1.3.Схемы ру зарубежных энергосистем

1.3.1. Главные схемы электрических соединений пс европейских энергосистем

Выбор главных схем электрических соединений ПС зависит от многих факторов, в том числе учитываются особенности, характерные для каждой страны.

К ним относятся: принципы построения электрической сети, опыт проектирования и эксплуатации, сложившиеся традиции, ориентация на определенные заводы-поставщики электротехнического оборудования и другие. Определенное различие в принципах построения и применения главных схем электрических соединений ПС имеет место в Европейских энергосистемах, с одной стороны, и в США и Канаде, с другой стороны.

Эти различия определяются дальностью передачи электроэнергии, структурой используемых напряжений, принадлежностью электросетевого хозяйства и другими факторами [7].

Особенностями построения основной сети зарубежных энергосистем, влияющих на выбор главных схем электрических соединений ПС, являются:

- многоконтурность;

- широкое применение двухцепных, а в последние десятилетия трех и четырехцепных ВЛ;

- передача мощности на относительно короткие расстояния.

Средние дальности передачи мощности в настоящее время (на начало 2002 г.) составили: Германия — 83 км, Великобритания - 92, Италия - 105 км и др. Поэтому в этих странах проблема устойчивости практически отсутствует.

Главные схемы электрических соединений РУ ПС 220-400 кВ, применяемые в основных сетях энергосистем Европы и США, приведены в таблице 1.2. Можно отметить, что в энергосистемах стран Европы большое распространение получили схемы со сборными шинами с одним выключателем на присоединение и оперативными шинными разъединителями. Поскольку для большинства европейских стран характерна передача относительно небольших потоков мощности на короткие расстояния, возможные повреждения на шинах, отказ линейного или секционного выключателя, при которых может отключаться большое число линий, не приводят к серьезным последствиям. Повышение надежности достигается питанием потребителей от двух источников, увеличением количества систем шин, секционированием шин и применением шиносоединительных выключателей.

Так, например, во Франции для подстанции 400 кВ с большим количеством присоединений (до 10) применяется схема из трех секционированных систем шин с двумя шиносоединительными и одним обходным выключателем.

В Германии применяются схемы с двумя, тремя, четырьмя системами шин с обходной или без нее. В Швеции применяются модернизированная схема одной рабочей системы шин с обходной либо две системы шин (при большом числе линий) с третьей обходной.

В Германии, где сооружено большое число подстанций 220-400/110 кВ, в последние годы разработана типовая упрощенная подстанция с так называемой цепочечной схемой на стороне ВН (таблица 1.2). В основу схемы электрических соединений на стороне ВН положена схема мостика с тремя выключателями (в цепях линий и в перемычке), которая осуществляется на первом этапе (при двух линиях и двух трансформаторах). При полном развитии (четыре линии и четыре трансформатора) с помощью разъединителей присоединяются дополнительно два блока (линия — трансформатор) по обе стороны мостика.

В Великобритании при проектировании сетей 400 кВ для подстанций с четырьмя трансформаторами при числе линий до четырех применены схемы РУ 400 кВ расширенного квадрата (таблица 1.2) с элементами схемы линия-трансформатор, допускающие постепенное развитие. При числе линий больше четырех, применяются схемы с системами шин.

В Болгарии для первых подстанций 400 кВ применялись схемы трансформаторы - шины (таблица 1.2), в последнее время принято решение о применении полуторной схемы, которая реализуется постепенно (через схемы треугольника, квадрата).

Следует отметить, что увеличение количества подстанций 400 кВ, сооружаемых в последние годы, вынуждает вести поиски схем с малым количеством выключателей с целью снижения капиталовложений, упрощения эксплуатации при сохранении необходимой надежности.

Особенно актуальным указанное стремление представляется при превалирующем использовании на ПС 400 кВ дорогостоящего элегазового оборудования, характеризующегося в то же время высокой надежностью и удобством в эксплуатации.

