГТЛ может быть устранен, если все блоки связать на параллельную работу с помощью уравнительной системы шин (рис. 17). С развитием энергосистем схемы ГТЛ будут использоваться более широко.
В [1, 2, 7] описаны еще некоторые разновидности схем РУ высоких напряжений: трансформатор – шины, линия – шины и т.д.
35
Рис. 17
Особенности схем электрических соединений гидроэлектростанций
Ранее отмечалось, что схемы мощных ГЭС в определенной степени одинакова со схемами КЭС, их выполняют по блочному принципу. Однако при проектировании схем приходится учитывать некоторые особенности ГЭС. [1, 2].
1)Мощность ГЭС определяют расчетным водотоком и напором
вданном створе реки. ГЭС сразу проектируют на всю располагаемую мощность водотока и последующее их расширение практически исключается. Поэтому схемы ГЭС являются, как правило, стабильными (неизменными) в отличие от схем КЭС.
2)Агрегаты ГЭС обычно покрывают пиковую часть графика нагрузки системы, работают с переменной нагрузкой и должны сравнительно часто отключаться от сети.
3)На ГЭС часто ограничены площади для сооружения распределительных устройств. Главные трансформаторы ГЭС устанавливают у стен главного корпуса ГЭС, а открытые распределительные устройства сооружают на берегу, часто на значительном расстоянии от трансформаторов.
36
Исходя из указанных особенностей, на повышенном напряжении ГЭС применяют разнообразные схемы, обладающие достаточной гибкостью и надежностью при относительно невысоких капиталовложениях. К таким схемам прежде всего относятся многоугольники (треугольник, квадрат, шестиугольник), спаренные многоугольники, а также различные упрощенные схемы: шины — линии, шины — трансформаторы, простые и двойные мостики.
Для ГЭС характерны укрупненные блоки с выключателями в цепи генератора.
Имеется большое многообразие схем в виде ответвлений от проходящих линий (одной или двух).
РУ генераторного напряжения маломощных ГЭС выполняют с одной секционированной системой сборных шин, при этом стремятся использовать комплектное РУ с облегченными малогабаритными выключателями.
Схемы распределительных устройств подстанций
Главная схема электрических соединений подстанции выбирается с использованием типовых схем РУ 35–750 кВ (НТП подстанции). Из общего числа типовых схем (20) выделено 11 схем, рекомендуемых в первую очередь [4]. В период бурного строительства электрических сетей широко применялись при напряжении 110 (реже 35 и 220) кВ упрощенные схемы без выключателей, с отделителями и короткозамыкателями. Из-за недостаточной надежности такие схемы на вновь сооружаемых подстанциях запрещены.
Для РУ 35–220 кВ при малом числе присоединений рекомендуются схемы блоков линия — трансформатор, мостик, при напряжениях 110–750 кВ — многоугольник (треугольник, квадрат, реже шестиугольник), трансформаторы — шины с присоединением линий через два выключателя (рис. 18), трансформаторы — шины с полуторным присоединением линий, полуторная схема.
37
Рис. 18
При увеличении числа линий 35–220 кВ применяют одну секционированную систему шин, возможно подключение трансформаторов через развилку из двух выключателей, одну секционированную систему шин с обходной или две системы шин с обходной. Необходимо отметить, что двойные и обходные системы шин применяются только при специальном обосновании, в частности, в недостаточно надежных и нерезервированных электрических сетях.
На стороне низшего напряжения 6–10 кВ подстанций применяют схемы с одиночной секционированной системой шин. Для уменьшения тока к. з. секционные выключатели в нормальном режиме отключены; для этой же цели использует трансформаторы с повышенным значением uк, трансформаторы с расщепленной обмоткой НН или устанавливают реакторы в цепи трансформатора (рис. 19). Для независимого регулирования напряжения со стороны НН автотранс-
38
форматоров могут устанавливаться регулировочные линейные трансформаторы.
Рис. 19
При необходимости установки синхронных компенсаторов их подключают непосредственно к выводам НН автотрансформаторов, чтобы не происходило недопустимое увеличение тока к. з. в РУ 6–10 кВ.
При необходимости компенсации емкостных токов в сетях 35, 10, 6 кВ на ПС должны устанавливаться дугогасящие заземляющие реакторы с плавным и (или) ступенчатым регулированием индуктивности. На напряжении 35 кВ дугогасящие реакторы присоединяются, как правило, к нулевым выводам соответствующих обмоток трансформаторов через развилку из разъединителей, позволяющую подключать их к любому из трансформаторов. На напряжении 6 и 10 кВ дугогасящие реакторы подключаются к нейтральному выводу отдельного трансформатора, подключаемого к сборным шинам через выключатель.
Подводя итоги, необходимо отметить, что существует большое разнообразие схем РУ, особенно повышенных напряжений [1, 2, 6]. Выбор наилучшего решения возможен только на основе технико-
39
экономического анализа вариантов. Поэтому для выбранного варианта структурной схемы на основе рекомендаций намечают ряд вариантов РУ разных напряжений, оценивают по числу ячеек n капиталовложения в РУ каждого варианта Кру = nКя, где Кя — стоимость ячейки (сюда входит стоимость выключателя, разъединителей, трансформаторов тока и напряжения, разрядников, средств защиты, сигнализации и управления данной цепи, а также соответствующих строитель- но-монтажных работ). Затем проводят сравнение вариантов по надежности. В курсовом проекте студенты оценивают надежность логическим способом, сравнивая достоинства и недостатки схем.
Расчет надежности может быть выполнен таблично – логическим методом с помощью средств вычислительной техники. На кафедре электрических станций СПбГПУ разработана программа расчета надежности схем электрических соединений "Торas" для ЭВМ, составлены методические указания по выполнению расчетов.
При технико-экономическом обосновании рекомендуется применять комплектные распределительные устройства с элегазовой изоляцией (КРУЭ), размещаемые в закрытых помещениях, КРУЭ наружной установки, ячейки типа PASS или контейнерного типа. В этом случае схема РУ применяется достаточно простой: одна система шин, одна секционированная система шин, две системы шин (возможно с секционированием). Только при напряжениях 330–750 кВ возможна полуторная схема в КРУЭ. Данные КРУЭ и ячеек PASS приведены в Приложениях 7, 8.
1.7.Выбор схемы собственных нужд.
Вэтом разделе проекта обосновывают выбор схемы и источников питания системы нужд станций (СН).
При проектировании необходимо:
1)выбрать напряжения распределительных устройств СН;
2)определить число и мощность рабочих трансформаторов СН основной ступени напряжения;
40