Схемы РУ с одной системой сборных шин
Схема РУ с одной несекционированной системой сборных шин. Это самая простая схема из используемых на практике (рис. 1.4). Она содержит систему сборных шин А, шинные разъединители QS1. выключатели присоединений Q1. линейные разъединители QS2. . Каждое присоединение обязательно содержит выключатель и шинный разъединитель, а линейный разъединитель может отсутствовать, когда возможность подачи напряжения с противоположного конца исключена. Это относится к присоединениям двухобмоточных трансформа-
В этой схеме оперативные переключения производятся выключателями, а разъединители предназначены только для создания видимого разрыва при ремонтах оборудования.
Схема РУ с одной секционированной системой сборных шин(рис. 1.5). Эта схема является логическим развитием предыдущей схемы и позволяет секционированием шины, то есть разделением ее на части, уменьшить объем погашений. Секционирование шины осуществляется секционным выключателем QB с двумя разъединителями QBS1 и QBS2. Секционирование должно выполняться так, чтобы каждая секция имела источники энергии (генераторы, трансформаторы) и соответствующую нагрузку.
Нормальное состояние секционного выключателя QB зависит от вида установки, где используется эта схема.
При использовании схемы на станции секционные выключатели нормально замкнуты, чтобы увеличить жесткость взаимной синхронной связи генераторов. При КЗ в зоне сборных шин поврежденная секция отключается автоматически, а остальные секции остаются в работе.
При использовании схемы на подстанции секционные выключатели, как правило, нормально разомкнуты, чем обеспечивается ограничение тока КЗ. Для повышения надежности электроснабжения эти выключатели снабжаются устройствами автоматического включения резервного питания (АВР), дающими сигнал на включение выключателей в случаях отключения трансформатора.
Число секций зависит от числа и мощности источников энергии и присоединений. При числе секций более трех сборные шины часто замыкают в кольцо или образуют схему звезды.
Схема кольца (рис. 1.6) достигается соединением между собой концов шин, в результате чего создается двухстороннее питание присоединений. За счет образования кольца надежность схемы повышается, причем преимущества ее реализуются особенно хорошо при глубоком секционировании.
Схема звезды (рис. 1.7). В этой схеме отдельные секции соединяются между собой через уравнительную систему шин УСШ с помощью секционных выключателей. Для ограничения токов КЗ могут устанавливаться секционные реакторы. Однако использование этой схемы связано с более сложными конструктивными решениями, поэтому на практике она применяется редко.
Достоинства схем с одиночной системой шин:
— схемы просты и наглядны в обслуживании, что практически исключает ошибочные операции с разъединителями;
— обеспечивается достаточная надежность электроснабжения, если потребитель связан с РУ двумя линиями, подсоединенными к разным секциям;
— относительно низкая стоимость.
Недостатки схем с одиночной системой шин:
— происходит погашение секции при ремонте или при аварии на секции, в выключателе или в шинном разъединителе присоединений;
— ремонт выключателя и линейного разъединителя связан с отключением присоединения.
Область применения. Схемы с одной секционированной системой сборных шин применяются в РУ напряжением 6-35 кВ на подстанциях и вгенераторных распределительных устройствах ТЭЦ.
Схемы РУ с двумя системами сборных шин
Схемы РУ с двумя несекционированными системами сборных шин (рис. 1.8).
Схемы этого типа содержат две системы сборных шин А1 и А2, шиносоединительный выключатель QA с разъединителями, два шинных разъединителя QS1 и QS2 на каждое присоединение, выключатель присоединения Q и, если необходимо, линейный разъединитель QS3, предназначенный для безопасного ремонта этого выключателя.
В схемах с двумя системами сборных шин каждое присоединение подключается к шинам двумя шинными разъединителями, один из которых обязательно нормально отключен. Эти разъединители выполняют две функции: являются как ремонтными, то есть создают видимый разрыв, так и оперативными элементами, с помощью которых производится переключение присоединений с одной системы шин на другую.
Схемы РУ с двумя секционированными системами сборных шин (рис. 1.9).
При большом числе присоединений [1, 2] одну или обе сборные шины секционируют с помощью секционных выключателей и на каждую пару секций предусматривают свой шиносоединительный выключатель. Обе системы шин используются постоянно как рабочие, что повышает надежность электроустановки. Шиносоединительные выключатели нормально замкнуты. Присоединения с источниками и нагрузкой распределяются между обеими системами шин.
