6. Основные требования к электрическим схемам соединений.

Схемы электрических соединений — это чертежи на которых изображены элементы электроустановки, соединенные между собой. Различают главные схемы и схемы собственных нужд.

Главные схемы – это цепи по которым обеспечивается передача электроэнергии от источников к приемникам в соответствии с назначением схемы.

Схемы собственных нужд – это цепи по которым обеспечивается питание собственных нужд.

На выбор главных схем влияют ряд факторов:

• Тип станции;

• Число и мощность генераторов и силовых трансформаторов;

• Категории потребителей;

• Роль станций в энергосистеме.

Схемы собственных нужд выбираются в зависимости от мощности, механизмов собственных нужд и требований к надежности электроснабжения.

Схемы соединений могут быть выполнены в однолинейном или трехлинейном изображении.

В однолинейных схемах все соединения показаны только для одной фазы. Используется при проектировании, расчетах режимов, проектировке РЗиА. В процессе эксплуатации применяют упрощенные однолинейные схемы, называемые оперативными.

Трехлинейные схемы используют для всех трех фаз и применяют при монтажных работах, проверках и ремонтах отдельных фаз.

7. Общие принципы построения схем эс.

Структурной (принципиальной) схемой называется схема, определяющая распределение генераторов между РУ разных напряжений и выполнение трансформаторных связей между последними.

Учитывается при построении структурных схем:

• Наличие или отсутствие нагрузки на генераторном напряжении;

• Если нагрузки на генераторном напряжения нет, тогда в основу построения положен блочный принцип: единичный блок (генератор + трансформатор) с генераторным выключением (б) или без него(а).

Кроме того, получили распределение объединенные (в) или укрупненные г) блоки.

Единичные и объединенные блоки находят применение на ТЭС и АЭЦ, а укрупненные на ГЭС. В объединенных и укрепленных блоках, а также в блоках с автотрансформаторами, генераторные выключатели предусматриваются всегда.

В единичных б. генераторные выключатели рекомендуется устанавливать на станциях, работающих в пиковом режиме или, когда с отключением блока со стороны РУ высокого напряжения изменяется схема подключения других присоединений.

Если напряжение проектируемой станции выдается на одном повышенном напряжении, то все блоки присоединяются к РУ этого напряжения.

Если предполагается 2 повышенных напряжения, то тогда возможно 2 варианта построения структурных схем:

1. – с отдельными автотрансформаторами связи (АТС) между РУ высокого напряжения и РУ среднего напряжения.

2. – с использованием 1 или 2 генераторов блочных повышающих трансформаторов.

В схеме с отдельными АТС суммарная мощность блоков, присоединяющихся к РУ СН должна примерно соответствовать максимальной мощности, выдаваемой в сеть этого напряжения. Схему с повышенными блочными трансформаторами проектируют так, что а РУ СН был некоторый запас генерируемой мощности.

Структурная схема ТЭЦ зависит от мощности агрегатов сумма генерирующей мощности и мощности местной нагрузки. Если мощность местной нагрузки велика (˃50%) суммарной мощности генераторов ТЭЦ, тогда целесообразно сооружают РУ генераторов напряжения (ГРУ – 6 – 10 кВ) к которым подключают генераторы и местную нагрузку.

Местная нагрузка – нагрузка в радиусе 5 – 10 км.

При наличии местной нагрузки не только на генераторном, но и на СН стр. схема может быть выполнена с автотрансформатором или с трехобмоточным трансформатором.

Если мощность мене и не более 30 º, то стр. схему ТЭЦ рекомендуется строить на блочном принципе, а питание местной нагрузки и собственных нужд осуществлять путем ответвления от генераторов, отпаек с установкой реактора или понижающего трансформатора.

Электрические схему РУ.

• ОРУ – открытое распределительное устройство;

• ЗРУ – закрытое распределительное устройство;

• КРУ – комплектные распределительные устройства.

Радиальные РУ – РУ ярко выраженные сборные шины (СШ) – это РУ с 1 системой сборных шин.

В устройстве каждое присоединение содержит выключатель и 2 разъединителя: шинный и линейный.

На рисунке (а), РУ обладает следующими достоинствами:

• Простота схемы;

• Низкая стоимость.

