Типовая сетка схем коммутации.

Тема: Электрические станции и подстанции

Лекция 3. СХЕМЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ СТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ.

Оглавление

3.1 Классификация схем коммутации. 1

3.2 Типовая сетка схем коммутации. 1

3.3 Опыт использования схем коммутации. 9

3.4 Особенности схем коммутации подстанций. 12

3.5Особенности схем коммутации электростанций. 24

 

Классификация схем коммутации

Распределительные устройства определяются типом, мощностью, напряжением и технологическим режимом электроустановок и выполняются по схемам, группируемым по виду подключения присоединений. В зависимости от количества выключателей на присоединение условно выделяются следующие группы схем (рис. 3.1—3.4).

1. Схемы с коммутацией присоединения одним выключателем (рис. 3.1) — одна-две системы шин с обходной системой шин либо без нее.

2. Схемы с коммутацией присоединения двумя выключателями (рис. 3.2) — две системы шин с тремя выключателями на два присоединения (схема 3/2, полуторная), две системы шин с четырьмя выключателями на три присоединения (схема 4/3), многоугольники (треугольник, четырехугольник, пятиугольник, шестиугольник.

3. Схемы с коммутацией присоединения тремя и более выключателями (рис. 3.3) — связанные многоугольники, генератор—трансформатор—линия с уравнительно-обходным многоугольником, трансформаторы—шины.

4. Схемы упрощённые, с количеством выключателей меньшим количества присоединений (рис. 3.4) — блочные, ответвления от проходящих линий (комбинирование блочных схем), мостики, расширенный четырехугольник, заход—выход; в некоторых из схем выключатели отсутствуют, а вместо них используются отделители и короткозамыкатели.

Схемы первой группы именуют радиальными, а второй и третьей — кольцевыми. Их классификация от количества выключателей на присоединение имеет технико-экономическую основу. Стоимость ячейки выключателя 110—500 кВ на мировом рынке составляет 0,1—3 и даже 5 млн долл. (ячейка КРУЭ 500 кВ с выключателем).

Типовая сетка схем коммутации.

Типовые схемы коммутации и области их применения определены нормами типового проектирования (НТП) электростанций и подстанций. В табл. 3.1—3.3 приведены типовые схемы коммутации электростанций, а в табл. 3.4 — подстанций. Знак «+» в табл. 3.1—3.4 относится к рекомендуемым схемам, знак «-» ставился, если рассматриваемая схема в НТП не упоминалась.

Рис. 3.1. Схемы коммутации первой группы с обходной системой шин:

а — с одной секционированной системой сборных шин с отдельными обходными выключателями на каждой секции; б — то же, но с системой сборных шин, секционированной двумя последовательно включенными выключателями; в — с одной секционированной системой сборных шин с одним обходным выключателем; г — то же, но с системой сборных шин, секционированной двумя последовательно включенными выключателями; д — с двумя системами сборных шин; е — то же, но с секционированием обеих систем сборных шин, с двумя шиносоединительными и двумя обходными выключателями; ж — то же, но с совмещением функций обходного и шиносоединительного выключателей; з — то же, но с секционированием одной системы сборных шин; ОВ — обходной выключатель; СВ — секционный выключатель; ШСВ — шиносоединительный выключатель

 

Рис. 3.2. Схемы коммутации второй группы:

а — схема 2/1; б — схема 3/2; в — схема 4/3; г — многоугольник (четырехугольник)

 

 

Рис. 3.3. Схемы коммутации третьей группы:

а — связанные многоугольники; б — трансформаторы—шины; в — генератор—трансформатор—линия с уравнительно-обходным многоугольником; г — трансформаторы—шины с полуторным присоединением линий

 

Рис. 3.4. Схемы коммутации четвертой группы:

а — блок с разъединителем; б — то же, но с выключателем; в — два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линий; г, д — ответвления от проходящих линий; е — мостик с выключателями в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны линий; ж — мостик с выключателями в цепях трансформаторов и ремонтной перемычкой со стороны трансформаторов; з — сдвоенный мостик; и — расширенный четырехугольник; к — заход—выход

 

Таблица 3.1. Типовая сетка схем коммутации ТЭС

 

 

Схема	Применение схем в сетях напряжением, кВ
Блочные	+	+	+	+	+
Ответвления от проходящих линий	+	+ *	+ *	+ *	+ *
Мостики	+	+	+	+	+
Одна секционированная система сборных шин с обходной системой шин	+	+	-	-	-
Две системы сборных шин с обходной системой шин	+	+	-	-	-
Схема 3/2	-	-	+	+	+
Схема 4/3	-	-	+	+	+
Многоугольники* *	+	+	+	+	+
Два связанных многоугольника***	-	-	+	+	+
Генератор—трансформатор—линия с уравнительно-обходным многоугольником	—	—	+	+	+

· *Допускается использовать только при наличии достаточных обоснований.