Оперативные переключения в схемах этого типа производятся с участием разъединителей, в результате чего возрастает вероятность ошибочных операций с тяжелыми последствиями. Поэтому следует особое внимание уделять порядку совершения операций при оперативных переключениях.
Принцип перевода присоединений с одной системы шин на другую показан на схеме, изображенной на рис. 1.10.
Рис. 1.10. Перевод присоединений с системы шин А1 на систему шин А2:
а) до перевода, б) после перевода
Пусть начальное состояние схемы таково:
— все присоединения подключены к шине А1;
— шиносоединительный выключатель QA отключен и шина А2 обесточена. Для перевода присоединения на шину А2 выполняются следующие операции.
1. На выключателе QA устанавливают защиту на мгновенное отключение.
2. Осматривают систему шин А2, проверяя отсутствие контакта шины с землей.
3. Проверяют отключенное положение всех шинных разъединителей шины А2.
4. Включают разъединители шиносоединительного выключателя, если они отключены.
5. Подают напряжение на систему шин А2 включением шиносоединительного выключателя.
6. Проверяют приборами наличие напряжения на шине А2 и отсоединяют оперативный ток, отключая защиту шиносоединительного выключателя (эта операция необходима для создания жесткой связи между шинами во время операций с разъединителями).
7. Включают шинные разъединители шины А2 переводимых присоединений, а затем отключают соответствующие шинные разъединители шины А1.
8. Отключают при необходимости шиносоединительный выключатель, восстанавливают его релейную защиту.
Для исключения ошибочных операций с разъединителями на их приводах устанавливают блокирующие устройства. Одна блокировка устанавливается между шинными разъединителями присоединений и выключателем QA, а другая — между выключателем и разъединителями в пределах каждого присоединения.
Достоинства схем с двойной системой шин:
— возможность ремонта сборных шин без погашения присоединений;
— быстрое восстановление питания присоединений при повреждении на сборной шине (в данном случае питание присоединений теряется только на время проведения оперативным персоналом соответствующих переключений);
— возможность деления системы на части для повышения надежности электроснабжения или уменьшения токов КЗ;
— возможность перевода присоединений с одной системы шин на другую без их отключения.
Недостатки схем с двойной системой шин:
— использование шинных разъединителей в качестве оперативных элементов уменьшает надежность схемы из-за возможных ошибочных действий персонала;
— ремонт выключателей и линейных разъединителей связан с отключением присоединений или перерывом в его питании, если на ремонтируемый элемент ставится запетление;
— при отказе шиносоединительного выключателя погашаются обе системы шин.
Схемы с двумя системами сборных шин применяются при большом числе присоединений на секции (более 6 — 8). Их применение особенно оправдано в тех случаях, когда потребители питаются по нерезервируемым линиям. В настоящее время область использования РУ с двумя системами шин резко уменьшилась. Они применяются в основном на станциях и подстанциях при напряжениях 110-220 кВ и большом числе присоединений. Реже эти схемы используются в РУ 6-10 кВ, предпочтение отдают одной секционированной системе сборных шин.
Отключение линейного выключателя с запетлением. Во всех РУ (при отсутствии обходных шин) для ремонта линейного выключателя применяют запетление, т.е. шунтирование этого выключателя временной перемычкой с использованием шиносоединительного выключателя в качестве линейного (рис. 1.11). Стрелками показан путь тока после запетления. На запетление требуется 1-2 ч, после чего питание потребителя восстанавливается.
Защита шин 6-10 кВ — Схемы электрических соединений сборных шин 6-10 кВ тепловых электростанций
Содержание материала
I. СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ СБОРНЫХ ШИН 6—10 кВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
Сборные шины 6—10 кВ являются главным элементом распределительного устройства генераторного напряжения, сооружаемого, как правило, на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ). Они предназначены для приема электроэнергии, поступающей от генераторов, трансформаторов связи, и ее распределения между отходящими от этих шин кабельными или воздушными потребительскими линиями. Надежность и бесперебойность электроснабжения потребителей в значительной мере зависят от надежности сборных шин.
