Производство электроэнергии менеджеры

Узловая подстанция – это подстанция, к которой присоединено более двух линий питающей сети, приходящих от двух или более электроустановок.

По назначению различают потребительские и системные подстанции. На шинах системных подстанций осуществляется связь отдельных районов энергосистемы или различных энергосистем. Как правило, это подстанции с высшим напряжением 750 - 220 кВ. Потребительские подстанции предназначены для распределения электроэнергии между потребителями.

Схема подстанций тесно увязывается с назначением и способом присоединения подстанции к питающей сети и должна:

- обеспечить надежность электроснабжения потребителей подстанции и перетоков мощности по межсистемным или магистральным связям в нормальном и в послеаварийном режиме, учитывать перспективу развития;

-допускать возможность постепенного расширения;

-учитывать требования противоаварийной автоматики;

-обеспечивать возможность проведения ремонтных и эксплуатационных работ на отдельных элементах схемы без отключения соседних присоединений.

На подстанциях рекомендуется применение простейших схем с минимальным числом выключателей высокого напряжения.

Схемы тупиковых и ответвительных подстанций:

Тупиковые и ответвительные подстанции выполняются по упрощенным схемам без выключателей высокого напряжения.

Однотрансформаторная подстанция может присоединяться к питающей сети по схеме блок трансформатор - линия с установкой КЗ и ОД или передачей телеотключающего импульса на опорную подстанцию (см. рис. 3.7,б).

Подстанции 35 - 110 кВ с двухобмоточными трансформаторами небольшой мощности (до 6300 кВ·А) могут иметь на стороне ВП только предохранитель и разъединитель. В этом случае необходимо проверить селективность работы предохранителей и релейной защиты линий.

Двухтрансформаторные подстанции в отличие от схемы (рис. 3.7,б) снабжаются автоматической или неавтоматической перемычкой на стороне высшего напряжения (рис. 3.22).

В автоматической перемычке (рис. 3.22, а) установлен разъединитель и отделитель двустороннего действия. Нормально РЗ включен, а ОДЗ отключен, так как режим работы двух линий на один трансформатор через включенную перемычку недопустим:при повреждении в одной из параллельных линий релейная защита отключит обе линии.

61

Лекция 9

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Распределительные устройства станций, подстанций характеризуются номинальным напряжением, числом и мощностью присоединенных генераторов,

трансформаторов, мощностью, выдаваемой в сеть, числом линий, режимом работы и перспективой развития. Отсюда неодинаковые требования к отдельным РУ и, следовательно, неодинаковые схемы. Сборные шины могут быть выполнены одиночными или двойными; часто предусматривают третью вспомогательную систему шин. Присоединения источников энергии и линий к сборным шинам выполняют различно. Отношение числа выключателей к числу присоединений в наиболее распространенных схемах лежит в пределах от 1 до 2. При малом числе присоединений применение получили упрощенные схемы с еще меньшим от-

ношением числа выключателей к Числу присоединений. Следовательно,

капиталовложения и приведенные затраты, характеризующие экономичность РУ,

изменяются в широких пределах.

Задача инженера-проектировщика заключается в правильной оценке требований, предъявляемых к проектируемому РУ, и соответствующем построении электрической схемы. При этом он руководствуется нормами технологического проектирования станций, подстанций, а также типовыми схемами, эксплуатационные свойства и технико-экономические показатели которых хорошо известны.

Эта глава содержит описание и анализ типовых схем РУ станций и подстанций, получивших применение в отечественных энергосистемах. Известны многие другие варианты схем, принятые за рубежом, которые можно назвать про-

изводными от основных. Они здесь не рассматриваются. На приведенных ниже схемах показаны только выключатели и разъединители. Измерительные трансформаторы и некоторые другие элементы умышленно опущены, чтобы сосредоточить внимание читателей на главном.

62

5.2. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА С ОДНОЙ

СИСТЕМОЙ СБОРНЫХ ШИН

В устройствах рассматриваемого вида (рис. 5.1, а) каждое присоединение содержит в общем случае выключатель и два разъединителя — шинный и линейный. Выключатели, как известно, служат для неавтоматического и автомати-

ческого отключения и включения присоединений. Разъединители необходимы для изоляций аппаратов и присоединений на время их ремонта от смежных частей

системы, находящихся под напряжением.

Рис.5.1. Принципиальная схема РУ с одной системой сборных шин.

а - шины не секционированы; б — секционированные шины; в — секционированные шины и

обходное устройство.

