Теория(30 вопросов)

Исходя из применяемых конфигураций сети, можно выделить следующие виды ПС по их типу присоединения к ЭЭС:

Тупиковые подстанции (Т) – подстанции, получающие питание по одной или двум ЛЭП от одной головной ПС при условии, что эти ЛЭП не осуществляют питание других подстанций (на рис. 2.1 – ПС 10 и ПС 11).

Ответвительные подстанции (О) – подстанции, получающие питание по одной или двум ЛЭП от одной или двух головных ПС при условии, что по этим ЛЭП осуществляется питание и других подстанций (на рис. 2.1 – ПС 7, ПС 8 и ПС 9).

Проходные подстанции (П) – подстанции, получающие питание от двух других подстанций сети, «врезанные» в линию (или линии), соединяющую две другие ПС ЭЭС (на рис. 2.1 – ПС

3,ПС 5 и ПС 12).

Узловые подстанции (У) – подстанции, которые имеют прямую связь с тремя или более подстанциями ЭЭС (на рис. 2.1 – ПС 1, ПС 2, ПС 4 и ПС 6).

На рис. 2.1 приведен фрагмент схемы ЭЭС для класса напряжения 115 кВ, на котором представлены все вышеперечисленные типы подстанций.

Рис.2.1. Фрагмент схемы ЭЭС с подстанциями различных типов (Т-тупиковые,О-ответвительные, П-проходные и У-узловые)

12. Схемы электрических соединений высокого напряжения тупиковых подстанций.

Р У В Н

РУ 6 -10

Рис. 1 – Принципиальный вид распредустройства тупиковой ПС

Типовой схемой тупиковой ПС для класса напряжения 110 кВ является схема «двойная с обходной» (две рабочие и обходная система шин). В нормальном режиме эта схема работает как одиночная секционированная.

Так как в данном случае ПС – тупиковая, а секционный выключатель (СВ – рисунок 2) является источником аварий, причиной увеличения суммарных токов КЗ и потери связности присоединений, то мы исключаем его из схемы.

Рис. 2 – Первоначальная схема электрических соединений тупиковой ПС Два последовательно включенных выключателя (В1 и В3, В2 и В4)

блокируют аварийную ситуацию «отказ + отказ» выключателей. При КЗ на Т1 В1 резервирует В3, но в этом случае питать ПС по ЛЭП1 не нужно и, значит мы можем воспользоваться выключателем в начале ЛЭП1. Отсюда нетрудно догадаться, что В3 и В4 мы тоже можем исключить из схемы.

Вводим в схему ремонтную перемычку, для предотвращения потери присоединений Л1 и Л2, в случае выхода из строя Т1 или Т2, а так же для обеспечения возможности снабжения потребителей на Т1 и Т2 при отказе одной из линий. Получаем типовую схему 4Н. (рисунок 3)

Рис. 3 – Типовая схема 4Н

Аналогично выше обоснованному можно исключить из схемы В1 и В2 (как последовательно включенные выключатели), тогда мы получим типовую схему номер 1. (см. рисунок 4)

ÃÏ

ÐÓ

Рис. 4 – Типовая схема 1

При достаточной длине ЛЭП защита головной подстанции может не реагировать на КЗ за трансформатором. Поэтому применяют устройства для передачи управляющего сигнала об аварии с Т1 до головной подстанции.

Рис. 5 – Схема электрических соединений ответвительной подстанции, ответвления выполнены по типовой схеме 4Н

Схемы с отделителями и короткозамыкателями применялись с начала 60-х годов прошлого века для ответвительных подстанций. (см. рисунок 6)

АПВ

Рис. 6 – Схема с отделителем(2) и короткозамыкателем(1)

Отделитель – это коммутационный аппарат на базе разъединителя, имеющий быстрый привод на отключение.

Короткозамыкатель – аппарат для создания принудительного металлического КЗ.

Ненадежные аппараты;

Металлическое короткое замыкание – негативно влияет на потребителей во всей сети, и в том числе приводит к посадке напряжения на головной подстанции.

Количество короткозамыкателей определяется режимом работы нейтрали.

1. В сетях с изолированной нейтралью короткозамыкателей должно быть как минимум два на фазу.

Здесь стоит так же отметить, что в сетях с изолированной нейтралью однофазное КЗ не является аварийным режимом.

A B C

Рис. 7 – Установка короткозамыкателей в сетях с изолированной нейтралью

2. В сетях с глухозаземленной нейтралью допускается установка короткозамыкателей, если на головной подстанции нет пофазного управления выключателем.

