19. Схемы распределительных устройств со сборными шинами и увеличенным количеством выключателей на цепь (схема с двумя выключателями, схема «3/2», схема «4/3»).

Схема со сборными шинами и двумя выключателями на присоединение

На напряжении 220 кВ и более для повышения надёжности схем применяют увеличенное количество выключателей. На рис. 2.9 показана схема с двумя системами шин и двумя выключателями на присоединение. Обе системы шин находятся под напряжением и являются рабочими, каждая цепь подключена к системе шин через развилку из двух выключателей. В нормальном режиме все выключатели и разъединители включены.

При коротком замыкании на сборных шинах, например СШ1, отключаются выключатели, связывающие присоединения с повреждённой системой шин (B1, В2). Однако работа не нарушается благодаря подключенному состоянию присоединений выключателями В3 и В4 ко второй системе шин СШ2.

Для планового ремонта системы шин и шинных разъединителей необходимо вывести соответствующую систему шин в ремонт, выполнив переключения, аналогично схеме с одной системой шин. Ремонт выключателя не требует отключения цепи присоединения.

Схема надёжна, однако ввиду дороговизны из-за большого количества выключателей не получила большого распространения (например, такая схема частично применена на Красноярской ГЭС).

Схема с двумя системами сборных шин и тремя выключателями на два присоединения

Капитальные вложения в схему с двумя выключателями на присоединение можно уменьшить, сохранив все её основные преимущества, если через три выключателя к двум сборным шинам подключить два присоединения. Схема с двумя системами сборных шин и тремя выключателями на две цепи, получившая название «полуторной», применяется в РУ 330, 500, 750 кВ. Как видно из рис. 2.10, на шесть присоединений необходимо 9 выключателей, т.е. на каждое присоединение - «полтора» (3/2) выключателя.

В нормальном режиме работы каждое присоединение включено через два выключателя, обе системы шин находятся под напряжением. Выключатели BI1, BI2, BI3 называют выключателями первого ряда, BII1, BII2, BII3 - выключатели второго ряда и BIII1, BIII2, BIII3 - выключатели третьего ряда.

Для отключения линии Л1 необходимо отключить два выключателя BII1 и BIII1, для отключения трансформатора Т1 – BI1 и BIII1.

При коротком замыкании на сборных шинах, например, в точке К1, релейной защитой будут отключены выключатели первого ряда, что вызовет обесточивание первой системы шин, но все присоединения останутся в работе.

При равенстве числа источников питания и линий работа всех цепей сохраняется даже при отключении обеих систем шин, при этом может лишь нарушиться параллельная работа на повышенном напряжении.

Ремонт системы шин и шинных разъединителей также выполняется без отключения присоединений. Вывод выключателя в ремонт выполняется отключением выключателя и разъединителей с обеих сторон выключателя без перерыва питания для присоединений.

Схема является более экономичной сравнительно со схемой, имеющей два выключателя на присоединение, поэтому применяется широко. К числу недостатков следует отнести следующее:

- ресурс работы выключателей в таких схемах меньше за счёт необходимости выполнять операции двумя выключателями для отключения присоединения;

- схема не абсолютно надёжна, так как при наложении некоторых режимов возможны отключения присоединений.

Так, одним из возможных наложений режимов является ремонт выключателя BIII2 и повреждение в цепи трансформатора Т1 (точка К2). BIII2 - отключен. Релейная защита при коротком замыкании в Т1 должна отключить выключатели BI1 и BIII1. Т1 - отключен, Т2 остался в работе. Однако при отказе BI1 работает устройство резервирования отказов выключателей (УРОВ), формирующее управляющие воздействия на все выключатели первого ряда, что приведёт к отключению Т2 и потере всех источников питания (если 2 цепи). Если цепей более двух также будет потерян один исправный источник питания.

Таким образом, в полуторной схеме при симметричном расположении присоединений в сложной аварии могут быть потеряны одноименные элементы (источники питания или линии).

Для повышения надёжности схемы применяют чередование присоединений, когда одноименные элементы присоединяют к разным системам шин (рис. 2.11).

При таком сочетании в случае повреждения любого элемента или сборных шин при одновременном отказе в действии любого из выключателей и ремонте выключателя другого присоединения отключается не более 1 линии и одного источника питания.

Так, например, при ремонте BIII2, к.з. на Л1 и отказе в работе BII1 отключаются выключатели BII1, BII2, BII3 в результате чего кроме повреждённой линии будет отключен Т2.

Схема с чередованием присоединений более надёжна, но конструктивно сложнее.

Недостатки полуторных схем:

- отключение повреждённого элемента двумя выключателями, что снижает ресурс их работы;

- удорожание конструкции РУ при нечётном числе присоединений, так как одна цепь должна присоединяться через два выключателя;

- усложнение цепей РЗА;

- большое количество выключателей в схеме.

Необходимо сказать о назначении разъединителей в цепях присоединений. При длительных отключениях, например ремонтах линий или трансформаторов, элемент отключается двумя выключателями, затем отключается разъединитель элемента (например, Р4 на Л1), а выключатели снова включаются, что повышает надёжность оставшейся схемы.

Конструктивно схемы «3/2» выполняются не только с трёхрядным расположением выключателей, но и однорядным и двухрядным (значительно реже). Это когда выключатели рисуются не вертикально, а горизонтально.

Схема с двумя системами сборных шин и четырьмя выключателями на три присоединения

Схема «4/3» (рис. 2.12 а) имеет все достоинства полуторной схемы и более экономична (1,33 выключателя на присоединение). Режимы работы схемы аналогичны, и также при сложных авариях возможны отключения неповреждённых элементов.

Конструкция ОРУ по такой схеме достаточно компактна, экономична в обслуживании, если принять компоновку с двухрядным расположением выключателей (рис. 2.12 б). Применяется и однорядное расположение выключателей в схемах с КРУЭ.

Нередко на электрических станциях и подстанциях применяют рассмотренные схемы с неполными ячейками, получается комбинация схем. Например, при числе присоединений равном 5, целесообразно сделать ячейку «4/3» и неполную на два присоединения (фактически схему «3/2» с двухрядным расположением выключателей) полуторную схему, комбинированную со схемой «4/3».