26

1.8. Схемы мостиков

Своим названием схемы мостиков обязаны перемычке, образующей «мос-

тик» 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 разъе-

динителей и используется для сохранения в работе трансформатора при ремонте выключателя (рисунок 1.20,а). Если через шины подстанции осуществляется транзит мощности, то в перемычке устанавливается выключатель(рисунок 1.20,б

и в).

Рисунок 1.20. Схемы мостиков.

Если линия проходит через лесной массив, располагается в зоне повышен-

ного образования гололеда или повышенной вибрации проводов, то следует при-

менить схему «б», позволяющую отключить поврежденную цепь с помощью од-

ного выключателя.

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

27

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.

1.9. 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 1.21 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 приве-

дет к увеличению токов короткого замыкания и удорожанию оборудования.

28

T1

Рисунок 1.21.

Между секциями генераторная нагрузка распределяется по возможности равномерно. Для средней секции приходится соизмерять нагрузку с мощностью генератора, чтобы уменьшить потери в секционных реакторахLRB 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 разъеди-

нителей QS.

Для ограничения токов КЗ нагрузка получает питание через реакторные от-

пайки. 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.

29

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. позво-

ляет сохранить в работе источник резервного питания СН при КЗ на шинах ГРУ.

Установка выключателей в присоединениях, питающих нагрузку и СН, це-

лесообразна, если суммарный ток КЗ(Iпо) не превышает 90 кА. В этом случае можно использовать относительно недорогие малообъемные масляные выключа-

тели типа МГУ-20-90/9500.

При токах КЗ больше90 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, приме-

нение воздушных выключателей существенно усложнило бы конструкцию, уве-

личило размеры и стоимость здания ГРУ.

Отказавшись от установки в отпайках выключателей, токоведущие части экранируют (рисунок 1.22). При выводе в ремонт резервного трансформатора собственных нужд сначала отключают выключатель со стороны низкого напря-

жения, затем, работающий на холостом ходу трансформатор отключают разъеди-

нителем QS со стороны ВН.

На рисунке 1.22 показана схема ГРУ с двумя системами сборных шин. Ра-

бочая система шин А1 секционируется. Число секций равно числу генераторов.

Все присоединения подключаются к шинам через развилку из двух разъедините-

лей. 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 схе-

ма работает как схема с одной СШ. Сооружение второй СШ существенно удоро-

жает и усложняет конструкцию ГРУ, не повышая его надежность. Поэтому схема с двумя СШ на практике применяется крайне редко.

30

T1

QS

PTCH

Q

питания

Рисунок 1.22. 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

1.23).

На ЭС промышленного типа с генераторами небольшой мощности приме-

няют схему соединения, получившую название «Звезда», (см. рисунок 1.24). В

нормальном режиме каждый генератор работает на свою нагрузку, поэтому поте-

ри в реакторах почти отсутствуют. При коротком замыкании на секции шин токи

32

2. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ НА ГЛАВНЫХ СХЕМАХ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Измерительные трансформаторы тока (ТА) и напряжения (ТV) предназна-

чены для питания контрольно-измерительных приборов и устройств релейной за-

щиты и автоматики.

В учебной литературе по электрической части станций(ЭЧС) выбору ТА и ТV, питающих измерительные приборы, посвящены целые разделы [7].

Как правильно выбрать измерительные трансформаторы (ИТ) для устройств РЗ и А в учебниках не объясняется, хотя на главной схеме электростанции эти трансформаторы должны быть показаны.

Перед студентом специальности 140204 – «электрические станции» при вы-

полнении курсового проекта по ЭЧС не ставится задача детальной разработки схемы релейной защиты (РЗ). Вполне достаточно применить типовую схему, ре-

комендуемую «Руководящими указаниями по релейной защите» [1-3]. Использо-

вание типовой схемы РЗ, например генератора необходимой мощности, поможет определить необходимое количество ТА и ТV и место их установки.

Ниже приводятся рекомендации по выбору минимального числа ИТ для различных цепей. На современных ЭС с высокой степенью автоматизации их может быть существенно больше.

На рисунке 2.1 показаны цепи генератора, работающего на шины генера-

торного напряжения. Для питания цепей РЗ предусмотрено пять обмоток ТА. Две обмотки ТА2 питают измерительные приборы и устройство автоматического ре-

гулирования тока возбуждения (АВР) генератора.

