ИЭ / 6 сем (станции+реле) / Наиважнейшие методические пособия / Учебное пособие_Электрическая часть станций и подстанций_2019
.pdfУдобство эксплуатации заключается в наглядности и простоте схемы, снижении вероятности ошибочных действий персонала в процессе эксплуатации, минимизации количества переключений в первичных и вторичных цепях, уменьшении количества аварий из-за ошибок персонала и отказов электрооборудования при оперативных переключениях.
Технологическая гибкость – способность схемы адаптироваться к изменяющимся условиям работы при плановых ремонтах, аварийновосстановительных работах, расширении, реконструкции.
Компактность – подразумевает минимизацию площади, занимаемой электрооборудованием (например, при сооружении КРУЭ требуется площадь в 10 и более раз меньше, чем при сооружении ОРУ).
Унифицированность – подразумевает использование типовых проектных решений, позволяющих снизить трудовые и финансовые затраты на проектирование, монтажные и пусконаладочные работы, эксплуатацию электростанции или подстанции.
Экологическая чистота – означает степень воздействия электростанции или подстанции на окружающую среду (электрические и магнитные поля, шум, выбросы).
Перечисленные требования необходимо учитывать при выборе схем электрических соединений, включая схемы распределительных устройств. На выбор схем РУ также оказывает влияние совокупность следующих факторов:
-тип электростанции, подстанции;
-число и мощность генераторов, трансформаторов;
-уровни напряжения и число линий для питания нагрузки и связи с энергосистемой;
-значения токов короткого замыкания и наличие оборудования требуемых параметров;
-площадь территории для сооружения РУ;
-климатические факторы внешней среды;
-возможная конструкция РУ (КРУ, ОРУ, ЗРУ, КРУЭ).
Различают три основные группы схем электрических соединений:
1)блочные схемы;
2)схемы РУ со сборными шинами: с одним выключателем на присоединение (коммутация присоединения одним выключателем), с увеличенным количеством выключателей на присоединение (коммутация присоединения двумя выключателями);
3)схемы РУ в виде мостиков и многоугольников (кольцевые схемы).
31
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.2 |
|
|
Категории надежности электроснабжения потребителей |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
Классификация |
Последствия перерыва электроснабжения |
Источники питания |
Перерыв питания при |
|
|||
|
|
|
|
|
нарушении электроснаб- |
|
|
|
|
|
|
|
жения |
|
|
1-я категория |
- опасность для жизни людей, |
два |
независимых |
вза- |
допускается на время ав- |
|
|
|
- угроза для безопасности государства, |
имно |
резервирующих |
томатического |
восстанов- |
|
|
|
- значительный материальный ущерб, |
источника питания |
ления питания |
|
|
||
|
- расстройство сложного технологического |
|
|
|
|
|
|
|
процесса, |
|
|
|
|
|
|
|
-нарушение функционирования особо важ- |
|
|
|
|
|
|
|
ных элементов коммунального хозяйства, |
|
|
|
|
|
|
|
объектов связи и телевидения; |
|
|
|
|
|
|
1-я особая |
- бесперебойная работа необходима для |
дополнительное |
пита- |
|
|
|
|
категория |
безаварийного останова производства с це- |
ние от третьего незави- |
|
|
|
||
|
лью предотвращения угрозы жизни людей, |
симого взаимно резер- |
|
|
|
||
|
взрывов и пожаров |
вирующего источника |
|
|
|
||
2-я категория |
- массовый недоотпуск продукции, |
два |
независимых |
вза- |
допускается на время, не- |
|
|
|
- массовый простой рабочих, механизмов и |
имно |
резервирующих |
обходимое для включения |
|
||
|
промышленного транспорта, |
источников питания. |
резервного питания дей- |
|
|||
|
- нарушение нормальной деятельности зна- |
|
|
|
ствиями дежурного персо- |
|
|
|
чительного количества городских и сель- |
|
|
|
нала или выездной опера- |
|
|
|
ских жителей |
|
|
|
тивной бригады. |
|
|
3-я категория |
Электроприемники, не подпадающие под |
один источник питания |
время ремонта или замены |
|
|||
|
определения первой и второй категорий. |
|
|
|
поврежденного |
элемента |
|
|
|
|
|
|
не превышает 1 суток. |
|
|
32
2.3 СХЕМЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ СО СБОРНЫМИ ШИНАМИ
Основное электротехническое оборудование электрических станций и подстанций и коммутационные аппараты соединяются проводниками, образующими токоведущие части. Система проводников, служащая для приема и распределения электроэнергии, названа сборными шинами. Сборные шины применяются в тех случаях, когда число источников питания и отходящих линий не одинаково. Применение сборных шин предусматривает возможность дальнейшего расширения распределительного устройства, обеспечивает большую универсальность режимов его работы.
