9.7. Схема с двумя выключателями на одно присоединение

Схема является одной из самых дорогих и рекомендуется для использования на напряжении 330 кВ и выше в особо ответственных случаях. Например, на АЭС или на крупных ЭС, работающих в изолированных энергосистемах. Потеря такой ЭС может привести к полному развалу энергосистемы. В зимний период подобная авария может стать причиной не только остановки предприятий, но и гибели людей.

Схема (см. рисунок 9.19) позволяет без отключения присоединений ремонтировать любые выключатели и сборные шины. Она сохраняет в работе все присоединения даже при таком опасном повреждении, как КЗ на сборных шинах.

Рисунок 9.18. Схема заполнения двух соседних ячеек.

Рисунок 9.19. Схема с двумя выключателями на одно присоединение.

Схемы многоугольников и схемы с однотипным присоединением элементов, обладая неоспоримыми достоинствами, в сравнении со схемами со сборными шинами имеют один общий недостаток. При КЗ на любом присоединении релейная защита действует на отключение сразу двух выключателей, поэтому общее число операций по включению и отключению выключателей удваивается, соответственно возрастают и эксплуатационные расходы.

Кроме того, кольцевые схемы усложняют работу релейной защиты.

9.8. Схемы мостиков

Своим названием схемы мостиков обязаны перемычке, образующей «мостик» между двумя присоединениями трансформаторов к линиям электропередачи. Схема применяется на двухтрансформаторных подстанциях на напряжениях от 35 до 220 кВ. Если подстанция тупиковая, то перемычка выполняется из двух разъединителей и используется для сохранения в работе трансформатора при ремонте выключателя (рисунок 9.20,а). Если через шины подстанции осуществляется транзит мощности, то в перемычке устанавливается выключатель (рисунок 9.20,б и в).

Рисунок 9.20. Схемы мостиков.

Если линия проходит через лесной массив, располагается в зоне повышенного образования гололеда или повышенной вибрации проводов, то следует применить схему «б», позволяющую отключить поврежденную цепь с помощью одного выключателя.

Для регулирования напряжения трансформаторы c ПБВ приходится часто отключать. Тогда рекомендуется схема «в», которая позволяет с помощью одного выключателя отключить трансформатор.

На электростанциях схемы «мостиков» не нашли широкого применения. Обычно от распредустройства ЭС отходят десятки ЛЭП, но даже при четырех присоединениях предпочтение отдается схеме «четырехугольника», позволяющей ремонтировать выключатели без отключения источников питания и линий.

9.9. Схемы генераторных распределительных устройств.

Если нагрузка на генераторном напряжении составляет более пятидесяти процентов от установленной мощности ТЭЦ, то рекомендуется проектировать станцию с генераторным распределительным устройством (ГРУ).

На рисунке 9.21 показана схема ГРУ с одной секционированной системой сборных шин. Количество генераторов, работающих на шины ГРУ, выбирается таким, чтобы покрыть потребность станции в собственных нуждах и обеспечить питание нагрузки на генераторном напряжении в режиме максимума. Обычно двух – трех генераторов для этой цели вполне достаточно. Без необходимости не следует подключать к шинам ГРУ все имеющиеся генераторы, так как это приведет к увеличению токов короткого замыкания и удорожанию оборудования.

Рисунок 9.21.

Между секциями генераторная нагрузка распределяется по возможности равномерно. Для средней секции приходится соизмерять нагрузку с мощностью генератора, чтобы уменьшить потери в секционных реакторах LRB в нормальном режиме.

Во время ремонта генератора G2 нагрузка, подключенная к средней секции, будет получать питание от крайних секций. В этом случае уменьшение потерь в секционных реакторах достигается путем их шунтирования с помощью разъединителей QS.

Для ограничения токов КЗ нагрузка получает питание через реакторные отпайки. Для этой цели используют линейные, групповые и сдвоенные реакторы.

В качестве рабочих источников питания механизмов собственных нужд (СН) используются трансформаторы 10/6 кВ или реакторы, если напряжение СН совпадает с напряжением генераторов.

Резервные источники питания СН могут подключаться непосредственно к шинам ГРУ или к точке надежного питания, расположенной на стороне низкого напряжения трансформатора связи. Второй вариант предпочтительнее, т.к. позволяет сохранить в работе источник резервного питания СН при КЗ на шинах ГРУ.

Установка выключателей в присоединениях, питающих нагрузку и СН, целесообразна, если суммарный ток КЗ (Iпо) не превышает 90 кА. В этом случае можно использовать относительно недорогие малообъемные масляные выключатели типа МГУ-20-90/9500.

При токах КЗ больше 90 кА установка выключателей в присоединениях экономически нецелесообразна, т.к. для этой цели пригодны только воздушные выключатели типа ВВГ-20-160/12500, которые в шесть раз дороже масляных, громоздки и более требовательны к условиям эксплуатации. Кроме того, применение воздушных выключателей существенно усложнило бы конструкцию, увеличило размеры и стоимость здания ГРУ.

Отказавшись от установки в отпайках выключателей, токоведущие части экранируют (рисунок 9.22). При выводе в ремонт резервного трансформатора собственных нужд сначала отключают выключатель со стороны низкого напряжения Q, затем работающий на холостом ходу трансформатор отключают разъединителем QS со стороны ВН.

На рисунке 9.22 показана схема ГРУ с двумя системами сборных шин. Рабочая система шин А1 секционируется. Число секций равно числу генераторов. Все присоединения подключаются к шинам через развилку из двух разъединителей. Резервная система шин используется при ремонте одной из секций рабочей СШ. Шиносоединительные выключатели QA предназначены для выравнивания потенциалов шин при переводе питания секций на резервную СШ.

В нормальном режиме резервная СШ не находится под напряжением и схема работает как схема с одной СШ. Сооружение второй СШ существенно удорожает и усложняет конструкцию ГРУ, не повышая его надежность. Поэтому схема с двумя СШ на практике применяется крайне редко.

Рисунок 9.22. Схема ГРУ с двумя системами сборных шин.

Нередко промышленные предприятия имеют собственные электростанции с генераторами мощностью 6 – 12 МВт. Если число генераторов составляет четыре и более, то крайние секции одной системы шин соединяют между собой, образуя «кольцо». При этом трансформаторы связи подключают не к крайним секциям, а симметрично, чтобы уменьшить перетоки мощности через реакторы (cм. рисунок 9.23).

На ЭС промышленного типа с генераторами небольшой мощности применяют схему соединения, получившую название «Звезда», (см. рисунок 9.24). В нормальном режиме каждый генератор работает на свою нагрузку, поэтому потери в реакторах почти отсутствуют. При коротком замыкании на секции шин токи от соседних генераторов устремляются к точке КЗ через два реактора и эффективно ограничиваются.

Рисунок 9.23. Схема соединения СШ ГРУ в «кольцо».

Рисунок 9.24. Схема «Звезда».