_методички / АПУ / Мальцева-21.101

Одинаковый цвет показывает зону одного и того же потенциала. Этот принцип лежит в основе всех схем автоматизированного рабочего места энергодиспетчера (мнемонической, схемы питания и секционирования контактной сети).

Рис. 3. Фрагмент оперативной схемы тяговой подстанции

Оперативные схемы подстанций графически совпадают со схемами главных электрических соединений (с однолинейными); отличие заключается в том, что на оперативных схемах показано состояние оборудования. Так, оборудование, находящееся в работе, обозначено красным цветом, находящееся в отключенном положении (в резерве) – зеленым, находящееся в ремонте обведено тонким черным прямоугольником. Однолинейные схемы отображают условные обозначения установленных аппаратов, в то время как оперативные – диспетчерские наименования, которые должны строго совпадать с аналогичными в нарядах, приказах, бланках переключений и в другой документации, используемой при техническом обслуживании электрооборудования. Расшифровка наиболее распространенных наименований элементов оперативных схем приведена в таблице.

10

Рассмотрим по отдельности особенности схем опорной, транзитной и отпаечной подстанций на стороне высокого напряжения, а также работу схем подстанций, начиная от шин 110 кВ и ниже, которая для всех типов подстанций будет одинакова.

Наименование элементов оперативных схем

2.1.1. Особенности схемы питания опорной подстанции

Основное отличие опорной подстанции заключается в большом количестве вводов ЛЭП – не менее четырех (рис. 4).

В нормальном режиме работы все линейные разъединители и выключатели, стоящие на вводах ЛЭП, имеют положение «включено». Для повышения надежности система сборных шин 110 (220) кВ секционирована на две системы – I с.ш. и II с.ш., которые соединяются между собой секционным выключателем. Здесь и далее положения рассматриваемых коммутационных аппаратов будут показаны по отношению к нормальному режиму работы, вынужденный режим работы будет оговорен отдельно.

ЛЭП подключаются к шинам посредством шинных разъединителей, по два на каждый ввод. Принято следующее правило включения: линия, имеющая

11

нечетный номер, подключается к нечетной системе сборных шин (I с.ш.), имеющая четный номер – к четной (II с.ш.). Таким образом, переток мощности между линиями электропередачи осуществляется через секционный выключатель. Это же правило применяется при подключении силового ввода (части схемы, имеющей в своем составе силовой трансформатор) к секционированной системе сборной шин посредством двух шинных разъединителей: трансформатор 1 подключается к I с.ш., трансформатор 2 – к II с.ш. Положение аппаратов ниже по схеме будет рассмотрено в п. 2.1.4 – общем для всех типов подстанций.

Рис. 4. Фрагмент схемы опорной тяговой подстанции

2.1.2. Особенности схемы питания транзитной подстанции

Транзитная подстанция включается в рассечку одной из цепей ЛЭП и обеспечивает транзит мощности внешней энергосистемы через рабочую перемычку, а также служит для защиты питающей ЛЭП и сборных шин. Рассмотрим это более подробно.

Предположим, что на высоковольтной линии С18 между опорной и транзитной подстанциями произошло короткое замыкание (см. рис. 2). Тогда от сигнала релейной защиты отключатся выключатель на опорной подстанции и секционный выключатель на транзитной подстанции. В случае отсутствия в схеме внешнего электроснабжения транзитной подстанции или если вместо нее установлена отпаечная подстанция, то поврежденный участок будет отключен выключателем следующей опорной подстанции. В итоге можно сделать вывод

12

о том, что включение в схему внешнего электроснабжения транзитной подстанции ограничивает размер повреждений и повышает надежность системы электроснабжения.

Таким образом, положение аппаратов в высоковольтной части транзитной тяговой подстанции должно обеспечивать транзит мощности через рабочую перемычку, которая имеет в своем составе выключатель (рис. 5).

Ремонтная

перемычка

Рабочая

перемычка

Рис. 5. Фрагмент схемы транзитной тяговой подстанции

Ремонтная перемычка предназначена для осуществления транзитной передачи электроэнергии в случае выполнения ремонтных работ на секционном выключателе. В нормальном режиме электрический разрыв цепи на ремонтной перемычке обеспечивается отключением одного из разъединителей. Отключение обоих разъединителей нецелесообразно, потому что при вводе ремонтной перемычки в работу придется производить лишние действия по включению двух, а не одного аппарата.