2.3.1. Схема с одной системой сборных шин
При рассмотрении свойств различных схем допустимо не показывать подключение измерительных трансформаторов тока и напряжения, а изображать только источники питания, коммутационные аппараты (выключатели, разъединители), отходящие линии.
На рис. 2.2 приведен фрагмент схемы, где изображены 2 генератора, работающие параллельно на сборные шины (СШ). От шин отходят линии для питания потребителей. Таким образом, согласно определению, с помощью сборных шин электроэнергия, принимаемая от источников, распределяется между потребителями.
Например, при мощности генераторов 60 МВт, суммарная мощность потребителей без учета расхода на собственные нужды может составлять 120 МВт. Ввиду того, что пропускная способность кабельных линий для распределительных сетей 10 кВ составляет не более 5 МВт, число отходящих линий должно соответствовать 120 МВт / 5 МВт = 24. Без сборных шин не обойтись.
Схема проста и наглядна. Число выключателей равняется числу присоединений, в каждой цепи кроме выключателя предусмотрена установка шинного (примыкает к сборным шинам) и линейного разъединителей, обеспечивающих отделение выключателя от других частей схемы во время ремонта. Схема экономична ввиду сравнительно малого количества выключателей и наличия только одной системы шин, однако достаточно ненадежна.
33
Рис. 2.2 Схема с одной системой сборных шин При анализе вариантов схем РУ рассматривают нормальный режим и
надежность схем в следующих случаях:
-короткое замыкание на сборных шинах,
-ремонт сборных шин и шинных разъединителей,
-ремонт выключателей.
В нормальном режиме все выключатели и разъединители включены. При коротком замыкании на сборных шинах все выключатели должны быть отключены устройствами релейной защиты, что приводит к полному погашению схемы и отключению всего оборудования и потребителей. При ремонте системы шин и шинных разъединителей также необходимо полное отключение схемы. При ремонте выключателя отключают цепь, где установлен выключатель.
Схема применяется очень редко и только при одном источнике питания.
2.3.2. Схема с одной секционированной системой сборных шин
Широкое распространение на электрических станциях и подстанциях получила схема с одной системой сборных шин, секционированной выключателем. Сборные шины делят на секции, при этом число секций, как правило, равно числу источников питания. Отходящие линии распределяют равномерно между секциями.
На схеме рис. 2.3 источники питания Г1 и Г2 подключены к разным секциям сборных шин с помощью выключателей и разъединителей. Секции можно электрически соединить с помощью секционного выключателя (ВС). В нормальном режиме ВС включен, что обеспечивает параллельную работу источников питания на общую нагрузку. Параллельная работа источников питания имеет преимущества с точки зрения надежности, потерь мощности и электроэнергии.
34
Рис. 2.3 Схема с одной секционированной системой сборных шин В числе достоинств схемы – наглядность и простота. Однотипность опе-
раций с разъединителями снижает аварийность из-за неправильных действий персонала. Например, для отключения линии Л1 необходимо отключить В1, для ремонта Л1 необходимо отключить В1 и создать видимый разрыв разъединителем Р1. При выводе в ремонт В1 – отключить В1, шинный и линейный разъединители Р1 и Р2. Схема экономична (экономичность оценивается числом выключателей и сборных шин). Кроме того, в такой схеме можно резервировать питание потребителей, подключая их к разным секциям (в случае, когда электропитание одного потребителя выполнено по нескольким линиям).