На генераторном напряжении ТЭЦ 6—10 кВ применяются обычно следующие схемы первичных электрических соединений:
- одиночная секционированная система сборных шин;
- двойная секционированная система шин с одним выключателем на цепь (при этом секционируется только рабочая система шин).
Обе эти схемы могут выполняться в двух модификациях:
а) прямолинейная схема при количестве секций от двух до трех;
б) схема «кольца» при количестве секций больше трех.
По условиям электродинамической стойкости электрооборудования в настоящее время предусматривается подключение к каждой секции шин генератора мощностью не более 63 МВт при генераторном напряжении 6 кВ, а при напряжении 10 кВ — не более одного генератора мощностью 100 МВт или двух генераторов мощностью по 63 МВт. Этим ограничивается уровень токов короткого замыкания (КЗ) на сборных шинах 6—10 кВ. Кроме того, для дополнительного ограничения уровня токов КЗ при повреждениях на сборных шинах, в цепи генераторов и в сети на шинах устанавливают секционные реакторы. Связь с энергосистемой обычно осуществляется с помощью двух- обмоточных или трехобмоточных трансформаторов связи, обмотки высокого напряжения которых присоединяются к сборным шинам напряжения 35 кВ и выше.
Одиночная секционированная система сборных шин.
На рис. 1 приведена схема первичных соединений электростанций с одной системой сборных шин 6 кВ, состоящей из трех секций, соединенных с помощью последовательно включенных выключателей и секционных реакторов.
Подключение каждого присоединения (генератора, трансформатора, линии) к сборным шинам производится через выключатели и шинные разъединители. Разъединители предназначены для создания видимого разрыва цепи при ремонтных работах и не являются оперативными элементами. Операции с разъединителями допускаются только при отключенном выключателе присоединения, для чего предусматриваются специальные схемы блокировки.
Секционирование сборных шин с помощью секционных выключателей (СВ) выполняется таким образом, чтобы каждая секция имела источники питания (генераторы, трансформаторы) и соответствующую нагрузку. Присоединения должны быть распределены между секциями так, чтобы при выходе из строя одной из секций сборных шин ответственные потребители продолжали получать питание от секции, оставшейся в работе. В связи с тем что на электростанциях генераторы работают параллельно, секционные выключатели при нормальной работе включены.
При КЗ на секции сборных шин поврежденная лекция обесточивается путем отключения питающих элементов и секционных выключателей после срабатывания соответствующей релейной защиты, а неповрежденные секции остаются в работе.
На рис. 1 показана схема сборных шин с тремя секциями и двумя секционными реакторами. Нагрузку между секциями сборных шин обычно распределяют равномерно, поэтому в нормальном режиме через секционный реактор проходит незначительный ток, потери мощности и энергии в нем малы, а напряжения на секциях примерно одинаковы. Для выравнивания напряжения на секциях сборных шин и улучшения условий питания нагрузки при отключении питающих элементов на одной из секций в схеме предусмотрены разъединители, шунтирующие секционные реакторы. Шунтирование секционных реакторов допускается в тех случаях, когда после этого расчетный уровень токов КЗ не превосходит допустимого для электрооборудования.
Линейные реакторы применяются для ограничения тока КЗ при повреждениях на отходящих кабельных линиях. Кроме того, они способствуют поддержанию остаточного напряжения на сборных шинах электростанции, что повышает устойчивость параллельной работы генераторов и надежность питания потребителей электроэнергией. При необходимости значительного ограничения тока КЗ в сети устанавливают реакторы в каждой кабельной линии. Однако допускается подключение к одному реактору двух и более кабельных линий одного или различных потребителей. В последнем случае каждая кабельная линия должна присоединяться через отдельный разъединитель.
Если к шинам станции должно быть присоединено большое количество кабельных линий, как правило, применяется групповое реактирование. При этом удешевляется конструкция распределительного устройства (РУ), уменьшается число присоединений к сборным шинам, повышается надежность работы электроустановки в целом. Однако в схеме с групповыми реакторами КЗ на одной из линий приводит к снижению напряжения на всех линиях, присоединенных к той же кабельной сборке.
На рис. 1 показано РУ 6 кВ при следующей схеме включения элементов отходящих линий: шины — выключатель— реактор — линия. Такая схема применена на ряде электростанций с генераторами мощностью менее 63 МВт. При этом выключатель не рассчитан на отключение КЗ до реактора.
