23.3. Распределительные устройства кольцевого типа

Рассмотренные в § 23.1, 23.2 схемы РУ с одной и двумя системами сбор­ных шин можно назвать схемами ра­диального типа. Характерные чер­ты этих схем заключаются в следую­щем:

присоединения с источниками энер­гии и нагрузками сходятся в одной точке — на сборных шинах, поэтому повреждения в зоне сборных шин не­избежно связаны с отключением группы присоединений;

ремонт выключателей, установлен­ных на ответвлениях от сборных шин, связан с отключением соответствующих присоединений, а сооружение обходных устройств приводит к усложнению РУ и увеличению его стоимости;

разъединители помимо своего пря­мого назначения — изоляции элементов оборудования, подлежащих ремонту, ис­пользуются также для изменения схемы, например для переключений присоеди­нений с одной системы сборных шин на другую или при замене рабочего выключателя обходным. Эти операции

с разъединителями снижают надежность РУ.

Наряду со схемами радиального ти­па применение получили принципиально иные схемы кольцевого типа. Особенности их заключаются в сле­дующем :

схема представляет собой кольцо или несколько связанных между собой колец с ответвлениями к источникам энергии и нагрузкам;

отключение каждой ветви (каждого присоединения) производится двумя и даже тремя выключателями;

отключение любого выключателя для ремонта не нарушает работы вет­вей, хотя нормальное состояние схемы при этом нарушается;

при повреждениях в пределах РУ или внешних КЗ и отказах выключате­лей отключение всего устройства или значительной его части практически исключено;

разъединители используются только по своему прямому назначению — для изоляции отключенных частей РУ.

Ниже рассмотрены типовые схемы кольцевого типа. Они значительно раз­нообразнее радиальных схем.

Простая кольцевая схема. Как видно из рис. 23.3, а, сборные шины (этот тер­мин следует понимать здесь условно) замкнуты в кольцо и секционированы

с помощью выключателей по чю присоединений (на рисунке показа четыре линии и два трансформатор На ответвлениях от сборных ш предусмотрены только разъедините/ Отношение числа выключателей к чис присоединений равно единице. Релейн; защита каждого присоединения включ на на сумму токов, проходящих чер< соответствующие (ближайшие к прис( единению) выключатели. Для этого вт( ричные обмотки трансформаторов ток каждой пары выключателей соединен! параллельно. Внешнее замыкание в лю бом присоединении отключается двум: выключателями. При этом кольцо раз мыкается, но все ветви, кроме повреж­денной, остаются в работе. После тако­го отключения поврежденную ветвь сле­дует изолировать с помощью линейно­го разъединителя и включить выключа­тели, чтобы кольцо не оставалось ра­зомкнутым.

Замыкание в выключателе или отказ выключателя при внешнем замыкании связаны с отключением двух ветвей.

Отрицательные стороны РУ с одним кольцом заключаются в следующем. При размыкании кольца, например при ремонте выключателя, внешнее замыка­ние может привести к отключению вместе с поврежденной ветвью также соседней неповрежденной ветви. Так,

например, если во время ремонта выключателя Q1- произойдет замыкание на линиях W2 или W3, то одновремен­но с поврежденной линией отключится линия W1 или трансформатор Т1. Это происходит потому, что каждый выклю­чатель защищает две ветви. Работу отключившихся неповрежденных ветвей можно быстро восстановить. Для этого достаточно отключить линейный разъ­единитель поврежденной ветви и замк­нуть отключившиеся выключатели.

Возможны и другие случаи. Напри­мер, если во время ремонта выключа­теля Q2 произойдет замыкание на ли­нии W4, то кольцо окажется разделен­ным на две части, В одной части ока­жутся линии Wl, W3 и трансформатор Т1, в другой части — линия W2 и транс­форматор Т2. Такое нарушение связи между частями кольца может вызвать в зависимости от схемы сети частичное нарушение электроснабжения. Чтобы уменьшить последствия таких анормаль­ных режимов, следует чередовать ветви с источниками энергии и нагрузками. Такое чередование способствует также более равномерному распределению ра­бочего тока в кольце.

Вероятность внешних замыканий в период ремонта выключателей и свя­занных с ними отключений неповрежден­ных ветвей зависит от числа присоеди­нений и продолжительности ремонта выключателей. Продолжительность ре­монта современных воздушных выклю­чателей невелика и измеряется часами. Поэтому вероятность совпадений КЗ с временем ремонта выключателей мала. Тем не менее схема простого кольца имеет ограниченное применение при числе присоединений, не превышаю­щем 6.

Схемы связанных колец (рис. 23.3, б) могут быть применены при большом числе присоединений. На рисунке пред­ставлены два связанных кольца с де­вятью присоединениями. Общее число выключателей равно десяти.