Рассмотрим особенности схемы с точки зрения надежности. При коротком замыкании на сборных шинах (т. К1) отключаются выключатели В1, В2, В3, ВС, что приводит к обесточиванию лишь одной секции. Однако авария в секционном выключателе приводит к полному погашению схемы. Ремонт системы шин и шинных разъединителей проводится посекционно, из-за чего теряется только одна секция. При ремонте выключателя аналогично предыдущей схеме требуется отключение цепи ремонтируемого выключателя. При ремонте секционного выключателя секции работают раздельно.
Схема более надежна сравнительно с предыдущей, особенно при большом числе секций, широко применяется на ТЭЦ, на ГЭС небольшой мощности. Секционный выключатель включен, и секции работают параллельно. При большом числе секций для создания для крайних и средних секций одинаковых условий эксплуатации одиночная секционированная система сборных шин может быть замкнута в кольцо с помощью дополнительного выключателя между крайними секциями. Схема также используется на низшем напряжении подстанций и в РУ собственных нужд, при этом секции в нормальном режиме ра-
35
ботают, как правило, раздельно для ограничения величины токов короткого замыкания.
2.3.3. Схема с двумя системами сборных шин
Для повышения надежности питания потребителей применяется схема с двумя системами сборных шин. На рис. 2.4 показан фрагмент оперативной схемы с изображением фактического положения коммутационных аппаратов. Каждый элемент в схеме подключатся через развилку двух шинных разъединителей, что позволяет осуществлять работу на одной или другой системе шин. В каждой цепи по одному выключателю.
Внормальном режиме все цепи включены на одну систему шин, которая
вэтом случае является рабочей. Другая система шин – резервная. Разъединители Р1, Р3, Р5, Р7 замкнуты, Р2, Р4, Р6, Р8 – разомкнуты. Системы шин могут быть соединены шиносоединительным выключателем ВШС, который в нормальном режиме отключен, Р9 и Р10 также отключены. Схема сложнее в эксплуатации сравнительно со схемой с одной системой шин, но также экономична.
Рис. 2.4 Схема с двумя системами сборных шин Короткое замыкание на рабочей системе шин СШ1 сопровождается от-
ключением выключателей В1, В2, В3, В4, что приводит к полному погашению схемы. Далее восстанавливают работу схемы переводом присоединений на резервную систему шин СШ2, для чего отключают Р1, Р3, Р5, Р7, включают Р2,
36
Р4, Р6, Р8. затем снова включают В1, В2, В3, В4. Перерыв в питании потребителей определяется временем оперативных переключений.
Плановый ремонт системы шин и шинных разъединителей выполняется без перерыва питания потребителей благодаря определенной последовательности переключений. Для вывода в ремонт СШ1 необходимо с помощью ВШС подать напряжение на СШ2, для чего включают Р9, Р10, ВШС. Обе системы шин оказываются под одним напряжением. Включают Р2 и отключают Р1, и так поочередно операции повторяют с парами разъединителей каждого из переводимых присоединений, соответсвенно: Р4 и Р3, Р6 и Р5, Р8 и Р7. Во избежание разрыва разъединителем цепи с током предусмотрена блокировка, запрещающая отключение одного из указанных разъединителей при отключенном другом. После переключений на СШ2 отключают ВШС и разъединители в его цепи. С СШ1 снято напряжение. В такой схеме необходимо строгое соблюдение последовательности переключений. Большое количество разъединителей, выполняющих роль оперативных аппаратов, может привести к авариям из-за ошибочных действий персонала, например, отключению тока нагрузки разъединителем. Это определяет недостаток схемы. Ремонт выключателя приводит
котключению цепи ремонтируемого выключателя.
Вцелом схема является экономичной, достаточно надежной, широко применяется в распределительных устройствах разных напряжений (в РУ ГН, в РУ повышенных напряжений до 220 кВ).
2.3.4. Схема с двумя системами сборных шин, одним выключателем на цепь с фиксированным присоединением
В нормальном режиме работы (рис. 2.5) обе системы шин находятся под напряжением (рабочие), и все присоединения распределены между ними равномерно, т.е. применено чередование мест присоединений (фиксированное присоединение). Разъединители Р1, Р4, Р5, Р8 – включены, Р2, Р3, Р6, Р7 – отключены, ШСВ и разъединители в его цепи включены. Схема похожа на схему с одной секционированной системой сборных шин.