· ** Количество присоединений до шести включительно.

· *** Количество присоединений к каждому многоугольнику до шести включительно.

 

Таблица 3.2. Типовая сетка схем коммутации АЭС

 

 

	Применение схем напряжениекВ
Схема
Блочные*	-	-	+	+	+
Одна секционированная система сборных шин	+	+	-	-	-
с обходной системой шин
Две системы сборных шин с обходной системой шин	+	+	-	-	-
Схема 3/2	-	+	+	+	+
Схема 4/3	-	+	+	+	+
Многоугольники* *	-	-	+	+	+
Связанные многоугольники***	-	-	+	+	+
Генератор—трансформатор—линия с уравнительно-	-	-	+	+	+
обходным многоугольником

*При длине линии до 5 км.

* *Количество присоединений до четырех включительно.

'* * * Количество присоединений к каждому многоугольнику до шести включительно.

Таблица 3.3. Типовая сетка схем коммутации ГЭС и ГАЭС

 

 

	Применение схем в сетях напряжением, кВ
Схема
Блочные	+	+	+	+	+
Мостики	+	+	-	-	-
Одна секционированная система сборных шин	+	+	—	—	—
с обходной системой шин
Две системы сборных шин с обходной системой шин	+	+	-	-	-
Схема 3/2	-	-	+	+	+
Схема 4/3	-	-	+	+	+
Многоугольники*	+	+	+	+	+
Трансформаторы—шины	-	-	+	+	+
Трансформаторы—шины с подключением линий	-	-	+	+	+
по схеме 3/2 или 4/3

* Количество присоединений до четьгрех включительно

 

Таблица 3.4. Типовая сетка схем коммутации подстанций

 

 

Схема	Применение схем в сетях напряжением, кВ
Блочные	+	+	+	+	-
Ответвления от проходящих линий	+	+	-	-	-
Мостики	+	+	-	-	-
Заход—выход	+	+	-	-	-
Одна секционированная система сборных шин с обходной системой шин	+	+	-	-	-
Две системы сборных шин с обходной системой шин	+	+	-	-	-
Схема 3/2	-	-	+	+	+
Многоугольники*	-	+	+	+	+
Трансформаторы—шины	-	-	+	+	+
Трансформаторы—шины с подключением линий по схеме 3/2	-	+	+	+	+

* Количество присоединений до четырех включительно.

Согласно НТП область применения схем коммутации первой и четвертой групп определяется преимущественно напряжением до 220 кВ, и лишь блочная схема считается приемлемой для более высоких значений напряжения. Схемы второй и третьей групп предназначены для РУ 330 кВ и выше, и только схема многоугольников рекомендуется для более низких значений напряжения. Как видно из табл. 3.1— 3.4, схемы коммутации в НТП электроустановок различаются.

В схеме с двумя системами шин с обходной системой НТП регламентируют секционирование выключателями сборных шин в зависимости от количества присоединений к РУ. Для ГЭС, ГАЭС и подстанций при 16 и более присоединений обе рабочие системы шин секционируются выключателями; типовое решение предусматривает два шиносоединительных и два обходных выключателя. Для подстанций при 12—15 присоединениях допускается секционировать одну систему шин. При меньшем количестве присоединений сборные шины не секционируют. Для схем коммутации ТЭС и АЭС обе системы сборных шин секционируют при 17 и более присоединениях. При этом используются два выключателя, совмещающие функции обходного и шиносоединительного выключателей; при 12—16 присоединениях секционируется одна из рабочих систем шин. Сборные шины не секционируют при меньшем количестве присоединений.

Совмещение функций обходного и шиносоединительного выключателей затрудняет эксплуатацию электроустановок и снижает их надежность из-за сложности блокировок и большого числа переключений во вторичных цепях. Поэтому желательно не совмещать функции выключателей. В 60—70-х годах в типовых схемах ТЭС функции обходного и шиносоединительного выключателей были совмещены. Причем не только при секционировании систем шин, но и при наличии семи и менее присоединений к РУ.

При наличии двух обходных выключателей обходная система шин в ряде случаев секционируется разъединителем или состоит из двух независимых частей. Последнее решение, в частности, используется на подстанциях. Тем самым исключается непосредственная связь по обходной системе шин двух присоединений при задействованных в работе обходных выключателях. Плановые ремонты выключателей в РУ выполняются поочередно, поячеечно. Присутствие в схеме двух обходных выключателей оправдано при необходимости замены одного отказавшего выключателя во время планового ремонта другого.

Обходная система шин в схеме с одной-двумя системами сборных шин присутствует не всегда и ее не используют в РУ 35 кВ из-за непродолжительности плановых ремонтов выключателей данного класса напряжения.

