Полуторне схема. Полуторне і інші схеми. б) полуторная схема з чергуванням приєднань

Тема 7 іспрГлавние схеми ЕС і ПС.doc

Схеми виконуються в однолінійному і трилінійна зображенні. Для спрощення і наочності частіше використовують однолінійні схеми, де показують з'єднання для однієї фази.

Схеми первинних ланцюгів (головні схеми) показують ланцюга, за якими електроенергія передається від джерел до споживачів.

Крім електрообладнання первинних ланцюгів на електростанціях і підстанціях застосовують допоміжне обладнання (вимірювальні прилади, пристрої релейного захисту та автоматики), призначене для управління і контролю за роботою первинного обладнання. Схемами вторинних ланцюгів називають схеми з'єднання вторинного (допоміжного обладнання). Всі з'єднання у вторинних колах виконують ізольованими проводами і контрольними кабелями.

При виборі головних схем розподільних пристроїв станцій або підстанцій враховуються такі чинники:

Значення і роль електростанції або підстанції в енергосистемі (електростанції - базисні або пікові, наближені до промислових вузлів або віддалені, пов'язані з іншими електростанціями через шини вищої напруги або середньої напруги; підстанції - тупикові, підключених до цих відгалужень, прохідні або розподільні;

Перспективи розширення;

Рівень струмів короткого замикання

Головні схеми електростанцій повинні задовольняти основним вимогам:

Надійність, тобто здатність схеми забезпечити безперебійне електропостачання споживачів, видачу електроенергії або транзит потужності при пошкодженнях обладнання;

Пристосованість до проведення ремонтів основного устаткування без обмеження електропостачання споживачів;

Оперативна гнучкість, тобто пристосованість для проведення оперативних перемикань мінімальним числом операцій за мінімальний час і з мінімальним ризиком;

Економічність.

Структурні схеми (блок-схеми) електростанцій і підстанцій відображають зв'язку генераторів і трансформаторів з розподільними пристроями (РУ) різної напруги. Розподільний пристрій являє собою сукупність обладнання одного напруги, з'єднаного за певною схемою і втілює в натурі цю схему.
^ Види основних схем
Одна робоча система шин, секціонірованная вимикачем

Така схема застосовується для РУ - 6,10, 35 кВ електростанцій і підстанцій. У нормальному режимі роботи секційний вимикач (СВ) відключений. При зникненні напруги на одній секції СВ автоматично включається дією пристрою АВР (автоматичне введення резерву). Секційний вимикач може бути включений оператором, якщо з якої-небудь причини виводиться з роботи один введення від джерела. Схема дозволяє при цьому зберегти зберегти харчування всіх підключених ліній до споживачів. Так як споживачі підключаються парними лініями до різних секціях, висновок в ремонт однієї секції також не приводить до порушення електропостачання споживачів.

^ Блокові схеми

Застосовуються для розподільних пристроїв вищої напруги тупикових і підключених до цих відгалужень підстанцій 35 - 220 кВ. Схеми з віддільниками застосовуються для РУ 110 кВ, якщо потужність трансформатора не

Перевищує 25 МВА.Ток холостого ходу таких трансформаторів невеликий і при необхідності відключається віддільником. При великому струмі холостого ходу для відключення трансформатора довелося б звертатися на живильну електростанцію або підстанцію.

Ремонтна перемичка використовується при виведенні в ремонт однієї з ліній живлення. У ремонтній перемичці встановлюються два роз'єднувача. Якби в перемичці був встановлений тільки один роз'єднувач, його ремонт викликав би повне погашення підстанції.
^ мостіковие схеми
Мостіковие схеми застосовуються для РУ вищої напруги прохідних (транзитних) підстанцій 35 - 220 кВ. Існують два варіанти мостиковой схеми з вимикачами в колах трансформаторів (а, б) і мостиковая схема з віддільниками в ланцюгах трансформаторів (в), яка застосовується для прохідних підстанцій 110 кВ з трансформаторами потужністю до 25 МВА.

У мостікових схемах транзит потужності здійснюється через робочу перемичку з вимикачем. Ремонтна перемичка служить для збереження транзиту при виведенні в ремонт вимикача робочої перемички.

У схемі а) транзит потужності переривається, якщо відбувається пошкодження в трансформаторі. Іноді це необхідно і використання схеми обґрунтовано. У схемі б) при пошкодженні трансформатора відключається тільки найближчий до нього вимикач. Транзит потужності через робочу перемичку зберігається. Тому схема б) застосовується у випадках, коли передача транзиту через підстанцію має велике значення для енергосистеми.

Схема застосовується для РУ вищої напруги прохідних підстанцій 220 кВ кВ. У нормальному режимі роботи включені всі вимикачі. Ремонт будь-якого вимикача може бути здійснений без порушення транзиту потужності через підстанцію і відключення трансформаторів. Пошкодження трансформаторів і вимикачів також не призведуть до порушення транзиту. Тому схема використовується при підвищених вимогах до надійності транзиту.
^ Одна робоча система шин з обхідний
Схема є удосконаленням схеми з однією системою шин додаванням до робочої системі шин (РСШ) спеціальної обхідний (ЗСШ).

Схема застосовується для РУ вищої напруги розподільних підстанцій 110 - 220 кВ. Обхідна система шин використовується при виведенні в ремонт одного з вимикачів приєднань без відключення ліній до споживачів. Для цього включається обхідний вимикач (ОВ), який замінює ремонтується вимикач. У разі ремонту однієї з секцій робочої системи шин неминуче відключення підключених до неї приєднань.
^ Дві робочі системи шин з обхідний

Схема застосовується для РУ вищої напруги вузлових підстанцій і електростанцій 110 - 220 кВ. При ремонті однієї системи збірних шин приєднання переводяться на іншу.

Шіносоедінітельний вимикач (ШСВ) в нормальному режимі роботи може бути і включений і відключений. При перекладі приєднань з однієї системи шин на іншу ШСВ повинен знаходитися у включеному положенні. Окремі приєднання в нормальному режимі роботи можуть бути підключені до однієї або обом системам робочої системи шин. Обхідна система шин використовується - як в попередній схемі - для ремонту вимикача одного з приєднань.

Для РУ генераторної напруги електростанцій (6, 10, 20 кВ) застосовується схема з двома робочими системами збірних шин без обхідний.

^ Схеми 3/2 і 4/3
Полуторне схема (а) або схема 3/2 застосовується для РУ 330 - 500 кВ електростанцій і підстанцій. В даній схемі використовується три вимикача на два приєднання. При цьому ремонт будь-якого вимикача і будь-якої системи шин проводиться без відключення приєднань. Схема не вимагає установки ШСВ.

Сторінка 17 з 111

Найбільш простим видом головної схеми, що з'явилися раніше за інших, є схема з однією несекціонірованной системою шин (рис. 2-1, а); гідності схеми полягають в крайній простоті, наочності в натурі і мінімальних витратах на спорудження РУ. Однак така схема не забезпечує достатньої надійності електропостачання. Пошкодження шин, шинних роз'єднувачів або будь-якого вимикача викликає повне погашення всіх приєднань. Ремонт шин вимагає припинення електропостачання всіх споживачів. Ревізія будь-якого вимикача також пов'язана з погашенням його приєднання на весь час робіт.
Зменшити обсяг погашень при одній системі шин можливо її секціонуванням (рис. 2-1, б). Однак істотного зменшення обсягу погашень в такій схемі під час аварій можна домогтися тільки при глибокому її секціонуванні, коли число секцій дорівнює числу приєднань.

Рис. 2-1. Одиночна система шин: а - несекціонірованная; б - секціонірованная; в - кільцева; г - з обхідним роз'єднувачем


Рис. 2-2. Схеми містків; а- простого; б-з двома роз'єднувачами в перемичці; в- з трьома вимикачами; г-подвійного
Це робить схему неекономічною, причому необхідність в погашенні приєднань при ремонті їх вимикачів залишається.
Заміна частини вимикачів секційними роз'єднувачами для здешевлення секціонірованной схеми значно знижує її надійність і може бути допущена тільки на невеликих маловідповідальних установках в тих випадках, коли визначальними є ремонтні умови.
Підвищення надійності схеми з однією системою шин може бути досягнуто перетворенням її в кільцеву шляхом з'єднання між собою кінців шин (рис. 2-1, в). Однак переваги кільцевої схеми, які полягають в двосторонньому харчуванні приєднань, реалізуються тільки при її глибокому секціонуванні. Ревізія вимикача приєднання тут також призводить до погашення цього приєднання на час ремонту.
Додавання обхідного роз'єднувача /, який дозволяє проводити ревізії вимикача приєднання без перерви живлення споживачів, підвищує ремонтопридатність кільцевої схеми (рис. 2-1, г).
Обхідний роз'єднувач може бути встановлений на перемичці між сусідніми лініями (рис. 2-2, а), що виходить при цьому схема містка має помітно більшу гнучкість і ремонтопридатність, так як в ній можлива ревізія будь-якого лінійного вимикача без погашення приєднання, Щоб ревізія роз'єднувача перемички НЕ вимагала відключення обох ліній, досить послідовно з ним встановити другий обхідний роз'єднувач (рис. 2-2, б). Однак найкращі результати виходять при поєднанні схеми містка з секціонуванням збірних шин між приєднаннями. Що виходять при цьому схема містка з трьома вимикачами (рис. 2-2, в) дуже зручна для харчування двохтрансформаторної підстанції транзитної лінією, а також для вливання потужності невеликої двоагрегатної електростанції з блочною схемою.


Рис, 2-3. Схеми багатокутників: а - простого; б - пов'язаних; в - з діагональною зв'язком; г - зі спареними приєднаннями
Схема подвійного містка (рис. 2-2, г) дозволяє мати зайве приєднання на підвищеній напрузі. Схеми рис. 2-2, в і г застосовують при першій черзі будівництва електростанції або при невеликому числі приєднань. Ці схеми досить економічні, так як число вимикачів в них на одиницю менше числа приєднань.
Прагнення підвищити економічність кільцевої схеми і зберегти при цьому їх технічні переваги привело до створення схем типу багатокутника. Як видно з рис. 2-3, а, схема багатокутника відрізняється від кільцевої відсутністю вимикачів приєднань. У цій схемі вимикачі встановлюються у розтин шин, замкнутих в кільце. Приєднання підключаються до шин між вимикачами через роз'єднувачі. Таким чином, кожне приєднання виявляється підключеним до схеми відразу через два вимикача, які при комутаціях приєднання повинні включатися або відключатися обидва. Після відключення приєднання кільце -окажется розімкненим, і його можна знову замкнути тільки після відключення роз'єднувача приєднання. Число вимикачів в багатокутнику дорівнює числу приєднань, т. Е. Таке ж, як і в несекціонірованном кільці, проте завдяки розміщенню вимикачів в кутах багатокутника схема має всі переваги глубокосекціонірованной схеми. Іншою перевагою схеми багатокутника є невеликий обсяг погашень навіть при найважчому пошкодженні одного з вимикачів (втрачається не більш двох приєднань). Висновок в ревізію будь-якого вимикача вимагає мінімуму операцій і може бути скасований без порушення роботи приєднання.
До недоліків схеми багатокутника відносяться складність релейного захисту приєднань і вибору трансформаторів струму, при якому слід передбачити можливість ремонту будь-якого з трьох вимикачів загального ланцюжка.
Іншим недоліком схеми є необхідність більш частою ревізії вимикачів, так як будь-яке відключення короткого замикання виробляється в ній відразу двома вимикачами.
Нарешті, до серйозних ускладнень може привести коротке замикання в період ревізії одного з вимикачів, коли розпад схеми на які не пов'язані між собою частини з великою ймовірністю викличе небаланс потужності (в частині схеми буде недолік або навіть повна відсутність джерел живлення, в той же час в іншій частини потужність не може бути використана).
Щоб пом'якшити ці недоліки, обмежують число приєднань, а отже, і число сторін багатокутника шістьма; при більшій кількості приєднань їх ділять між двома або навіть, трьома пов'язаними між собою багатокутниками (рис. 2-3, б). У деяких випадках допускають число сторін багатокутника, більше шести, але здійснюють при цьому діагональні зв'язку (рис. 2-3, в).
Якщо можливо забезпечення резерву харчування приєднань по мережі, схема багатокутника може бути виконана ще більш економічною шляхом спарювання приєднань (рис. 2-3, г). При цьому число вимикачів зменшується вдвічі, наприклад в схемі квадрата можливе підключення восьми приєднань. При короткому замиканні на одному з приєднань тимчасово відключаються обидва, але харчування неушкодженого може бути швидко відновлено. При короткому замиканні на ділянці шин лінійні приєднання повинні отримати резервне живлення від мережі. Зрозуміло, в цьому випадку генераторное приєднання буде відключено на весь час відновлення пошкоджених шин, що буде мати місце і в схемах з неспареними приєднаннями.
Спарена схема може бути значно поліпшена при додаванні роз'єднувача (1 на рис. 2-3, г) між спаровуються приєднаннями. У цьому випадку будь-яка з двох приєднань може відключатися і підключатися без тимчасового відключення іншого приєднання. Досить в разі відключення приєднання першим відключити роз'єднувач 1, а при підключенні - включити цей роз'єднувач останнім.