ОАПВ

A B C

Рис. 8 – Установка короткозамыкателей в сетях с глухозаземленной нейтралью

Для контроля за отключением головного выключателя в цепи короткозамыкателя устанавливается токовое реле. (см. рисунок 9)

4

3

5

1

2

Рис. 9 – Последовательность срабатывания аппаратов при КЗ

При возникновении КЗ на трансформаторе (рис. 9, 1), отключается его ближайший выключатель (рис. 9, 2), срабатывает короткозамыкатель (рис. 9, 3), на искусственно созданное металлическое КЗ реагирует выключатель на головной ПС (рис. 9, 4), и отключает КЗ, после этого цепь размыкается с помощью отделителя (рис. 9, 5).

15. Схемы электрических соединений высокого напряжений узловых подстанций.

Упрощенные схемы практически не применяются.

Допускается подключать силовые трансформаторы к сборным шинам без силовых выключателей. Схемы 12. Одна рабочая секционированная выключателем и обходная системы шин

Схема 12 применяется, и рекомендуется на напряжение 110 - 220 кВ при 5-ти и более присоединениях и допустимости потери питания потребителей на время переключения присоединения на обходную систему. Схема может быть использована при применении выключателей, для которых период между плановыми ремонтами менее 10 лет, а его продолжительность более суток; в этом случае питание потребителей осуществляется через обходную систему шин.

Схема 12Н. Одна рабочая, секционированная выключателями и обходная система шин с подключением каждого трансформатора к обеим секциям рабочей системы шин

Схемы 12Н применяется, и рекомендуется на напряжение 110 - 220 кВ как альтернатива схеме 12 при повышенных требованиях к сохранению в работе силовых трансформаторов.

Схема 13. Две рабочие системы шин Схема 13 применяется на напряжении 110 - 220 кВ при числе присоединений от 5 до 15 при

повышенных требованиях к надежности питания каждой ВЛ и при отсутствии возможности отключения всех присоединений секции (системы шин) на время ревизии и ремонта сборных шин.

Схема 13Н. Две рабочие и обходная системы шин Схема 13Н применяется на напряжении 110 - 220 кВ как альтернатива схеме 13 при повышенных

требованиях к сохранению в работе присоединений в период ремонта выключателей, но допускающих потерю напряжения на время оперативных переключений, в РУ с устройством для плавки гололеда. А также при реконструкции и наличии других обоснований.

Схема 14 (две рабочие секционированные выключателями и обходная системы шин с двумя шиносоединительными и двумя обходными выключателями)

Схема 14 может применяться для мощных узловых ПС, при соответствующем обосновании, в РУ напряжением 110 - 220 кВ при необходимости снижения токов КЗ (например, путем опережающего деления сети), при числе присоединений более 15, и трех-четырех трансформаторах:

Схемы с обходными системами шин – 12, 12Н, 13Н и 14 – рекомендуются для РУ ПС с устройствами для плавки гололеда.

ВРУ 110...220 кВ по схемам 12, 13, 14 из герметизированных ячеек с элегазовой изоляцией (КРУЭ, PASS), а также в РУ с выкатными выключателями или аппаратными комплексами обходная система шин не выполняется при условии возможности замены, при необходимости, выключателя в удовлетворяющее эксплуатацию время.

При расширении действующих РУ 110, 220 кВ, выполненных по схемам 4Н и 5Н с подключением дополнительно двух-четырех линий, рекомендуется выполнение одиночной секционированной выключателем системы шин.

Всхемах 12, 13, 14 допускается установка на секции или системе шин второго ТН при наличии обоснования.

Обходная система шин может быть секционирована разъединителем или воздушным промежутком с установкой двух обходных выключателей. Целесообразность секционирования

16. Схемы электрических соединений подстанций 6-10 кВ.

Область применения схем с однократным принципом подключения присоединений:

- ограничения по области применения из-за внутреннего недостатка. Схема применяется до 220кВ включительно.

Для классов U=6÷10 к схема является типовой и часто применяемой.

1.Для классов 6-10 кВ современное оборудование обладает чрезвычайно высоким уровнем надежности. 2.Например, вакуумный выключатель: вероятность отказа выключателя ω=0,004 отказа/год.

У маломасляных выключателей: вероятность отказа ω=0,15 отказа/год (80% всех схем на маломасляных выключателях).