Рис. 2. Схема электрических соединений одиночной системы шин 10 кВ
Питание собственных нужд (СН) электростанции производится здесь от одинарных реактированных линий СН 6 кВ. Они подключаются к сборным шинам аналогично линиям потребителей.
На рис. 2 приведена схема первичных соединений электростанции с одиночной секционированной системой сборных шин 10 кВ. Она отличается отсутствием реактированных линий 6 кВ СН и наличием трансформатора СН (ТСН) 10/6 кВ.
Показанная на рис 2 схема включения элементов отходящих потребительских линий (шины — реактор — выключатель— линия) обычно применяется на напряжении 6— 10 кВ на электростанциях с генераторами мощностью 63—100 МВт. Для повышения надежности электроснабжения потребителей, питающихся от шин 6—10 кВ, применяют комплектные РУ 6—10 кВ, позволяющие при ремонте выключателя производить быструю замену ячейки. Время перерыва питания ответственных потребителей при этом может быть минимальным.
Число секций в PV зависит от числа и мощности источников питания. При одиночной секционированной системе шин с прямолинейной схемой секционные реакторы выбираются по номинальному току таким образом, чтобы при выходе из работы генератора на одной из крайних секций на нее могла быть подана мощность, соответствующая нагрузке этой секции. Так как она обычно меньше мощности генератора, номинальный ток секционного реактора, как правило, принимается равным 60—80% номинального тока генератора (генераторов) данной секции.
Рис. 3. Схема электрических соединений одиночной системы шин 10 кВ, соединенной в «кольцо»
При числе секций, большем трех, во избежание перетоков мощности вдоль сборных шин и для создания крайним и средним секциям одинаковых эксплуатационных условий одиночную секционированную систему шин, как указано выше, замыкают в кольцо.
На рис. 3 приведена схема электростанции со сборными шинами, соединенными в «кольцо». Шины здесь секционированы на четыре части — по числу установленных генераторов. Крайние секции / и IV с помощью выключателя и секционного реактора соединены между собой и образуют замкнутое кольцо. В нормальном режиме все секционные выключатели включены и генераторы работают параллельно. Трансформаторы связи подключены симметрично к секциям / и ///. Секционные реакторы рассчитаны на режим питания нагрузки секции при выходе из строя любого питающего элемента. Номинальный ток секционных реакторов в схеме «кольца» принимают равным 50—60 % номинального тока генератора.
Рассматриваемая схема обладает следующими преимуществами по сравнению с прямолинейной схемой: 1) при КЗ на любой секции шин отключаются два секционных выключателя, связанные с этой секцией, и поврежденная секция отделяется от неповрежденных; при этом не нарушается параллельная работа отдельных генераторов; 2) схема симметрична в отношении токов КЗ, так как при коротких замыканиях на любой из секций токи КЗ одинаковы; 3) при отключении одного из генераторов нагрузка, присоединенная к его секции, питается от других генераторов с двух сторон, что создает меньшую разницу напряжений на смежных секциях и позволяет выбрать секционные реакторы меньшей пропускной способности, чем при прямолинейной схеме. Однако на установку дополнительных секционного выключателя и реактора и создание перемычки между крайними секциями требуются соответствующие затраты.
Рассмотренные выше схемы с одной секционированной системой шин (рис. 1—3) просты, наглядны и недороги. К недостаткам схем следует отнести снижение надежности питания потребителей при ремонтах сборных шин и шинных разъединителей и при повреждениях на одной из секций сборных шин, так как при этом неответственные потребители (питающиеся по одной линии) теряют _ питание, а ответственные потребители (имеющие питание от разных секций) питаются по одной цепи. Однако несмотря на эти недостатки схемы с одиночной секционированной системой шин широко применяются на станциях небольшой и средней мощности при количестве присоединений на секцию до шести — восьми. При большем числе присоединений используют схемы с двумя системами сборных шин.
Двойная секционированная система шин.
На рис. 4 показана первичная схема электростанции с двумя системами сборных шин (рабочей и резервной). Рабочая система шин (СШ), как и в схемах с одиночной системой шин, секционируется, а резервная система шин, как правило, не секционируется. Кроме секционных выключателей, которые при нормальной работе включены, на каждой секции предусматриваются также шиносоединительные выключатели (ШСВ), отключенные в нормальном режиме. Каждое присоединение подключается к сборным шинам через развилку из двух разъединителей, один из которых нормально отключен.