Недостатки:

• Профилактический ремонт сборных шин и шинных разъединителей связан с отключением всего РУ. КЗ в зоне СШ приводит к полному отключению РУ.

• Ремонт выключателей связан с отключением соответствующих присоединений, что в некоторых случаях недопустимо.

На рисунке (б). Чтобы отключить полное отключение РУ при замыкании в зоне СШ прибегают к секционированию СШ, т.е. разделению их на части – секции с установкой в точках деления выключателей. Эти выключатели называются секционными.

Иногда секционирование осуществляется через разъединители. Секционирование должно выполняться так, чтобы каждая секция имела источники энергии (генераторы или трансформаторы) и нагрузку.

Для обеспечения возможности поочередного ремонта выключателей не нарушая работы соответствующих цепей предусматривают обходные выключатели и обходную систему шин. При нормальной работе установки обходные разъединители и обходные выключатели отключены.

РУ с 1 системой СШ применяют на ПС до 110 кВ-220 кВ. С числом присоединений не меньше 6. Если нет обходной системы шин, то применяют в качестве РУ 6-35 кВ подстанций и 6-10 кВ станций.

Раньше 2 систему шин использовали в качестве резервной при ремонте рабочих систем шин. Сейчас е используют постоянно, в качестве рабочей системы в целях повышения надежности РУ. При этом присоединение с нагрузками распределяет между обеими системами. Работа на 1 СШ допускается только временно при ремонте другой системы.

Достоинства схемы:

• Возможность поочередного ремонта СШ без перерыва в работе присоединений

• Повышение надежности электроснабжения

• Возможность переключения отдельных присоединений с 1 системой СШ на другую.

Недостатки:

• При замыкании в шинно-соединенных выключателей отключаются обе системы шин

• Вероятность повреждения СШ из-за частых переключений

• При ремонте линейных выключателей потребитель остается без питания.

Поэтому предусматривают обходную систему шин и обходные выключатели для обеспечения поочередного ремонта выключателя. Систему шин секционируют.

РУ выполненные по схемам кольцевого типа.

На ряду с радиальными схемами применение получили принципиально отличные от них, схема кольцевого типа. Схема представляет собой кольцо или несколько связанных между собой колец ответвленные к источникам энергии и нагрузке. Каждое присоединение отключается двумя выключателями секционирующие кольцами. Различают просты кольцевые схемы и схемы связанных колец.

Схемы этого типа называют схемами многоугольников. Как видно из рисунка концы шин соединены между собой, т.е. замкнуты в кольцо.

Достоинства схемы:

• Внешние замыкания отключаются 2 отключателями при этом кольцо размыкается при этом все ветви кроме поврежденной остаются в работе.

• Замыкание в зоне СШ (участки между выключателями) равносильно замыканию на ответвлении и приводит к отключению только одного присоединения.

Недостатки схемы:

• При размыкании кольца внешнее замыкание может привести к отключению вместе с поврежденной ветвью соседние неповрежденные ветви, поэтому схема кольцевого типа получила применение при малом числе присоединений, не превышающих 5-6. При большом числе присоединений

Достоинства:

• Связь колец способствует повышению надежности РУ и вероятность отключения не повреждение ветвей при ремонте выключателей и внешних замыканий уменьшена.

Недостатки:

• Высокая стоимость РУ.

РУ с двумя системами шин и числом выключателей на каждую ветвь 2, 3\2, 4\3.

Схемы представляют собой ярко выраженные сборные шины и элементы колец, в виде ряда цепочек из двух, трех и четырех выключателей.

Достоинства:

• Вывод в ревизию любого выключателя возможен без нарушения работы присоединения с минимум переключений в схеме.

Недостатки:

• При меньшем числе присоединений схема требует установки меньшего числа выключений, следовательно, становится дорогой. Поэтому схема не получила широкого распространения.

Для мощных блочных ЭС широкое распространение находят схемы 3\2 (полуторная).

Достоинства:

• Ревизия любого выключателя или СШ производится без нарушения работы присоединения и с минимальным числом переключений.

• Обе СШ могут быть отключены одновременно, без нарушения работы присоединений.