В общем случае транзитную подстанцию можно определить по двум формальным признакам:

1)наличию двух перемычек, одна из которых оснащается выключателем;

2)наименованиям элементов, в которых указывается номер линии; если имеет место рассечка одной линии, то номер ее в наименовании аппарата будет одинаковым, отличие по вводам можно увидеть в буквах «В» – восток – и «З» – запад. На схеме, представленной на рис. 5, этому признаку отвечают обозначения заземляющих ножей: ЗН1-123 «Вост» и ЗН1-123 «Зап».

2.1.3. Особенности схемы питания отпаечной подстанции

Название отпаечной тяговой подстанции происходит от слова «отпайка». На схеме, представленной на рис. 6, можно увидеть разные номера линий (С-33

13

и С-34) на высоковольтных вводах и одну перемычку, что говорит о том, что имеет место отпаечная подстанция. Для повышения надежности электроснабжения подключение тяговой подстанции осуществляется к двум цепям ЛЭП, которые не могут иметь одинаковый уровень напряжения. Разность потенциалов в точках 1 и 2 (см. рис. 6) вызывает при нормально включенном секционном выключателе (разъединителе) уравнительные токи, что приводит к дополнительным потерям электроэнергии. Кроме того, при коротком замыкании на одной из ЛЭП из-за наличия общей электрической точки (через вводы и секционный выключатель) защитой будут отключены обе цепи ЛЭП, что совершенно недопустимо. Поэтому в нормальном режиме работы отпаечная подстанция получает питание по одному вводу, т. е. из двух линейных разъединителей включен будет только один. Допускается работа при включенном положении обоих ЛР110, но тогда секционный выключатель должен быть отключен.

Рис. 6. Фрагмент схемы отпаечной тяговой подстанции

Таким образом, отпаечная тяговая подстанция обычно имеет в своем составе одну перемычку с секционным выключателем или разъединителем, и в наименованиях линейных разъединителей будут фигурировать различные номера ЛЭП, к которым подстанция подключена.

2.1.4. Описание общей части схемы подстанций различных типов

Оперативные схемы тяговых подстанций (рис. 7) так же, как и однолинейные схемы или другие – схемы питания и секционирования контактной сети, планы контактной сети – должны соответствовать действительности, поэтому всегда следует проверять не только правильность документального оформления работы в электроустановке, но и соответствие этой технической документации схеме в реальности. Схемы однотипных тяговых подстанций и их

14

воплощение в конструктивном исполнении могут отличаться в зависимости от особенностей содержания и эксплуатации. Так, на некоторых подстанциях вместо выключателей могут иметь место отделители с короткозамыкателями, секционные перемычки – содержать разъединители, а не выключатель и т. д. Кроме того, в настоящее время широко применяется модульный принцип исполнения подстанций, используются выкатные выключатели и разъединители. Тем не менее эти отличия не вносят принципиальных изменений в алгоритм переключений при подготовке рабочего места.

Последовательность переключений зависит прежде всего от положения коммутационных аппаратов в нормальном режиме работы подстанции. Ниже будет показано назначение элементов оперативных схем и их нормальное положение.

В настоящее время ввиду невысокой загрузки тяговых подстанций (за счет незагруженных фидеров нетяговых потребителей) в работе, как правило, находятся только один силовой трансформатор и один преобразовательный агрегат. При одном работающем силовом трансформаторе второй обычно находится в «горячем» резерве, т. е. он может вступить в работу либо по сигналу автоматики (при действии системы автоматического включения резерва АВР), либо при увеличении нагрузки. Таким образом, шинные и иные разъединители в цепи силового трансформатора, как с высокой, так и с низкой стороны, должны быть включены, в противном случае во включении выключателя под воздействием АВР нет никакого смысла.

Пунктир между ножами разъединителей говорит о том, что эти ножи имеют механическую блокировку на конструктивном уровне: отключение разъединителя освобождает заземляющий нож для его включения (рис. 8).

При спаренных шинных разъединителях их положение определяется по номеру элемента в наименовании: имеющие нечетный номер подключаются к первой секции шин, четный – ко второй. Это правило относится к шинам различных классов напряжения: 110, 35 и 10 кВ.

От шин 10 кВ помимо тяги получают питание районные потребители (фидеры Ф1-10, Ф2-10, Ф3-10), устройства СЦБ, фидеры продольного

16

электроснабжения (ФПЭ) и трансформаторы собственных нужд (ТСН). Все они подключены к двум секциям шин, из которых только одна подключена к работающему силовому трансформатору. Для обеспечения питания второй секции шин секционный выключатель 10 кВ при одном работающем трансформаторе всегда должен быть включенным.

