Схемы распределительных устройств 35 - 220 кВ

Лекция 9,10 Схемы распределительных устройств 35 - 220 кВ При небольшом количестве присоединений на стороне 35 — 220 кВ применяют упрощенные схемы, в которых обычно отсутствуют сборные шины, число выключателей уменьшенное. В некоторых схемах выключателей высокого напряжения вообще не предусматривают. Упрощенные схемы позволяют уменьшить расход электрооборудования, строительных материалов, снизить стоимость распределительного устройства, ускорить его монтаж. Такие схемы можно применить если количество источников (трансформаторов) равно количеству отходящих от РУ линий. Такие схемы получили наибольшее распространение на подстанциях. Одной из упрощенных схем является схема блока трансформатор — линия. В блочных схемах элементы электроустановки соединяют без поперечных связей с другими блоками. Рисунок 1 – Схема блок трансформатор - линия Схема имеет ряд существенных достоинств: − очень экономичная (на 4 присоединения приходится всего 2 выключателя); − простая; − достаточно надежная , так как при КЗ в трансформаторе Т1 или в линии W1отключится Q1, остальные присоединения останутся в работе. При этом на низкой стороне включится секционный выключатель и все потребители не потеряют питание.); Для удешевления схемы вместо выключателя устанавливают отделители с короткозамыкателем. Рисунок 2 – Схема с отделителем и короткозамыкателем Несмотря на то, что данная схема не рекомендована нормативными документами при проектировании новых подстанций, рассмотрим работу схемы, так как на действующих подстанциях эта схема применяется достаточно часто. QR – отделитель, устанавливается во все фазы, выполняет функции разъединителя и выключателя, но в отличие от выключателя, может отключить цепь только в бестоковую паузу. Отличается от разъединителя тем, что имеет полуавтоматический привод, включается вручную, отключается автоматически. Нормально отделитель включен. QN – короткозамыкатель, служит для создания искусственного короткого замыкания на землю. Устанавливается на 35 кВ в две фазы, на 110, 220 кВ – в одну. Включается автоматически, отключается вручную. Нормально находится в отключенном положении. При коротком замыкании в трансформаторе должны отключиться выключатели Q1 и Q2, но этого не происходит, так как релейная защита линии не реагирует на внутреннее короткое замыкание в трансформаторе. В этом режиме срабатывает релейная защита трансформатора и отключает Q3 на низкой стороне, одновременно включая короткозамыкатель QN. Создается внешнее короткое замыкание и вот на это КЗ реагирует защита линии и отключает Q1 ,Q2. В бестоковую паузу отключается отделитель QR и АПВ (автоматическое повторное включение) включает Q1,Q2. При выводе в ремонт трансформатора отключают Q3, тем самым снимают нагрузку и после этого отключают разъединитель. Несмотря на простоту и экономичность этой схемы, ее применение не разрешено нормами проектирования подстанций из-за ненадежной работы отделителя и короткозамыкателя. На действующих подстанциях при возможности заменяют эти аппараты на выключатели и разъединители. Эту схему применяют на неответственных отпаечных подстанциях. НТП подстанций при двух трансформаторах и двух линиях рекомендует к применению следующие схемы: Два блока с выключателями и ремонтной перемычкой со стороны линии Рисунок 3 – Два блока с выключателями и ремонтной перемычкой со стороны линии Эта схема рекомендована нормативными документами в качестве основной для РУ 35-220 кВ на тупиковых неответственных подстанциях. Назначение ремонтной перемычки описано ниже в мостиковых схемах. Схемы мостиков Если два блока трансформатор – линия соединить перемычкой с выключателем Q3, то получим две схемы, которые называются схемой мостика. В зависимости от того где расположена перемычка, схема мостика имеет разные названия. а) б) Рисунок 4 – Схемы мостика а – Схема мостика с выключателями в цепи трансформатора и и перемычкой в сторону линии (применяется при коротких линиях) б - Схема мостика с выключателями в цепи линии и и перемычкой в сторону трансформатора (применяется при длинных линиях) В этих схемах добавлен выключатель в перемычке Q3, который в нормальном режиме включен и выравнивает напряжение между блоками. Схемы просты, экономичны (3 выключателя на четыре присоединения), достаточно надежны, так как при КЗ в Т1 отключится Q1, но все остальные присединения остаются в работе.