Короткое замыкание на сборных шинах приводит к потере одной системы шин, что соответствует приближенно половине мощности присоединений. Устройствами релейной защиты отключаются выключатели В1 и В3 присоединений, работающих на СШ1, и ВШС. Для восстановления питания потерянных присоединений отключают Р1 и Р5, включают Р2 и Р6, и далее включают В1 и
В3.
37
Плановый ремонт системы шин и шинных разъединителей осуществляется без перерыва питания потребителей. Переключения производят по аналогии с предыдущей схемой. Ремонт выключателя сопровождается отключением одной цепи. Схема также применяется в РУ ГН, в РУ повышенных напряжений до
220 кВ.
Рис. 2.5 Схема с двумя системами сборных шин и чередованием мест присоединений
2.3.5. Схема с двумя системами сборных шин, одна из которых секционирована выключателем
Объединим схему с одной секционированной системой шин и схему с двумя системами шин, получим схему, показанную на рис. 2.6
Генераторы Г1 и Г2 присоединены на СШ1, которая секционирована выключателем ВС. Вторая система шин СШ2 является резервной. Обе системы шин могут быть соединены между собой шиносоединительным выключателем ВШС1 и ВШС2, которые в нормальном режиме отключены. В такой схеме увеличено число выключателей, что удорожает схему и в то же время делает ее более надежной.
38
Рис. 2.6 Схема с двумя системами сборных шин, одна из которых секционирована выключателем
При коротком замыкании на СШ отключается одна секция, после оперативных переключений питание может быть восстановлено. Вместо первой секции 1с, например, будет использована СШ2, параллельная работа со второй секцией 2с будет восстановлена через ВС (на рисунке цепь показана пунктиром).
Плановый ремонт СШ и шинных разъединителей проводится посекционно без перерыва питания (порядок выполнения операций рассмотрен в 2.3.3). Ремонт выключателей возможен только при отключении цепи.
2.3.6. Схема с двумя рабочими и обходной системами шин
Во всех ранее рассмотренных схемах ремонт выключателя сопровождался отключением цепи присоединения. Для системы шин генераторного напряжения это не существенно, так как отключение линейного выключателя приводит к потере 3 - 5 МВт, а ремонт генераторного выключателя совмещают с ремонтом генератора. Пропускная способность линий ВН велика, и в таких схемах при ремонте выключателей может быть отключена большая мощность. Согласно ПУЭ ремонт выключателя 110 кВ и выше, как правило, не должен приводить к отключению цепи. Поэтому для РУ 110 кВ и выше с большим числом
39
присоединений может применяться схема с двумя рабочими и обходной системами шин с одним выключателем на цепь (рис. 2.7).
Рис. 2.7 Схема с двумя рабочими и обходной системами шин В нормальном режиме работы СШ1 – рабочая, СШ2 – резервная, т.е. все
цепи подключены к СШ1. Разъединители, соединяющие линии и трансформаторы с обходной системой шин РО1, РО2, РО3 отключены, обходной выключатель ВО – отключен, обходная система шин ОСШ находится без напряжения. Выключатель ВО может быть использован для замены любого другого выключателя, поэтому для исключения перерыва питания потребителей ремонт выключателей следует производить поочередно.
Для вывода в ремонт выключателя необходимо произвести следующие операции:
-проверить исправность ОСШ (подать напряжение и опробовать на отсутствие повреждений): включить Р8 и РО3 и ВО; при исправности ОСШ отключить ВО;
-для ремонта, например, В1 в цепи трансформатора Т, необходимо включить РО1 и ВО, создается две параллельные цепи от Т до шин через В1 и ВО.
-теперь В1 можно отключить, отключить разъединители Р3, Р2 и с соблюдением всех правил техники безопасности вывести в ремонт В1, в это время трансформатор остается подключенным к рабочей СШ (цепь через ВО показана пунктирной линией).
40