18 Две рабочие системы шин с обходной системой шин

18 Две рабочие системы шин с обходной системой шин

Схема применяется для РУ высшего напряжения узловых подстанций и электростанций 110 – 220 кВ с большим числом присоединении и с одним выключателем на каждое присоединение.

При ремонте одной системы сборных шин присоединения переводятся на другую.

Шиносоединительный выключатель (ШСВ) в нормальном режиме работы может быть и включен и отключен. При переводе присоединений с одной системы шин на другую ШСВ должен находиться во включенном положении. Отдельные присоединения в нормальном режиме работы могут быть подключены к одной или обеим системам рабочей системы шин. Обходная система шин используется для ремонта выключателя одного из присоединений. При включении рабочего ножа разьеденительная блокировка не даст включить ни один заземляющий нож, чтобы не было кз.Если включен хотя бы 1 нож,блокировка не даст включить рабочий нож.

— малое количество выключателей (один на одно присоединение);

достаточно высокая надежность схемы;

относительно малое время перерыва электроснабжения при авариях на одной из систем шин.

повреждение шиносоединительного выключателя равносильно короткому замыканию на обеих системах шин;

усложняется эксплуатация РУ, так как при выводе в ревизию и ремонт выключателей требуется большое число операций разъединителями;

увеличены затраты на сооружение ОРУ в связи с установкой шиносоединительного, обходного выключателей и большого количества разъединителей.

Две рабочие системы шин

Схему «две рабочие системы шин» допускается применять в РУ 110 – 220 кВ при числе присоединений от5 до 15, если РУ выполнено из герметизированных ячеек с элегазовой изоляцией, а также в РУ 110 кВ с выкатными выключателями при условии замены выключателя в удовлетворяющее эксплуатацию время.

Схемы РУ с двумя системами сборных шин являются естественным развитием схем с одной системой сборных шин.

В схеме каждый элемент присоединяется через развилку двух шинных разъединителей, что позволяет осуществлять работу как от одной, так и от другой системы шин. Обе системы шин могут быть соединены между собой шиносоединительными выключателями, которые в нормальном режиме отключены. Возможен и другой режим работы, когда обе системы шин находятся под напряжением и все присоединения распределяются между ними равномерно. Такой режим называется с фиксированным присоединением цепей.

Достоинства схемы:

гибкость схемы, возможность отключения для ремонта любого элемента без отключения других присоединений,

достаточно высокая надежность схемы.

большое количество разъединителей, изоляторов, токоведущих материалов;

более сложная конструкция РУ по сравнению с предыдущей схемой;

большие капитальные затраты;

использование разъединителей в качестве оперативных аппаратов;

большое количество операций с разъединителями и сложная блокировка между выключателями и разъединителями допускает возможность ошибочного отключения тока нагрузки разъединителями;

вероятность аварий из-за ошибок обслуживающего персонала больше, чем в схемах с одной системой шин.

Словарь специальных терминов

Электрические схемы распределительных устройств

Распределительные устройства станций, подстанций характеризуются номинальным напряжением, числом и мощностью присоединенных генераторов, трансформаторов, мощностью, выдаваемой в сеть и режимом работы. Сборные шины могут быть выполнены одиночными или двойными, часто предусматривают третью вспомогательную систему шин. Присоединения источников энергии к сборным шинам выполняют различно. Отношение числа выключателей к числу присоединений лежит в пределах от 1 до 2. При малом числе присоединений применение получили упро­щенные схемы.

Распределительные устройства с одной системой шин

В устройствах, изображенных на рис.1 а, каждое присоединение содержит выключатель и два разъединителя – шинный и линейный.

Рис. 1. Принципиальная схема РУ с одной системой сборных шип. а — шины не секционированы: 6 — секционированные шины: в – секционированные шины и обходное устройство

Операции с разъединителями допускаются только при отключенном выключателе соответствующего присоединения.

Достоинство рассматриваемой схемы с одной системой сборных шин:

1. Простота РУ, что практически исключают ошибочные операции с разъединителями. Тем не менее, предусматриваются блокирующие уст­ройства, препятствующие неправильным операциям.
2. Низкая стоимость.

Недостатки ее следующие:

1. Профилактический ремонт сборных шин и шинных разъединителей связан с отключением всего устройства на время ремонта.
2. Ремонт выключателей и линейных разъединителей связан с от­ключением соответствующих присоединений, что нежелательно, в некоторых случаях недопустимо.
3. Короткое замыкание в зоне сборных шин приводит к полному от­ключению РУ.
4. То же самое имеет место в случае внешнего замыкания и отказа выключателя соответствующего присоединения.