Учитывая, что на напряжении 6 - 20 кВ ТА обычно изготовляются с двумя вторичными обмотками [4], для цепи генератора потребуется три комплекта двухобмоточных ТА1-ТА3 и один одновитковый ТА4 (для поперечной дифзащи-

ты).

Назначение обмоток ТА показано на рисунке 2.1.

34

Блочный принцип построения схем связан с применением комплектных эк-

ранированных токопроводов (КЭТ), в которых устанавливаются однофазные ТV с

втычными контактами. Пробой изоляции однофазного ТV в сети с незаземленной нейтралью не приводит к короткому замыканию. Величина емкостного тока за-

мыкания на землю обычно не превышает нескольких десятков ампер. Поэтому кварцевые предохранители (с номинальным током отключения более3,2 кА) в

цепях однофазных TV не устанавливают. Трансформатор TV3 питает защиту ну-

левой последовательности от однофазных замыканий в обмотке статора генерато-

ра.

При наличии в блоке генераторного выключателя необходимо установить дополнительно трансформатор напряжения между выключателем и силовым трансформатором. К нему присоединяют цепи колонки синхронизации, контро-

лирующие напряжение сети при включении генератора на параллельную работу с сетью.

Особенности выполнения защит генераторов, работающих в блоке с транс-

форматором, подробно изложены в [5].

Цепи генератора, работающего в блоке с трансформатором, показаны на ри-

сунке 2.2 [6].

Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы типа НОЛ,

не имеющие дополнительной вторичной обмотки, от однофазных трехобмоточ-

ных типа ЗНОЛ.

Первые (типа НОЛ) имеют два ввода ВН , у вторых(типа ЗНОЛ) есть только один ввод ВН, а конец обмотки ВН заземлен.

36

Трехфазные группы трансформаторов напряжения с литой изоляцией типа ЗНОЛ устанавливаются в комплектных токопроводах мощных генераторов вме-

сто трехфазных масляных. Трансформаторы с масляной изоляцией сняты с произ-

водства из-за высокой пожарной опасности. Трехфазные трансформаторы серий НТМИ, НТМК, НАМИ и НАМИТ часто выходили из строя вследствие ферроре-

зонансных явлений. Поэтому их функции выполняют трехфазные группы из трех антирезонансных трансформаторов типа НОЛ(для устройств автоматики) и

ЗНОЛ (для релейной защиты).

Для блоков применяется отдельная дифзащита генератора и трансформато-

ра, а так же резервная дифзащита блока, в зону действия которой входит генера-

тор, трансформатор блока и трансформатор собственных нужд.

В блоках с генераторами ТВФ-63, работающими на местную нагрузку с большим количеством линий, устанавливать трансформатор напряженияTV3 в

нейтрали генератора нет необходимости. Из-за большой величины емкостного то-

ка защита от замыканий на землю в этом случае питается отTV2 (обмотки, со-

единенной в разомкнутый треугольник), надежно защищая участки от генератора до Т1 и Т2, а также обмотку статора.

Цепь трансформатора связи на стороне генераторного напряжения пред-

ставлена на рисунке 2.3.

37

QN

RU

ДЗ шин

ТА1

Приборы

МТЗ

ТА2

ДЗ трансформатора

Рисунок 2.3

В этой цепи необходимы четыре вторичные обмотки ТА. Что касается ТV,

то их наличие в цепи трансформатора на ТЭЦ с поперечными связями не является обязательными (в отличие от блоков Г-Т), т.к. приборы, установленные для кон-

троля за работой трансформатора связи и его релейные защиты, могут питаться от ТV, подключенных к шинам ГРУ. Если между генераторным выключателемQ и

трансформатором связи Т1 подключается источник резервного питания(РТСН или реакторная отпайка), то TV2 следует установить для контроля изоляции уча-

стка от трансформатора Т1 до Т2 (реактора) во время вывода в ремонт секции ГРУ, когда TV1 будет отключен (см. рисунок 2.4).

38

Т1

TV2

Рисунок 2.4

Цепь трансформаторов собственных нужд на ТЭЦ находится в зоне дейст-

вия диффзащиты шин (см. рисунок 2.5).

