Способы присоединения подстанций к электрической сети
Конфигурация сети (см. рис. 11.1, 11.2) является основой для выбора способа подключения подстанций.
Рис. 11.6. Способы присоединения подстанций к сети: а, б, в — радиальной с одной линией; г,д,е — двойной радиальной; ж, з, и — с двумя центрами питания; к, л —с тремя и более центрами питания
В радиальных сетях к одной линии может быть присоединена одна подстанция (рис. 11.6, а), несколько подстанций в виде ответвлений (рис. 11.6, б) или с заходом линии на каждую подстанцию (рис. 11.6, в). В радиальных сетях с параллельными линиями также могут быть присоединены: одна подстанция (рис. 11.6, г), несколько подстанций в виде ответвлений одновременно от двух линий (рис. 11.6, д) или с заходом общих линий на каждую подстанцию (рис. 11.6, е).
В сетях замкнутой конфигурации к линии между двумя центрами питания подстанции могут присоединяться в виде ответвлений (рис. 11.6, ж) либо с заходом линии на подстанции (рис. 11.6, з). Во втором случае каждая из подстанций превращается в проходную с возможностью транзита мощности в ту или другую сторону. При наличии двойных параллельных линий между двумя центрами питания подстанции могут подключаться в виде ответвлений от каждой линии (рис. 11.6, и). И, наконец, при питании не менее чем по трем и более линиям с заходом их на подстанцию она превращается в узловую (рис. 11.6, к, л).
Способ присоединения подстанции к сети существенно влияет на ее схему электрических соединений, количество необходимых коммутационных аппаратов, другого электротехнического оборудования и, как следствие, на удобство эксплуатации и технико-экономические показатели сети.
Типовые схемы распределительных устройств
При выборе схем распределительных устройств подстанции следует учитывать число присоединений (линий и трансформаторов), требования надежности электроснабжения потребителей и обеспечения транзита мощности через подстанцию в нормальном, ремонтных и послеаварийных режимах. Схемы подстанций должны формироваться таким образом, чтобы была возможность их поэтапного развития. При возникновении аварийных ситуаций должна быть возможность восстановления электроснабжения потребителей средствами автоматики. Количество и вид коммутационных аппаратов выбирают таким образом, чтобы обеспечивалась возможность проведения поочередного ремонта отдельных элементов подстанции без отключения других присоединений.
К схемам подстанций предъявляют требования простоты, наглядности и экономичности. Эти требования могут быть достигнуты за счет унификации конструктивных решений подстанции, которая наилучшим образом реализуется в случае применения типовых схем электрических соединений распределительных устройств.
Рассмотрим наиболее характерные типовые схемы распределительных устройств, нашедшие широкое применение при проектировании подстанций с высшим напряжением 35—750 кВ [66,70]. К простейшим схемам относятся блочные схемы «линия — трансформатор с разъединителем (рис. 11.7, а) и выключателем (рис. 11.7, б)». На этих и последующих схемах указаны области рекомендуемых номинальных напряжений. Первая схема может использоваться для подстанций, присоединенных к линиям без ответвлений (рис. 11.7, а), если защита линии со стороны центра питания охватывает трансформатор либо предусмотрено отключение линии от защиты трансформатора. Вторая схема применяется также для подстанций, подключенных к ответвлениям от линий (см. рис. 11.6, б). Для двухтрансформаторной подстанции, питающейся от двух параллельных линий, может быть применена схема с двумя блоками с выключателями в цепи трансформаторов и перемычкой, содержащей два последовательно включенных разъединителя Р, и Р2 (рис. 11.7, в). Такое включение разъединителей позволяет осуществлять их поочередный ремонт одновременно с соответствующим блоком «линия — трансформатор». На практике находятся в эксплуатации подстанции, выполненные по упрощенным блочным схемам, в которых в качестве коммутационных аппаратов используются отделители и короткозамыкатели. Принципы работы таких схем подробно описаны в работе [53]. В связи с конструктивными недостатками этих аппаратов и отрицательным воздействием их работы на выключатели смежных подстанций при коротких замыканиях на вновь сооружаемых подстанциях эти схемы применять не рекомендуется.
Один из вариантов схемы мостика с выключателями в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны линий показан на рис. 11.8. Здесь на четыре присоединения (две линии и два трансформатора) устанавливаются три выключателя. Такая схема применяется в радиальных линиях и линиях с двухсторонним питанием с заходом их на подстанции (см. рис. 11.6, в, з).
Рис. 11.7. Блочные схемы подстанций: а — блок «линия — трансформатор» с разъединителем;
б — блок «линия — трансформатор» с выключателем; в — два блока с выключателем и неавтоматической перемычкой со стороны линии; 1,2 — выключатели; 3—6 — разъединители
На подстанциях с двумя линиями и двумя трансформаторами может быть использована схема, в которой число выключателей равно числу присоединений. При этом включение и отключение каждого присоединения производится двумя выключателями (рис. 11.9). Недостатком схемы является то, что она не позволяет увеличивать количество линий. На напряжении 220 кВ эта схема в работе [64] рекомендуется при мощности трансформаторов 125 MB A и более.