Для схем коммутации подстанций с одной системой шин с обходной предусматривается, при наличии обоснования, секционирование системы шин двумя последовательно включенными выключателями. Традиционно для подстанций в схеме с одной секционированной системой сборных шин устанавливается один обходной выключатель с развилкой из двух шинных разъединителей с выходом на обе секции. Для ТЭС и АЭС обходной выключатель предусматривается на каждой секции.

На АЭС моноблоки мощностью 500—1000 МВт, а также автотрансформаторы связи мощностью 500 MB • А коммутируются не менее чем двумя выключателями независимо от типа схемы.

В настоящее время в проектных организациях рассматриваются предложения по усовершенствованию схем. Так, для ТЭС в схемах с одной системой сборных шин предусматриваются два последовательно включенных секционных выключателя. В схеме с двумя системами сборных шин с обходной при количестве присоединений 11 и менее системы шин не секционируются. При количестве присоединений 12 и более секционируются выключателями на две части каждая из систем шин. Секционирование обеих систем сборных шин выполняется независимо от количества присоединений при подключении к РУ двух пускорезервных трансформаторов СН. Моноблоки мощностью 500 МВт и более и автотрансформаторы связи мощностью 500 MB • А подключаются в схеме с двумя системами шин с обходной двумя выключателями. Область применения схем 3/2 и 4/3 распространяется практически на всю гамму повышенных напряжений, т.е. 110 кВ и выше. Видно, что новации направлены на повышение надежности схем коммутации.

устойчивости В НТП электростанций и подстанций содержатся дополнительные требования к схемам коммутации. Так, для ТЭС рекомендуется следующее:

—на электростанциях с агрегатами мощностью 300 МВт и более отказ любого из выключателей, кроме секционного или шиносоединительного, не должен приводить к отключению более одного энергоблока и одной или нескольких линий, если при этом обеспечивается устойчивость энергосистемы или ее части;

при отказе секционного или шиносоединительного выключателя, а также при отказе одного из выключателей во время планового ремонта другого, от сети не должно отключаться свыше двух энергоблоков мощностью 300 МВт и более и двух линий, если при этом обеспечивается устойчивость энергосистемы или ее части. При обосновании допускается одновременная потеря более двух блоков, если последнее допустимо по условию сохранения устойчивости энергосистемы или ее части, не приводит к полному останову электростанции и не нарушает нормальной работы остальных блоков;

—для ТЭЦ допустимое количество и суммарная мощность одновременно отключаемых агрегатов при отказе любого выключателя определяется не только условиями сохранения энергосистемы, но и обеспечением электро- и теплоснабжением потребителей;

—отказ любого выключателя не должен сопровождаться отключением более одной цепи (двух линий) двухцепного транзита 110 кВ и выше;

—отключение линий электропередачи должно производиться не более чем двумя выключателями, (автотрансформаторов — не более чем тремя выключателями в каждом из РУ повышенных напряжений;

—плановый ремонт выключателей 110 кВ и выше осуществляется без отключения соответствующих присоединений;

—при питании от рассматриваемого РУ двух пускорезервных трансформаторов СН блочной электростанции должна исключаться возможность их одновременного отключения при единичном отказе любого выключателя схемы.

Сходные, но более жёсткие требования установлены для схем коммутации АЭС. При реакторных блоках 1000 МВт и выше отказ любого выключателя не должен приводить к отключению более одного энергоблока и одной или нескольких линий, если при этом обеспечивается устойчивость энергосистемы. При отказе шиносоединительного или секционного выключателя при мощности блока менее 1000 МВт, а также при отказе одного из выключателей во время планового ремонта другого, от сети не должно отключаться более двух энергоблоков мощностью до 1000 МВт и выше и такого количества линий, при которых обеспечивается устойчивость энергосистемы.

В схемах РУ ГЭС и ГАЭС в послеаварийных режимах не регламентируется количество одновременно отключаемых от сети блоков. Отключение блочного трансформатора должно производиться не более чем тремя выключателями, отключение (автотрансформатора связи напряжением до 500 кВ — не более чем четырьмя, а 750 кВ — не более чем тремя выключателями в РУ одного напряжения.

На подстанциях максимальное количество выключателей, отключающих линию электропередачи, должно быть не более двух, (автотрансформатор напряжением до 500 кВ — не более четырех, а 750 кВ — не более трех в РУ одного повышенного напряжения.

В настоящее время в проектных организациях анализируются дополнительные требования к схемам коммутации. Так, для блочных ТЭС предполагается, что отказ любого из выключателей или повреждение на развилке из шинных разъединителей не должно приводить к отключению более одного энергоблока и одной или нескольких линий, если при этом обеспечивается устойчивость энергосистемы или ее части. Отключение (автотрансформаторов связи осуществляется не более чем двумя выключателями в каждом из РУ повышенных напряжений. На ТЭЦ отказ любого выключателя или повреждение на развилке из шинных разъединителей не должно сопровождаться полной остановкой электростанции.