Чтобы избежать полного отключения РУ при замыкании в зоне сборных шин и обеспечить возможность их ремонта по частям, прибегают к секционированию сборных шин, т. е. разделению их на части — секции с установкой в точках деления выключателей. Эти выключатели называют

секционными (рис 1.б). Редко встречаются устройства, сборные шины которых секционированы через разъединители. Секционирование должно быть выполнено так, чтобы каждая секция имела источники энергии (генераторы, трансформаторы) и соответствующую нагрузку. Присоединения распределяют между секциями так, чтобы вынужденное отключение одной секции не нарушало электроснабжения потребителей.

При нормальной работе секционные выключатели замкнуты, т.к. генераторы должны работать параллельно. В случае КЗ в зоне сборных шин поврежденная секция отключается автоматически. Остальные секции остаются в работе. Таким образом, секционирование способствует повышению надежности РУ.

В РУ низшего напряжения 6—10 кВ подстанций секционные выключатели разомкнуты в целях ограничения тока КЗ.

Выключатели снабжают устройствами автоматического включения резервного питания (АВР), замыкающими выключатели в случае отключения трансформатора, чтобы не нарушать электроснабжения потребителей.

Для обеспечения возможности поочередного ремонта выключателей, не нарушая работы соответствующих цепей, предусматривают обходные выключатели и обходную систему шин с разъединителями в каждом присоединении (рис. 1 в). При нормальной работе установки обходные разъединители и обходные выключатели отключены.

Распределительные устройства с одной секционированной системой сборных шин применяется в РУ до 220 кВ включительно. Устройства с одной секционированной системой сборных шин (без обходной системы) применяют в качестве РУ 6—35 кВ подстанции, РУ 6 – 10 кВ станций типа ТЭЦ. Аналогичные устройства, но с обходной системой шин, применяют при ограниченном числе присоединении в110 – 220 кВ.

Распределительные устройства с двумя системами сборных шин

В РУ с двумя системами сборных шин, изображенной на рис.2 а каждое присоединение содержит выключателей два шинных разъединителя. Линейные разъединители предусматриваются для безопасного ремонта выключателей

Рис. 2. Принципиальная схема РУ с двумя системами сборных шин. а шины не секционированы; б — секционированные шины и обходное устройство

Раньше вторую систему сборных шин использовали в качестве резерв­ной при ремонте рабочей. Сейчас в РУ 110—220кВ, вторую систему шин используют постоянно в качестве рабочей системы в целях повышения надежности электроустановки. При этом присоединения с нагрузками распределяют между обеими системами. Для защиты сборных шин применяют дифференциальную токовую защиту, обеспечивающую селективное отключение поврежденной системы. При этом вторая система шин с соответствующими источниками энергии и нагрузкой остается в работе. Работа на одной системе сборных шин допускается только временно при ремонте другой системы. В это время надежность РУ снижается.

Достоинства рассматриваемой схемы:

1. возможность поочередного ремонта сборных шин без перерыва в ра­боте присоединений;
2. повышение надежности электроснабжения и ограничение тока КЗ;
3. возможность переключений отдельных присоединений с одной системы сборных шин на другую.

Недостатки схемы следующие:

1. при ремонте одной из систем шин снижается надежность РУ
2. при замыкании в шиносоеденительном выключателе отключаются обе системы шин;
3. в случае внешнего замыкания и отказа выключателя соответствующего присоединение отключается система шин;
4. сложность РУ;
5. большая вероятность повреждения в зоне сборных шин из-за частых переключений.

Чтобы частично устранить эти недостатки секционируют обе системы шин с помощью нормально замкнутых выключателей и предусматривают два шиносоединительных выключателя. Чтобы обеспечить возможности поочередного ремонта выключателей предусматривают обходную систему шин и обходные выключатели. (рис. 2. б)

В отечественных энергосистемах приблизительно до 1950—I960 гг. РУ с двумя системами сборных шин (с обходной системой и без нее) принято было считать универсальными. Они получили почти исклю­чительное применение на станциях и подстанциях при всех напряжениях, начиная от 6 до 220 кВ включительно. Распределительные устройства 500 кВ мощных тепловых электростанций приблизительно до 1960 г. принято было также выполнять по этой схеме.