Рис. 2-4. Схеми трикутника (а) і квадрата (б)
Прикладами простих схем багатокутників служать схеми трикутника (рис. 2-4, а) і квадрата (рис. 2-4, б), які можуть з успіхом застосовуватися при малому числі приєднань.
Удосконаленням схеми з однією системою шин є додавання до робочої системі спеціальної обхідної системи шин (рис. 2-5). Кожне приєднання при цьому може бути підключено до обхідний системі шин через свій обхідний роз'єднувач, а сама обхідна система зв'язується з робочою за допомогою обхідного вимикача. Висновок в ремонт вимикача приєднання нескладний і виробляється в такий спосіб: 1) включається обхідний вимикач; 2) включається обхідний роз'єднувач приєднання, вимикач якого повинен ревізуватися; 3) відключається вимикач приєднання, і розбирається його схема. Після накладення заземлень вимикач готовий до ремонту.

Рис. 2-6. Подвійна система шин
Схема з однієї робочої і однієї обхідної системами шин володіє достоїнствами: ревізія будь-якого вимикача може виконуватися без перерви роботи приєднання; відсутні роз'єднувачі шинної розвилки (виключаються помилки персоналу).


Рис. 2-5. Одиночна система шин з обхідний шиною

Рис. 2-7. Схема з двома основними і однієї обхідної системами шин


Рис. 2-8. Схема з двома вимикачами на ланцюг
Схема має наступні недоліки: необхідна установка обхідного і секційного вимикачів; ревізія основною робочою системи шин неможлива без погашення приєднань; коротке замикання на робочій системі шин призводить до погашення всіх приєднань однієї секції; ушкодження секційного вимикача призводить до погашення всіх приєднань обох секцій.
Природним розвитком схеми з однією системою шин є схема з двома робочими системами шин (рис. 2-6). Междушінний вимикач дозволяє здійснювати довільне поділ приєднань між системами шин, при цьому створюються різні варіанти експлуатаційних схем мережі в залежності від вимог системи і умов роботи електростанції. Секційні вимикачі зменшують обсяг погашень при коротких замиканнях на шинах.
Переваги схеми з двома робочими системами шин полягають, по-перше, в швидкому відновленні харчування приєднань при короткому замиканні на одній із секцій шляхом перемикання їх на неушкоджену систему шин і, по по-друге, в полегшенні ремонту шин і шинних роз'єднувачів.
Ремонт вимикача приєднання можливий тут лише при установці знімних обхідних перемичок та переказ дії релейного захисту приєднання на междушінний вимикач, який в цій схемі замінює ревізується вимикач. Так як установка перемичок замість вимикача проводиться при знятому з приєднання напрузі, підготовка вимикача до ремонту неминуче викликає перерву в роботі цього приєднання.
Цей недолік може бути усунутий додаванням до двох робочим системам обхідних шин (рис. 2-7). Що виходять при цьому схема з двома основними і однієї обхідної системами шин з одним вимикачем на ланцюг, володіючи всіма перевагами простої схеми з двома системами, має більш високу ремонтопридатність.


Рис. 2-9. Схема з фіксованими приєднаннями: трансформатор - шини (а); лінія - шини (б)
За останні 20 років вона отримала широке поширення в нашій країні на потужних блочних станціях завдяки тому, що дає можливість ревізії будь-якої системи шин і будь-якого вимикача без перерви роботи приєднань, а також дозволяє групувати ці приєднання довільним чином.
Однак в сучасних умовах при підвищенні напруги до 750-1150 кВ і зростанні одиничних потужностей блоків до 1,2 ГВт, а окремих станцій до 4-6 ГВт ця система стає недостатньо надійної та економічної. Велика втрата потужності (2-3 ГВт) при відмові будь-якого допоміжного вимикача 750 кВ і значна вартість установки цих вимикачів (6-8 млн. Руб.) Обмежують область застосування схем з обхідними шинами напруженнями 110-220 кВ.
Схема з двома вимикачами на ланцюг (подвійна схема) являє собою різновид схеми з двома системами шин (рис. 2-8). Підвищення надійності і ремонтопридатність в ній досягається установкою послідовно з кожним роз'єднувачем розвилки вимикачів.
Переваги такої схеми полягають в легкості ремонтів будь-якої системи шин і в можливості виведення вимикачів в ремонт без операцій роз'єднувачами під струмом. Пошкодження шин не призводить тут до погашення приєднань.
Однак якщо коротке замикання на шинах виникне під час ревізії однієї з систем шин, воно буде супроводжуватися повним погашенням всіх приєднань.
До недоліків подвійний схеми треба віднести також необхідність в більш частих ревізіях вимикачів, оскільки пошкодження на лініях відключаються відразу двома вимикачами. Але головним недоліком схеми є надмірна вартість її через великої кількості вимикачів і трансформаторів струму. Тому в даний час її застосування не рекомендується.
Варіантом подвійний схеми є схема з фіксованими приєднаннями трансформатор-шини (рис. 2-9, а) або лінія - шини (рис. 2-9, б). Висновок в ревізію будь-якого вимикача тут можливий без порушення роботи приєднань з мінімумом перемикань в схемі. Однак схема має і великими недоліками: пошкодження шин означає втрату блоку або лінії; пошкодження лінії відключається усіма вимикачами


Рис. 2-10, Полуторне схема (а) і схема 4/3 (б)
(Частіше ревізії вимикачів); при числі приєднань, більшому п'яти, схема вимагає установки великого числа вимикачів; ревізія шин вимагає погашення блоку або відключення лінії; пошкодження системи шин під час ревізії іншої системи призводить до повного погашення всієї установки.
З урахуванням всіх цих недоліків застосування схем з фіксованими приєднаннями допускається тільки при малому числі приєднань в окремих рідкісних випадках.
Для потужних блочних електростанцій все більш широке застосування отримують полуторні схеми і схеми 4/3, а також схеми «чистих» блоків генератор-трансформатор-лінія (Г-Т-Л).
Полуторне схема (рис. 2-10, а) має такі переваги: \u200b\u200bревізія будь-якого вимикача або системи шин проводиться без порушення роботи приєднань і з мінімальним числом операцій при виведенні цих елементів в ремонт; роз'єднувачі використовуються тільки при ремонті (забезпечення видимого розриву до елементів РУ, що знаходяться під напругою); обидві системи шин можуть бути відключені одночасно без порушення роботи приєднань. Як видно, полуторне схема поєднує надійність схеми зі збірними шинами з маневреністю схеми багатокутника.
До недоліків полуторним схеми відносять велику кількість вимикачів і трансформаторів струму, ускладнення релейного захисту приєднань і вибір вимикачів і всього іншого обладнання на подвоєні номінальні струми.
Підвищений число вимикачів в полуторним схемою частково компенсується відсутністю междушінних вимикачів.
Схема 4/3 (рис. 2-10, б) подібна з полуторним, але більш економічна, так як в ній доводиться не на 1/2 вимикача на ланцюг більше, ніж в схемі з подвійною системою шин, а тільки на 1/3 .
Схеми «чистого» блоку Г-Т-Л застосовуються лише при напружених 110-220 кВ і щодо малої довжині блокових ліній, так як в цих схемах погано використовуються можливості блокових ліній: їх пропускна здатність при напружених 330-750 кВ значно перевищує потужність блочних генераторів , а при зупинці генератора в ремонт лінія блоку не може бути використана для зменшення втрат в мережі (рис. 2-11).


Рис. 2-11. «Чисті» блоки Г-Т-Л
Значно краще запропонована Л. І. Двоскін схема Г-Т-Л з зрівняльним многоугольником і обхідний системою шин, в якій число вимикачів більше числа приєднань тільки на одиницю, а обхідні шини і зрівняльний багатокутник дозволяють маневрувати лініями в нормальному режимі, при аваріях і ремонтах , не допускаючи небалансів потужності і перерв в роботі приєднань. Слід лише зазначити ускладнення релейного захисту блочного трансформатора, що приєднується до схеми трьома вимикачами,

Малюнок 1.11. Схема «Трикутник».

Область застосування схеми - від 35 кВ і більше. Її відрізняють простота, на-

глядность і економічність. Однак на електростанціях, що мають в основному споживачів першої категорії, вона застосовується вкрай рідко. живити потреби-

точніка за двома, небажано з міркувань надійності.

Більш широке поширення набула схема «Чотирикутник» (рису-

Малюнок 1.12. Схема «Чотирикутник».

Схема дозволяє виробляти планові ремонти вимикачів без отклю-

чення приєднань. Однак при збігу КЗ на лінії в точці 1КС ремон-

тому вимикача Q1, релейний захист лінії відключить виключателіQ2 і Q3 і

вся схема знеструмиться.

На малюнку 1.13 показана схема чотирикутника з однорядним располо-

ням вимикачів, яка в аналогічній ситуації зберігає один з источ-

ників харчування і неушкоджену лінію в роботі.

Малюнок 1.13.

Однорядне розташування вимикачів дозволяє виробляти розширенням-

ня схеми, перетворюючи її в схему «п'ятикутника» (малюнок 1.14). Конструкція ОРУ і експлуатація вимикачів при такій компоновці помітно спрощується.

На всіх приєднання обов'язково встановлюються роз'єднувачі. При КЗ на будь-якої лінії або джерелі живлення захист діє на відключення двох -ви вимикачів. Після цього розмикають роз'єднувач і включають вимикачі,

відновлюючи «кільце».

Малюнок 1.14. Схема «П'ятикутнику».

Схема «П'ятикутнику», іноді її називають схемою розширеного чотирьох-

кутника, застосовується на напрузі 110 кВ і більше. На напружених 110 і 220

кВ вона є альтернативою схемою «Одна система шин з обхідний», явно пре-

сходячи її в надійності і економічності.

Будівництво будь-якої електростанції здійснюється протягом декількох років. Між пуском першої черги і наступними проходять роки. іноді дейст-

вующие ЕС розширюють і на них вводять нові блоки. Щоб при розширенні з-

зберігати в роботі існуючу схему, її доповнюють. Наприклад, до наявного чотирикутнику підключають ще один. За таким принципом створюють схеми пов'язаних чотирикутників (рисунок 1.15) і шестикутників.

а) Види схем та їх призначення

Головна схема електричних з'єднань електростанції (підстанції) -це сукупність основного електроустаткування (генератори, трансформатори, лінії), збірних шин, комутаційної та іншої первинної апаратури з усіма виконаними між ними в натурі з'єднаннями.

Вибір головної схеми є визначальним при проектуванні електричної частини електростанції (підстанції), так як він визначає повний склад елементів і зв'язків між ними. Обрана головна схема є вихідною при складанні принципових схем електричних з'єднань, схем власних потреб, схем вторинних з'єднань, монтажних схем і т. Д.

На кресленні головні схеми зображуються в однолінійному виконанні при відключеному положенні всіх елементів установки. У деяких випадках допускається зображати окремі елементи схеми в робочому положенні.

Всі елементи схеми і зв'язки між ними зображуються відповідно до стандартів єдиної системи конструкторської документації (ЕСКД).

В умовах експлуатації поряд з принциповою, головною схемою застосовуються спрощені оперативні схеми, в яких вказується тільки основне устаткування. Черговий персонал кожної зміни заповнює оперативну схему і вносить в неї необхідні зміни в частині положення вимикачів і роз'єднувачів, що відбуваються під час чергування.

