С. Е. Кокин, С. А. Дмитриев, А. И. Хальясмаа
С. Е. Кокин, С. А. Дмитриев, А. И. Хальясмаа
СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИЙ
Учебное пособие
Екатеринбург
УДК 621.311
Составители С.Е. Кокин, С.А. Дмитриев, А.И. Хальясмаа
Научный редактор канд. техн. наук, доцент А.А. Суворов
Технический редактор Е.В. Осипова
СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИЙ: Учебное пособие по дисциплине ««Электрические станции и подстанции»» для студентов электроэнергетических специальностей / С.Е. Кокин, С.А. Дмитриев, А.И. Хальясмаа. – Екатеринбург: УрФУ, 2013. – 96с.
Учебное пособие содержит описание принципов построения схем электрических соединений подстанций, требования к надежности схем, Особое внимание уделяется вопросам применения типовых схем подстанций для различных классов напряжения. Учебное будет иметь определенную ценность как для студентов очной и заочной формы обучения, изучающих курсы «Электрическая часть станций и подстанций», «Электрооборудование», «Эксплуатация электрических станций», «Режимы работы электрических станций» и т.п., так и для специалистов в области проектирования энергетических объектов различных классов напряжения, в качестве учебного и справочного материала
Библиогр. 13 назв. Рис. 28.
Подготовлено кафедрой «Автоматизированные электрические системы»
Ó ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б.Н.Ельцина», 2013
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 5
Глава 1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СХЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ЭНЕРГООБЪЕКТОВ 7
1.1. Общие сведения и определения 7
1.2. Схемы с однократным принципом подключения присоединений 9
1.3. Схемы с двукратным принципом подключения присоединений 11
1.4. Схема многоугольника с подменным выключателем. 14
Глава 2. ТИПИЗАЦИЯ И УНИФИКАЦИЯ ГЛАВНЫХ СХЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИЙ 16
2.1. Подстанция – составная часть схемы ЭЭС 16
2.2. Типы подстанций 17
2.3. Основные требования, предъявляемые к схемам 18
Глава 3. ТИПОВЫЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИЙ 20
3.1. Общие указания по применению типовых схем 20
3.2. Обоснование надежности схем 26
3.3. Указания по применению блочных схем 28
3.4. Указания по применению мостиковых схем, схем «заход-выход» и «треугольник» 29
3.5. Указания по применению схем четырехугольника и шестиугольника 31
3.6. Указания по применению схем со сборными шинами и одним выключателем на присоединение 32
3.7. Указания по применению схем со сборными шинами с двумя и «полутора» выключателями на присоединение 35
3.8. Указания по применению схем для КРУЭ 36
3.9. Указания по применению схем распределительных устройств 10 (6) кВ 38
3.10. Указания по применению схем подключения компенсирующих устройств 40
3.11. Типовые схемы 42
Глава 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ГЛАВНЫХ СХЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИЙ 65
4.1. Факторы, влияющие на выбор схемы РУВН ПС 65
4.2. Перечень схем РУ 35 кВ 65
4.3. Перечень схем РУ 110 кВ 66
4.4. Перечень схем РУ 220 кВ 67
4.5. Перечень схем РУ 330 кВ 68
4.6. Перечень схем РУ 500 кВ 68
4.7. Перечень схем РУ 750 кВ 68
4.8. Перечень схем РУ 10(6) кВ, линейных регулировочных трансформаторов 35 кВ, синхронных компенсаторов и регулируемых ШКБ 10(6), 35 кВ 69
4.9. Алгоритм выбора схем для РУ 35 кВ 69
4.10. Алгоритм выбора схем для РУ 110 и 220 кВ 70
4.11. Защита от перенапряжений 71
Глава 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ СХЕМ ПИТАНИЯ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ПОДСТАНЦИЙ 73
Глава 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТОИМОСТИ ЭЛЕКТРОСЕТЕВОГО СТРОИТЕЛЬСТВА 79
6.1. Общие положения 79
6.2. Определение укрупненных показателей стоимости подстанций
35-750 кВ 79
6.3. Определение укрупненных показателей стоимости ЛЭП 6-750 кВ 83
Глава 7. КОНСТРУКТИВНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ 85
Принятые сокращения 92
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 94
Введение
Данное пособие написано на основе норм технологического проектирования (НТП) [1], правил устройства электроустановок (ПУЭ) [2] и руководящих указаний по применению типовых схем подстанций [3].
В [3] установлено минимальное количество типовых схем РУ (в том числе ОРУ, ЗРУ, КРУЭ), которые охватывают большую часть встречающихся в практике случаев проектирования новых и реконструкции действующих подстанций (ПС) и комплектных транспортных подстанций (КТП) и позволяют обеспечить надежность и живучесть ПС с помощью экономичных унифицированных решений. Для разработанного набора схем РУ выполняются типовые проектные решения компоновок сооружений, установки оборудования, устройств управления, релейной защиты, автоматики и строительной части.