В настоящее время область применения РУ с двумя системами сборных шин резко уменьшилась. Их применяют в основном на станциях и подстанциях при напряжениях до 220 кВ и большом числе присоединений. Как правило, применяют обходную систему с обходными выключателями. Применение РУ с двумя системами сборных шин в качестве главных устройств 330-500 кВ мощных станций и подстанций признается в настоящее время нецелесообразным вследствие сложности переключений разъединителями и тяжёлых последствий отключения системы шин с мощными агрегатами и линиями при внешних замыканиях и отказах линейных выключателей, а также при замыканиях в шиносоеденительных и секционных выключателях. Целесообразность применения РУ с двумя системами сборных шин в качестве главных устройств 6 – 10 кВ станций типа ТЭЦ также подвергнута сомнению. Эти устройства предпочитают выполнять с одной секционированной системой сборных шин.

Распределительные устройства, выполненные по схемам кольцевого типа

РУ с одной и двумя системами сборных шин являются схема­ми радиального типа. Наряду с ними применение получили прин­ципиально отличные схемы кольцевого типа. Схема представляет собой кольцо или несколько связанных между со­бой колец с ответвлениями к источ­никам энергии и нагрузкам; отклю­чение каждой ветви производится двумя выключателями, секционирующими кольца в соответствии с числом присоеди­нений; отключение любого выклю­чателя для ремонта не нарушает работы ветвей, хотя нормальное со­стояние схемы при этом нарушает­ся; при повреждениях в пределах РУ или внешних КЗ и отказах вы­ключателей отключение всего уст­ройства или значительной его части практически исключено; разъеди­нители используются только по сво­ему прямому назначению — для изоляции отключенных частей РУ и системы.

Типовые схе­мы кольцевого типа значитель­но разнообразнее радиальных схем. Различают простые кольцевые схемы и схемы связанных колец.

Простая кольцевая схема.

Рис. 3 Простая кольцевая схема РУ

Схе­мы этого типа (рис. 1) назы­вают также «схемами многоуголь­ников». Как видно из рисунка, концы шин соединены между собой, т.е. замкнуты в кольцо.

1. Внешнее замыкание в любом при­соединении отключается двумя выключателями. При этом кольцо раз­мыкается, но все ветви, кроме поврежденной, остаются в работе.
2. Замыкание в зоне сборных шин (участки между выключателями) равносильно замыканию на ответв­лении и приводит к отключению только одного присоединения.

1. При размыкании кольца, внешнее замыкание может привести к отключению вме­сте с поврежденной ветвью также соседней неповрежденной ветви.
2. Нарушение связи между ча­стями кольца из-за замыкания на линии в период ремонта выключателей может вызвать в за­висимости от схемы сети частичное нарушение электроснабжения.

Поэтому схемы типа простого кольца имеют ограниченное применение при числе присоединений, не превышающем 5—6.

Схемы связанных колец

Рис. 4 Схемы связанных колец

Схемы связанных колец могут быть применены при большом числе присоединений. На рисунке представлены два связан­ных кольца с девятью присоедине­ниями. Общее число выключателей равно десяти.

Связь колец способствует повы­шению надежности РУ. Вероят­ность отключения неповрежденных ветвей при ремонте выключателей и внешних замыканиях уменьшена. Распределение рабочего тока в кольцах при нормальном режиме и, в особенности при нарушении его для этой схемы более благоприятно.

Распределительные устройства с двумя системами сборных шин и числом выключателей на каждую ветвь 2, 3/2 и 4/3.

В устройствах этого типа есть явно выраженные сборные шины и элементы колец в виде ряда цепо­чек из двух, трех и четырех выклю­чателей, связывающих сборные ши­ны. К каждой такой цепочке присо­единены одна, две или три ветви с источниками энергии и нагрузкой.

Рис. 5. Принципиальная схема РУ с дву­мя системами сборных шин с двумя выклю­чателями на каждое присоединение.

Вариантом двойной схемы является схема с фиксированными присоединениями трансформатор – шины или линия. Вывод в ревизию любого выключателя здесь возможен без нарушения работы присоединений с минимумом переключений в схеме.

1. повреждение шин означает потерю блока или линии;
2. повреждение линии отключается всеми выключателями;
3. при числе присоединений больше пяти, схема требует установки большого числа выключателей;
4. ревизия шин требует отключения блока или линии.

Поэтому применение схем с фиксированными присоединениями рис. 3 допускается только при малом числе присоединений в отдельных редких случаях

Для мощных блочных электростанций все более широкое применение находит полуторная схема (3/2) и схема 4/3, а также системы «чистых» блоков Г-Т-Л (генератор – трансформатор — линия).

