Выбор схемы электрических соединений ГПП

Выбор схемы электрических соединений ГПП — важнейший этап при проектировании электрической части ГПП, требующий глубокой проработки и подробного обоснования при решении этого вопроса. В курсовой работе по электрическим сетям задача состоит в том, чтобы, учитывая основные требования к схемам подстанций (без детального их обоснования) и принципы построения этих схем, выбрать схему ГПП используя типовые схемы РУ 35—220 кВ и РУ 10(6) кВ.

К схемам электрических соединений электростанций и подстанций, в том числе и ГПП, предъявляется ряд требований, важнейшими из которых являются: надёжность схемы; приспособленность к проведению ремонтных работ (ремонтопригодность); оперативная гибкость; удобство в эксплуатации; экономичность.

Надёжность схемы должна соответствовать категории потребителей, присоединяемых к ГПП. Она обеспечивается комплексом мероприятий: правильным выбором схемы ГПП; резервированием; применением высококачественного электрооборудования, необходимых устройств защиты и автоматики и т.п.

Ремонтопригодность схемы определяется возможностью последовательного вывода в ремонт её отдельных элементов без нарушения или ограничения электроснабжения потребителей.

Оперативная гибкость схемы определяется её приспособленностью для создания необходимых эксплуатационных режимов и проведения оперативных переключений. Она оценивается количеством оперативных переключений, связанных с изменением нормального режима работы, сложностью и временем их производства. Схема должна быть простой и наглядной, обеспечивать производство переключений при минимальном числе операций.

Экономичность схемы определяется технико-экономическим расчетом путем сравнения различных вариантов по капитальным затратам на строительство ГПП и расходам на её эксплуатацию.

Схема ГПП должна разрабатываться исходя из следующих основных положений (принципов): применения простейших схем с минимальным количеством выключателей высокого напряжения; преимущественного применения одной системы сборных шин с разделением её на части (секции); применения, как правило, раздельной работы трансформаторов; применения блочных схем и, в разумных пределах, автоматики. На выводах вторичного напряжения трансформаторов ГПП, как правило, следует устанавливать высоковольтные выключатели для защиты трансформаторов и автоматического включения резерва. При необходимости уменьшения токов короткого замыкания (КЗ) в сетях 10(6) кВ в первую очередь следует применять трансформаторы с расщеплёнными вторичными обмотками.

При выборе схемы ГПП необходимо учитывать также ряд других факторов: расчетную мощность предприятия; схемы и напряжения присоединяемых электрических сетей; перспективы развития подстанции; климатические условия; загрязнённость окружающей среды и др.

Наиболее простыми и экономичными являются ГПП с упрощёнными схемами РУ высшего напряжения. РУ 35—220 кВ таких подстанций выполняется по схеме блоков питающая линия — трансформатор, без сборных шин, с минимальным количеством коммутационных аппаратов, а вместо дорогостоящих высоковольтных выключателей, как правило, используются более простые электрические аппараты (разъединители, отделители, короткозамыкатели).

На ГПП с двумя трансформаторами применяется схема двух блоков. Если между блоками для большей гибкости схемы имеется перемычка («мостик»), то подстанция выполнена по схеме «мостика». В перемычке устанавливаются: два разъединителя, или разъединитель и отделитель двухстороннего действия, или высоковольтный выключатель с двумя разъединителями.

Установка выключателей на стороне высшего напряжения (ВН) трансформаторов ГПП считается не целесообразной, так как отключить трансформатор (при выводе в ремонт) можно выключателем на РТП и разъединителем со стороны ВН трансформатора. Большинство трансформаторов ГПП, после снятия с них нагрузки выключателем на вторичном напряжении 10(6) кВ, можно отключить разъединителем или отделителем со стороны ВН без отключения выключателя на РТП.

Схемы ГПП со сборными шинами и выключателями на стороне ВН применяются в тех случаях, когда невозможно применение блочных схем (например, когда число линий больше числа трансформаторов).

Выбор схемы ГПП, как правило, производится с использованием типовых схем РУ высшего и низшего напряжений. На рис. 1.4, 1.5, 1.6 приведены некоторые типовые упрощенные схемы РУ 110(220) кВ и РУ 10(6) кВ, применяемые в схемах ГПП промышленных предприятий.

Наиболее рациональными и надежными считаются схемы ГПП с применением на высшем напряжении короткозамыкателей (рис. 1.4, а, б; 1.5, а, б). При повреждении трансформатора срабатывает его защита, которая подаёт импульс на включение короткозамыкателя. Короткозамыкатель включается, создаётся искусственное короткое замыкание (КЗ), что приводит в действие защиту питающей линии. Выключатель на РТП отключает линию вместе с трансформатором ГПП.