Рис. 11.8. Схема мостика
Рис. 11.9. Схема четырехугольника
При количестве линий три и более рекомендуется ряд типовых схем распределительных устройств со сборными системами шин. Наиболее простая схема выполняется с одной секционированной системой шин (рис. 11.10, а). В ней каждая линия и каждый трансформатор подключены к одной из секций шин, между которыми установлен секционный выключатель (СВ). Более сложная схема содержит также одну секционированную систему шин, но в ней добавляется обходная система шин (рис. 11.10, б). Секции шин I и II соединяются между собой секционным выключателем СВ. Дополнительно предусмотрен обходной выключатель (ОВ), предназначенный для соединения посредством соответствующих разъединителей одной или другой секции шин с обходной системой шин.
Такая схема позволяет использовать обходной выключатель для замены выключателя любого присоединения при необходимости вывода его в ремонт. Здесь, также как и в схеме на рис. 11.10, а, каждое присоединение в нормальном режиме подстанции может быть подключено только к одной из секций шин. В соответствии с рекомендациями работы [64] в схеме с одной секционированной системой шин и обходной системой шин количество радиальных линий должно быть не более одной на секцию. При невыполнении этого условия с числом линий до 13 применяют схему с двумя несекционированными системами и обходной системой шин (рис. 11.10, в). В ней I и II рабочие системы шин соединены между собой с помощью шиносоединительного выключателя (ШСВ). Обходной выключатель посредством соответствующих разъединителей позволяет соединить обходную систему шин с I или II рабочей системой шин.
Отличие данной схемы от схемы с одной рабочей секционированной системой шин заключается в том, что каждое присоединение (линия, трансформатор) в зависимости от требуемого режима подстанции может быть подключено с помощью соответствующих разъединителей к I и II системе шин. Обходной выключатель, так же, как и в схеме с одной секционированной системой шин, позволяет поочередно выводить в ремонт выключатель любого присоединения без его отключения.
Наметившаяся тенденция применения элегазовых и вакуумных выключателей, не требующих ремонта практически в течение всего срока службы, вместо масляных и воздушных, видимо, обусловливает переход к упрощенной схеме распределительных устройств с двумя системами шин без обходной системы шин (рис. 11.10, г).
Рис. 11.10. Начало. Схемы подстанций со сборными системами шин: а — с одной секционированной системой шин; б —с одной секционированной системой шин и обходной системой шин; 1—6 — выключатели; 7—29 — разъединители
Рис. 11.10. Окончание. Схемы подстанций со сборными системами шин: в — с двумя несекционированными системами шин и обходной системой шин; г — с двумя несекционированными системами; 1— 6— выключатели; 7—29— разъединители
При количестве линий более 13 в схеме (рис. 11.10, в) применяют секционирование I и II рабочей системы шин и дополнительно предусматривают второй обходной выключатель.
Для ответственных системообразующих подстанций напряжением 330—750 кВ используют более надежные схемы, предусматривающие подключение присоединений к шинам не одним выключателем, а двумя и более. На рисунке 11.11, а приведена схема «трансформатор — шины с присоединением линий через два выключателя», которая рекомендуется на подстанциях напряжением 330—500 кВ при четырех линиях, а на подстанциях 750 кВ — при трех линиях. Здесь каждая линия подключается через выключатель к I и II системе шин, а трансформаторы присоединены непосредственно к шинам. Таким образом, любая линия отключается двумя выключателями, а любой трансформатор — всеми линейными выключателями, подключенными к соответствующей системе шин.
В полуторной схеме на каждое присоединение приходится 1,5 выключателя (рис. 11.11, б). Ее применяют в распределительных устройствах напряжением 330— 750 кВ при количестве линий 6 и более. Любая линия и любой трансформатор отключается двумя выключателями. При этом связь между I и II системами шин сохраняется.
Рис. 11.11. Схемы с двумя (а) и полутора выключателями на линии (б)
Рис. 11.12. Схемы распределительных устройств низшего напряжения: а — с одной несекционированной системой шин; б, в —с одной секционированной системой шин; г — с двумя секционированными системами шин
Наиболее характерные схемы распределительных устройств напряжением 10 (6) кВ, присоединяемых к распределительным устройствам высшего и среднего напряжений (РУ ВН, РУ СН) подстанций 35—750 кВ, показаны на рис. 11.12.
При одном трансформаторе используется одна несекционированная система шин (рис. 11.12, а), при двух трансформаторах — одна секционированная система шин (рис. 11.12, б, в). Если на подстанции предусматриваются трансформаторы с расщепленными обмотками, то создается схема с двумя секционированными системами шин, т.е. фактически образуются четыре секции шин (рис. 11.12, г).