Полуторная схема, показанная на рис. 4, имеет следующие преимущества:

1. Ревизия любого выключателя или системы шин производится без нарушения работы присоединений и с минимальным числом операций при выводе этих элементов в ремонт.
2. Разъединители используются только при ремонте (обеспечение видимого разрыва до элементов РУ, находящихся под напряжением).
3. Обе системы шин могут быть отключены одновременно без нарушения работы присоединений.

К недостаткам полуторной схемы относят:

1. большое число выключателей и трансформаторов тока,
2. усложнение релейной защиты присоединений
3. выбор выключателей и всего остального оборудования на удвоенные номинальные токи.

Повышенное число выключателей в схеме частично компенсируется отсутствием междушинных выключателей.

Схема 4/3 на рис. 7, а сходна с полуторной, но более экономична, так как в ней приходится не на 1/2 выключателя на цепь больше (по сравнению со схемой с двойной системой шин), а только на 1/3.

Схема чистого блока Г.Т.Л., показанная на рис.7, б применяется лишь на напряжении 110 — 220 кВ и при относительно малой длине блочных линий. Это связано с тем, что в этой схеме плохо используются возможности блочных линий – их пропускная способность при напряжении 330÷750 кВ значительно превышает мощность блочных генераторов, а при остановке генератора в ремонт линия блока не может быть использована для уменьшения потерь в сети.

Упрощенные схемы распределительных устройств

Упрощенные схемы без сборных шин или с короткими перемычками между присоединениями получили применение для РУ с малым числом присоединений.

/>

Рис. 8. Упрощенные схемы распредели­тельных устройств: а — одиночный мост; б — двойной мост;

На рис. 6, а при­ведена схема устройства для четы­рех присоединений — двух линий и двух трансформаторов. Здесь предусмотрены выключатели на лини­ях, вероятность повреждений кото­рых значительно больше вероятно­сти повреждений трансформаторов. Третий выключатель предусмотрен на перемычке. Такую схему называ­ют схемой с мостом.

При наличии трех линий и двух трансформаторов (рис. 6, б) не­обходимо иметь четыре выключа­теля — два на линиях и два на пере­мычках. Такую схему называют схемой с двойным мостом.

Время работы музея: со вторника по воскресенье с 09.00 до 18.00

152615, Российская Федерация, Ярославская обл., г. Углич, ул. Спасская д.33 (показать на карте)
Тел.: +7 48532 2 40 66

Сборные шины распределительных устройств

Необходимость соединения между собой подводящих и отводящих электроэнергию линий обусловливает применение на станциях, подстанциях, распределительных устройствах и пунктах сборных шин.

К сборным шинам присоединяют все генераторы или трансформаторы, вводы и отходящие линии. Электрическая энергия поступает на сборные шины и по ним распределяется к отдельным отходящим линиям. Таким образом, сборные шины являются узловым пунктом схемы соединения, через который протекает вся мощность станции, подстанции или распределительного пункта . Повреждение или разрушение сборных шин означает прекращение подачи электроэнергии потребителям. Поэтому сборным шинам уделяют серьезное внимание при проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок.

Простейшей системой является так называемая одиночная система шин (рис. 1), применяемая в электроустановках малой мощности с одним источником питания.

Рис. 1. Одиночная система шин

На станциях и подстанциях, имеющих два и более трансформатора или генератора, в целях повышения надежности снабжения потребителей электроэнергией шины секционируют, т. е. делят на две, а иногда и большее число частей. К каждой секции должно быть присоединено по возможности равное число генераторов или трансформаторов и отходящих линий (рис. 2).

Рис. 2. Одиночная секционированная система шин с межсекционным разъединителем

Секционирование шин сообщает схеме большую эксплуатационную гибкость (при выходе из работы одной секции шин отключается только часть вводов и отходящих линий).

Отдельные секции шин могут быть соединены между собой разъединителями или выключателями. При секционировании шин разъединителем последний большей частью разомкнут. При этом обе секции работают раздельно, и при повреждении одной из секций питания лишается только часть потребителей. Кроме того, при раздельной работе трансформаторов снижаются токи короткого замыкания на стороне вторичного напряжения.

В случае повреждения трансформатора его отключают и обе секции соединяют между собой разъедиителем, отключив предварительно для предотвращения перегрузки неответственные потребители.

Допустима также работа с включенным разъединителем для обеспечения равномерного распределения нагрузки между питающими линиями. В этом случае при аварии на одной из секций прекращается питание электроэнергией всех потребителей на время, необходимое для разделения секций. В случае же автоматического отключения одного из источников питания второй источник будет перегружен в течение времени, необходимого для отключения неответственных потребителей.