Поэтому секционных маломасляных выключателей рекомендуют ставить два.

3.КЗ на секции приводит к срабатыванию всех выключателей. Но секции 6-10 кВ – ячейки КРУ – и в них КЗ - маловероятно.

4.При ремонте выключателя на все время ремонт теряется присоединение, но у современных вакуумных выключателей ремонт не требуется.

5.Сети 6-10кВ – чрезвычайно разветвленные сети и аварийная ситуация, связанная с полным погашением секции как правило не приводит к отключению потребителей.

6.Значимость присоединений 6-10кВ близка к нулю (есть другие пути питания).

Вывод: основные недостатки схемы слабо себя проявляют, поэтому схему не усложняют, делая развилку из разъединителей и 2 системы шин.

Ценовая формула:

Nв=Nпр+1 (2 для маломасляных выключателей)

Для обеспечения электроэнергией местных потребителей и собственных нужд (СН) на подстанциях используется РУ 10(6) кВ. Применяются схемы с одной, двумя, четырьмя секционированными системами сборных шин

При выборе схемы 10(6) кВ следует применять по возможности наиболее простую схему. При этом необходимо учитывать, что по условиям надежности рекомендуется подключать не более шести отходящих линий на секцию. Кроме того, для более простой схемы может оказаться, что уровень

токов короткого замыкания превосходит возможности существующей коммутационной аппаратуры, что потребует применения дорогостоящих выключателей. В этом случае выбор схемы – результат технико-экономического сравнения вариантов. Применение схемы с бóльшим числом секций приводит к увеличению числа ячеек, но стоимость одной ячейки, возможно, будет ниже за счет того, что удастся применить менее дорогостоящее оборудование. Снижение уровней токов короткого замыкания может быть обеспечено за счет использования расщепления трансформаторов или применения реакторов, либо за счет и того, и другого.

Схема 10(6)-1 (одна секционированная выключателем (или двумя выключателями) система шин)

Схема 10(6)-1 применяется при двух трансформаторах, каждый из которых присоединен к одной секции (возможно к обеим секциям 10(6)-1Н).

Схема 10(6)-2 (две секционированные выключателями системы шин)

Схема 10(6)-2 применяется при двух трансформаторах с расщепленными обмотками или при сдвоенных реакторах, присоединенных каждый к двум секциям.

Схема 10(6)-3 (четыре секционированные выключателями системы шин)

Схема 10(6)-3 применяется при двух трансформаторах с расщепленными обмотками НН и сдвоенных реакторах.

При наличии соответствующих обоснований в указанных схемах допускается другое количество секций, а также групповое или индивидуальное реактирование присоединений вместо реакторов в цепях трансформаторов.

Количество отходящих линий в РУ 10(6) кВ ПС определяется схемой развития сетевого района.

Указанные на схемах 10(6)-1 и 10(6)-2 реакторы следует устанавливать между автотрансформатором и линейным регулировочным трансформатором, если не обеспечивается стойкость линейных регулировочных трансформаторов к сквозному току КЗ.

При раздельной работе секций сборных шин допускается установка вторых (резервных) трансформаторов напряжения.

В схемах 10(6)-1, 10(6)-2 допускается установка на вводе 10(6) кВ дополнительных ТТ.

Схема 10(б)-1Н с присоединением каждого трансформатора к обеим секциям несколько сложнее представленных схем, но обладает большей надежностью в режиме ремонта выключателя трансформаторного присоединения.

В схемах 10(6)-1, 10(6)-2, 10(6)-3 необходимость установки второго секционного выключателя должна быть обоснована.

При применении схемы 10(6)-1 на стороне НН автотрансформатора 330 кВ и выше ряд элементов схемы исключаются, а трансформаторы собственных нужд (ТСН) следует присоединять, как правило, через выключатель.

На ПС 330 кВ и выше питание СН необходимо предусматривать от трех независимых источников, питание СН ПС 220 кВ и ниже должно выполняться от двух независимых источников. Питание СН подстанций в начальный период их работы от одного источника должно быть обосновано. Мощность трансформаторов СН с НН 0,4 кВ для ПС 220 кВ и ниже должна быть не более 630 кВА, а для ПС 330 кВ и выше – не более 1000 кВ.

На ПС с постоянным оперативным током трансформаторы СН присоединяются к шинам 10(6) кВ через предохранители или выключатели.

Питание сторонних потребителей от сети СН подстанций не допускается.