При проектуванні електроустановки до розробки головної схеми складається структурна схема видачі електроенергії (потужності), на якій показуються основні функціональні частини електроустановки (розподільні пристрої, трансформатори, генератори) і зв'язку між ними. Структурні схеми служать для подальшої розробки більш докладних і повних принципових схем, а також для загального ознайомлення з роботою електроустановки.

б) Основні вимоги до головних схем електроустановок

При виборі схем електроустановок повинні враховуватися наступні фактори:

значення і роль електростанції або підстанції для енергосистеми. Електростанції, що працюють паралельно в енергосистемі, істотно розрізняються за своїм призначенням. Одні з них, базисні, несуть основне навантаження, інші, пікові, працюють неповну добу під час максимальних навантажень, треті несуть електричне навантаження, яка визначається їх тепловими споживачами (ТЕЦ). Різне призначення електростанцій визначає доцільність застосування різних схем електричних з'єднань навіть в тому випадку, коли кількість приєднань одне і те ж.

Підстанції можуть призначатися для харчування окремих споживачів або великого району, для зв'язку частин енергосистеми або різних енергосистем. Роль підстанцій визначає її схему;

становище електростанції або підстанції в енергосистемі, схеми і напруги прилеглих мереж. Шини високої напруги електростанцій і підстанцій можуть бути вузловими точками енергосистеми, здійснюючи об'єднання на паралельну роботу декількох електростанцій. У цьому випадку через шини відбувається перетік потужності з однієї частини енергосистеми в іншу - транзит потужності. При виборі схем таких електроустановок в першу чергу враховується необхідність збереження транзиту потужності.

Підстанції можуть бути тупиковими, прохідними, підключених до цих відгалужень; схеми таких підстанцій будуть різними навіть при одному і тому ж числі трансформаторів однакової потужності.

Схеми розподільних пристроїв 6-10 кВ залежать від схем електропостачання споживачів: харчування по одиночним або паралельних лініях, наявність резервних вводів у споживачів і т. П .;

Всі споживачі з точки зору надійності електропостачання поділяють на три категорії.

Електроприймачі I категорії - електроприймачі, перерва в електропостачанні яких може спричинити за собою небезпеку для життя людей, значної шкоди народному господарству, пошкодження дорогого основного обладнання, масовий брак продукції, розлад складного технологічного процесу, порушення функціонування особливо важливих елементів комунального господарства.

Зі складу електроприймачів I категорії виділяється особлива група електроприймачів, безперебійна робота яких необхідна для безаварійного зупинки виробництва з метою запобігання загрози життю людей, вибухів, пожеж і пошкодження дорогого обладнання.

Для електропостачання особливої \u200b\u200bгрупи електроприймачів I категорії передбачається додаткове харчування від третього незалежного джерела живлення. Незалежними джерелами живлення можуть бути місцеві електростанції, електростанції енергосистем, спеціальні агрегати безперебійного живлення, акумуляторні батареї і т. П.

Електроприймачі II категорії - електроприймачі, перерва в електропостачанні яких призводить до масового Недовідпуск продукції, масовим простоїв робочих, механізмів і промислового транспорту, порушення нормальної діяльності значної кількості міських і сільських жителів. Ці електроприймачі рекомендується забезпечувати харчуванням від двох незалежних джерел, взаємно резервують один одного, для них допустимі перерви на час, необхідний для включення резервного живлення діями чергового персоналу або виїзної оперативної бригади.

Допускається живлення електроприймачів II категорії по одній повітряній лінії, якщо забезпечена можливість проведення аварійного ремонту цієї лінії за час не більше 1 сут. Допускається живлення по одній кабельній лінії, що складається не менше ніж з двох кабелів, приєднаних до одного спільного апарату. При наявності централізованого резерву трансформаторів та можливості заміни пошкодив трансформатора за час не більше 1 добу допускається живлення від одного трансформатора.

Електроприймачі III категорії - всі інші електроприймачі, що не підходять під визначення I і II категорій.

Для цих електроприймачів електропостачання може виконуватися від одного джерела живлення за умови, що перерви електропостачання, необхідні для ремонту і заміни пошкодженого елемента системи електропостачання, не перевищують 1 добу.

Перспектива розширення та проміжні етапи розвитку електростанції, підстанції і прилеглої ділянки мережі. Схема і компоновка розподільчого пристрою повинні вибиратися з урахуванням можливого збільшення кількості приєднань при розвитку енергосистеми. Оскільки будівництво великих електростанцій ведеться чергами, то при виборі схеми електроустановки враховується кількість агрегатів і ліній, що вводяться в першу, другу, третю черги і при остаточному розвитку її.

Для вибору схеми підстанції важливо врахувати кількість ліній вищого і середнього напруги, ступінь їх відповідальності, а тому на різних етапах розвитку енергосистеми схема Підстанції може бути різною.

Поетапний розвиток схеми розподільного пристрою електростанції чи підстанції не повинно супроводжуватися корінними переробками. Це можливо лише в тому випадку, коли при виборі схеми враховуються перспективи її розвитку.

При виборі схем електроустановок враховується допустимий рівень струмів КЗ. При необхідності вирішуються питання секціонування мереж, ділення електроустановки на незалежно працюючі частини, установки спеціальних токоограничивающих пристроїв.

З складного комплексу пропонованих умов, що впливають на вибір головної схеми електроустановки, можна виділити основні вимоги до схем:

надійність електропостачання споживачів; пристосованість до проведення ремонтних робіт; оперативна гнучкість електричної схеми; економічна доцільність.

Надійність - властивість електроустановки, ділянки електричної мережі або енергосистеми в цілому забезпечити безперебійне електропостачання споживачів електроенергією нормованої якості. Пошкодження обладнання в будь-якій частині схеми по можливості не повинно порушувати електропостачання, видачу електроенергії в енергосистему, транзит потужності через шини. Надійність схеми повинна відповідати характеру (категорії) споживачів, які отримують живлення від даної електроустановки.

Надійність можна оцінити частотою і тривалістю порушення електропостачання споживачів і відносним аварійним резервом, який необхідний для забезпечення заданого рівня безаварійної роботи енергосистеми і її окремих вузлів.

Пристосованість електроустановки до проведення ремонтів визначається можливістю проведення ремонтів без порушення або обмеження електропостачання споживачів. Є схеми, в яких для ремонту вимикача треба відключати дане приєднання на весь час ремонту, в інших схемах потрібно лише тимчасове відключення окремих приєднань для створення спеціальної ремонтної схеми; по-третє ремонт вимикача проводиться без порушення електропостачання навіть на короткий термін. Таким чином, пристосованість для проведення ремонтів даної схеми можна оцінити кількісно частотою і середньою тривалістю відключень споживачів і джерел живлення для ремонтів устаткування.

Оперативна гнучкість електричної схеми визначається її пристосованістю для створення необхідних експлуатаційних режимів і проведення оперативних перемикань.

Найбільша оперативна гнучкість схеми забезпечується, якщо оперативні перемикання в ній виробляються вимикачами або іншими комутаційними апаратами з дистанційним приводом. Якщо всі операції здійснюються дистанційно, а ще краще засобами автоматики, то ліквідація аварійного стану значно прискорюється.

Оперативна гнучкість оцінюється кількістю, складністю і тривалістю оперативних перемикань.

Економічна доцільність схеми оцінюється наведеними витратами, що включають в себе витрати на спорудження установки - капіталовкладення, її експлуатацію і можливі збитки від порушення електропостачання.

в) Структурні схеми електростанцій і підстанцій

Структурна електрична схема залежить від складу устаткування (числа генераторів, трансформаторів), розподілу генераторів і навантаження між розподільними пристроями (РУ) різної напруги і зв'язку між цими РУ.

На рис. 1 показані структурні схеми ТЕЦ. Якщо ТЕЦ споруджується поблизу споживачів електроенергії U \u003d 6 ÷ 10 кВ, то необхідно мати розподільний пристрій генераторного напруги (ГРУ). Кількість генераторів, що приєднуються до ГРУ, залежить від навантаження 6-10 кВ. На рис. 1, а два генератора приєднані до ГРУ, а один, як правило, більш потужний, - до розподільного пристрою високої напруги (РУ ВН). Лінії 110 - 220 кВ, приєднані до цього РУ, здійснюють зв'язок з енергосистемою.

Якщо поблизу ТЕЦ передбачається спорудження енергоємних виробництв, то харчування їх може здійснюватися по ВЛ 35 - 110 кВ. У цьому випадку на ТЕЦ передбачається розподільний пристрій середньої напруги (РУ СН) (рис. 1, б). Зв'язок між РУ різної напруги здійснюється за допомогою триобмоткових трансформаторів або автотрансформаторів.

При незначному навантаженні (6-10 кВ) доцільно блочне з'єднання генераторів з підвищують трансформаторами без поперечної зв'язку на генераторному напрузі, що зменшує струми КЗ і дозволяє замість дорогого ГРУ застосувати комплектне РУ для приєднання споживачів 6-10 кВ (рис. 1, в). Потужні енергоблоки 100 - 250 МВт приєднуються до РУ ВН без отпайки для живлення споживачів. Сучасні потужні ТЕЦ зазвичай мають блочну схему.

Малюнок 1. Структурні схеми ТЕЦ

Малюнок 2. Структурні схеми КЕС, ГЕС, АЕС

Малюнок 3. Структурні схеми підстанцій

На рис. 2 показані структурні схеми електростанцій з переважним розподілом електроенергії на підвищеній напрузі (КЕС, ГЕС, АЕС). Відсутність споживачів поблизу таких електростанцій дозволяє відмовитися від ГРУ. Всі генератори з'єднуються в блоки з підвищують трансформаторами. Паралельна робота блоків здійснюється на високому напрузі, де передбачається розподільний пристрій (рис. 2, а).

Якщо електроенергія видається на вищому і середньому напрузі, то зв'язок між РУ здійснюється автотрансформатором зв'язку (рис. 2, б) або автотрансформатором, встановленим в блоці з генератором (рис. 2, в).

На рис. 3 показані структурні схеми підстанцій. На підстанції з двообмоткових трансформаторами (рис. 3, а) електроенергія від енергосистеми надходить в РУ ВН, потім трансформується і розподіляється між споживачами в РУ НН. На вузлових підстанціях здійснюється зв'язок між окремими частинами енергосистеми і живлення споживачів (рис. 3, б). Можливо спорудження підстанцій з двома Pу середньої напруги, РУ ВН і РУ НН. На таких підстанціях встановлюють два автотрансформатора і два трансформатора (рис.3, в).

Вибір тієї чи іншої структурної схеми електростанції або підстанції проводиться на підставі техніко-економічного порівняння двох-трьох варіантів.

СХЕМИ ЕЛЕКТРИЧНИХ З'ЄДНАНЬ НА СТОРОНІ 6-10 кB

а) Схема з однією системою збірних шин

Найбільш простою схемою електроустановок на стороні 6-10 кВ є схема з однією несекціонірованной системою збірних шин (рис. 4, а).

Схема проста і наочна. Джерела живлення і лінії 6-10 кВ приєднуються до збірних шин за допомогою вимикачів і роз'єднувачів. На кожну ланцюг необхідний один вимикач, який служить для відключення і включення цього ланцюга в нормальних і аварійних режимах; При необхідності відключення лінії W1 досить відключити вимикач Q1. Якщо вимикач Q1 виводиться в ремонт, то після його відключення відключають роз'єднувачі: спочатку лінійний QS1, а потім шинний QS 2.

Таким чином, операції з роз'єднувачами необхідні тільки при виведенні приєднання з метою забезпечення безпечного проведення робіт. Внаслідок однотипності і простоти операцій з роз'єднувачами аварійність через неправильні дій з ними чергового персоналу мала, що відноситься до переваг даної схеми.

Малюнок 4. Схеми з однією системою збірних шин, несекціонірованних (а) і секціонованих вимикачами (б)

Схема з однією системою шин дозволяє використовувати комплектні розподільчі пристрої (КРУ), що знижує вартість монтажу, дозволяє широко застосовувати механізацію та зменшити час спорудження електроустановки.

Поряд з достоїнствами схема з однією несекціонірованной системою шин має низку недоліків. Для ремонту збірних шин і шинних роз'єднувачів будь-якого приєднання необхідно повністю зняти напругу з збірних шин, т. Е. Відключити джерела живлення. Це призводить до перерви електропостачання всіх споживачів на час ремонту.