63

Термин «изоляция» следует понимать как создание видимого разрыва цепи в воздухе, обеспечивающего безопасность для людей. Так, например, при ремонте выключателя какого-либо присоединения он должен быть изолирован от сбор-

ных шин и от сети, поскольку линия, отключенная со стороны источника энергии,

может оставаться включенной с противоположного конца. Только в частных случаях, когда возможность подачи напряжения с противоположного конца исключена, линейные разъединители могут отсутствовать. Это относится, на-

пример, к присоединениям двухобмоточных трансформаторов, поскольку ремонт выключателя производится при отключенном трансформаторе со стороны высшего и низшего напряжения. В присоединениях генераторов линейные разъединители также обычно не предусматриваются.

В рассматриваемой схеме операции с разъединителями допускаются только при отключенном выключателе соответствующего присоединения. Ясность этого требования и простота РУ практически исключают ошибочные операции с разъединителями. Тем не менее предусматриваются блокирующие устройства,

препятствующие неправильным операциям.

Достоинство рассматриваемой схемы с одной системой сборных шин заключается в ее исключительной простоте и, следовательно, низкой стоимости.

Недостатки ее следующие:

-профилактический ремонт сборных шин и шинных разъединителей связан

сотключением всего устройства на время ремонта;

-ремонт выключателей и линейных разъединителей связан с отключением соответствующих присоединений, что нежелательно, а в некоторых случаях недопустимо;

-короткое замыкание в зоне сборных шин приводит к полному отключению

РУ;

-то же самое имеет место в случае внешнего замыкания и отказа выключателя соответствующего присоединения.

64

Перечисленные недостатки могут быть частично устранены с помощью указанных ниже дополнительных устройств. Приведенные затраты при этом увеличиваются.Чтобы избежать полного отключения РУ при замыкании в зоне сборных шин и обеспечить возможность их ремонта по частям, прибегают к секционированию сборных шин, т. е. разделению их на части — секции с установкой в точках деления выключателей, нормально замкнутых или нормально разомкнутых, в зависимости, от преследуемой цели. Эти выключатели называют секционными. Относительно редко встречаются устройства, сборные шины которых секционированы через разъединители, замкнутые или разомкнутые при нормальной работе. Секционирование должно быть выполнено так, чтобы каждая секция имела источники энергии (генераторы, трансформаторы) и соответствую-

щую нагрузку (рис. 5.1,6). Присоединения распределяют между секциями с таким расчетом, чтобы вынужденное отключение одной секции по возможности не нарушало работы системы и электроснабжения потребителей. Число секций зависит от числа и мощности источников энергии, напряжения, схемы сети и режима установки. В РУ с большим числом секций сборные шины замыкают в кольцо.

На станциях секционные выключатели при нормальной работе, как правило,

замкнуты, поскольку генераторы должны работать параллельно. В случае к.з. в

зоне сборных шин поврежденная секция отключается автоматически. Остальные секции остаются в работе. Таким образом, секционирование через нормально замкнутые выключатели способствует повышению надежности РУ и электроустановки в целом. Заметим, однако, что в случае замыкания в секционном выключателе отключению подлежат две смежные секции, следовательно, в

устройствах с двумя секциями полное отключение не исключено, хотя вероятность его относительно мала.

В РУ низшего напряжения 6—10 кВ подстанций секционные выключатели,

как правило, разомкнуты в целях ограничения тока к.з. Выключатели снабжают

65

устройствами автоматического включения резервного питания (АВР), замы-

кающими выключатели в случае отключения трансформатора, чтобы не нарушать электроснабжения потребителей.

Чтобы обеспечить возможность поочередного ремонта выключателей, не нарушая работы соответствующих цепей, предусматривают (преимущественно в РУ 110—220 кВ) обходные выключатели и обходную систему шин с соответст-

вующими разъединителями в каждом присоединении (рис. 5.1, в). При нормальной работе установки обходные разъединители и обходные выключатели отключены. Замена рабочего выключателя обходным производится в следующем порядке: включают обходный выключатель, чтобы убедиться в исправности обходной системы; отключают обходный выключатель; включают обходный разъединитель ремонтируемого присоединения; вновь включают обходный выключатель; отключают выключатель, подлежащий ремонту, и соответствующие разъединители. Защита цепи во время ремонта осуществляется обходным выключателем, снабженным соответствующим комплектом релейной защиты.

В устройствах с секционированными сборными шинами и обходной системой шин (рис. 5.1, в), строго говоря, необходимы два обходных выключателя. Однако в целях экономии средств часто ограничиваются одним выключателем с двумя шинными разъединителями, с помощью которых обходный выключатель может быть присоединен к той или другой секции сборных шин.

