4.5. Схемы, применяемые на высшем и среднем напряжениях

На высшем и среднем напряжениях применяются схемы с одиночной и двойной системами сборных шин (см. рис. 4.2 и 4.10). Обе эти схемы применяются в сочетании с обходной системой сборных шин, позволяющей производить поочередный ремонт выключателей без отключения присоединений путем замены ремонтируемого выключателя обходным выключателем (ОВ).

Вывод в ремонт выключателя присоединения производится в следующей последовательности:

• включаются оба разъединителя ОВ;

• включается ОВ и тем самым подается напряжение на обходную систему шин. Наличие напряжения на обходной системе шин свидетельствует о исправности ОВ;

• отключают ОВ;

• включают шинный разъединитель обходной системы шин ремонтируемого присоединения;

• включают ОВ;

• отключают выключатель ремонтируемого присоединения;

• отключают шинный и выходной разъединители ремонтируемого присоединения.

Теперь присоединение, выключатель которого выведен в ремонт, будет подключено к рабочей секции через ОВ. По окончании ремонта в обратной последовательности восстанавливается исходная схема питания.

Аналогичные операции необходимо произвести при выводе в ремонт выключателя присоединения и в схеме с двойной системой сборных шин с обходной системой шин.

Следует заметить, что идея использования обходной системы шин и ОВ в РУ генераторного напряжения применения не нашла.

В приведенных схемах каждое из присоединений подключается к сборным шинам через один выключатель.

На практике используют схему, в которой присоединение подключается к сборным шинам через развилку из двух выключателей (рис. 4.11). Наличие двух выключателей позволяет производить поочередный их ремонт без отключения присоединения (для этого необходимо отключить только ремонтируемый выключатель и его разъединители). Данная схема является самой дорогостоящей, так как требует двойного комплекта оборудования (выключателей).

Капитальные вложения в схему с двумя выключателями на присоединение можно уменьшить, сохранив все ее основные преимущества, если через три выключателя к двум сборным шинам подключить два присоединения (схема 3/2, или полуторная, см. рис. 4.3, в).

В данной схеме отключение присоединения производится двумя выключателями, что дает возможность производить их поочередный ремонт. Однако в случае аварийного отключения одного из присоединений смежное присоединение оказывается подключенным только к одной системе сборных шин через один выключатель. Попарное подключение к трем выключателям источников энергии и линий электропередачи позволяет продолжать электроснабжение потребителей даже в случае отключения обеих систем сборных шин.

Аналогичными свойствами обладает и схема с двойной системой сборных шин с четырьмя выключателями на три присоединения (схема 4/3, см. рис. 4.3, г).

В РУ ВН также используются схемы, получившие название многоугольников (см. рис. 4,3,г). В этих схемах, как и в схемах на рис. 4.11, каждое присоединение подключается к узлу через два выключателя, что дает возможность производить их поочередный ремонт без отключения присоединения. В схемах многоугольников число выключателей равно числу присоединений, поэтому такие схемы значительно дешевле. На практике схемы с числом углов более шести не применяются. Это обусловлено тем, что с ростом числа углов увеличивается время, в течение которого один из выключателей находится в ремонте. Во время ремонта одного из выключателей схема многоугольника превращается в одиночную многократно секционированную систему сборных шин. Такая схема при КЗ на любом из присоединений распадается на две несинхронно работающие части, что может привести к нарушению транзита энергии.

Третьей группе схем присущи характерные качества кольцевых схем. В схеме генератор—трансформатор—линия с уравнительно-обходным многоугольником наличие последнего обеспечивает связь блоков и позволяет получить необходимое по режиму работы экономичное распределение перетоков мощности. Поврежденный блок отключается от уравнительного многоугольника с размыканием последнего. При этом сохраняется электрическая часть между остальными блоками. Повреждение на линии отключается выключателем соответствующего блока или двумя выключателями уравнительного многоугольника. При необходимости любой выключатель РУ может быть выведен в ремонт без отключения соответствующего присоединения.

Четвертая группа схем характеризуется меньшим количеством выключателей по сравнению с числом присоединений при обеспечении достаточно надежного функционирования электроустановки. Число присоединений для этих схем сравнительно невелико (в пределах 4—6). Чаще всего схемы этой группы применяются на ПС и для РУ ТЭЦ.