Недостатки:

• Большое число выключений трансформаторов тока

• Усложнение РЗ

• Выбор выключателей и всего остального оборудования на удвоенные минимальные токи.

Большое число выключений частично компенсируется отсутствием между системами шин шинно-соединенными выключателями.

Схема 4\3 сходна с 3\2, но более экономична т.к. в ней приходится не на 1\2 выключателя на цепь меньшей \ по сравнению с двоенной схемой, а на 1\3 выключателя. Все преимущества и недостатки аналогичны 3\2 схеме.

Заземление.

Под ОРУ на станции установлено заземляющее устройство – это металлическая сетка.

Заземляющее устройство – совокупность заземлителя – один или несколько проводников, закопанных в землю и заземляющих проводников при помощи которых металлическая часть электроустановки соединяется с заземлителем. Преднамеренное соединение какой-либо части установки с заземлителем называют заземлением.

По функциональному признаку:

Виды заземлений:

• Защитное заземление (в случае защиты для человека) – служит для создания безопасных условий, обслуживание электроустановки (заземление неизолированной части машин, которые могут оказаться под напряжением), заземление кожухов металлоконструкций РУ.

• Грозозащитное. Служит для защиты сооружений электрооборудования от прямых ударов молний (молниеотводы) и для защиты объектов в схемах грозозащиты (ОПН – ограничители перенапряжения)

• Рабочее заземление. Служит для обеспечения нормальной работы электроустановки (заземление нейтрали силовых трансформаторов и измерительных трансформаторов)

Нейтралями электроустановок называют общие точки обмоток, соединенных в «звезду» в зависимости от режима нейтрали сети различают на 4 группы:

• Сети с незаземленными нейтралями (до 35 кВ)

• Сети с резонансноземленными нейтралями (до 35 кВ, заземление происходит через катушку индуктивности)

• Эффективно заземлённые нейтрали (110 кВ и больше, нейтраль с заземлителем жестко)

• Глухое заземление нейтрали (220 В, 380 В, 0,4 кВ)

Выполнение заземления.

При выполнении заземления устройств используют естественные и искусственные заземлители. Естественные заземлители представляют собой металлический трубопровод. Искусственные заземлители представляют собой вертикально забитые стальные трубы, расположенные в площади 3-6 м друг от друга. Трубы забивают в грунтах чтобы их верхний конец находился на 1 м ниже уровня земли, чтобы большая часть трубы соприкасалась с незамерзающим слоем почвы.

Трубы с помощью сварки соединяют стальными полосками в виде сетки.

Собственные нужды.

Это важнейший элемент ЭС и ПЭС. На ЭС обычно имеется 2 напряжения собственных нужд: высшее и низкое (0,4 кВ) для освещения и т.д. А высшее (6, 10 кВ) для электродвигателей мощностью 200 кВт.

Газ 3-5% собственных нужд;

Уголь 10-15%

Газомазут 6-7%

Пылеугольное топливо 8-14%

К собственным потреблением СН относятся:

ТЭС

• Системы смазки турбогенераторов

• Насосы

• Дутьевые вентиляторы

• Питатели пыли

• Конденсационные, циркулирующие и питательные насосы.

В качестве резервного источника энергии используется дизель генераторы, установленные на валу главных генераторов.

АЭС

• Системы управления и защиты реакторов

• Системы контроля и измерения реактора

• Потребители 1 категории на ТЭС

ГЭС

• Системы смазки гидротурбин

• Насосы и вентиляторы систем охлаждения

• Системы возбуждения генераторов

Электрические схемы собственных нужд.

На ТЭЦ предусматривается ГРУ – 6 – 10 кВ при большой местной нагрузки. Тогда РУ собственных нужд получает питание непосредственно с шин ГРУ через понижающий трансформатор собственных нужд ТСН, либо через реактированную ванную линию. Реактор (катушки индуктивности) для ограничения токов КЗ так как схемы КЭС строятся по блочному принципу, то электрическая схема строится так же по блочному принципу, а, следовательно, и схема СН, так же строится по блочному принципу, т.е. для каждого блока предусматривается свой ТСН который подключается на участки между генератором и повышающим трансформатором.