Наличие или отсутствие выключателяQ1 в присоединении (см. главу 1.9)

сказывается на алгоритме поведения РЗ, но не на числе ТА.

Кроме одного комплекта двухобмоточных ТА для измерительных приборов и защит самого трансформатора собственных нужд, необходимо предусмотреть второй комплект для диффзащиты шин. Этот второй комплект имеет резервные обмотки, которые закорачиваются. ТА1 ставятся обычно в двух фазах. Это объяс-

няется тем, что в сети с незаземленной нейтралью однофазные замыкания на зем-

лю не сопровождаются протеканием токов КЗ, и токовые защиты на них не реаги-

руют

39

10 кВ

А1

A2

Q1

ДЗ трансформатора

ТA1

Резерв

RU

Приборы, МТЗ

ТA2

ДЗ шин

Рисунок 2.5

Цепь реактированной линии (см. рисунок 2.6) имеет один комплект двухоб-

моточных ТА, устанавливаемых в крайних фазах.

40

A1

A2

Q

Приборы

TA1

МТЗ

LR

Рисунок 2.6

На каждой системе сборных шин, а при секционировании рабочих шин на каждой секции устанавливается свой трансформатор напряжения(рис.2.7). От не-

го питаются измерительные приборы тех цепей, которые не имеют собственных трансформаторов напряжения, например, цепи отходящих линий и трансформа-

торов собственных нужд.

Кроме того, эти ТV выполняет свою основную задачу: питают измеритель-

ные приборы, установленные на самих сборных шинах, а также обеспечивают контроль изоляции (см. рисунок 2.7).

41

Цепь шиносоединительного выключателя QA оборудуется одним комплек-

том двухобмоточных трансформаторов тока ТА1.

В цепи секционного выключателя QB обычно устанавливают два комплекта двухобмоточных трансформаторов тока ТА2 и ТА3 по обе стороны выключателя,

что вызвано требованиями дифференциальной защиты секционированных шин.

Цепи шиносоединительного и секционного выключателя, а также транс-

форматоров напряжения, подключенных к шинам ГРУ6-10 кВ, показаны на ри-

сунке 2.7.

В цепях повышенных напряжений необходимо использовать встроенные трансформаторы тока [8].

42

В многообъемные выключатели встраивается следующее количество транс-

форматоров тока:

·выключатель С-35М-630-10 - по одному на каждую втулку (см. рисунок 2.8);

·все остальные серии (С, МКП и У) - по два на втулку.

Например, в выключатель У-110-1000 встраивается трансформатор тока ТВ- 110-11-1000/5-0,5/1 (Uн=110 кВ, Iном перв.=1000 А, Iном втор.=5 А; 0,5 и 1-

классы точности обмоток). Встроенные трансформаторы тока устанавливаются в элегазовых выключателях высокого напряжения и разъединителях подвесного типа.

Малообъемные и воздушные выключатели встроенных трансформаторов тока не имеют. Последовательно с ними в цепь следует устанавливать отдельные трансформаторы тока, например типа ТФЗМ, которые на напряжении 35 кВ могут быть изготовлены с двумя или тремя обмотками, на 110 кВ только с тремя, а на

220 кВ и выше с четырьмя обмотками.

Класс изоляции встроенных в нейтраль трансформаторов тока зависит от режима заземления нейтрали трансформатора. Для трансформаторов, работаю-

щих в сети 110 кВ с эффективно-заземленной нейтралью, выбираются ТВТ-110, а

в сетях 220 кВ и выше с глухо-заземленной нейтралью ТВТ-35.

Встроенные в нейтраль ТТ выбираются на тот же ток, что и ТВТ на стороне ВН силового трансформатора (см. рисунок 2-9).

Q

ТВ

ТВ

а)

б)

QS1

Q

ТФЗМ

в)

Рисунок 2.8

Силовые трансформаторы имеют по два встроенных трансформатора тока на каждом вводе. Например, ТВТ 110-1-2000/5-1/1 (Uном. = 110 кВ, Iном перв. = 2000 А, I ном. втор. = 5 А, 1 - класс точности обмоток), см. рисунок 2.9.

На стороне низшего напряжения силового трансформатора встроенные ТА не устанавливаются.