4.6. Типовая сетка схем распределительных устройств

Основными документами, в которых содержатся требования к схемам РУ электроустановок, являются нормы технологического проектирования (НТП) ТЭС, АЭС, ГЭС, ГАЭС и ПС. Кроме того, существует целый ряд проектных документов, конкретизирующих особенности отраслевых требований. Так для ТЭС характерны следующие требования к РУ:

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

• при отказе СВ или ШСВ, а также при отказе одного из выключателей во время планового ремонта другого от сети не должно отключаться более двух энергоблоков мощностью 300 МВт и двух линий, если при этом обеспечивается устойчивость энергосистемы или ее части. При специальном обосновании допускается одновременная потеря более двух энергоблоков, если это допустимо по условиям сохранения устойчивости энергосистемы или ее части, не приводит к полному останову электротанции и не нарушает нормальной работы остальных энергоблоков;

• для ТЭЦ допустимое число и суммарная мощность одновременно отключаемых агрегатов при отказе любого выключателя определяется не только по условию сохранения устойчивости энергосистемы, но и по обеспечению электро- и теплоснабжения потребителей;

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

• отключение линии электропередачи должно производиться не более чем двумя выключателями, трансформаторов (автотрансформаторов) — не более чем тремя выключателями в каждом РУ повышенных напряжений;

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

• при питании от РУ двух пускорезервных трансформаторов с.н. блочной электростанции должна исключаться возможность их одновременного отключения при единичном отказе любого выключателя схемы.

Сходные, но более жесткие требования зафиксированы для схем РУ АЭС:

• при реакторных энергоблоках 1000 МВт отказ любого выключателя не должен приводить к отключению более одного энергоблока и одной или нескольких линий, если при этом обеспечивается устойчивость энергосистемы;

• при отказе СВ или ШСВ при мощности энергоблока 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 числа линий, при котором обеспечивается устойчивость энергосистемы.

Для схем РУ ГЭС и ГАЭС также имеется своя специфика. Во-первых, применительно к послеаварийным режимам жестко не регламентируется число одновременно отключаемых от сети энергоблоков. Во-вторых, отключение блочного трансформатора должно производиться не более чем тремя выключателями, отключение трансформатора (автотрансформатора) связи до 500 кВ — не более чем четырьмя, а 750 кВ — не более чем тремя выключателями РУ одного напряжения.

Для подстанций максимальное число выключателей, отключающих линию электропередачи, не должно превышать двух, трансформатор (автотрансформатор) до 500 кВ — четырех, а 750 кВ — трех в РУ одного повышенного напряжения.

Приведенные нормативы отражены в официально утвержденных ведомственных НТП. В настоящее время в проектных организациях имеются предложения по их совершенствованию, носящие рекомендательный характер. Преимущественно они направлены на повышение надежности схем РУ электростанций. Так, для блочных ТЭС предполагается, что отказ любого из выключателей или повреждение на развилке из шинных разъединителей не должны приводить к отключению более одного энергоблока и одной или нескольких линий, если при этом обеспечивается устойчивость энергосистемы или ее части. Отключение трансформаторов (автотрансформаторов) 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 должны сопровождаться ее полным остановом.

Типовые схемы РУ и области их применения определены НТП электростанций и подстанций. В табл. 4.1—4.3 приведены зафиксированные в официально утвержденных НТП типовые схемы РУ электростанций, а в табл. 4.4 — подстанций. Знак «+» относится к рекомендуемым схемам, а знак «-» — к схемам, которые в НТП не упоминаются.

Согласно нормативным документам схемы РУ первой и четвертой групп преимущественно применяются на напряжения до 220 кВ, и лишь блочная схема считается приемлемой и для более высоких классов напряжения. Схемы РУ второй и третьей групп предназначены в основном для РУ напряжением 330 кВ и выше, и только схема многоугольников рекомендуется и для более низких классов напряжения. В последние годы наметилась тенденция к распространению области применения схем РУ второй и третьей групп на сети более низкого напряжения.

 

* Допускается использовать только при наличии достаточных обоснований.   ** С числом присоединений до шести включительно. *** С числом присоединений к каждому многоугольнику до шести включительно.
Таблица 4.1 Типовая сетка схем РУ ТЭС Схема	Применение схем в сетях напряжением, кВ
	110	220	330	500	750
Блочная	+	+	+	+	+
Ответвления от проходящих линий	+	+*	+*	+*	+*
Мостик	+	+	+	+	+
Одна секционированная система сборных шин с обходной системой шин	+	+	—	—	—
Две системы сборных шин с обходной системой шин	+	+	—	—	—
Схема 3/2	—	—	+	+	+
Схема 4/3	—	—	+	+	+
Многоугольник**	+	+	+	+	+
Два связанных многоугольника***	—	—	+	+	+
Генератор — трансформатор — линия с уравнительно-обходным многоугольником	—	—	+	+	+

 

* При длине линии до 5 км.   ** С числом присоединений до четырех включительно. *** С числом присоединений к каждому многоугольнику до шести включительно.
Таблица 4.2 Типовая сетка схем РУ АЭС Схема	Применение схем в сетях напряжением, кВ
	110	220	330	500	750
Блочная*	—	—	+	+	+
Одна секционированная система сборных шин с обходной системой шин	+	+	—	—	—
Две системы сборных шин с обходной системой шин	+	+	—	—	—
Схема 3/2	—	+	+	+	+
Схема 4/3	—	+	+	+	+
Многоугольник**	—	—	+	+	+
Связанный многоугольник***	—	—	+	+	+
Генератор — трансформатор — линия с уравнительно-обходным многоугольником	—	—	+	+	+

 