На тяговых подстанциях всегда присутствует два трансформатора собственных нужд, подключенных к разным секциям шин 10 кВ (рис. 9). Один из этих трансформаторов находится в работе, другой – в «горячем» резерве. Причем резервный трансформатор отключен выключателем только с высокой стороны (10 кВ). С низкой стороны (0,23 кВ) расположен рубильник 220 В, который невозможно ввести в работу под воздействием АВР, поэтому он всегда включен. Таким образом, трансформатор собственных нужд находится в тяжелом режиме – под нагрузкой, испытывает явления перемагничивания, греется, часто выходит из строя.

Рис. 9. Схема подключения трансформаторов собственных нужд

На некоторых подстанциях со стороны низкого напряжения ТСН установлены контакторы или автоматы с механизмом свободного расцепления, позволяющие устройствам АВР работать полноценно.

Секционный рубильник РСШ-0,23 всегда находится в положении «включено».

Шинные и линейные разъединители всех находящихся в работе фидеров 10 кВ в нормальном режиме всегда включены.

17

Не следует путать разъединитель, включенный в нейтраль трансформатора, с заземляющим ножом. Режим работы нейтрали трансформатора (заземленная или изолированная) определяется проектом подстанции и в процессе эксплуатации, как правило, меняется очень редко (в зависимости от режимов работы энергосистемы).

Существуют схемы подстанций с отделителем с короткозамыкателем вместо выключателя на 110 кВ (рис. 10).

Отделитель отключается в бестоковую паузу. Короткозамыкатель включается только в аварийных ситуациях (от защиты или принудительно человеком). Отделитель связан с короткозамыкателем по цепям управления: при включении короткозамыкателя всегда будет отключаться отделитель (даже если не отключен по ка- кой-то причине масляный выключатель на

10 кВ).

Преобразовательный агрегат ограждается со стороны 10 кВ масляным выключателем, а со стороны 3,3 кВ – быстро-

действующим. Последовательность включения и отключения преобразователя определяется режимом работы вентилей (преобразователь не должен находиться в режиме холостого хода), поэтому при включении сначала включается быстродействующий выключатель, а затем масляный; при отключении – наоборот. В системах телемеханики масляный и быстродействующий выключатели управляются одним ключом управления: один объект телеуправления и два объекта телесигнализации.

Распределительное устройство РУ-3,3 кВ имеет в своем составе оборудование фидеров контактной сети, сглаживающее устройство и т. д. (рис. 11).

Плюсовой потенциал подается преобразовательным агрегатом на главную плюсовую шину, к которой подключаются фидеры контактной сети. Все коммутационные аппараты фидеров контактной сети в нормальном режиме работы всегда включены. Обходные разъединители (ОР), подключенные к запасной

18

плюсовой шине, служат для питания контактной сети при выполнении ремонтных работ на быстродействующих выключателях и при нормальной схеме питания имеют положение «отключено». Выключатель запасной шины (ЗАП) при необходимости подает питание с главной плюсовой на запасную шину. Его шинные разъединители нормально включены, а сам он отключен.

Рис. 11. Схема РУ-3,3 кВ

Сглаживающее устройство (см. рис. 11) имеет в своем составе конденсатор, который заряжается под воздействием потенциалов разных полярностей на его обкладках. «Плюс» подается с главной плюсовой шины через замкнутый шинный разъединитель РФУ (в этой цепи есть предохранитель). Сблокированные ножи разъединителя РФУ выполняют следующие функции: включение левого ножа подает «минус» с минусовой шины (через реактор), правого – «плюс»; средний нож сблокирован встречно с двумя соседними. Когда сглаживающее устройство находится в работе, два крайних ножа включены, средний отключен; при отключении колебательных контуров два крайних ножа размыкаются, средний замыкается, конденсатор разряжается через резистор R.

Параллельно реакторам сглаживающего устройства подключают разрядное устройство УР-2 [5], предназначенное для снижения коммутационных перенапряжений и для облегчения работы вентильных разрядников тяговых подстанций постоянного тока.

При рассмотрении любой схемы целесообразно задавать себе вопрос: «Что будет, если включить...?». И тогда полученные ранее знания и здравый смысл помогут определить положение того или иного аппарата схемы.

19