При КЗ на лінії, наприклад в точці К1 (рис. 4, а), повинен відключитися відповідний вимикач (Q4), а всі інші приєднання повинні залишитися в роботі; проте у разі відмови цього вимикача відключаться вимикачі джерел живлення Q5, Q6, внаслідок чого збірні шини залишаться без напруги. Коротке замикання на збірних шинах (точка К2) також викликає відключення джерел живлення, т. Е. Припинення електропостачання споживачів. Зазначені недоліки частково усуваються шляхом поділу збірних шин на секції, число яких зазвичай відповідає кількості джерел живлення.

На рис. 4, б показана схема з однією системою збірних шин. секціонірованной вимикачем. Схема зберігає всі достоїнства схем з одиночною системою шин; крім того, аварія на збірних шинах призводить до відключення тільки одного джерела і половини споживачів; друга секція і все приєднання до неї залишаються в роботі.

Перевагами схеми є простота, наочність, економічність, досить висока надійність, що можна підтвердити на прикладі приєднання головною понизительной підстанції (ДПП) до шин електроустановки двома лініями W3, W4 (рис. 4, б). При пошкодженні однієї лінії (КЗ в точці К2) відключаються вимикачі Q2, Q3 і автоматично включається QB2, відновлюючи харчування першої секції ДПП по лінії W4.

При КЗ на шинах в точці К1 відключаються вимикачі QB1, Q6, Q3 і автоматично включається QB2. При відключенні одного джерела навантаження приймає залишився в роботі джерело живлення.

Таким чином, харчування ДПП в розглянутих аварійних режимах не порушується завдяки наявності двох ліній живлення, приєднаних до різних секціях станції, кожна з яких повинна бути розрахована на повне навантаження (100% -ний резерв по мережі). При наявності такого резерву по мережі схема з однією секціонірованной системою шин може бути рекомендована для відповідальних споживачів.

Однак схема має і низку недоліків.

При пошкодженні і подальшому ремонті однієї секції відповідальні споживачі, нормально харчуються з обох секцій, залишаються без резерву, а споживачі, нерезервованої по мережі, відключаються на весь час ремонту. У цьому ж режимі джерело живлення, підключений до ремонтованої секції, відключається на весь час ремонту.

Останній недолік можна усунути, приєднавши джерела живлення одночасно до двох секціях, але це ускладнює конструкцію розподільного пристрою і збільшує число секцій (по дві секції на кожне джерело).

У розглянутій схемі (рис. 4, б) секційний вимикач QB1 в нормальному режимі включений. Такий режим зазвичай приймають на електростанціях, щоб забезпечити паралельну роботу генераторів. На підстанціях секційний вимикач в нормальному режимі відключений з метою обмеження струмів КЗ.

Схема з однією системою збірних шин широко застосовується для підстанцій на напрузі 6 -10 кВ і для живлення власних потреб станцій, де в повній мірі можна використовувати її гідності, особливо завдяки застосуванню КРУ.

На генераторному напрузі електростанцій, які віддають більшу частину електроенергії близько розташованим споживачам, можливе застосування схеми з однією системою шин, з'єднаної в кільце (рис. 5). Збірні шини розділені на секції по числу генераторів. Секції з'єднуються між собою за допомогою секційних вимикачів QB і секційних реакторів LRB, які служать для обмеження струму КЗ на шинах. Лінії 6 -10 кВ приєднуються до шин КРУ, які отримують харчування через групові здвоєні реактори LR1, LR2, LR3 від відповідних секцій головного розподільного пристрою. Кількість групових реакторів залежить від числа ліній і загального навантаження споживачів 6-10 кВ. Завдяки малу ймовірність аварій в самому реакторі і ошиновке від реактора до головних збірних шин і до збірок КРУ приєднання групового реактора здійснюється без вимикача, передбачається лише роз'єднувач для ремонтних робіт в осередку реактора. Для ліній в цих випадках застосовують осередки КРУ.

Малюнок 5. Схема з однією системою збірних шин, з'єднаних в кільце

Кожна гілка здвоєного реактора може бути розрахована на струм від 600 до 3000 А, т. Е. Можливо приєднання декількох ліній напругою 6 кВ до кожної збірки. На схемі (рис. 5) вісімнадцять ліній приєднані через три групових реактора; таким чином, число приєднань до головних збірних шин зменшується в порівнянні зі схемою без групових реакторів на 15 осередків, що значно збільшує надійність роботи головних шин електростанції, знижує витрати на спорудження РУ за рахунок зменшення числа реакторів і зменшує час монтажу завдяки застосуванню комплектних осередків для приєднання ліній 6-10 кВ.

Харчування відповідальних споживачів проводиться не менш як двома лініями від різних здвоєних реакторів, що забезпечує надійність електропостачання.

Якщо шини генераторної напруги розділені на три-чотири секції, не з'єднані в кільце, то виникає необхідність вирівнювання напруги між секціями при відключенні одного генератора. Так, при відключенні генератора G1 навантаження першої секції харчується від решти в роботі генераторів G2 і G3, при цьому струм від G2 проходить через реактор LRB1, а струм від G3 проходить через два реактора - LRB2 і LRB1. Через втрату напруги в реакторах рівень напруги на секціях буде неоднаковий: найбільший на секції ВЗ і найменший на секції В1. Для підвищення напруги на секції В1 необхідно шунтировать реактор LRB1, для чого в схемі передбачено шунтирующий роз'єднувач QSB1. В даному режимі другий шунтирующий роз'єднувач не включається, так як це призведе до паралельної роботи генераторів G2 і G3 без реактора між ними, що неприпустимо за умовами відключення КЗ.

Порядок операцій шунтирующими роз'єднувачами повинен бути наступним: відключити секційний вимикач QB, включити шунтирующий роз'єднувач QSB, включити секційний вимикач QB.

Чим більше секцій на електростанції, тим важче підтримувати однаковий рівень напруги, тому при трьох і більше секціях збірні шини з'єднують в кільце. У схемі на рис.5 перша секція може бути з'єднана з третьої секційним вимикачем і реактором, що створює кільце збірних шин. Нормально все секційні вимикачі включені, і генератори працюють паралельно. При КЗ на одній секції відключаються генератор даної секції і два секційних вимикача, проте паралельна робота інших генераторів не порушується.

При відключенні одного генератора споживачі даної секції отримують харчування з двох сторін, що створює меншу різницю напруг на секціях і дозволяє вибирати секційні реактори на менший струм, ніж в схемі з незамкненою системою шин.

У схемі кільця номінальний струм секційних реакторів приймають приблизно рівним 50 - 60% номінального струму генератора, а опір їх - 8-10%.

б) Схема з двома системами збірних шин

З урахуванням особливостей електроприймачів (I, II категорії), схеми електропостачання їх (відсутність резерву по мережі), а також великої кількості приєднань до збірних шин для головного розподільного пристрою ТЕЦ при техніко-економічному обгрунтуванні може передбачатися схема з двома системами збірних шин (рис. 6), в якій кожен елемент приєднується через розвилку двох шинних роз'єднувачів, що дозволяє здійснювати роботу як на одній, так і на іншій системі шин.

Малюнок 6. Схема здвома системами збірних шин

На рис. 6 схема зображена в робочому стані: генератори G1 і G2 приєднані на першу систему збірних шин А1, від якої отримують харчування групові реактори і трансформатори зв'язку Т1 і Т2. Робоча система шин секціонірована вимикачем QB і реактором LRB, призначення яких таке ж, як і в схемі з однією системою шин. Друга система шин А2 є резервною, напруга на ній нормально відсутня. Обидві системи шин можуть бути з'єднані між собою шіносоедінітельнимі вимикачами QA1 і QA2, які в нормальному режимі відключені.

Можливий і інший режим роботи цієї схеми, коли обидві системи шин знаходяться під напругою і все приєднання розподіляються між ними рівномірно. Такий режим, званий роботою з фіксованим приєднанням ланцюгів, зазвичай застосовується на шинах підвищеної напруги.

Схема з двома системами шин дозволяє проводити ремонт однієї системи шин, зберігаючи в роботі всі приєднання. Так, при ремонті однієї секції робочої системи шин А1 все приєднання її переводять на резервну систему шин А2, для чого проводять такі операції:

включають шіносоедінітельний вимикач QA2 і з його приводу знімають оперативний струм;

перевіряють включене положення QA2;

включають на систему шин А2 роз'єднувачі всіх перекладаються приєднань;

відключають від системи шин А1 роз'єднувачі всіх приєднань, крім роз'єднувачів QA2 і трансформатора напруги;

перемикають харчування ланцюгів напруги релейного захисту, автоматики і вимірювальних приладів на трансформатор напруги системи шин А2;

перевіряють по амперметрі відсутність навантаження на QA2;

на привід подають оперативний струм і відключають QA2;

виробляють підготовку до ремонту секції шин А1.

При КЗ на першій секції робочої системи шин А1 відключаються генератор G1, секційний вимикач QB і трансформатор зв'язку Т1.

Для відновлення роботи споживачів в цьому випадку необхідно виконати перемикання:

відключити всі вимикачі, які не відключені релейного захистом (вимикачі тупикових ліній);

відключити всі роз'єднувачі від пошкодженої секції;

включити роз'єднувачі всіх приєднань першої секції на резервну систему шин;

включити вимикач трансформатора зв'язку Т1, подавши тим самим напругу на резервну систему шин для перевірки її справності;

включити вимикачі найбільш відповідальних споживачів;

розгорнути генератор G1 і після синхронізації включити його вимикач;

включити вимикачі всіх відключилися ліній.

У цій схемі можна використовувати шіносоедінітельний вимикач для заміни вимикача будь-якого приєднання.

Вже згадана схема є гнучкою і досить надійною. До недоліків її слід віднести велику кількість роз'єднувачів, ізоляторів, струмоведучих матеріалів і вимикачів, більш складну конструкцію розподільного пристрою, що веде до збільшення капітальних витрат на спорудження ГРУ. Істотним недоліком є \u200b\u200bвикористання роз'єднувачів як оперативних апаратів. Велика кількість операцій роз'єднувачами і складна блокування між вимикачами і роз'єднувачами призводять до можливості помилкового відключення струму навантаження роз'єднувачами. Імовірність аварій через неправильне дії обслуговуючого персоналу в схемах з двома системами шин більше, ніж в схемах з однією системою шин.

Схема з двома системами шин може бути застосована на розширюваних ТЕЦ, на яких раніше була виконана така схема.

СХЕМИ ЕЛЕКТРИЧНИХ З'ЄДНАНЬ НА СТОРОНІ 35 кВ І ВИЩЕ

а) Спрощені схеми РУ

При невеликій кількості приєднань на стороні 35 - 220 кВ застосовують спрощені схеми, в яких зазвичай відсутні збірні шини, число вимикачів зменшене. У деяких схемах вимикачів високої напруги взагалі не передбачають. Спрощені схеми дозволяють зменшити витрату електрообладнання, будівельних матеріалів, знизити вартість розподільного пристрою, прискорити його монтаж. Такі схеми набули найбільшого поширення на підстанціях.

Однією з спрощених схем є схема блоку трансформатор - лінія (рис. 7, а). У блокових схемах елементи електроустановки з'єднуються послідовно без поперечних зв'язків з іншими блоками.

Малюнок 7. Спрощені схеми на стороні ВН:

а - блок трансформатор - лінія з вимикачем ВН; б - блок трансформатор -лінія з віддільником; в - два блоки з віддільниками і неавтоматической перемичкою; г - місток з вимикачами

У розглянутій схемі трансформатор з'єднаний з лінією W вимикачем Q2. При аварії в лінії відключаються вимикач Q1 на початку лінії (на районній підстанції) і Q2 з боку ВН трансформатора, при КЗ в трансформаторі відключаються Q2 і Q3. У блоках генератор - трансформатор - лінія вимикач Q2 не встановлюється, будь-яке пошкодження в блоці відключається вимикачами генераторним Q3 і на районній підстанції Q1.

У блоках трансформатор - лінія на підстанціях (рис. 7, б) з боку високої напруги встановлюються отделители QR і короткозамикачі QN. Для відключення трансформатора в нормальному режимі, досить відключити навантаження вимикачем Q2 з боку 6-10 кВ, а потім відключити струм намагнічування трансформатора віддільником QR. Допустимість останньої операції залежить від потужності трансформатора і його номінальної напруги.