Приведенные типовые схемы РУ являются обязательными при проектировании новых, расширяемых и подлежащих техническому перевооружению и реконструкции ПС всех ведомств в случае, если ПС в последующем будут эксплуатироваться ОАО «ФСК ЕЭС».
Применение нетиповых схем допускается только при наличии соответствующих технико-экономических обоснований.
В работе принята терминология ПУЭ. Для обозначения обязательности выполнения требований применяются слова «должен», «следует», «необходимо» и производные от них. Слова «как правило» означают, что данное требование является преобладающим, а отступление от него должно быть обосновано. Слово «допускается» употребляется, когда данное решение может быть применено в виде исключения. Слово «рекомендуется» означает, что данное решение является одним из лучших, но не обязательным.
За последние несколько лет рекомендуемые к применению схемы подстанций существенно изменились. Основные изменения по сравнению с нормативными материалами от 1987 и 1993 гг. следующие:
- на вновь проектируемых или реконструируемых ПС исключена возможность применения схем с отделителями и короткозамыкателями, эксплуатация которых показала их низкую надежность;
- из числа типовых схем со сборными шинами и одним выключателем на присоединение исключены схемы с совмещением обходного и секционного (шиносоединительного) выключателя;
- существенно расширены число схем с коммутацией присоединения двумя выключателями и область их применения;
- в ряде случаев, когда применяется современное оборудование с высокими эксплуатационными характеристиками, допускается упрощение структуры схем (отказ от ремонтных перемычек, отказ от обходной системы шин).
- в ряде схем, в целях повышения надежности, между секциями систем сборных шин принята установка двух последовательно включенных выключателей. Например, в схемах РУ 10(6) кВ установка одного секционного выключателя допускается только при наличии соответствующих обоснований.
Типы подстанций
Исходя из применяемых конфигураций сети, можно выделить следующие виды ПС по их типу присоединения к ЭЭС:
- Тупиковые подстанции (Т) – подстанции, получающие питание по одной или двум ЛЭП от одной головной ПС при условии, что эти ЛЭП не осуществляют питание других подстанций (на рис. 2.1 – ПС 10 и ПС 11).
| Рис.2.1 – Фрагмент схемы ЭЭС с подстанциями различных типов (Т-тупиковые,О-ответвительные, П-проходные и У-узловые) |
- Ответвительные подстанции (О) – подстанции, получающие питание по одной или двум ЛЭП от одной или двух головных ПС при условии, что по этим ЛЭП осуществляется питание и других подстанций (на рис. 2.1 – ПС 7, ПС 8 и ПС 9).
- Проходные подстанции (П) – подстанции, получающие питание от двух других подстанций сети, «врезанные» в линию (или линии), соединяющую две другие ПС ЭЭС (на рис. 2.1 – ПС 3,ПС 5 и ПС 12).
- Узловые подстанции (У) – подстанции, которые имеют прямую связь с тремя или более подстанциями ЭЭС (на рис. 2.1 – ПС 1, ПС 2, ПС 4 и ПС 6).
На рис. 2.1 приведен фрагмент схемы ЭЭС для класса напряжения 115 кВ, на котором представлены все вышеперечисленные типы подстанций.
2.3. Основные требования, предъявляемые к схемам
Схемы РУ подстанций при конкретном проектировании разрабатываются на основании схем развития энергосистемы, схем электроснабжения района или объекта и других работ по развитию электрических сетей и должны:
- обеспечивать требуемую надежность электроснабжения потребителей в соответствии с категориями электроприемников и транзитных перетоков мощности по межсистемным и магистральным связям в нормальном режиме без ограничения мощности и в послеаварийном режиме при отключенных одной линии электропередачи или трансформаторе с учетом допустимой перегрузки оставшегося в работе оборудования;
- обеспечивать присоединение заданного числа ВЛ по классам напряжения и компенсирующих устройств с учетом перспективы развития ПС;
- учитывать требования противоаварийной автоматики, например требование секционирования сети, и обеспечивать работу РУ при расчетных значениях токов короткого замыкания;
- обеспечивать возможность и безопасность проведения ремонтных и эксплуатационных работ на отдельных элементах схемы без отключения присоединений или с отключением присоединений при соответствующем обосновании и согласовании;
- обеспечивать требования наглядности, удобства эксплуатации, компактности и экономичности.
Схемы РУ должны предусматривать вывод выключателей и отделителей в ремонт, осуществляемый:
- для РУ напряжением до 220 кВ, как правило, путем временного отключения цепи (ВЛ или трансформатора), в которой установлен выводимый для ремонта или обслуживания выключатель или другой аппарат, либо на все время ремонта, либо на время переключения на другую систему или секцию шин (если это допустимо по условиям электроснабжения потребителей и обеспечения транзитных перетоков мощности);
- путем отключения цепи на согласованное с потребителем время для установки, вместо выводимого в ремонт, подменного аппарата (например, в КРУ);
- для напряжений 330-750 кВ и отчасти 220 кВ, если это требуется, без отключения присоединений;
- аппараты, подключенные непосредственно к ВЛ (или трансформатору), выводятся в ремонт при отключенной ВЛ или трансформаторе (ВЧ-заградители, конденсаторы связи, ограничители перенапряжений и др.).
