Схемы электрических соединений электростанций и подстанций.

Главные схемы электрических соединений станций и подстанций представляют собой совокупность электрического оборудования (генераторов,, силовых и измерительных трансформаторов, сборных шин, коммутационных аппаратов и т. д.),

Существует большое разнообразие главных схем, которое обосновывается типом станции или подстанции (станции: конденсационные КЭС, теплофикационные ТЭЦ, атомные АЭС, гидравлические ГЭС; подстанции: узловые, проходные, по упрощенным схемам), 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).
Типовыми схемами ГРУ, получившими преимущественное распространение, являются схемы с одной секционированной (по числу генераторов) системой сборных шин, с двумя системами сборных шин и одним выключателем на цепь и многие другие схемы, рассмотренные в § 2.

Рис. 2. Структурные схемы ТЭЦ:
а — связь с энергосистемой на стороне ВН; б —то же 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.
Атомные электростанции (АЭС) работают как конденсационные, и их схемы во многом подобны схемам КЭС. Всю вырабатываемую ими электрическую энергию, за исключением потребляемой на собственные нужды, они выдают в сеть повышенного напряжения. В РУ применяются схемы высокой надежности.
Гидравлические станции (ГЭС) всю вырабатываемую электрическую энергию, за вычетом потребляемой на с. н., выдают в сеть повышенного напряжения энергосистемы, что определяет собой построение главных схем по блочному принципу.
Получили распространение укрупненные блоки с включением нескольких генераторов на один простой трансформатор связи с энергосистемой или трансформатор с расщепленными обмотками. На стороне повышенного напряжения нередко применяются упрощенные схемы с уменьшенным числом выключателей, обладающие в то же время достаточной надежностью и гибкостью.
Понижающие подстанции размещаются в центрах нагрузок. По местоположению и роли в энергосистемах подстанции, как уже отмечалось, делят на три типа;узловые — это мощные коммутационные узлы энергосистем с тремя-четырьмя ступенями стандартных напряжений, на них связываются сети различных уровней напряжений энергосистемы, от них питается также нагрузка; проходные (транзитные) подстанции — с относительно небольшим числом транзитных линий и выключателей в схемах; по упрощенным схемам (в большинстве случаев без выключателей на стороне ВН). К этому типу подстанций относятся также тупиковые, ответвительные и даже проходные подстанции небольшой мощности.
На подстанциях всех типов, как правило, устанавливается не менее двух трансформаторов. Лишь тупиковые и ответвительные подстанции иногда выполняются одно трансформаторными. Структурные схемы подстанций показаны на рис. 4.
Наиболее высокие требования по надежности предъявляются к узловым подстанциям, так как авария на такой подстанции может на длительное время нарушить электроснабжение больших районов нагрузки, а при развитии может привести к системной аварии. Поэтому на мощных узловых подстанциях 220 — 750 кВ применяются схемы РУ высокой надежности: многоугольников, с полутора выключателями на цепь и др.
На проходных подстанциях 110 кВ применяются следующие схемы РУ: с одной секционированной системой сборных шин и обходной системой, с двумя системами сборных шин и обходной системой с одним выключателем на цепь, мостиков с выключателем в цепи перемычки и др.

Рис. 4. Структурные схемы подстанций:
а —выдача электрической энергии на стороне НН; б —то же на стороне НН и СН; 1 — линия потребителей электрической энергии на стороне НН; 2 — то же на стороне СН; 3 — трансформатор; 4 — линия, связывающая подстанцию с энергосистемой (питающая линия)

В энергосистемах эксплуатируется большое число подстанций, выполненных по упрощенным схемам на отделителях, снабженных специальными устройствами, благодаря которым автоматически восстанавливаются схемы электроснабжения потребителей при отключении релейной защитой одной из питающих линий.