ГОСы общее / ГОСы pdf / 88-89
.pdf4-7. Классификация схем электрических соединений подстанций по способу еѐ присоединения к питающей сети
Понижающие ПС предназначены для распределения энергии по сети НН и создания пунктов соединения сети ВН (коммутационных пунктов). Определяющей для выбора места размещения ПС является схема сети, для питания которой она предназначена. Оптимальная мощность и радиус действия ПС определяются плотностью нагрузок в районе ее размещения и схемой сети НН. При большой плотности нагрузок, сложной и разветвленной сети НН следует рассматривать целесообразность разукрупнения подстанций ВН для повышения надежности питания и снижения стоимости сооружения сети НН.
Нормативными документами классификация ПС по их месту и способу присоединения к сети не установлена. Исходя из применяющихся типов конфигурации сети (см. п. 4.2) и возможных схем присоединения ПС их можно подразделить на следующие (7):
тупиковые — питаемые по одной (п. 4.7, а) или двум радиальным линиям; схема 4.7, а рассматривается как первый этап развития сети с последующим преобразованием в схему
4.7, б или 4.7, д;
ответвительные — присоединяемые к одной (7, в) или двум (7, г) проходящим ВЛ на ответвлениях; схема 4.7, в является первым этапом развития с последующим преобразованием в схему 4.7, г или д;
проходные — присоединяемые к сети путем захода одной линии с двусторонним питанием (7, д);
узловые — присоединяемые к сети не менее чем по трем питающим линиям (7, е, ж).
Ответвительные и проходные ПС объединяют термином промежуточные, который определяет размещение ПС между двумя ЦП сети (или узловыми ПС).
Проходные или узловые ПС, через шины которых осуществляются перетоки между отдельными точками сети, называют транзитными.
Втехнической литературе и некоторых нормативных документах иногда используется термин опорная ПС, под которым, как правило, подразумевают ПС более высокой ступени напряжения (например, ПС 220/110 кВ при рассмотрении сети 110 кВ). Однако этот же термин используется для определения эксплуатационной роли ПС. Поэтому для ПС, питающих сеть рассматриваемого напряжения, целесообразно использовать термин центр питания (ЦП).
Втабл. 4.3 приведены данные статистического анализа частоты применения приведенных выше схем присоединения ПС в сетях 110–330 кВ.
Из приведенных данных видно, что большинство ПС присоединяется к сети по двум линиям. Имеется тенденция к увеличению доли таких схем за счет уменьшения доли ПС, присоединяемых на первом этапе по одной линии. Удельный вес узловых ПС увеличивается с ростом напряжения сети, одновременно снижается доля тупиковых и ответвительных ПС. Наиболее распространенным типом ПС 110–330 кВ является проходная.
Основные требования к главным схемам электрических соединений:
схема должна обеспечивать надежное питание присоединенных потребителей в нормальном, ремонтном и послеаварийном режимах в соответствии с категориями нагрузки по надежности электроснабжения с учетом наличия или отсутствия независимых резервных источников питания;
схема должна обеспечивать надежность транзита мощности через ПС в нормальном, ремонтном и послеаварийном режимах в соответствии с его значением для рассматриваемого участка сети;
схема должна быть по возможности простой, наглядной, экономичной и обеспечивать возможность восстановления питания потребителей в послеаварийной ситуации средствами автоматики без вмешательства персонала;
схема должна допускать поэтапное развитие РУ с переходом от одного этапа к другому без значительных работ по реконструкции и перерывов в питании потребителей;
число одновременно срабатывающих выключателей в пределах одного РУ должно быть не более двух при повреждении линии и не более четырех при повреждении трансформатора.
Схемы электрических соединений должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к главным схемам по надежности, возможности проведения ремонта, оперативной гибкости, экономической целесообразности, возможности опробования и вывода в ремонт выключателей без нарушения работы присоединения. Различают два основных типа схем электрических соединений с Umin = 6…10кВ.
Схемы без сборных шин (блочные и упрощенные схемы) – особенности применения и эксплуатации, достоинства и недостатки.
Схемы многоугольников – особенности применения и эксплуатации, достоинства и недостатки.