* С числом присоединений до четырех включительно.
Таблица 4.3 Типовая сетка схем РУ ГЭС и ГАЭС Схема	Применение схем в сетях напряжением, кВ
	110	220	330	500	750
Блочная	+	+	+	+	+
Мостик	+	+	—	—	—
Одна секционированная система сборных шин с обходной системой шин	+	+	—	—	—
Две системы сборных шин с обходной системой шин	+	+	—	—	—
Схема 3/2	—	—	+	+	+
Схема 4/3	—	—	+	+	+
Многоугольник*	—	—	+	+	+
Трансформаторы — шины	—	—	+	+	+
Трансформаторы — шины с подключением линий по схеме 3/2 или 4/3	—	—	+	+	+

 

* С числом присоединений до четырех включительно.
Таблица 4.4 Типовая сетка схем РУ ПС Схема	Применение схем в сетях напряжением, кВ
	110	220	330	500	750
Блочная	+	+	+	+	—
Ответвления от проходящих линий	+	+	—	—	—
Мостик	+	+	—	—	—
Заход-выход	+	+	—	—	—
Одна секционированная система сборных шин с обходной системой шин	+	+	—	—	—
Две системы сборных шин с обходной системой шин	+	+	—	—	—
Многоугольник*	—	+	+	+	+
Трансформаторы — шины	—	—	+	+	+
Схема 3/2	—	—	+	+	+
Трансформаторы — шины с подключением линий по схеме 3/2	—	+	+	+	+

 

Для схемы РУ с двумя системами сборных шин и с обходной системой шин в зависимости от числа присоединений все НТП регламентируют секционирование выключателями сборных шин.

Для ГЭС, ГАЭС и ПС при числе присоединений 16 и более обе рабочие системы шин подлежат секционированию выключателями. Типовое решение предусматривает установку двух ШСВ и двух ОВ. Для ПС с 12—15 присоединениями допускается секционирование одной системы сборных шин. При меньшем числе присоединений сборные шины ПС не секционируются.

Для схем АЭС и ТЭС обе системы сборных шин секционируются при 17 присоединениях и более, но при этом используются два выключателя, совмещающих функции ОВ и ШСВ. При числе присоединений 12—16 секционируется одна из рабочих систем шин. При меньшем числе присоединений сборные шины не секционируются.

Как показывает практика, совмещение функций ОВ и ШСВ заметно затрудняет эксплуатацию электроустановок и снижает их надежность из-за сложности блокировок и большого числа переключений во вторичных цепях. Поэтому считается оправданной и полезной тенденция ко все большему вытеснению решений, связанных с упомянутым совмещением функций ОВ и ШСВ.

При наличии двух ОВ обходная система шин в ряде случаев секционируется разъединителем или выполняется в виде двух независимых частей. Последнее решение, в частности, используется на ПС. Это позволяет исключить непосредственную связь по обходной системе шин двух присоединений при задействованных в работе двух ОВ. Плановые ремонты выключателей РУ выполняются поочередно, поячеечно. Присутствие в схеме двух ОВ может быть оправдано в случае необходимости полной замены одного отказавшего ОВ при плановом ремонте другого ОВ.

Обходная система шин в схеме с одной или двумя системами сборных шин присутствует не всегда. Исключение составляют схемы РУ напряжением 35 кВ ввиду относительно малой продолжительности плановых ремонтов выключателей этого класса напряжения. Она также не предусматривается для КРУЭ.

Для схем ПС с одной системой сборных шин с обходной системой шин, при наличии соответствующего обоснования, предусматривается секционирование системы сборных шин двумя последовательно включенными выключателями. Для ПС при наличии одной секционированной системы сборных шин устанавливается один ОВ с развилкой из двух шинных разъединителей с выходом на обе секции. Для схем ТЭС и АЭС установка ОВ предусматривается на каждой секции сборных шин.

Сравнительно недавно для АЭС зафиксировано, что моноблоки мощностью 500—1000 МВт, а также автотрансформаторы связи мощностью 500 MB · А коммутируются не менее чем двумя выключателями независимо от схемы РУ.

В настоящее время в проектных организациях имеются предложения по усовершенствованию схем РУ. Так, для РУ ТЭС с одной системой сборных шин предусматривается установка двух последовательно включенных СВ. В РУ с двумя системами сборных шин и с обходной системой шин при числе присоединений 11 и менее системы сборных шин не секционируются. При числе присоединений 12 и более секционируется каждая из систем сборных шин своим выключателем. Секционирование обеих систем сборных шин также производится независимо от числа присоединений при подключении к РУ двух пускорезервных трансформаторов с.н. Моноблоки мощностью 500 МВт и более, а также автотрансформаторы связи мощностью 500 МВ · А в схеме с двумя системами сборных шин с обходной системой шин коммутируются двумя выключателями. Область применения схем 3/2 и 4/3 распространяется на все напряжения выше 110 кВ. Таким образом, все эти предложения направлены на повышение надежности схем РУ.