Структурные схемы пс

1)

2)

3)

Пример главной схемы электрических соединений пс 330/110/10 кВ

Нам дана нагрузка на всех напряжениях.

Трансформаторы Т1 и Т2 выбираются по нагрузке на 10 кВ: .

Автотрансформаторы АТ1 и АТ2 выбираются по нагрузке на 10 кВ в сумме с нагрузкой на 110 кВ: .

На подстанциях до 220 кВ обычно используют 2 ТСН от РУ НН. Они работают в режиме скрытого резервирования (то есть нет РТСН, а если один ТСН сломается, то его будет заменять второй). Таким образом, обычно ТСН загружен на 50%. Их мощность до 630 кВА.

На ПС 330 кВ и выше обычно 3 ТСН. Их мощность до 1000 кВА.

Если к обмоткам НН автотрансформатора подключается нагрузка, то используются следующие схемы с ЛРТ (линейный регулировочный трансформатор) и токоограничивающими реакторами.

Может быть и сдвоенный реактор с выключателями (ниже)

17. Схемы распределительных устройств со сборными шинами и одним выключателем на цепь (одна система шин; одна секционированная система шин; две системы шин, одна из которых рабочая, другая – резервная; две системы шин с чередованием цепей).

Для связи электрооборудования сооружаются распределительные устройства. Распределительное устройство (РУ) – сооружение, которое предназначено для приёма и распределения электрической энергии на одном напряжении и содержит коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, измерительные трансформаторы, устройства релейной защиты и автоматики, измерений и контроля. На электростанции или подстанции, как правило, сооружается несколько РУ, которые связаны через трансформаторы (автотрансформаторы). Различают РУ высшего, среднего, генераторного напряжений, РУ собственных нужд.

РУ выполняют открытого исполнения (ОРУ), в котором оборудование расположено на открытом воздухе, и закрытого исполнения (ЗРУ), в котором оборудование расположено в специальном здании. ОРУ и ЗРУ могут быть комплектными для внутренней установки (КРУ) и для наружной установки (КРУН). Такие РУ состоят из полностью или частично закрытых шкафов со встроенными в них коммутационными аппаратами, сборными шинами, измерительными трансформаторами, устройствами релейной защиты. В последние годы при новом строительстве и реконструкциях во многих случаях отдаётся предпочтение комплектным распределительным устройствам с элегазовой изоляцией – КРУЭ. Основные элементы КРУЭ заключены обычно в алюминиевые газоплотные кожухи (блоки), заполненные элегазом, что обеспечивает модульный принцип построения.

Основное электротехническое оборудование электрических станций и подстанций и коммутационные аппараты соединяются проводниками, образующими токоведущие части. Система проводников, служащая для приёма 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.

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.

Схема с одной системой сборных шин

На рис. 2.2 приведён 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 учёта 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 ненадёжна.

При анализе вариантов схем РУ рассматривают нормальный режим и надёжность 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.

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 надёжности, потерь мощности и электроэнергии.

В числе достоинств схемы – наглядность и простота. Однотипность операций 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 Р2. При выводе в ремонт В1 – отключить В1, линейный и шинный разъединители Р2 и Р1. 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 надёжности. 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 надёжна 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 работают, как правило, раздельно для ограничения величины токов короткого замыкания.

Схема с двумя системами сборных шин

Для повышения надёжности 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.

В нормальном режиме все цепи включены на одну систему шин, которая в этом 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.

Короткое замыкание на рабочей системе шин СШ1 сопровождается отключением 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, 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, соответственно: 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 к отключению цепи ремонтируемого выключателя.

В целом схема является экономичной, достаточно надёжной, широко применяется в распределительных устройствах разных напряжений (в РУ ГН, в РУ повышенных напряжений до 220 кВ).

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 приближённо 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.

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.

Схема с двумя системами сборных шин, одна из которых секционирована выключателем (на лекции не было, но сказала посмотреть)

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 её более надёжной.

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.