Схема с двумя системами сборных шин позволяет:
- поочередно ремонтировать сборные шины без перерыва в работе станции и без нарушения питания потребителей;
- ремонтировать любой шинный разъединитель, отключая лишь одно присоединение (остальные присоединения переводятся на другую систему шин);
- быстро восстанавливать работу станции при повреждении на секции (потребители теряют питание только на время, необходимое для переключения оперативным персоналом соответствующих присоединений на резервную систему шин).
Рис. 4. Схема электрических соединений двойной системы шин 6 кВ
Такая система применяется при большом числе присоединений на секцию, особенно в тех случаях, когда потребители питаются по нерезервируемым линиям.
Шиносоединительные выключатели используются для перевода любых присоединений с одной системы шин на другую без их отключения, а также для замены в случае необходимости любого из присоединенных к шинам выключателей. Кроме того, наличие ШСВ позволяет отказаться от установки разъединителей, шунтирующих секционные реакторы.
Операции по переводу присоединений с одной секции шин на другую, а также при ремонте сборных шин и аппаратуры 6—10 кВ должны проводиться в определенном порядке. Рассмотрим, например, порядок операций при выводе в ремонт секции рабочей системы шин. При этом необходимо все присоединения этой секции перевести с рабочей
на резервную систему шин. Для этого прежде всего надо проверить исправность последней, т. е. провести ее опробование, что обычно осуществляют с помощью ШСВ, реже — с помощью секционного выключателя. Включая ШСВ, ставят резервную систему шин под напряжение, и если на резервной системе шин существует КЗ, ШСВ отключается от устройств релейной защиты.
В настоящее время опробование резервной системы шин производится с использованием защиты шин соответствующей секции. Если резервная система шин исправна, начинают поочередный перевод присоединений секции с рабочей на резервную систему шин, для чего включают шинный разъединитель резервной системы шин переводимого присоединения и затем отключают шинный разъединитель рабочей системы шин этого же присоединения. Эта операция безопасна для персонала, так как при включенном ШСВ ножи и неподвижные контакты разъединителей находятся под одинаковым напряжением. Чтобы при переводе присоединения избежать разрыва его разъединителем тока нагрузки, предусмотрена блокировка, запрещающая отключение одного из разъединителей при отключенном втором разъединителе данной цепи, если выключатель данного присоединения включен. По окончании перевода всех цепей (потребителей, источников питания и секционных выключателей) на резервную систему шин отключаются ШСВ и его разъединитель со стороны выводимой в ремонт секции. Следует отметить, что перед началом перевода присоединений с одной системы шин на другую необходимо предварительно снять оперативный ток с ШСВ и вывести его защиту из действия.
Рассмотренная схема кроме указанных выше преимуществ имеет и недостатки, основной из которых — использование шинных разъединителей в качестве оперативных элементов, что несмотря на наличие блокировок может привести к короткому замыканию на шинах при ошибочных действиях персонала. Недостатками схемы являются также увеличение числа шинных разъединителей, усложнение конструкции распределительного устройства.
Как и в схемах с одиночной секционированной системой шин, при числе секций, большем трех, рабочая секционированная система шин замыкается в кольцо.
Двойная секционированная система шин с фиксированным распределением присоединений. На рис. 5 показана схема двойной системы шин 10 кВ. Эта схема применяется для надежного питания собственных нужд электростанции.
Рис. 5. Схема электрических соединений двойной системы шин 10 кВ с фиксированным распределением присоединении
Генератор и все отходящие потребительские линии, а также рабочий трансформатор собственных нужд (а при напряжении 6 кВ — линия питания собственных нужд) присоединяются к рабочей системе шин, а к резервной системе шин присоединяются трансформатор связи с системой и резервный источник питания собственных нужд — трансформатор или линия. Шиносоединительный выключатель одной рабочей секции в нормальном режиме включен, и обе системы шин находятся под напряжением, а ШСВ других секций отключены.
Селективное отключение при КЗ только поврежденной системы шин (рабочей или резервной) обеспечивается специальными схемами релейной защиты.
Источник