В отличие от простого кольца в рассматриваемой схеме часть ветвей подлежит отключению тремя выключа­телями (ветви W1 и W2). Связь колец

способствует повышению надежности РУ. Вероятность отключения неповреж­денных ветвей при ремонте выключате­лей и внешних замыканиях уменьшена. Распределение рабочего тока в кольцах при нормальном режиме и в особен­ности при нарушении его для этой схе­мы более благоприятно.

Распределительные устройства с дву­мя системами сборных шин и числом выключателей на каждую ветвь 2, 3/2 и 4/3. В устройствах этого типа (рис. 23.4—23.6) имеются явно выражен­ные сборные шины и элементы колец в виде ряда цепочек из двух, трех и четырех выключателей, связывающих сборные шины. К каждой такой цепочке присоединены одна, две или три ветви с источниками энергии и нагрузкой.

Распределительные устройства с дву­мя выключателями на каждое присоеди­нение (рис. 23.4) имели одно время при­менение в США. Они выполнены также на некоторых мощных станциях в СССР. Существенный недостаток этих уст­ройств заключается в их высокой стои­мости. В настоящее время устройства с двумя выключателями на каждое присоединение уступили место устрой­ствам типа 3/2 и 4/3 (рис. 23.5, 23.6). Это основные схемы главных РУ 330— 750 кВ мощных станций и подстанций с большим числом присоединений. Экс­плуатационные свойства этих устройств близки к свойствам устройств со свя­занными кольцами, однако отрицатель-

ные стороны последних выражены здесь, слабее. Действительно, все ветви подле­жат отключению только двумя выклю­чателями. Вероятность отключения вет­вей при ремонте выключателей и внеш­них замыканиях здесь меньше. Так, например,-в РУ, выполненном по схеме на рис. 23.5, а, при ремонте одного из выключателей верхнего или нижнего ря­да (например, выключателя Q9) и внеш­нем замыкании в любом присоединении кроме линии WI отключится только поврежденное присоединение. При КЗ на линии W1 вместе с поврежденной ли­нией отключится блок G1.

При ремонте любого выключателя среднего ряда и внешнем замыкании отключению подлежит только повреж­денная ветвь при условии, что все выключатели исправны. Однако при ре­монте одного из выключателей средне­го ряда (например, выключателя Q5), внешнем замыкании на ветви другой цепочки (например, на линии W2) и от-

казе одного из выключателей повреж­денной ветви (например, выключателя Q2) неизбежна потеря двух ветвей W1 и W2. В тех же условиях, но при повреждении ветвей G2 и отказе вы­ключателя Q10 неизбежна потеря двух блоков G1 и G2.

Во избежание потери двух ветвей, одновременное отключение которых не­допустимо, например двух линий тран­зита или двух блоков, следует присо­единять эти ветви к разным цепочкам и чередовать присоединение их к систе­мам шин, как показано на рис. 23.5,6 (W1-W2, W3-W4, G1-G2, G3-G4 и т. д.). При этом рассматриваемые ветви, одновременное отключение которых не­допустимо, должны отстоять друг от друга по любому контуру не менее чем на три последовательно включенных выключателя: Q5 - Q9 - Q10; Q11 - Q12 -Q8; Q5-Q1-Q2; Q3-Q4-Q8.

Короткое замыкание на сборных ши­нах не нарушает работы ветвей при

условии, что все выключатели включе­ны. При ремонте какого-либо выключа­теля замыкание на сборных шинах мо­жет вызвать отключение одной ветви либо отключение одной пары ветвей от сборных шин с сохранением связи между ними.

При ремонте системы шин и замы­кании на другой системе (вероятность таких замыканий весьма мала) все ветви остаются в работе, но цепочки оказы­ваются разобщенными, что может вы­звать частичное нарушение электроснаб­жения. Для повышения надежности РУ при числе цепочек, равном четырем и более, прибегают к секционированию сборных шин через выключатели (рис. 23.5,б).

Эксплуатационные свойства РУ, вы­полненных по схеме типа 4/3 (рис. 23.6), близки к свойствам схемы типа 3/2. Выбор между этими устройствами опре­деляется числом присоединений и мест­ными условиями.

Как отмечено выше, вероятность совпадения внешнего замыкания с ре-

монтом одного из выключателей мала. Еще менее вероятен отказ выключателя в указанных условиях. Надежность РУ зависит прежде всего от надежности выключателей. Поэтому не следует пре­увеличивать недостатки рассматривае­мых РУ типа 3/2 и 4/3, получивших исключительное применение как в СССР, так и за рубежом.

Распределительные устройства, вы­полненные по кольцевым схемам, позво­ляют развивать РУ по мере увеличения числа присоединений. Например, если в первую очередь вводятся в работу один блок и две линии, РУ может быть выполнено в виде кольца из трех вы­ключателей. По мере увеличения при­соединений число выключателей может быть увеличено и кольцо постепенно превращено в схему 3/2 или 4/3.