Схеми електричних з’єднань підстанцій

а) 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. На шинах системних підстанцій здійснюється зв'язок окремих районів енергосистеми або різних енергосистем. Як правило, це підстанції з вищою напругою 750 - 220 кВ. Споживчі підстанції призначені для розподілу електроенергії між споживачами.

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

- забезпечити надійність електропостачання споживачів підстанції і перетоків потужності по міжсистемних або магістральним зв'язків в нормальному і в післяаварійний режимі, враховувати перспективу розвитку;

- допускати можливість поступового розширення;

- враховувати вимоги протиаварійної автоматики;

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

На підстанціях рекомендується застосування найпростіших схем з мінімальним числом вимикачів високої напруги.

б) Схеми тупикових і відгалужувальних підстанцій:

Тупикові і відгалужувальні підстанції виконуються за спрощеними схемами без вимикачів високої напруги.

Однотрансформаторні підстанція може приєднуватися до мережі живлення за схемою блок трансформатор - лінія з установкою КЗ і ОД або передачею телеотключающего імпульсу на опорну підстанцію (див. Рис. 3.7, б).

Підстанції 35 - 110 кВ з двообмоткових трансформаторами невеликої потужності (до 6300 кВ · А) можуть мати на стороні ВП тільки запобіжник і роз'єднувач. В цьому випадку необхідно перевірити селективність роботи запобіжників і релейного захисту ліній.

Двотрансформаторних підстанції на відміну від схеми (рис. 3.7, б) забезпечуються автоматичної або неавтоматической перемичкою на стороні вищої напруги (рис. 6.12).

В автоматичній перемичці (рис. 6.12, а) встановлений роз'єднувач і відділювач двостороннього дії. Нормально РЗ включений, а ОДЗ відключений, так як режим роботи двох ліній на один трансформатор через включену перемичку неприпустимий: при пошкодженні в одній з паралельних ліній релейний захист відключить обидві лінії.

Мал. 6.12. Схеми двотрансформаторних відгалужувальних підстанцій:

а - з автоматичною перемичкою; б - з неавтоматической перемичкою

Аварійне відключення ліній відбувається набагато частіше, ніж трансформаторів. В цьому випадку і використовується перемичка. Так, при стійкому к. З. на лінії Л1 відключається вимикач В1 на живильному кінці, захистом мінімальної напруги відключається вимикач ВЗ, а потім відділювач ОД1. Для відновлення в роботі трансформатора Г1 автоматично включається відділювач ОДЗ в перемичці, а потім вимикач ВЗ. Таким чином, на підстанції працюватимуть обидва трансформатора і одне з відгалужень до транзитної лінії Л2.

Якщо при включеній перемичці відбудеться к. З. в трансформаторі Т1, то відключиться ВЗ, включиться короткозамикачем К31, відключиться В2, в бестоковую паузу відключиться ОДЗ, потім спрацює АПВ. і лінія Л2 залишиться в роботі, отже залишиться в роботі і трансформатор Т2.

Як видно з опису різних режимів роботи схеми, автоматичні перемикання можливі тільки при точній відповідності роботи всіх елементів. Наприклад, не можна включити ОДЗ, якщо не відключений ОД1 або ОД2; ОД1 і ОД2 можна відключати лише після надійного відключення ВЗ або В4 і при відсутності напруги на лініях Л1. Л2; якщо включений КЗ1 або К32, включати ОДЗ можна. Дотримання всіх цих умов досягається спеціальними блокуваннями.

Можливе застосування схеми з ремонтної перемичкою з двох роз'єднувачів РЗ, Р4, один з яких в нормальному режимі відключений (рис. 6.12, б). При стійкому пошкодженні на лінії Л1 відключаються В1 і ВЗ і дією АВР на стороні 6 - 10 кВ включається ВС, забезпечуючи харчування споживачів від Т2. Якщо лінія виводиться в ремонт, то діями чергового персоналу підстанції або оперативної виїзної бригадою відключається Р1, включається перемичка РЗ, Р4 і трансформатор Т1 ставиться під навантаження включенням ВЗ з подальшим відключенням ВС. У цій схемі можливе харчування Т1 від лінії Л2 при ремонті Л1 (або Т2 від лінії Л1).

Для збільшення надійності роботи таких підстанцій отделители і короткозамикачі відкритого виконання замінюються віддільниками і короткозамикачами з елегазом ..

Подальшим розвитком спрощених схем буде впровадження вимикачів навантаження високої напруги на одне, два і три напрямки. Такі вимикачі дозволять не тільки приєднати підстанцію до проходить лінії, а й секціонувати останню.

в) Схеми прохідних підстанцій:

Якщо підстанція включена у розтин лінії з двостороннім живленням, то в ланцюгах трансформаторів встановлюються отделители, а в перемичці - вимикач (рис. 3.23). У нормальному режимі вимикач В1 включений, ремонтна перемичка розімкнути роз'єднувачем РЗ або Р4.

Мал. 6.13. Схема прохідний підстанції з вимикачем в перемичці.

При пошкодженні Т1 включається К31, відключається В1, а потім В2 на опорній підстанції А. В бестоковую паузу відключиться відділювач ОД1. потім включаються В1 і В2. Перетікання потужності не порушений, трансформатор відключений.