Рис, 2-3. Схемы многоугольников: а — простого; б — связанных; в — с диагональной связью; г — со спаренными присоединениями
Число выключателей в многоугольнике равно числу присоединений, т. е. такое же, как и в несекционированном кольце, однако благодаря размещению выключателей в углах многоугольника схема обладает всеми преимуществами глубокосекционированной схемы. Другим преимуществом схемы многоугольника является небольшой объем погашений даже при самом тяжелом повреждении одного из выключателей (теряется не больше двух присоединений). Вывод в ревизию любого выключателя требует минимума операций и может быть произведен без нарушения работы присоединения.
К недостаткам схемы многоугольника относятся сложность релейной защиты присоединений и выбора трансформаторов тока, при котором следует предусмотреть возможность ремонта любого из трех выключателей общей цепочки.
Другим недостатком схемы является необходимость более частой ревизии выключателей, так как любое отключение короткого замыкания производится в ней сразу двумя выключателями.
Наконец, к серьезным затруднениям может привести короткое замыкание в период ревизии одного из выключателей, когда распад схемы на не связанные между собой части с большой вероятностью вызовет небаланс мощности (в части схемы будет недостаток или даже полное отсутствие источников питания, в то же время в другой части мощность не может быть использована).
Чтобы смягчить эти недостатки, ограничивают число присоединений, а следовательно, и число сторон многоугольника шестью; при большем числе присоединений их делят между двумя или даже, тремя связанными между собой многоугольниками (рис. 2-3, б). В некоторых случаях допускают число сторон многоугольника, больше шести, но осуществляют при этом диагональные связи (рис. 2-3, в).
Если возможно обеспечение резерва питания присоединений по сети, схема многоугольника может быть выполнена еще более экономичной путем спаривания присоединений (рис. 2-3, г). При этом число выключателей уменьшается вдвое, например в схеме квадрата возможно подключение восьми присоединений. При коротком замыкании на одном из присоединений временно отключаются оба, но питание неповрежденного может быть быстро восстановлено. При коротком замыкании на участке шин линейные присоединения должны получить резервное питание от сети. Разумеется, в этом случае генераторное присоединение будет отключено на все время восстановления поврежденных шин, что будет иметь место и в схемах с неспаренными присоединениями.
А) – схема треугольника Б) – схема квадрата
Примерами простейших схем многоугольников служат схемы треугольника (рис. 2-4, а) и квадрата (рис. 2-4, б), которые могут с успехом применяться при малом числе присоединений.
Усовершенствованием схемы с одной системой шин является добавление к рабочей системе специальной обходной системы шин (рис. 2-5). Каждое присоединение при этом может быть подключено к обходной системе шин через свой обходной разъединитель, а сама обходная система связывается с рабочей при помощи обходного выключателя. Вывод в ремонт выключателя присоединения несложен и производится следующим образом: 1) включается обходной выключатель; 2) включается обходной разъединитель присоединения, выключатель которого должен ревизоваться; 3) отключается выключатель присоединения, и разбирается его схема. После наложения заземлений выключатель готов к ремонту.
Схемы с одной системой сборных шин (без обходной или с обходной системой шин) – особенности применения и эксплуатации, достоинства и недостатки.
Схема с одной несекционированной системой сборных шин.
Наиболее простой схемой электроустановок на 6-10кВ является схема с одной несекционированной системой сборных шин (рисунок 10.1). Источники питания в схеме присоединяются к сборным шинам с помощью выключателей и разъединителей. Для отключения присоединения используется один выключатель.
Если же выключатель выводится в ремонт, то алгоритм отключения следующий:
- отключается выключатель Q5,
-отключается шинный разъединитель QS5,
-отключается линейный разъединитель QS6.
Операции с разъединителями необходимы только для обеспечения безопасности при ремонтных работах.
Основные достоинства схемы.
1.Однотипность и простота операций с разъединителями, благодаря чему снижается аварийность из-за неправильных действий персонала.
2.Возможность использования комплектных РУ, что позволяет снизить стоимость монтажа, широко использовать механизацию.
Недостатки схемы.
1.При ремонте сборных шин или шинных разъединителей необходимо снять напряжение с шин, что приводит к перерыву электроснабжения всех потребителей.
2.КЗ на сборных шинах вызовет отключение всех источников питания, следовательно, потерю электроснабжения всех потребителей.
Схема с одной секционированной системой шин.
Секционированная система сборных шин
Указанные недостатки частично устраняются разделением сборных шин на секции. Рассмотрим одну секционированную систему сборных шин на примере рисунка 10.2.