При пошкодженні в трансформаторі релейного захистом відключається вимикач Q2 і посилається імпульс на відключення вимикача Q1 на підстанції енергосистеми. Відключає імпульс може передаватися по спеціально прокладеному кабелю, по лініях телефонного зв'язку або по високочастотному каналу лінії високої напруги. Отримавши телеот-полягають імпульс (ТО), вимикач Q1 відключається, після чого автоматично відключається відділювач QR. Транзитна лінія, до якої приєднується трансформатор, повинна залишитися під напругою, тому після спрацьовування QR автоматично включається вимикач Q1. Пауза в схемі автоматичного повторного включення (АПВ) повинна бути узгоджена з часом відключення QR, в іншому випадку лінія буде включена на неусунення пошкодження трансформаторі.

Відключення Q1 можна забезпечити без передачі телеотключающего імпульсу. Для цього на стороні ВН встановлений короткозамикачем QN. Захист трансформатора, спрацьовує, подає імпульс на привід QN, який, включаючись, створює штучне КЗ. Релейний захист лінії W1 спрацьовує і відключає Q1. Необхідність установки короткозамикате-ля випливає з того, що релейний захист лінії W1 на підстанції енергосистеми може виявитися нечутливою до пошкоджень всередині трансформатора. Однак застосування короткозамикачів створює важкі умови для роботи вимикача на живильному кінці лінії (Q1), так як цього вимикача доводиться відключати невидалені КЗ.

Основною перевагою схеми (рис. 7, б) є економічність, що призвело до широкого застосування таких схем для однотрансформаторних підстанцій, що включаються глухий отпайки до транзитної лінії.

Надійність роботи розглянутої схеми залежить від чіткості і надійності роботи відокремлювачів і короткозамикачів, тому доцільна заміна короткозамикачів відкритого виконання на елегазові. З тих же причин замість отделителя може бути встановлений вимикач навантаження QW.

На двотрансформаторних підстанціях 35-220 кВ застосовується схема двох блоків трансформатор - лінія, що для більшої гнучкості з'єднані неавтоматической перемичкою з двох роз'єднувачів QS3, QS4 (рис. 7, в). У нормальному режимі один з роз'єднувачів перемички повинен бути відключений. Якщо цього не зробити, то при КЗ в будь-якої лінії (W1 або W2) релейного захистом відключаються обидві лінії, порушуючи електропостачання всіх підстанцій, приєднаних до цих ліній.

Відключення трансформаторів (оперативні та аварійні) відбуваються так само, як і в схемі одиночного блоку (рис. 7, б). Перемичка з двох роз'єднувачів використовується при відключеннях ліній.

При стійкому пошкодженні на лінії W1 відключаються Q1, Q3 і дією АВР на стороні 6-10 кВ включається секційний вимикач QB, забезпечуючи харчування споживачів від Т2. Якщо лінія виводиться в ремонт, то діями чергового персоналу підстанції або оперативної виїзної бригадою відключається лінійний роз'єднувач QS1, включається роз'єднувач в перемичці і трансформатор Т1 ставиться під навантаження включенням вимикача з боку НН (Q3) з наступним відключенням секційного вимикача. У цій схемі можливе харчування Т1від лінії W2 при ремонті лінії W1 (або харчування Т2 від лінії W1).

На підстанціях 220 кВ перед віддільниками QR1 і QR2 встановлюються роз'єднувачі.

На стороні BН електростанцій на першому етапі її розвитку можна застосувати схему містка з вимикачами (рис. 7, г) з можливістю переходу згодом до схем зі збірними шинами.

У схемі для чотирьох приєднань встановлюються три вимикача Q1, Q2, Q3 (рис. 7, г). Нормально вимикач Q3 на перемичці між двома лініями W1 і W2 (в містку) включений. При пошкодженні на лінії W1 відключається вимикач Q1, трансформатори Т1 і Т2 залишаються в роботі, зв'язок з енергосистемою здійснюється по лінії W2. При пошкодженні в трансформаторі Т1 відключаються вимикач Q4 з боку 6-10 кВ і вимикачі Q1 і Q3. У цьому випадку лінія W1 виявилася відключеною, хоча ніяких пошкоджень на ній немає, що є недоліком схеми містка. Якщо врахувати, що аварійне відключення трансформаторів буває рідко, то з таким недоліком схеми можна миритися, тим більше що після відключення Q1 і Q3 і при необхідності виведення в ремонт пошкодженого трансформатора відключають роз'єднувач QS1 і включають Q1, Q3, відновлюючи роботу лінії W1.

Для збереження в роботі обох ліній при ревізії будь-якого вимикача (Q1, Q2, Q3) передбачається додаткова перемичка з двох роз'єднувачів QS3, QS4. Нормально один роз'єднувач QS3 перемички відключений, все вимикачі включені. Для ревізії вимикача Q1 попередньо включають QS3, потім відключають Q1 і роз'єднувачі по обидва боки вимикача. В результаті обидва трансформатора і обидві лінії залишилися в роботі. Якщо в цьому режимі відбудеться КЗ на одній лінії, то відключиться Q2, т. Е. Обидві лінії залишаться без напруги.

Для ревізії вимикача Q3 також попередньо включають перемичку, а потім відключають Q3. Цей режим має той же недолік: при КЗ на одній лінії відключаються обидві лінії.

Ймовірність збігу аварії з ревізією одного з вимикачів тим більше, чим більше тривалість ремонту вимикача, тому як остаточний варіант розвитку ця схема на електростанціях не застосовується.

На стороні 35 - 220 кВ підстанцій допускається застосування схеми містка з вимикачами в ланцюзі трансформаторів замість отделителей і короткозамикачів, якщо за кліматичними умовами установка останніх неприпустима.

б) Кільцеві схеми

У кільцевих схемах (схемах багатокутників) вимикачі з'єднуються між собою, утворюючи кільце. Кожен елемент - лінія, трансформатор - приєднується між двома сусідніми вимикачами. Найпростішою кільцевої схемою є схема трикутника (рис. 8, а). Лінія W1 приєднана до схеми вимикачами Q1, Q2, лінія W2 - вимикачами Q2, Q3, трансформатор - вимикачами Ql, Q3. Багаторазове приєднання елемента в загальну схему збільшує гнучкість і надійність роботи, при цьому число вимикачів в розглянутій схемі не перевищує числа приєднань. У схемі трикутника на три приєднання - три вимикача, тому схема економічна.

У кільцевих схемах ревізія будь-якого вимикача проводиться без перерви роботи будь-якого елементу. Так, під час ревізії вимикача Q1 відключають його і роз'єднувачі, встановлені по обидва боки вимикача. При цьому обидві лінії і трансформатор залишаються в роботі, проте

Малюнок 8. Кільцеві схеми

схема стає менш надійною через розрив кільця. Якщо в цьому режимі відбудеться КЗ на лінії W2, то відключаться вимикачі Q2 і Q3, внаслідок чого обидві лінії і трансформатор залишаться без напруги. Повне відключення всіх елементів підстанції відбудеться також при КЗ на лінії і відмову одного вимикача: так, наприклад, при КЗ на лінії W1 і відмову в роботі вимикача Q1 відключаться вимикачі Q2 і Q3. Ймовірність збігу пошкодження на лінії з ревізією вимикача, як було сказано вище, залежить від тривалості ремонту вимикача. Збільшення міжремонтного періоду і надійності роботи вимикачів, а також зменшення тривалості ремонту значно підвищують надійність схем.

У кільцевих схемах надійність роботи вимикачів вище, ніж в інших схемах, так як є можливість випробування будь-якого вимикача в період нормальної роботи схеми. Випробування вимикача шляхом його відключення чи не порушує роботу приєднаних елементів і не вимагає ніяких перемикань в схемі.

На рис. 8, б представлена \u200b\u200bсхема чотирикутника (квадрата). Ця схема економічна (чотири вимикача на чотири приєднання), дозволяє виробляти випробування і ревізію будь-якого вимикача без порушення роботи її елементів. Схема має високу надійність. Відключення всіх приєднань малоймовірно, воно може відбутися при збігу ревізії одного з вимикачів, наприклад Q1, пошкодженні лінії W2 і відмову вимикача другий ланцюга Q4. У ланцюгах приєднань ліній роз'єднувачів не встановлюють, що спрощує конструкцію ОРУ. При ремонті лінії W2 відключають вимикачі Q3, Q4 і роз'єднувачі, встановлені в сторону ліній. Зв'язок залишилися в роботі приєднань W1, T1 і Т2 здійснюється через вимикачі Q1, Q2. Якщо в цей період пошкодиться Т1, то відключиться вимикач Q2, другий трансформатор і лінія W1 залишаться в роботі, але транзит потужності буде порушений.

Перевагою всіх кільцевих схем є використання роз'єднувачів тільки для ремонтних робіт. Кількість операцій роз'єднувачами в таких схемах невелика.

До недоліків кільцевих схем слід віднести більш складний вибір трансформаторів струму, вимикачів і роз'єднувачів, встановлених в кільці, так як в залежності від режиму роботи схеми струм, що протікає по апаратам, змінюється. Наприклад, при ревізії Q1 (рис. 8, б) в ланцюзі Q2 струм зростає вдвічі. Релейний захист також повинна бути обрана з урахуванням всіх можливих режимів при виведенні в ревізію вимикачів кільця.

Схема чотирикутника застосовується в РУ 330 кВ і вище електростанцій як один з етапів розвитку схеми, а також на підстанціях при напрузі 220 кВ і вище.

Досить широке застосування отримала схема шестикутника (рис. 8, в), що володіє усіма особливостями розібраних вище схем. Вимикачі Q2 і Q5 є найбільш слабкими елементами схеми, так як їх пошкодження призводить до відключення двох ліній W1 і W2 або W3 і W4. Якщо по цих лініях відбувається транзит потужності, то необхідно перевірити, чи не станеться при цьому порушення стійкості паралельної роботи енергосистеми.

На закінчення слід зазначити, що конструктивне виконання розподільних пристроїв з кільцевих схем дозволяє порівняно просто переходити від схеми трикутника до схеми чотирикутника, а потім до схеми блоків трансформатор - шини або до схем зі збірними шинами.

в) Схеми з однієї робочої і обхідний системами шин

Одним з важливих вимог до схем на стороні вищої напруги є створення умов для ревізій і випробування вимикачів без перерви роботи. Цим вимогам відповідає схема з обхідний системою шин (рис. 9). У нормальному режимі обхідна система шин АТ знаходиться без напруги, роз'єднувачі QSO, що з'єднують лінії і трансформатори з обхідною системою шин, відключені. У схемі передбачається обхідний вимикач qо, який може бути приєднаний до будь-якої секції за допомогою розвилки з двох роз'єднувачів. Секції в цьому випадку розташовані паралельно один одному. Вимикач QO може замінити будь-який інший вимикач, для чого треба виконати такі дії: включити обхідний вимикач QO для перевірки справності обхідної системи шин, відключити QO, включити QSO, включити qо, відключити вимикач Q1, відключити роз'єднувачі QS1 і QS2.

Після зазначених операцій лінія отримує харчування через обхідну систему шин і вимикач Q0 від першої секції (9, б). Всі ці операції проводяться без порушення електропостачання по лінії, хоча вони пов'язані з великою кількістю перемикань.

З метою економії функції обхідного і секційного вимикачів можуть бути суміщені. На схемі рис. 9, а крім вимикача Q0 є перемичка з двох роз'єднувачів QS3 і QS4. У нормальному режимі ця перемичка включена, обхідний вимикач приєднаний до секції В2 і також включений. Таким чином секції В1 і В2 з'єднані між собою

Малюнок 9. Схема з однієї робочої і обхідний системами шин:

а - схема з поєднаним обхідним і секційним вимикачем і віддільниками в ланцюгах трансформаторів; б - режим заміни лінійного вимикача обхідним; в - схема з обхідним і секційним вимикачами

через QO, QS3, QS4, і обхідний вимикач виконує функції секційного вимикача. При заміні будь-якого лінійного вимикача обхідним необхідно відключити QO, відключити роз'єднувач перемички (QS3), а потім використовувати QO по його призначенню. На весь час ремонту лінійного вимикача паралельна робота секцій, а отже, і ліній порушується. У ланцюгах трансформаторів в розглянутій схемі встановлені отделители (можуть встановлюватися вимикачі навантаження QW). При пошкодженні в трансформаторі (наприклад, Т1) відключаються вимикачі ліній W1, W3 і вимикач qо. Після відключення віддільника QR1 вимикачі включаються автоматично, відновлюючи роботу ліній. Така схема вимагає чіткої роботи автоматики.