Как было отмечено выше, потребительских ПС в распределительной сети существенно больше, чем системных, поэтому типизация главных схем электрических соединений таких ПС дает наибольший экономический эффект. В сетях 110-150 кВ присоединение подстанций осуществляется, как правило, по двум линиям. Присоединение трех-четырех линий встречается реже. Значительно большее разнообразие решений наблюдается при выборе числа трансформаторов - от одного до четырех Задачи стандартизации и индустриализации строительства подстанций, которые особенно остро стоят для этого класса напряжения ввиду большого количества ежегодно сооружаемых объектов, вызывают тенденцию уменьшения коммутируемых элементов, требования надежности определяют этот минимум как четыре: две линий и два трансформатора. При этом можно достичь существенного упрощения применяемых схем электрических соединений.

Применение тех или иных упрощенных схем понижающих подстанций (110-150)/НН кВ в разных странах в значительной степени зависит от производимых (или используемых) коммутационных аппаратов.

В европейских странах широко применяются упрощенные схемы с использованием выключателей, отделителей и короткозамыкателей (таблица 1.3).

В Великобритании в сети 132 кВ при присоединении двух линий и двух трансформаторов применяются схемы мостика с тремя и одним выключателем (таблица 1.3). Схема мостика с тремя выключателями рекомендуется некоторыми специалистами также при установке четырех трансформаторов, которые присоединяются на стороне 132 кВ по два на одно присоединение (спаренные). При этом установка трансформаторов может выполняться поэтапно, по мере роста нагрузки. Типизация и индустриализация строительства таких подстанций может осуществляться по модульному принципу. На городских подстанциях глубокого ввода применяются блочные схемы без выключателей. Упрощенные блочные схемы без выключателей на подстанциях 110/10 кВ 2 х 20 MB·А применены в схеме электроснабжения г. Дублина (Ирландия).

В Германии широко применяются схемы мостика с одним выключателем, отделителями и короткозамыкателями, а также блочные схемы без коммутационной аппаратуры для подстанций 110/10 кВ глубокого ввода.

В Швеции в соответствии с рекомендациями комитета по стандартизации энергетического управления 80% подстанций 145 кВ сооружаются на четыре коммутируемых элемента (включая один-два трансформатора). При этом применяется схема одной системы шин. Индустриализация строительства достигается путем сборки подстанции из готовых моделей, а заводское изготовление, которых освоено фирмой ASEA. В Венгрии, Чехии и Словакии находят применение схемы мостика с тремя выключателями (таблица 1.3), реже - с одним выключателем (таблица 1.3).Применение схем с отделителями и короткозамыкателями ограничивается из-за отсутствия собственного производства этих аппаратов. Применяются также блочные схемы (таблица 1.3).

В Германии в последнее время на смену схемам мостика с тремя выключателями (таблица 1.3) приходит схема с одним выключателем (таблица 1.3), которая приводит к снижению затрат на подстанцию на 25%. Типизация упрощенных подстанций с применением короткозамыкателей начата еще в 60-х годах, в последнее время появилась возможность использования в таких схемах также выключателей нагрузки. Применяются также схемы мостика с одним выключателем и передачей отключающего импульса.

В Болгарии до недавнего времени подстанции 110 кВ на четыре присоединения (две линии и два трансформатора) сооружались по схеме одиночной системы шин. В последующие годы принято решение об отказе от этой схемы, если нет уверенности в появлении четырех линий. Большинство (80%) сооружаемых подстанций проектируются и строятся по схемам, приведенных в таблице 1.3 (отделители и короткозамыкатели в Болгарии не производятся). На первом этапе эти подстанции сооружаются по схеме блок линия - трансформатор. Хотя заводского изготовления подстанций 110 кВ нет, применение упрощенных схем позволило типизировать решения, уменьшить площадки, индустриализовать строительство за счет унификации отдельных элементов.

В последнее время в ряде европейских стран (Германия, Польша) получили распространение распределительные подстанции 110 кВ с выключателями нагрузки. Схемы таких подстанций с установкой от одного до четырех трансформаторов и различными способами присоединения к сети приведены в таблице 1.3. В комбинации с выключателями нагрузки используются обычные выключатели и разъединители с дистанционным приводом.