Распределительные устройства с одной секционированной системой сборных шин получили применение на станциях и подстанциях при номинальных напряжениях до 220 кВ включительно. Основным условием применения этой схемы является наличие достаточного резерва в источниках энергии и линиях и,

следовательно, возможность кратковременного отключения одной из секций без нарушения работы электроустановки в целом. Аналогичные устройства, но с об-

66

ходной системой шин, применяют при ограниченном числе присоединений в

качестве устройств среднего напряжения 110—220 кВ станций и подстанций.

Лекция 10

СБОРНЫХ ШИН

В РУ с двумя системами сборных шин (рис. 5.2, а) каждое присоединение содержит выключатель и два шинных разъединителя. Последние служат для изоляции выключателей от сборных шин при их ремонте, а также для переключения цепей с одной системы шин на другую без перерыва в их работе.

Линейные разъединители предусмотрены в присоединениях, где это необходимо для безопасного ремонта выключателей. Предусмотрен шиносоединительный выключатель, функции которого пояснены ниже.

67

и отключить разъединитель другой системы, не опасаясь образования дуги на контактах. В процессе переключения ток присоединения смещается из одного разъединителя в другой. При разомкнутом шиносоединительном выключателе такие операций недопустимы. Во избежание случайного автоматического отключения шиносоединительного выключателя в процессе переключения Пра-

вила технической эксплуатации электрических станций и сетей предписывают предварительно разомкнуть цепь отключающего электромагнита шиносоединительного выключателя и вновь замкнуть ее после окончания операций с шинными разъединителями.

В указанном порядке могут быть переключены с одной системы шин на другую часть присоединений, если это необходимо при изменении режима станции и системы, или все присоединения — при подготовке к ремонту системы шин. В последнем случае необходимо после окончания операций с шинными разъединителями отключить шиносоединительный выключатель с соответствую-

щими разъединителями.Во избежание неправильных операций с разъединителями предусматривают блокирующие устройства. В устройствах с двумя системами сборных шин шинные разъединители каждого присоединения блокируют с шиносоединительным выключателем. Кроме того, предусматривают блокировку между выключателем и разъединителями в пределах каждого присоединения.

Механическая блокировка в этих случаях непригодна. Приходится прибегать к замкам у приводов — механическим или электромагнитным.

Достоинства рассматриваемой схемы с двумя системами сборных шин заключаются в следующем: возможность поочередного ремонта сборных шин без перерыва в работе присоединений; возможность деления системы на две части в целях повышения надежности электроснабжения или ограничения тока к.з.;

возможность переключений отдельных присоединений в соответствий с режимом установки с одной системы сборных шин на другую.

69

Недостатки схемы следующие: при ремонте одной из систем шин нормальная работа установки на двух системах нарушается, следовательно, на это время надежность ее снижается; при замыкании в шиносоединительном выключателе отключаются обе системы шин; в случае внешнего замыкания и отказа выключателя соответствующего присоединения отключается система шин;

ремонт выключателей и линейных разъединителей связан с отключением на время ремонта соответствующих присоединений; сложность РУ; частые переключения с помощью разъединителей увеличивают вероятность повреждений в зоне сборных шин по сравнению с устройствами с одной системой при том же числе присоединений.

Перечисленные недостатки схемы могут быть частично устранены описанными ниже способами, связанными с дополнительными затратами. При большом числе присоединений прибегают к секционированию сборных шин. В РУ

110 — 220 кВ станций секционируют обе системы шин с помощью нормально замкнутых выключателей и предусматривают два шиносоединительных выключателя. Таким образом, РУ делится на четыре части, связанные между собой через шиносоединительные и секционные выключатели, В РУ 6—10 кВ станций с секционными реакторами ограничиваются секционированием одной системы; вторая система используется в качестве резервной и вспомогательной.

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА, ВЫПОЛНЕННЫЕ ПО СХЕМАМ КОЛЬЦЕВОГО ТИПА

Рассмотренные в 5.2, 3 схемы РУ с одной и двумя системами сборных шин являются схемами радиального типа. Характерные черты этих схем заключаются в следующем: присоединения (ветви) с источниками энергии и нагрузками сходятся в центре РУ — на сборных шинах, поэтому повреждения в этой зоне неизбежно связаны с отключением группы присоединений; ремонт выключателей,

установленных на ответвлениях от сборных шин, связан с отключением

70