При наличии межсекционного выключателя (рис. 3) последний может быть также при работе замкнутым или разомкнутым.

Рис. 3. Одиночная секционированная система шин с межсекционным выключателем

При работе с замкнутым выключателем его снабжают максимальной токовой защитой, которая автоматически отключает поврежденную секцию. Однако такое решение не рекомендуется, поскольку оно не дает существенных преимуществ по сравнению со схемами с межсекционными разъединителями.

Применение межсекционного выключателя рекомендуется только в тех случаях, когда он используется для автоматического включения резервного питания от другого рабочего источника и при нормальной работе электроустановки находится в разомкнутом состоянии.

При наличии на подстанции одиночной секционированной системы шин резервирующие друг друга отходящие линии следует присоединять к различным секциям шин.

Для большей надежности питания и большего удобства эксплуатационных переключений на крупных станциях и подстанциях применяют двойную систему шин (рис. 4), которая допускается только при наличии соответствующего обоснования в каждом отдельном случае.

Рис. 4. Двойная система сборных шин

При нормальной работе электроустановки одна система шин является рабочей, а другая — резервной. Обе системы шин могут быть соединены между собой шиносоединительным выключателем, который позволяет осуществить переход с одной системы шин на другую без перерыва в подаче энергии, а также может быть использован в качестве замены любого из выключателей электроустановки. В последнем случае линию, с которой выключатель снят для ремонта, присоединяют к резервной системе шин и соединяют рабочую и резервную системы шин шиносоединительным выключателем.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Схемы распределительных устройств подстанций высокого напряжения

Примечания: 1. Схемы РУ, а также указания по их применению соответствуют сетке типовых схем Энергосетьпроекта для РУ 6 — 750 кВ ПС.

1. Схемы подключения синхронных компенсаторов, статических компенсирующих устройств и дугогасящих катушек, имеющие специфический характер, в таблицу не включены.
2. На всех схемах аппаратура высокочастотной обработки каналов связи и защиты и аппараты, установленные в нейтрали трансформаторов, а также измерительные трансформаторы, разрядники и заземляющие разъединители не показаны.
3. В графе «Число присоединений» приняты условные обозначения: Л — линейное присоединение, Т — трансформаторное.
4. На напряжении 150 кВ применяются схемы 110 кВ.
5. На напряжении 220 кВ и выше наряду с трансформаторами могут применяться и автотрансформаторы.
6. На напряжении 6—10 кВ необходимость установки реакторов в цепи трансформаторов, а также применения трансформаторов с расщепленными обмотками определяется расчетом токов КЗ при конкретном проектировании; при наличии технико-экономического обоснования допускается групповое или индивидуальное реактирование присоединений вместо установки реакторов в цепи трансформаторов.
7. Необходимость и схема присоединения шунтирующего реактора 500 — 750 кВ уточняется в конкретном проекте.
8. Возможности расширения РУ: для схем по 1.1 и 1.3 — за счет установки аналогичных блоков без перемычки на стороне ВН; для схемы по 4.1—переход к схеме по 4.2; для схемы по 4.4 — за счет дополнительной цепочки с выключателями с увеличением количества линий до 8 (на первом этапе развития, когда присоединено четыре линии, выполняются три междушинные цепочки: две с двумя и одна с тремя выключателями).
9. В схемах по 1.3 на 35 кВ и по 1.5, 2.1 на 35—110 кВ разъединитель последовательно с отделителем не устанавливается.
10. В схемах по 3.1 и 3.2 точка подключения трансформатора СН (сборные шины или вывод силового трансформатора) уточняются в конкретном проекте.
11. В схемах по 4.3 —4.5 при присоединении четырех трансформаторов (по 4.3 и 4.4) или более 6 линий (по 4.4 и 4.5), а также по условиям сохранения устойчивости энергосистемы допускается секционирование систем шин. В схемах по 4.4 и 4.5 парные линии и трансформаторы должны подключаться со стороны разных систем шин ή не в одну цепочку.
12. Показанные пунктиром разъединители в цепи трансформатора устанавливаются в случае использования схемы для РУ НН и СН при трехобмоточных трансформаторах и автотрансформаторах.

Рис. 2.7. Блочные схемы РУ ПС

Рис. 2.8. РУ ПС по схеме мостика

Рис. 2.9. Схемы РУ ПС со сборными шинами с одним выключателем на присоединение

Рис. 2.9. Продолжение

Рис. 2.10. РУ ПС по схемам многократного присоединения