При КЗ в линии W1 отключатся Q1 и Q3, неповрежденный трансформатор Т1 окажется отключенным. После отключения QS1, включают Q1,Q3 и все неповрежденные элементы остаются в работе. Данные схемы можно применять на напряжение 35 кВ, а на 110 кВ и на 220 кВ эти схемы не применяют, так как они не отвечают следующему требованию – вывод в ремонт выключателя не должен приводить к отключению присоединения. Поэтому в схемах мостика предусматривают ремонтную перемычку с двумя разъединителями QS1,QS2. Один из разъединителей QS2 включен, другой QS1 нормально отключен. Если этого не сделать (схема б), то при КЗ в линии отключатся обе линии. При выводе в ремонт линии, например W1, включают QS1, затем отключают Q1 и разъединители . Все присоединения остаются в работе. Но если в этом режиме произойдет КЗ на любой линии, то отключится вся схема. По этой причине схема на электростанциях не применяется. Эти схемы также в зависимости от того где расположена ремонтная перемычка, носят разные названия. а) б) Рисунок 5 – схемы мостиков с ремонтной перемычкой а – схема мостика с выключателями в цепи трансформатора и ремонтной перемычкой со стороны трансформатора (применяется на транзитных подстанциях) б - схема мостика с выключателями в цепи линии и ремонтной перемычкой со стороны линии (применяется на тупиковых подстанциях) Следует обратить внимание на то, что в зависимости от расположения ремонтной перемычки, разъединители в цепях присоединений устанавливаются по разному. Схемы многоугольников (кольцевые схемы) В кольцевых (многоугольников) схемах выключатели соединяются между собой, образуя кольцо. Каждое присоединение – трансформатор, линия – присоединяются между соседними выключателями. Все выключатели включены. Эту схему отличает простота, экономичность, высокая надежность. Недостатком схемы является то, что сложно выбирать оборудование РУ и уставки релейной защиты. Данные схемы в силу высокой надежности можно применять до 500 кВ включительно. Рисунок 6 – Схема треугольника Рисунок 7 – Схема четырехугольника (квадрата) Все выше приведенные схемы можно применить только при определенном сочетании присоединений. Если число трансформаторов и линий не равны, то применяют схемы со сборными шинами. На 35 кВ на подстанциях и на ТЭЦ применяется схема с одной секционированной системой сборных шин. Рисунок 8 – Схема с одной секционированной системой шин На подстанции секционный выключатель отключен, на ТЭЦ включен. На 110 и 220 кВ эта схема может применяться при установке КРУЭ. На современном этапе производства надежных и не требующих ремонта выключателей, данная схема может применяться на РУ 110, 220 кВ, но пока в практике проектирования и эксплуатации она встречается редко. В представленной схеме предусматривается однорядное расположение секций шин. На практике может применяться двухрядное расположение секций шин (показано в следующей схеме). Так как эта схема не позволяет выводить в ремонт выключатель без погашения присоединения, применяют следующую схему: Одна секционированная система сборных шин с обходной системой шин Эта схема рекомендована нормативными документами на РУ 110, 220 кВ на подстанциях. В ней предусмотрена резервная обходная система шин, которая вместе с обходным выключателем служат только для вывода в ремонт выключателя без погашения присоединения. В нормальном режиме присоединения распределяются равномерно по секциям шин. Секционный выключатель включен и выравнивает напряжение по секциям шин. При необходимости ограничения токов КЗ секционный выключатель может быть отключен, но это бывает очень редко и требует технико-экономического обоснования и выполнения требований энергосистемы по качеству электроэнергии. В схеме устанавливается обходной выключатель QAO , который соединяет секции шин с обходной системой шин. Нормально QAO отключен, разъединители QS5, QS6, QS7 в его цепи также отключены. Все присоединения подключаются к обходной системе шин через нормально отключенные обходные разъединители QS1 – QS4. Таким образом, в нормальном режиме схема работает как схема с одной секционированной системой шин. Рисунок 9 – Схема с одной секционированной и обходной системой шин Выведем в ремонт выключатель Q1, при этом выполним следующие оперативные переключения: Порядок переключений на выводе в ремонт Q1: 1. Включаем QS7 в цепи QAO на ту секцию шин, на которую подключается выводимый в ремонт Q1 2. Включаем QS5 в цепи обходного выключателя 3. С минимальными уставками релейной защиты включаем QAO и опробуем обходную систему шин AO 4. Если QAO не отключился автоматически, значит обходная система шин исправна и можно производить дальнейшие переключения 5. Отключаем QAO со щита управления 6. Включаем QS4 7. На QAO выставляем такие же уставки релейной защиты какие выставлены на Q1 и включаем QAO. При этом образуются 2 пути тока в линию W1 с секции В2. Первый – В2 - QS9 - Q1- QS8 - линия Второй - QS7- QAO - QS5 - QS4 – линия 8. Отключаем Q1 9. Отключаем линейный разъединитель QS8, затем шинный разъединитель QS9 10. Заземляем Q1 с обоих сторон, включив заземляющие ножи на разъединителях QS8, QS9. Схема отвечает практически всем требованиям, но имеет следующие недостатки: 1. При выводе в ремонт секции шин отключаются все присоединения, которые к ней подключены.Поэтому такие схемы можно применять при парных линиях или линиях, резервируемых от других подстанций. 2. При установке одного секционного выключателя, например QB1, при КЗ на секции В1 и отказе QB1, произойдет полное погашение схемы. Для исключения этого недостатка последовательно включают два секционных выключателя (для этого еще ставят QB2).