Схема по рис. 9, арекомендується для ВН підстанцій (110 кВ) при числі приєднань (ліній і трансформаторів) до шести включно, коли порушення паралельної роботи ліній допустимо і відсутня перспектива подальшого розвитку. Якщо в перспективі очікується розширення РУ, то в ланцюгах трансформаторів встановлюються вимикачі. Схеми з трансформаторними вимикачами можуть застосовуватися для напруг 110 і 220 кВ на стороні ВН і СН підстанцій.

В обох розглянутих схемах ремонт секції пов'язаний з відключенням всіх ліній, приєднаних до даної секції, і одного трансформатора, тому такі схеми можна застосовувати при парних лініях або лініях, що резервуються від інших підстанцій, а також радіальних, але не більше однієї на секцію.

На електростанціях можливе застосування схеми з одного секціонірованной системою шин по рис. 9, в, але з окремими обхідними вимикачами на кожну секцію.

г) Схема з двома робочими і обхідний системами шин

Для РУ 110 - 220 кВ з великим числом приєднань застосовується схема з двома робочими і обхідний системами шин з одним вимикачем на ланцюг (рис. 10, а). Як правило, обидві системи шин знаходяться в роботі при відповідному фіксованому розподілі всіх приєднань: лінії W1, W3, W5 і трансформатор Т1 приєднані до першої системі шин А1, лінії W2, W4, W6 і трансформатор Т1 приєднані до другої системі шин А2, шіносоедінітельний вимикач QA включений. Такий розподіл приєднань збільшує надійність схеми, так як при КЗ на шинах відключаються шіносоедінітельний вимикач QA і тільки половина приєднань. Якщо пошкодження на шинах стійке, то відключити приєднання переводять на справну систему шин. Перерва електропостачання половини приєднань визначається тривалістю перемикань. Розглянута схема рекомендується для РУ 110 - 220 кВ на стороні ВН і СН підстанцій при числі приєднань 7-15, а також на електростанціях при числі приєднань до 12.

Малюнок 10. Схема з двома робочими і обхідний системами шин:

а - основна схема; б, в - варіанти схем

Для РУ 110 кВ і вище істотними стають недоліки цієї схеми:

відмова одного вимикача при аварії призводить до відключення всіх джерел живлення і ліній, приєднаних до даної системи шин, а якщо в роботі знаходиться одна система шин, відключаються всі приєднання. Ліквідація аварії затягується, тому що всі операції по переходу з однієї системи шин на іншу виробляються роз'єднувачами. Якщо джерелами живлення є потужні блоки турбогенератор - трансформатор, то пуск їх після скидання навантаження на час більше 30 хв може зайняти кілька годин;

ушкодження шіносоедінітельного вимикача рівноцінно КЗ на обох системах шин, т. е. призводить до відключення всіх приєднані;

велика кількість операцій роз'єднувачами при виводі в ревізію і ремонт вимикачів ускладнює експлуатацію РУ;

необхідність установки шіносоедінітельного, обхідного вимикачів і великої кількості роз'єднувачів збільшує витрати на спорудження РУ.

Деякого збільшення гнучкості і надійності схеми можна досягти секціонуванням однієї або обох систем шин.

На ТЕС і АЕС при числі приєднань 12-16 секціонуючою одна система шин, при більшій кількості приєднань - обидві системи шин.

На підстанціях секціонуючою одна система шин при U \u003d 220 кВ при числі приєднань 12-15 або при установці трансформаторів потужністю понад 125 MBА; обидві системи шин 110 - 220 кВ секціонуючою при числі приєднань більше 15.

Якщо збірні шини секціонованими, то для зменшення капітальних витрат можливе застосування суміщених шіносоедінітельного і обхідного вимикачів QOA (рис. 10, б). У нормальному режимі роз'єднувачі QS1, QSO, QS2 включені і обхідний вимикач виконує роль шіносоедінітельного. При необхідності ремонту одного вимикача відключають вимикач QOA і роз'єднувач QS2 і використовують, обхідний вимикач за його прямим призначенням. У схемах з великим числом ліній кількість таких перемикань в рік значно, що призводить до ускладнення експлуатації, тому є тенденції до відмови від поєднання шіносоедінітельного і обхідного вимикачів.

У схемі з секціонованими шинами при пошкодженні на шинах або при КЗ в лінії і відмову вимикача втрачається тільки 25% приєднань (на час перемикань), однак при пошкодженні в секційному вимикачі втрачається 50% приєднань.

Для електростанцій з потужними енергоблоками (300 МВт і більше) збільшити надійність схеми можна, приєднавши джерела або автотрансформатори зв'язку через розвилку з двох вимикачів (рис. 10, в). Ці вимикачі в нормальному режимі виконують функції шіносоедінітельного. При пошкодженні на будь-якій системі шин автотрансформатор залишається в роботі, виключається можливість втрати обох систем шин.

д) Схема з двома системами шин і трьома вимикачами на два ланцюги

У розподільних пристроях 330 - 750 кВ застосовується схема з двома системами шин і трьома вимикачами на два ланцюги. Як видно з рис. 11, на шість приєднань необхідно дев'ять вимикачів, т. Е. На кожне приєднання «півтора» вимикача (звідси походить друга назва схеми: «полуторне», або «схема з 3/2 вимикача на ланцюг»).

Малюнок 11. Схема з 3/2 вимикача на приєднання

Кожне приєднання включено через два вимикача. Для відключення лінії W1 необхідно відключити вимикачі Q1, Q2, для відключення трансформатора Т1 - Q2, Q3.

У нормальному режимі всі вимикачі включені, обидві системи шин знаходяться під напругою. Для ревізії будь-якого вимикача відключають його і роз'єднувачі, встановлені по обидва боки вимикача. Кількість операцій для виведення в ревізію - мінімальне, роз'єднувачі служать тільки для відділення вимикача при ремонті, ніяких оперативних перемикань ними не виробляють. Перевагою схеми є те, що при ревізії будь-якого вимикача всі приєднання залишаються в роботі. Іншою перевагою полуторним схеми є її висока надійність, так як всі ланцюги залишаються в роботі навіть при пошкодженні на збірних шинах. Так, наприклад, при КЗ на першій системі шин відключаться вимикачі Q3, Q6, Q9, шини залишаться без напруги, але все приєднання збережуться в роботі. При однаковому числі джерел живлення і ліній робота всіх ланцюгів зберігається навіть при відключенні обох систем шин, при цьому може лише порушитися паралельна робота на стороні підвищеної напруги.

Схема дозволяє в робочому режимі без операцій роз'єднувачами виробляти випробування вимикачів. Ремонт шин, очищення ізоляторів, ревізія шинних роз'єднувачів виробляються без порушення роботи ланцюгів (відключається відповідний ряд шинних вимикачів), всі ланцюги продовжують працювати паралельно через що залишилася під напругою систему шин.

Кількість необхідних операцій роз'єднувачами протягом року для виведення в ревізію по черзі всіх вимикачів, роз'єднувачів і збірних шин значно менше, ніж в схемі з двома робочими і обхідний системами шин.

Для збільшення надійності схеми однойменні елементи приєднуються до різних систем шин: трансформатори Т1 , ТЗ і лінія W2 - до першої системі шин, лінії W1, W3 - трансформатор Т2 - до другої системі шин. При такому поєднанні в разі пошкодження будь-якого елементу або збірних шин при одночасному відмову в дії одного вимикача і ремонті вимикача іншого приєднання відключається не більше однієї лінії і одного джерела живлення.

Так, наприклад, при ремонті Q5, КЗ на лінії W1 і відмову в роботі вимикача Q1 відключаються вимикачі Q2, Q4, Q7, в результаті чого крім пошкодженої лінії W1 буде відключений ще один елемент - Т2. Після відключення зазначених вимикачів лінія W1 може бути відключена лінійним роз'єднувачем і трансформатор Т2 включений вимикачем Q4. Одночасне аварійне відключення двох ліній або двох трансформаторів в розглянутій схемі малоймовірно.

У схемі на рис. 11 до збірних шин приєднані три ланцюжки. Якщо таких ланцюжків буде більше п'яти, то шини рекомендується секціонувати вимикачем.

Недоліками розглянутої схеми є:

відключення КЗ на лінії двома вимикачами, що збільшує загальну кількість ревізій вимикачів;

подорожчання конструкції РУ при непарному числі приєднань, так як один ланцюг повинна приєднуватися через два вимикачі;

зниження надійності схеми, якщо кількість ліній не відповідає числу трансформаторів. В даному випадку до однієї ланцюжку з трьох вимикачів приєднуються два однойменних елемента, тому можливо аварійне відключення одночасно двох ліній;

ускладнення ланцюгів релейного захисту;

збільшення кількості вимикачів в схемі.

Завдяки високій надійності і гнучкості схема знаходить широке застосування в РУ 330 - 750 кВ на потужних електростанціях.

На вузлових підстанціях така схема застосовується при числі приєднань вісім і більше. При меншій кількості приєднань лінії включаються в ланцюжок з трьох вимикачів, як показано на рис. 11, а трансформатори приєднуються безпосередньо до шин, без вимикачів, утворюючи блок трансформатор - шини.

ГОЛОВНІ СХЕМИ ТЕЦ

а) схемиТЕЦ зі збірними шинами генераторної напруги

На ТЕЦ з генераторами 63 МВт споживачі електроенергії, розташовані на відстані 3 - 5 км, можуть отримувати електроенергію на генераторному напрузі. У цьому випадку на ТЕЦ споруджується ГРУ 6-10 кВ, як правило, з однією системою шин. Число і потужність генераторів, приєднаних до ГРУ, визначаються на підставі проекту електропостачання споживачів і повинні бути такими, щоб при зупинці одного генератора залишилися повністю забезпечували живлення споживачів.

Зв'язок з енергосистемою і видача надлишкової потужності здійснюються по лініях 110 і 220 кВ. Якщо передбачається приєднання великого числа ліній 110, 220 кВ, то при ТЕЦ споруджується РУ з двома робочими і обхідний системами шин.

При зростанні теплових навантажень на ТЕЦ можуть бути встановлені турбогенератори потужністю 120 МВт і більше. Такі турбогенератори до збірних шин генераторної напруги (6-10 кВ) не приєднуватися, так як, по-перше, це різко збільшить струми КЗ, а по-друге, номінальну напругу цих генераторів 15,75; 18 кВ відрізняються від напруги розподільних мереж. Потужні генератори з'єднуються в блоки, що працюють на шини 110 - 220 кВ.

б) схеми блоковихТЕЦ

Зростання одиничної потужності турбогенераторів, що застосовуються на ТЕЦ (120, 250 МВт), привів до широкого поширення блокових схем. У схемі, зображеної на рис. 12, споживачі 6-10 кВ отримують харчування реактірованнимі відгалуженнями від генераторів G1, G2; більш віддалені споживачі харчуються через підстанції глибокого вводу від шин 110 кВ. Паралельна робота генераторів здійснюється на вищому напрузі, що зменшує струм КЗ на стороні 6-10 кВ. Як і будь-яка блокова схема, така схема дає економію обладнання, а відсутність громіздкого ГРУ дозволяє прискорити монтаж електричної частини. Споживче КРУ має дві секції з АВР на секційному вимикачі. У ланцюгах генераторів для більшої надійності електропостачання встановлюються вимикачі Q1, Q2. Трансформатори зв'язку T1, Т2должни бути розраховані на видачу всієї надлишкової активної і реактивної потужності і обов'язково забезпечуються РПН.

На трансформаторах блоків G3, G4 також може бути передбачено пристрій РПН, що дозволяє забезпечити відповідний рівень напруги на шинах 110 кВ при видачі резервної реактивної потужності ТЕЦ, що працює по тепловому графіку. Наявність РПН у цих трансформаторів дозволяє зменшити коливання напруги в установках СН.

При подальшому розширенні ТЕЦ встановлюють турбогенератори G5, G6, з'єднані в блоки. Лінії 220 кВ цих блоків приєднуються до прилеглої районної підстанції. На стороні 220 кВ ТЕЦ вимикачі не встановлені, відключення лінії проводиться вимикачем районної підстанції. При недостатній чутливості релейного захисту підстанції до пошкоджень в трансформаторах Т5, Т6предусматрівают передачу телеотключающего імпульсу (ТО) або встановлюють короткозамикачі і отделители. Відключення генераторів проводиться вимикачами Q3, Q4.