Схема имеет те же достоинства и недостатки, что и схема с одной несекционированной системой шин. Вместе с тем, авария на сборных шинах приводит к отключению лишь части шин и половины потребителей, а вторая половина присоединений остается под питанием. В этой схеме секционный выключатель QB в нормальном режиме может быть включен, если надо обеспечить параллельную работу источников. Выключатель QB может быть в нормальном режиме и отключен. Тогда секции сборных шин получают питание каждая от своего источника. При выходе из строя одного источника или коротком замыкании на линии соответствующий выключатель Q и разъединитель QS отключаются, а секционный выключатель QВ включается.
Недостатки схемы.
При ремонте одной из секций ответственные потребители, нормально питающиеся от двух секций, остаются без резерва.
Потребители, нерезервированные по питанию, отключаются на всѐ время ремонта секции.
Схема с одинарной секционированной системой шин получила широкое распространение в системе питания собственных нужд АЭС.
1. Шины нормальной эксплуатации выполняются секционированными. Каждая секция получает питание от основного и резервного источников (рисунок 10.3). Резервный источник подключается при отключении основного источника. Число секций определяется требованиями к надежности и безопасности технологического процесса на АЭС. В качестве основного и резервного источников используются трансформаторы.
Взаимное резервирование между секциями одинарной системы сборных шин в рассматриваемом случае не предусматривается, то есть секционные выключатели QВ не предусматриваются.
2. Шины надежного питания потребителей 2 группы выполняются одинарными секционированными. Между секциями, к которым подключены потребители систем аварийного расхолаживания (САОЗ), резервирование не предусматривается. Число секций шин надежного питания САОЗ определяется количеством систем САОЗ, которых для реакторов ВВЭР и РБМК устанавливается по три на блок.
Схемы с одной рабочей и обходной системами шин
Внормальном режиме работы обходная система шин АО находится без напряжения, разъединители QSO1, QSO2, соединяющие линии с АО, отключены.
Всхеме предусмотрен обходной выключатель Q0, который может быть присоединен к любой секции с помощью развилки из двух разъединителей QS5 и QS7.
Схема с одной рабочей и обходной системами шин
Часть схемы с одной рабочей и обходной системами шин
Выключатель Q0 может заменить любой другой выключатель. Для этого надо провести следующие операции (например, для замены выключателя Q1, если он включен и включены QS1, QS2 как на рисунке 11.3):
1.включить обходной выключатель Q0 при включенных QS6 и QS5 для проверки исправности обходной системы шин;
2.отключить Q0;
3.включить QS01;
4.включить Q0;
5.отключить Q1;
6.отключить QS1 и QS2.
После этих операций линия W1 получает питание через обходную систему шин через Q0 от секции В1. Все операции производятся без перерыва питания присоединений.
С целью экономии стоимости ОРУ, схема может выполняться таким образом, что функции обходного и секционного выключателей в ней могут быть совмещены. Для этого в схеме может устанавливаться перемычка с разъединителями QS8 и QS9 (см. рисунок 11.2) В нормальном режиме работы QS8 и QS9 включены, выключатель Q0 включен и присоединен разъединителем QS7 к секции В2. Секции В1 и В2 соединяются между собой через Q0, QS6, QS7, QS8, QS9, а выключатель Q0 выполняет функции секционного. При замене линейного выключателя обходным выключатель Q0 отключается, затем отключают разъединители QS8, QS9, и поступают далее как и в ранее описанном случае по пп. 3-6. При большом числе присоединений (7-15) рекомендуется схема с отдельным обходным Q0 и секционным QВ выключателями. Это позволяет сохранить параллельную работу линий при ремонтах выключателей.
Достоинства схем с одной рабочей и обходной системами шин:
малое число выключателей (один на одно – два присоединения)
относительно малые массы, габариты и стоимость РУ.
Недостатки схем:
на все время ремонта секционного выключателя параллельная работа секций (и линий) нарушается;
ремонт одной из секций связан с отключением всех линий, присоединенных к этой секции и одного трансформатора.
Область применения схем с одной рабочей и обходной системами шин: рекомендуется для ВН подстанций 110 кВ при числе присоединений до шести включительно (с учетом трансформаторов), когда нарушение параллельной работы линий допустимо и отсутствует перспектива дальнейшего расширения подстанции. Если ожидается расширение РУ, то в цепях трансформаторов устанавливаются выключатели. Схемы с трансформаторными выключателями могут применяться для напряжений 110кВ и 220кВ на стороне высокого напряжения и собственных нужд подстанций.
С двумя системами ниже