В схеме «мостика» на двух разъединителях (рис. 1.5, а) один из них отключен, и в нормальном режиме линии и трансформаторы работают по схеме двух блоков. При повреждении одной линии срабатывает её защита, которая отключает выключатель этой линии на РТП. С помощью разъединителя линия отключается на стороне ВН трансформатора. Включением разъединителя в перемычке можно осуществить питание двух трансформаторов по одной оставшейся линии. Очевидным недостатком такой схемы является использование разъединителей в качестве коммутационных аппаратов.

Восстановление питания трансформатора после повреждения его линии можно осуществить автоматически. Для этого в перемычке вместо одного из разъединителей и в цепи каждого трансформатора (рис. 1.5, б) устанавливаются отделители двухстороннего действия. Отделитель в перемычке нормально отключен. При повреждении одной из питающих линий под действием защиты отключается её выключатель на РТП. Теряет питание трансформатор, подключенный к этой линии. Устройство автоматики отключает выключатель на вторичной стороне и отделитель на первичной стороне трансформатора, а затем включает отделитель в перемычке и после этого выключатель на вторичной стороне этого трансформатора. Питание трансформатора восстанавливается по исправной линии. При восстановлении напряжения на своей линии автоматически переводится питание трансформатора на эту линию.

Рассмотренные схемы «мостиков» практически не повышают надёжность электроснабжения ответственных потребителей ГПП по сравнению со схемами, включающими в себя два блока. Как при схеме «мостика», так и при схеме с двумя блоками устройство автоматического включения резерва (АВР) на вторичной стороне ГПП автоматически восстанавливает питание этих потребителей. Однако такие схемы позволяют присоединить оба трансформатора ГПП к одной питающей линии. Кроме того, они дают возможность сохранить в работе трансформатор при устойчивом повреждении на его линии, совпадающем по времени с ревизией второго трансформатора, питавшегося по другой линии. Следует избегать применения этих схем в районах с загрязнённой средой.

Схема РУ 110(220) кВ, показанная на рис. 1.4, в, содержит два блока и высоковольтные выключатели на первичной стороне трансформаторов. Она имеет ограниченное применение и должна обосновываться в каждом отдельном случае [7].

Схема, показанная на рис. 1.5, в, может быть применена на ГПП, которая в перспективе будет развиваться в подстанцию со сборными шинами на стороне ВН.

Схемы ГПП с выключателями на высшем напряжении применяются редко, так как капитальные затраты при этом на 70—75 % выше, чем при схемах с отделителями и короткозамыкателями. Обоснования для применения выключателей на первичной стороне ГПП (ПГВ) приведены в [7].

В РУ 10(6) кВ на вторичной стороне ГПП наиболее широко применяется схема с одной секционированной системой сборных шин (рис. 1.6). Число секций обычно не превышает двух. Такие же схемы применяются в РУ 110 (220) кВ ГПП в тех случаях, когда нельзя применить блочные схемы без сборных шин.

Одиночная секционированная система сборных шин отличается от других простотой, наглядностью, экономичностью и достаточно высокой надёжностью.

Секционирование сборных шин (деление на части) осуществляется секционным выключателем высокого напряжения. В нормальном режиме секционный выключатель отключен, обеспечивая раздельную работу трансформаторов ГПП. Секционный выключатель оборудуется устройством АВР.

Каждая секция сборных шин присоединяется к своему трансформатору с помощью выключателя. Секции работают раздельно и получают питание от своих трансформаторов. При аварийном отключении выключателя любого из трансформаторов автоматически включается секционный выключатель в результате действия устройства АВР и подаёт питание на секцию с отключившимся трансформатором. Вся нагрузка ГПП переводится на оставшийся в работе трансформатор. Таким образом, применение секционного выключателя обеспечивает автоматическое включение резерва, что позволяет использовать такую схему для потребителей любой категории надёжности. Отходящие линии присоединяются к сборным шинам 10(6) кВ ГПП с помощью выключателей высокого напряжения. Типовая принципиальная схема электрических соединений ГПП без сборных шин на высшем напряжении и одиночной секционированной системой сборных шин на низшем напряжении показана на рис. 1.6.

1.7. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПИТАЮЩЕЙ ЛЭП

НАПРЯЖЕНИЕМ 110 кВ С УЧЕТОМ ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП

(РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ)