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. Число и вид коммутационных аппаратов выбираются таким образом, чтобы обеспечивалась возможность проведения поочередного ремонта отдельных элементов подстанции без отключения других присоединений.

К схемам подстанций предъявляются 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. К простейшим схемам относятся блочные схемы линия – трансформатор с разъединителем (рис. 14.4, а) и выключателем (рис. 14.4, б). На этих и последующих схемах указаны области рекомендуемых номинальных напряжений. Первая схема может использоваться для подстанций, присоединенных к линиям без ответвлений (рис. 14.4, а), если защита линии со стороны центра питания охватывает трансформатор либо предусмотрен телеотключающий импульс на отключение линии от защиты трансформатора. Вторая схема применяется также для подстанций, подключенных к ответвлениям от линий (рис. 14.3, 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 Р1 и Р2 (рис. 14.4, 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 курсе «ЭУСиП». 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 по типу мостика с выключателями в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны линий показан на рис. 14.5. Такая схема применяется в радиальных линиях и линиях с двухсторонним питанием с заходом их на подстанции (рис. 14.3, в, з). Здесь на четыре присоединения (две линии и два трансформатора) устанавливается три выключателя.

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 – схема по типу четырёхугольника (рис. 14.6). Недостатком схемы является то, что она не позволяет увеличивать количество линий. На напряжении 220 кВ эта схема рекомендуется при мощности трансформаторов 125 МВ⋅А и более.

При числе линий три и более рекомендуется ряд типовых схем распределительных устройств со сборными системами шин. Наиболее простая схема выполняется с одной секционированной системой шин (рис. 14.7, 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. 14.7, 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 по рис. 14.7, а, каждое присоединение в нормальном режиме подстанции может быть подключено только к одной из секций шин.

Такая схема позволяет использовать обходной выключатель для замены выключателя любого присоединения при необходимости вывода его в ремонт. Здесь, так же как и в схеме по рис. 14.7, а, каждое присоединение в нормальном режиме подстанции может быть подключено только к одной из секций шин. В соответствии с рекомендациями 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 c двумя несекционированными системами и обходной системой шин (рис. 14.7, в). В ней I и II рабочие системы шин соединены между собой с помощью шиносоединительного выключателя ШСВ. Обходной выключатель ОВ 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, будет позволять переход к упрощенной схеме распределительных устройств с двумя системами шин без обходной системы шин (рис. 14.8).

При числе линий более 13 в схеме по рис. 14.7, 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 рис. 14.9, а, приведена схема трансформатор – шины с присоединением линий через два выключателя, которая рекомендуется на подстанциях 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, отключение любой линии производится двумя выключателями, а любого трансформатора – числом линейных выключателей, подключенных к соответствующей системе шин.

В полуторной схеме на каждое присоединение приходится 1,5 выключателя (рис. 14.9, б). Ее применяют в распределительных устройствах 330–750 кВ при числе линий 6 и более. Отключение любой линии и любого трансформатора производится двумя вылючателями. При этом связь между I и II системами шин сохраняется.

Наиболее характерные схемы распределительных устройств 10(6) кВ, присоединяемых к распределительным устройствам высшего и среднего напряжения (РУ ВН, РУ СН) подстанций 35 – 750 кВ показаны на рис. 14.10, 14.11. При одном трансформаторе используется одна несекционированная система шин (рис. 14.10, а), при двух трансформаторах – одна секционированная система шин (рис. 14.10, б, рис. 14.11, а).

Если на подстанции предусматриваются трансформаторы с расщепленными обмотками, то создается схема с двумя секционированными системами шин, т. е. фактически образуются четыре секции шин (рис. 14.11, б).

Вопросы для самопроверки

1. От чего зависят возможные конфигурации электрических сетей?

2. Какие требования предъявляются к схемам электрических сетей?

3. Какие известны подходы к учету надежности электроснабжения при выборе схем электрических сетей?

4. Какие потребители электроэнергии относятся к I категории?

5. Какие потребители электроэнергии относятся ко II и III категории?

6. Что понимается под обеспечением гибкости схемы электрической сети?

7. Какие известны радиальные (радиально-магистральные) и замкнутые конфигурации электрических сетей?

8. Какие способы присоединения подстанций к одной радиальной и двойной радиальной сети известны?

9. Как могут подключаться подстанции к сети с двумя центрами питания?

10. Чем отличается распределительный пункт от подстанции?

11. Какие требования предъявляются к схемам распределительных устройств?

12. Какие известны блочные схемы подстанций?

13. В чем сущность схем по типу мостика и по типу четырехугольника?

14. Чем отличается секция шин от системы шин?

15. Каково назначение секционного, шиносоединительного и обходного выключателей?

16. Каково назначение обходной системы шин?

17. Как подключается линия в схеме с двумя секциями шин и обходной системой шин?

18. Как подключается линия в схеме с двумя системами шин и обходной системой шин?

19. Как подключаются линии в схеме с полутора выключателями на присоединение?

20. Какие известны схемы распределительных устройств низшего напряжения одно- и двухтрансформаторных подстанций?