При пошкодженні на одній лінії, наприклад Л2. відключиться В2. потім В3 на опорній підстанції Б. Якщо АПВ лінії виявилося неуспішним, відключиться В5, і дією АВР буде включений вимикач ВС. Таким чином, електропостачання споживачів не порушиться.

При необхідності ревізії вимикача В1 включається перемичка РЗ, Р4, через яку здійснюється перетік потужності.

Значна економія коштів може бути досягнута впровадженням схем підстанцій з вимикачами навантаження 110 - 220 кВ. Вимикачі навантаження з елегазом на одне, два і три напрямки (ВНЕ I, ВНЕ II, ВНЕ III) дозволяють створити схеми автоматичного секціонування мережі. На підстанції 1 (рис. 6.14) встановлені три вимикача навантаження на один напрямок кожен, на підстанції 2 - один вимикач навантаження на три напрямки (третя камера використана для установки трансформатора струму) і один - на два напрямки. Підстанцію можна обладнати одним вимикачем навантаження на три напрямки, що ще більше спростить її конструкцію і знизить капітальні витрати.

Мал. 6.14. Схема прохідний підстанції з вимикачами навантаження:

а - з ВНЕ I, б - з ВНЕ II і ВНЕ III.

Лінія між опорними підстанціями А і Б розділена на три ділянки. При пошкодженні на Л2 відключаться В1. В 2. автоматично відключаться ВН2 і ВН4 в сторону лінії Л2, а потім АПВ включить В1, В2. Робота підстанцій не порушена.

Якщо підстанцію 1 приєднати глухий отпайки, то при пошкодженні Л2 вона втратить харчування на час, необхідний для прибуття персоналу, відшукання місця пошкодження, і від'єднання пошкодженої ділянки. Збитки від недоотпуска електроенергії в цьому випадку може бути значним.

Для двотрансформаторних підстанцій, що приєднуються до Дволанцюгова лініях, секціонування ліній за допомогою вимикачів навантаження також доцільно.

Освоєння випуску таких вимикачів дозволить широко застосувати секціонування мереж, автоматизувати роботу мережевих підстанцій та збільшити надійність електропостачання.

На прохідних підстанціях можливо також застосування схем містка з вимикачами (див. Рис. 3.8). У мережах 220 - 330 кВ застосовують також кільцеві схеми, що забезпечують більш високу надійність і оперативну гнучкість. На відміну від схеми по рис. 3.9, а трансформатори (автотрансформатори) приєднуються через отделители в вершинах чотирикутника (рис. 3.25): АТ 1 з'єднаний в блок з Л1. АТ2 - в блок з Л4. Лінії Л1, Л4 - радіальні, лінії Л2, ЛЗ - транзитні. У ланцюгах ліній можуть встановлюватися отделители або роз'єднувачі з дистанційним приводом.

Мал. 6.14. Схема розширеного чотирикутника.

Це дозволить відновити роботу схеми на стороні 220 - 330 кВ після відключення пошкодженої лінії.

г) 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 схема шини - трансформатор.

На рис. 6.15 показана схема потужної вузловий підстанції. На стороні 330 - 500 кВ застосована схема шини - автотрансформатор. У ланцюзі кожної лінії - два вимикача, автотрансформатори приєднуються до шин без вимикача (встановлюються роз'єднувачі з дистанційним приводом або отделители). При пошкодженні АТ1 відключаються всі вимикачі, приєднані до 1СШ, робота ліній 330 - 500 кВ при цьому не порушується. Після відключення АТ1 з усіх боків відключається дистанційно роз'єднувач Р1 і схема з боку ВН відновлюється включенням всіх вимикачів 1СШ.

Залежно від числа ліній 330 - 500 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 обхідний системою шин при кількості одиночних ліній до шести, а паралельних до десяти. При більшій кількості ліній застосовується схема з двома робочими і обхідний СШ.

При виборі схеми на стороні НН в першу чергу вирішується питання про обмеження струму к. З. Для цієї мети можна застосовувати трансформатори з підвищеним значенням UК. трансформатори з розщепленої обмоткою НН або встановлювати реактори в ланцюзі трансформатора. У схемі, показаній на рис. 3.26, на стороні НН встановлені здвоєні реактори. Синхронні компенсатори з пусковими реакторами приєднані безпосередньо до висновків НН автотрансформаторів. Приєднання потужних СК до шин 6 -

10 кВ призвело б до неприпустимого збільшення струмів к. З.

Мал. 6.15. Схема вузловий підстанції.

6.1. Як зображуються апарати в оперативних схемах?

6.2. Які вимоги пред'являються до головних схем електроустановок?

6.3. Які показники оцінюють економічну доцільність структурних схем електроустановки?

6.4. Як вибирається число і потужність трансформаторів зв'язку на ТЕЦ?

6.5. Порівняйте схеми блоків генератор-трансформатор з генераторним вимикачем і без нього в режимі відключення блоку і включення його в роботу.

6.6. З якою метою застосовуються схеми укрупнених блоків: два генератора і більш на один трансформатор?