Зв'язки між РУ 110 і 220 кВ не передбачено, що значно спрощує схему РУ 220 кВ. Як було зазначено вище, це допустимо в тому випадку, якщо зв'язок мереж 110 і 220 кВ здійснюється на найближчій районної підстанції.

Сучасні потужні ТЕЦ (500-1000 МВт) споруджуються за блоковим типу. У блоках генератор - трансформатор встановлюється генераторний вимикач, що підвищує надійність живлення СН і РУ високої напруги, так як при цьому виключаються численні операції в РУ СН по переводу харчування з робочого на резервний трансформатор в.п. при кожному зупинці та пуску енергоблоку і виключаються операції вимикачами високої напруги. Не слід забувати, що на ТЕЦ відключення і включення енергоблоків виробляються значно частіше, ніж на КЕС або АЕС.

Малюнок 12. Схема блокової ТЕЦ

ГОЛОВНІ СХЕМИ КЕС

а) Вимоги до схем потужних теплових електростанцій

Потужність генераторів, що встановлюються на теплових електростанціях, неухильно зростає. Освоєно в експлуатації енергоблоки 500, 800 МВт, освоюються блоки 1200 МВт. Встановлена \u200b\u200bпотужність сучасних КЕС досягає декількох мільйонів кіловат. На шинах таких електростанцій здійснюється зв'язок між кількома електростанціями, відбувається перетікання потужності з однієї частини енергосистеми в іншу. Все це призводить до того, що великі КЕС грають дуже відповідальну роль в енергосистемі. До схеми електричних з'єднань КЕС пред'являються вимоги:

1. Головна схема повинна вибиратися на підставі затвердженого проекту розвитку енергосистеми, т. Е. Мають бути узгоджені напруги, на яких видається електроенергія, графіки навантаження на цих напружених, схема мереж і число ліній, що відходять, допустимі струми КЗ на підвищеній напрузі, вимоги щодо стійкості і секціонування мереж, найбільша допустима втрата потужності по резерву в енергосистемі і пропускну спроможність ліній електропередачі.

2. На електростанціях з енергоблоками 300 МВт і більше пошкодження або відмова будь-якого вимикача, крім шіносоедінітельного і секційного, не повинні призводити до відключення більше одного енергоблоку і однієї або декількох ліній, якщо при цьому зберігається стійкість енергосистеми. При пошкодженні секційного або шіносоедінітельного вимикача допускається втрата двох енергоблоків і ліній, якщо при цьому зберігається стійкість енергосистеми. При збігу пошкодження або відмови одного вимикача з ремонтом іншого також допускається втрата двох енергоблоків.

3. Пошкодження або відмова будь-якого вимикача не повинні призводити до порушення транзиту через шини електростанції, т. Е. До відключення більше одного ланцюга транзиту, якщо він складається з двох паралельних ланцюгів.

4. Енергоблоки, як правило, слід приєднувати через окремі трансформатори і вимикачі на боці підвищеної напруги.

5. Відключення ліній електропередачі повинно проводитися не більше ніж двома вимикачами, а енергоблоків, трансформаторів власних потреб - не більше ніж трьома вимикачами РУ кожного напруги.

6. Ремонт вимикачів напругою 110 кВ і вище повинен бути можливим без відключення приєднання.

7. Схеми РУ високої напруги повинні передбачати можливість секціонування мережі або ділення електростанції на самостійно працюючі частини з метою обмеження струмів КЗ.

8. При харчуванні від даного РУ двох пускорезервних трансформаторів власних потреб повинна бути виключена можливість втрати обох трансформаторів при пошкодженні або відмові будь-якого вимикача.

Остаточний вибір схеми залежить від її надійності, що може бути оцінений математичним методом за питомою пошкоджуваності елементів. Головна схема повинна задовольняти режимним вимогам енергосистеми, забезпечувати мінімальні розрахункові витрати.

б) Схеми блоків генератор - трансформатор і генератор - трансформатор - лінія

У блоці з двообмоткових трансформатором вимикачі на генераторному напрузі, як правило, відсутні (рис.13, а). Включення і відключення енергоблоку в нормальному і аварійному режимах виробляються вимикачем Q1 з боку підвищеної напруги. Такий енергоблок називають моноблоком. З'єднання генератора з блоковим трансформатором і отпайка до трансформатора СН виконуються на сучасних електростанціях закритими комплектними струмопроводами з розділеними фазами, які забезпечують високу надійність роботи, практично виключаючи міжфазні КЗ в цих з'єднаннях. У цьому випадку ніякої комутаційної апаратури між генератором і підвищує трансформатором, а також на відгалуженні до трансформатора с. н. не передбачається. Відсутність вимикача на відгалуженні до СН призводить до необхідності відключення всього енергоблоку при пошкодженні в трансформаторі СН (відключаються Q1, вимикачі з боку 6 кВ трансформатора СН і АГП генератора).

Малюнок 13. Схеми енергоблоків генератор-трансформатор:

а, д - блоки з двообмоткових трансформаторами; б - блок з автотрансформатором; в - об'єднаний блок; г-блок з генератором 1200 МВт

При високій надійності роботи трансформаторів та наявності необхідного резерву потужності в енергосистемі дана схема прийнята як типова для енергоблоків потужністю 160 МВт і більше.

На рис. 13, б показана схема блоку генератора з автотрансформатором. Така схема застосовується при наявності двох підвищених напруг на КЕС. При пошкодженні в генераторі відключається вимикач Q3, зв'язок між двома РУ підвищеної напруги зберігається. При пошкодженні на шинах напругою 110 - 220 кВ або 500 - 750 кВ відключиться Q2 або Q1 відповідно, а блок залишиться працювати на шини напругою 500-750 або 110 - 220 кВ. Роз'єднувачі між вимикачами Q1, Q2, Q3 і автотрансформатором необхідні для можливості виведення в ремонт вимикачів при збереженні в роботі блоку або автотрансформатора.

У деяких випадках з метою спрощення і здешевлення конструкції РУ напругою 330 - 750 кВ застосовується об'єднання двох блоків з окремими трансформаторами під загальний вимикач Q1 (рис. 13, в). Вимикачі Q2, Q3 необхідні для включення генераторів на паралельну роботу та забезпечують більшу надійність, так як при пошкодженні в одному генераторі другий генератор зберігається в роботі.

Слід зазначити, що наявність генераторних вимикачів дозволяє здійснити пуск генератора без використання пускорезервного трансформатора СН. В цьому випадку при відключеному вимикачі генератора харчування на шини в.п. подається через блоковий трансформатор і робочий трансформатор в.п. Після всіх операцій по пуску генератор синхронізується і включається вимикачем Q2 (Q3).

Замість громіздких і дорогих повітряних вимикачів на генераторному напрузі можуть встановлюватися вимикачі навантаження. В цьому випадку пошкодження в будь-якому енергоблоці призводить до відключення вимикача Q1. Після відділення пошкодженого енергоблоку справний включається в роботу.

Застосування об'єднаних енергоблоків допустимо в потужних енергосистемах, які мають достатній резерв і пропускну здатність міжсистемних зв'язків, в разі компонувальних труднощів (обмежена площа для спорудження РУ напругою 500 - 750 кВ), а також в цілях економії вимикачів, повітряних і кабельних зв'язків між трансформаторами і РУ підвищеного напруги.

Генератори 1200 МВт, що мають дві незалежні обмотки статора (шестифазний система), з'єднуються в блок з підвищує трансформатором з двома обмотками НН: однієї, з'єднаної в трикутник, а інший - в зірку для компенсації зсуву в 30 ° між векторами напруги обмоток статора (рис. 13, г).

У ряді випадків застосовують блоки з генераторним вимикачем (рис. 13, д). Відключення і включення генератора здійснюються вимикачем Q (або вимикачем навантаження QW), при цьому не зачіпається

Малюнок 14. Схема КЕС (8х300 + 1 х 1200) МВт

Малюнок 15. Схема КЕС (6х800) МВт

ГОЛОВНІ СХЕМИ АЕС

а) Особливі вимоги до схем АЕС

Як і схеми інших електростанцій (ТЕЦ, КЕС), схеми АЕС повинні виконуватися відповідно до вимог, викладених раніше, щодо надійності, гнучкості, зручності експлуатації, економічності.

Особливості технологічного процесу АЕС, велика потужність реакторних енергоблоків, що досягає на сучасних електростанціях 1500 МВт, видача всієї потужності в енергосистему по лініях 330 - 1150 кВ пред'являють ряд особливих вимог до АЕС:

головна схема АЕС вибирається на підставі схеми мереженергосистеми і тієї ділянки, до якого приєднується дана електростанція;

схема приєднання АЕС до енергосистеми повинна забезпечувати в нормальних вихідних режимах на всіх стадіях спорудження АЕС видачу повної введеної потужності АЕС і збереження стійкості її роботи в енергосистемі без впливу протиаварійної автоматики при відключенні будь-лінії, що відходить або трансформатора зв'язку;

в ремонтних режимах, а також при відмові вимикачів або пристроїв релейного захисту стійкість АЕС повинна забезпечуватися дією протиаварійної автоматики на розвантаження АЕС. З огляду на ці вимоги, на АЕС, починаючи з першого введеного енергоблоку, зв'язок з енергосистемою здійснюється не менше ніж трьома лініями.

При виборі головної схеми АЕС враховуються: одинична потужність агрегатів і їх число; напруги, на яких видається потужність в енергосистему; величина перетоків між РУ різних напруг; струми КЗ для кожного РУ і необхідність їх обмеження; значення максимальної потужності, яка може бути втрачена при пошкодженні будь-якого вимикача; можливість приєднання одного або кількох енергоблоків безпосередньо до РУ найближчій районної підстанції; застосування, як правило, не більше двох РУ підвищених напруг і можливість відмови від автотрансформаторів зв'язку між ними.

Розподільні пристрої 330-1150 кВ АЕС повинні бути виконані виключно надійно:

пошкодження або відмова будь-якого вимикача, крім секційного або шіносоедінітельного, не повинні, як правило, приводити до відключення більше одного реакторного блоку і такого числа ліній, яке допустимо за умовою стійкості роботи енергосистеми;

при пошкодженні або відмову секційного або шіносоедінітельного вимикача, а також при збігу пошкодження або відмови одного вимикача з ремонтом іншого, Допускається відключення двох реакторних блоків і такого числа ліній, яке допустимо за умовою стійкості енергосистеми;

відключення ліній, як правило, має здійснюватися не більше ніж двома вимикачами;

відключення підвищувальних трансформаторів, трансформаторів с. н. і зв'язку - не більше ніж трьома вимикачами.

Таким вимогам відповідають схеми 4/3, 3/2 вимикача на приєднання, блокові схеми генератор - трансформатор - лінія, схеми з одним або двома багатокутниками.

Розподільний пристрій 110 - 220 кВ АЕС виконується з однієї або двома робочими і обхідний системами шин. Робоча система шин секціонуючою при числі приєднань більше 12.

б) Типові схеми АЕС

З огляду на високі вимоги до схем АЕС, проектні організації розробляють головні схеми електричних з'єднань для кожної конкретної АЕС. Розглянемо найбільш характерну схему АЕС з канальними киплять реакторами потужністю 1500 МВт (РБМК-1500) і турбогенераторами 800 МВт (рис. 16). Видача потужності АЕС здійснюється на напрузі 750 і 330 кВ. РУ 330 кВ споруджується за схемою 4/3 вимикача на приєднання. РУ 750 кВ виконано за схемою двох пов'язаних чотирикутників з вимикачами в перемичках. ГенераториG3, G4 іG5, G6 утворюють укрупнені енергоблоки, що дозволяє застосувати економічну схему чотирикутника після введення в дію третього реакторного енергоблоку. Четвертий реакторний енергоблок з генератораміG7, G8прісоедіняются до другого чотирикутнику 750 кВ. Під час подальшого розширення АЕС та встановлення п'ятого реакторного енергоблоку генератори G7, G8 і знову установленниеG9, G10 будуть об'єднані в укрупнені енергоблоки. Лінії 750 кВ мають пропускну здатність близько 2000 МВт, тому три лінії цілком забезпечать видачу всієї потужності приєднаних енергоблоків з урахуванням можливого розширення.

