Лекция 11. Схемы электрических соединений станций и подстанций. Классификация схем

Главные схемы электрических соединений станций и подстанций представляют собой совокупность электрического оборудования (генераторов, силовых и измерительных трансформаторов, сборных шин, коммутационных аппаратов и т. д.), определенным образом соединенного между собой для совместной работы. Эту физическую реальность часто изображают в виде чертежа, на котором в упрощенном изображении с помощью символов показывают элементы электрооборудования, соединенные в том порядке, какой имеет место в натуре. Такие чертежи, графически отражающие структуру и взаимосвязь электрических элементов, называют также главными схемами. В качестве примера на рис. 1 показана главная схема тепловой электрической станции с восемью блоками по 300 МВт.

Главная схема тепловой электрической станции с восемью блоками по 300 МВт, четырьмя отходящими линиями 220 кВ и четырьмя отходящими линиями 500 кВ

1-турбогенератор; 2-трансформатор собственных нужд; 3-трансформатор; 4-разъединители обходной системы шин; 5-трансформаторные разъединители; 6-выключатель; 7-шиносоединительный выключатель; 8-шинные разъединители шиносоединительного выключателя; 9-то же блока генератор - трансформатор; 10-линия 220 кВ; 11-обходная система шин ОСШ; 12 -обходной выключатель; 13-выключатель линии; 14-система сборных шин 220 кВ; 15-то же 500 кВ; 16-линия 500 кВ; 17- автотрансформатор связи РУ 220 и 500 кВ.

Структуры главных схем. В состав каждой главной схемы станции или подстанции обычно входит несколько распределительных устройств (РУ) разных стандартных ступеней напряжения. Между РУ имеются трансформаторные или автотрансформаторные связи. На станциях вырабатываемая генераторами электрическая энергия поступает на сборные шины РУ, а в случае блочных установок она выдается непосредственно в сеть энергосистемы. На подстанциях электрическая энергия принимается из энергосистемы, как правило, на шины РУ высшего напряжения (ВН), трансформируется и распределяется между потребителями в РУ низшего напряжения (НН), а также в ряде случаев передается на шины РУ среднего напряжения (СН).

Такова в общем виде структура главных схем станций и подстанций. Имеются, однако, и особенности, характерные для станций и подстанций определенного типа и мощности.

Теплофикационные станции (ТЭЦ), структурные схемы которых показаны на рис. 2, обычно размещаются в центрах потребления тепловой и электрической энергии. Связь с энергосистемой осуществляется воздушными и кабельными линиями 110 — 220 кВ. Распределение электрической энергии, выработанной ТЭЦ, или ее значительной части производится на генеральном напряжении 6—10 кВ. Для этого на ТЭЦ предусматриваются главные распределительные устройства ГРУ НН, к сборным шинам которых присоединяются генераторы, трансформаторы связи с энергосистемой, линии потребителей электрической энергии (рис. 2). Трансформаторы связи обычно работают в реверсивном режиме, передавая в сеть энергосистемы избыток генерируемой мощности или, наоборот, принимая мощность от энергосистемы при ее дефиците на шинах генераторного напряжения.

При установке на ТЭЦ турбогенераторов мощностью 100 — 250 МВт они присоединяются обычно к шинам ВН по блочной схеме генератор-трансформатор (рис. 2, б).

Структурные схемы ТЭЦ: а – связь с энергосистемой на стороне ВН; б – тоже на стороне ВН и СН; 1-линия потребителей электрической энергии; 2- блок генератор-трансформатор (автотрансформатор); 3-трансформатор связи; 4-линия связи с энергосистемой.

Конденсационные станции (КЭС) (исторически получившие наименование государственных районных электрических станций ГРЭС) выработанную электрическую энергию выдают в сеть энергосистемы на повышенном напряжении.

Рис. 3. Структурные схемы КЭС:

а - связь с энергосистемой на стороне ВН; б - то же на стороне ВН и СН; 1 - блок генератор - трансформатор - линия; 2 - блок генератор - трансформатор; 3 - автотрансформатор связи РУ ВН и РУ СН; 4 - линии связи с энергосистемой

Особенность структурных схем КЭС (рис. 3) состоит в том, что они не имеют ГРУ. Схемы выполняются по блочному принципу с питанием собственных нужд (с. н.) от ответвлений на генераторном напряжении (на рис. 3 не показано).

Учитывая значимость и ответственную роль КЭС в энергосистемах, к схемам РУ КЭС предъявляются требования высокой надежности. Основными видами схем РУ являются схемы: с двумя основными и третьей обходной системой шин; с полутора выключателями на цепь; с двумя системами сборных шин и двумя выключателями на цепь; четырехугольников, объединенных двумя перемычками с выключателями в них; построенные по блочному принципу и др.