Шунтуючі реакториLR1 - LR3 приєднані до ліній через окремі вимикачі. Зв'язок між РУ 330 і 750 кВ здійснюється групою з трьох однофазних автотрансформаторів (передбачається установка резервної фази). Резервні трансформатори с. н. приєднані РТ1 - до районної підстанції 110 кВ; Рт2 - до РУ 330 кВ; РТЗ - до середнього напрузі автотрансформатора зв'язку з можливістю перемикання на РУ 330 кВ; РТ4 - до обмотці НН автотрансформатора.

Малюнок 16. Схема АЕС з реакторними енергоблоками 1500 МВт

ГОЛОВНІ СХЕМИ підстанцій

Загальні відомості

Головна схема електричних з'єднань підстанції вибирається з урахуванням схеми розвитку електричних мереж енергосистеми або схеми електропостачання району.

За способом приєднання до мережі все підстанції можна розділити на тупикові, відгалужувальні, прохідні, вузлові.

Тупикова підстанція - це підстанція, яка отримує електроенергію від однієї електроустановки по одній або декількох паралельних лініях.

Відгалужувальна підстанція приєднується глухий отпайки до однієї або двох проходять лініях.

Прохідна підстанція включається в розтин однієї або двох ліній з двостороннім або одностороннім харчуванням.

Вузлова підстанція - це підстанція, до якої приєднано понад два ліній електромережі, що приходять від двох або більше електроустановок.

За призначенням розрізняють споживчі та системні підстанції.

Схема підстанцій тісно пов'язується з призначенням і способом приєднання підстанції до мережі живлення і повинна:

забезпечувати надійність електропостачання споживачів підстанції і перетоків потужності по міжсистемних або магістральним зв'язків в нормальному і в післяаварійний режимах;

враховувати перспективу розвитку;

допускати можливість поступового розширення РУ всіх напруг;

враховувати вимоги протиаварійної автоматики;

забезпечувати можливість проведення ремонтних та експлуатаційних робіт на окремих елементах схеми без відключення сусідніх приєднань.

Число одночасно спрацьовують вимикачів повинно бути не більше:

двох - при пошкодженні лінії;

чотирьох - при пошкодженні трансформаторів напругою до 500 кВ, трьох - 750 кВ.

Відповідно до цих вимог розроблені типові схеми розподільних пристроїв підстанцій 6 - 750 кВ, які повинні застосовуватися при проектуванні підстанцій.

Нетипова головна схема повинна бути обґрунтована техніко-економічним розрахунком.

Схеми тупикових і відгалужувальних підстанцій

Тупикові однотрансформаторні підстанції на стороні 35 -330 кВ виконуються за схемою блоку трансформатор - лінія без комутаційної апаратури або з одним роз'єднувачем (рис. 17, а), якщо захист лінії з боку живлячої кінця має достатню чутливість до пошкоджень в трансформаторі. Така схема може також застосовуватися, якщо передбачена передача телеотключающего сигналу для підстанцій 330 кВ з трансформаторами будь-якої потужності, а для підстанцій 110 - 220 кВ з трансформаторами більше 25 MB А. При кабельному вводі в трансформатор роз'єднувачі не встановлюються.

Запобіжники на боці 35, 110 кВ силових трансформаторів не застосовуються. На тупикових і відгалужувальних підстанціях тільки на 110 кВ допускається застосовувати схеми з віддільниками (рис. 17, б) за винятком: підстанцій, розташованих в зонах холодного клімату, а також в особливо ожеледних районі; якщо дії отделителей і короткозамикачів призводять до випадання з синхронізму синхронних двигунів у споживача; на підстанціях транспорту і видобутку нафти і газу; для приєднання трансформаторів потужністю понад 25 MBА; в ланцюгах трансформаторів, приєднаних до ліній, які мають ОАПВ.

У схемі підстанції по рис. 17, б на боці 110 кВ встановлені роз'єднувач QS, відділювач QR і в одній фазі - короткозамикачем QN, на стороні 6 -10 кВ - вимикач Q2.

У тих випадках, коли розглянуті вище схеми не рекомендуються, застосовують типову схему з вимикачем на стороні 35 - 500 кВ (рис. 17, в).

Малюнок 17. Схеми блоків трансформатор - лінія:

а - без вимикача ВН; б - з віддільником ВН; в - з вимикачем ВН

Схеми прохідних підстанцій

При необхідності секціонування ліній, потужності трансформаторів до 63 MB А включно і напрузі 35 - 220 кВ рекомендуються мостіковие схеми (рис. 18). Схема, зображена на рис. 18, а, застосовується на стороні 110 кВ при потужності трансформаторів до 25 MB А включно. Ремонтна перемичка з роз'єднувачами QS7, QS8 нормально відключена одним роз'єднувачем (QS7).

Вимикач Q1 в містку включений, якщо по лініях W1, W2 відбувається транзит потужності. Якщо необхідно виключити паралельну роботу ліній W1, W2 з точки зору обмеження струмів КЗ, вимикач Q1 відключений. При пошкодженні трансформатора (Т1) відключається вимикач з боку 6 (10) кВ Q4, включається короткозамикачем QN1, відключається вимикач Q2 на живильному кінці лінії W1 і відключається відділювач QR1, а потім роз'єднувач QS1.

Малюнок 18. Схеми містка:

а - з вимикачем в перемичці і віддільниками в ланцюгах трансформаторів; б - з вимикачами в ланцюзі ліній і ремонтною перемичкою з боку ліній

Якщо по режиму роботи мережі необхідно відновити в роботі лінію W1, то автоматично включається вимикач на живильному кінці цієї лінії і вимикач містка Q1, таким чином, транзит по лініях W1, W2 відновлений. Ремонтна перемичка використовується при ревізії вимикача Q1, для цього включається QS7, відключаються Q1 і QS3, QS4. Транзит по лініях W1, W2 здійснюється по ремонтної перемичці, трансформатори Т1, Т2 в роботі.

У мережах 220 кВ і трансформаторах до 63 MB А включно для збільшення надійності роботи отделители замінюють вимикачами Q1, Q2 (рис. 18, б).

Ремонтна перемичка розімкнути роз'єднувачем QS9. Вимикач Q3 в містку включений, що забезпечує транзит потужності по лініях W1 і W2. При аварії в трансформаторі Т1відключаються вимикач з боку 6 (10) кВ і вимикачі Q1 і Q3. Після відключення роз'єднувача QS3 включаються Q1 і Q3, і транзит відновлюється. Для ремонту Q1 включають ремонтну перемичку (роз'єднувач QS9), відключають Q1 і роз'єднувачі QS1 і QS2. Якщо в цьому режимі станеться аварія в Т2, то відключаються Q2 і Q3 і обидва трансформатора залишаються без харчування. Необхідно відключити QS6 і включити Q3 і Q2, тоді Т1підключається до обох лініях. Цей недолік можна усунути, якщо місток і ремонтну перемичку поміняти місцями. В цьому випадку при пошкодженні в трансформаторі відключається один вимикач на стороні ВН трансформатора, вимикач в містку залишається включеним, значить, транзит потужності по W1, W2 зберігається.

Якщо проектом системної автоматики в лініях 220 кВ передбачається ОАПВ, то замість розглянутої схеми рекомендується схема чотирикутника.

Схема чотирикутника застосовується при двох лініях і двох трансформаторах при необхідності секціонування транзитних ліній, при відповідальних споживачів і потужності трансформаторів при напрузі 220 кВ 125 MB А і більш і будь-якої потужності при напрузі 330 - 750 кВ.

Схеми потужних вузлових підстанцій

На шинах 330 - 750 кВ вузлових підстанцій здійснюється зв'язок окремих частин енергосистеми або зв'язок двох систем, тому до схем на стороні ВН пред'являють підвищені вимоги щодо надійності. Як правило, в цьому випадку застосовують схеми з багаторазовим приєднанням ліній: кільцеві схеми, схеми 3/2 вимикача на ланцюг і схеми трансформатор - шини із приєднанням ліній через два вимикачі (при трьох і чотирьох лініях) або з полуторним приєднанням ліній (при п'яти- шести лініях).

На рис. 19 показана схема потужної вузловий підстанції. На стороні 330 - 750 кВ застосована схема шини - автотрансформатор. У ланцюзі кожної лінії - два вимикача, автотрансформатори приєднуються до шин без вимикача (встановлюються роз'єднувачі з дистанційним приводом). при пошкодженні Т1відключаються всі вимикачі, приєднані до К1, робота ліній 330-750 кВ при цьому не порушується. після відключення Т1з усіх боків дистанційно відключається роз'єднувач QS1 і схема з боку ВН відновлюється включенням всіх вимикачів, приєднаних до першої системі шин К1.

Залежно від числа ліній 330-750 кВ можливе застосування кільцевих схем або схеми 3/2 вимикача на ланцюг.

На стороні середньої напруги 110-220 кВ потужних підстанцій застосовується схема з однієї робочої і однієї обхідної системами шин або з двома робочими і однієї обхідної системами шин.

При виборі схеми на стороні НН в першу чергу вирішується питання про обмеження струму КЗ. Для цієї мети можна застосовувати трансформатори з підвищеним значенням u до, трансформатори з розщепленої обмоткою НН або встановлювати реактори в ланцюзі трансформатора. У схемі, показаній на рис. 19, на стороні НН встановлені здвоєні реактори. Синхронні компенсатори з пусковими реакторами приєднані безпосередньо до висновків НН автотрансформаторів. Приєднання потужних GC до шин 6 -10 кВ призвело б до неприпустимого збільшення струмів КЗ.

У ланцюгах автотрансформаторів з боку НН для незалежного регулювання напруги можуть встановлюватися лінійні регулювальні трансформатори JIPT.

Малюнок 19. Схема вузловий підстанції

Схема з двома вимикачами на приєднання

Схема з двома робочими і обхідний системами збірних шин

Схема, наведена на малюнку 10.3, дає можливість проведення ревізій будь-якої системи шин і будь-якого вимикача без перерви роботи приєднань, а також дозволяє групувати ці приєднання довільним чином.

Як правило, обидві системи шин знаходяться в роботі при відповідному фіксованому розподілі всіх приєднань: лінії W1, W3, W5 і трансформатор Т1 приєднані до першої системі шин А1, лінії W2, W4, W6 і трансформатор Т2 приєднані до другої системі шин А2, шіносоедінітельний вимикач QA включений. Такий розподіл приєднань збільшує надійність схеми, так як при КЗ на шинах відключаються шіносоедінітельний вимикач QAі тільки половина приєднань. Розглянута схема рекомендується для РУ 110-220 кВ на стороні ВН і СН підстанцій при числі приєднань 7-15, а також на електростанціях - при числі приєднань до 12.

а) основна схема; б), в) варіанти схеми.

Малюнок 10.3 - Схеми з двома робочими і обхідний системами шин

Схема з двома вимикачами на ланцюг являє собою різновид схеми з двома системами шин і приведена на малюнку 10.4. Підвищення надійності і ремонтопридатність в ній досягається установкою послідовно з кожним роз'єднувачем розвилки вимикачів.

Переваги такої схеми полягають в легкості проведення ремонтів будь-якої системи шин і в можливості виведення вимикачів в ремонт без операцій роз'єднувачами під струмом. Пошкодження шин не призводить тут до погашення приєднань.

Малюнок 10.4 - Cxeмa з двома вимикачами на ланцюг

Головним недоліком схеми є висока вартість.

Полуторне схема, наведена на малюнку 10.5 а, Забезпечує ревізію будь-якого вимикача або системи шин без порушення роботи приєднань і з мінімальною кількістю операцій при виведенні цих елементів в ремонт. При цьому роз'єднувачі виконують тільки забезпечення видимого розриву. Полуторне схема поєднує надійність схеми зі збірними шинами і маневреність схеми багатокутника. До недоліків полуторним схеми відносять ускладнення релейного захисту приєднань і необхідність вибору вимикачів і всього іншого обладнання на подвоєні номінальні струми.

Схема 4/3, наведена на малюнку 10.5 б подібна з полуторним, але більш економічна, так як в ній доводиться не на 1/2 вимикача на ланцюг більше, ніж в схемі з подвійною системою шин, а тільки на 1/3.

Малюнок 10.5 - Схеми: а- полуторне; б- 4/3