- Число одновременно срабатывающих выключателей в пределах РУ одного напряжения при КЗ должно быть не более:
- при повреждении линии - двух;
- при повреждении трансформаторов (здесь и далее имеются в виду и автотрансформаторы) напряжением до 500 кВ – четырех, 750 кВ – трех.
Сравнение вариантов схем, намеченных к разработке на основании перечисленных требований, и их окончательный выбор производятся на основании технико-экономических расчетов. Выбираются варианты, обеспечивающие требуемую надежность, а затем из них выбирается более экономичный.
Обоснование надежности схем
Схемы РУ подстанций должны удовлетворять экономически целесообразному уровню надежности, расчеты которого осуществляются, как правило, при их выборе. Уровень надежности схемы РУ в различных режимах работы может быть жестко регламентирован.
Результаты расчета надежности могут быть использованы для последующей оценки: частоты возможного полного или частичного погашения ПС, возможного недоотпуска электроэнергии, устойчивости работы энергосистемы, нарушения функционирования подключенных объектов и т.п.
При обосновании схем рассматриваются нормальный, ремонтные и послеаварийные режимы их работы.
В нормальном режиме все элементы схемы находятся в работе и ПС должна обеспечивать передачу всей получаемой мощности в систему (за вычетом расходов на собственные нужды) и полное электроснабжение потребителей.
В ремонтном режиме один (или, при соответствующем обосновании, более) из элементов отключается для проведения планового ремонта.
Пропускная способность элементов схем в ремонтных режимах, как правило, должна исключать ограничение транзитов мощности, электроснабжения потребителей, запирание генерирующей мощности.
Допускается при соответствующем обосновании и согласовании временное отключение потребителей и снижение или даже перерыв транзитных перетоков мощности.
Послеаварийные режимы – это режимы работы схемы после отказа (аварии) одного из элементов схемы. В качестве расчетных аварий рассматривается единичный отказ элемента схемы и отказ одного элемента во время ремонта другого. Нерасчетные аварийные режимы (отказ двух или трех элементов схемы), сопровождающиеся значительными разовыми экономическими последствиями, могут приниматься во внимание в случае, когда сравниваемые при расчетных авариях варианты схем равнозначны.
В послеаварийных режимах допускается снижение или даже перерыв транзитных перетоков мощности, а также ограничение электроснабжения потребителей, но при наличии технико-экономического обоснования, которое является сопоставлением экономических последствий отказов элементов схемы (например, ущерб потребителей) с затратами на увеличение пропускной способности схемы, исключающей ограничение электроснабжения потребителей.
Отказ любого выключателя, в РУ 35 или 110 кВ с секционированными сборными шинами, как правило, не должен приводить к отключению более 6 присоединений, в том числе не более 1 трансформатора если при этом не нарушается более одной цепи транзита и электроснабжение особо ответственных электроприемников 1-ой категории.
Отказ любого выключателя в РУ 220 кВ с секционированными сборными шинами, как правило, не должен приводить к отключению более 4-х присоединений в т.ч. не более 1 трансформатора, если при этом не нарушается более одной цепи транзита, электроснабжение особо ответственных электроприемников 1-ой категории и устойчивость работы энергосистемы.
Отказ любого выключателя в РУ 330 кВ и выше не должен приводить к отключению более одного трансформатора и одной линии, если это допустимо по условиям устойчивости энергосистемы.
Отказ любого выключателя в РУ 330 кВ и выше при ремонте другого выключателя не должен приводить к отключению более 1 трансформатора и двух линий, если при этом обеспечивается устойчивость энергосистемы.
Число одновременно отключаемых выключателей в пределах РУ одного напряжения должно быть не более:
- при повреждении линии – двух;
- при повреждении трансформаторов напряжением до 500 кВ включительно – четырех, а при напряжении 750 кВ – трех.
Обобщенным критерием при выборе схемы РУ при равном обеспечении качества функционирования ПС является минимум затрат на строительство и эксплуатацию РУ и подстанции в целом.
Схема 6. Заход-выход
Схема 6 применяется на напряжении 110-220 кВ. для проходных или ответвительных однртрансформаторных ПС с двусторонним питанием, начальный этап более сложной схемы.
Схема 6Н. Треугольник
Схема 7 применяется на напряжении 110-750 кВ. Для РУ 110-220 кВ однотрансформаторных ПС данная схема является альтернативой схеме 6 –»заход-выход». Для РУ 330-750 кВ используется как начальный этап более сложных схем.
В схемах 5Н, 6, 6Н дополнительные трансформаторы тока у силовых трансформаторов устанавливаются при соответствующем обосновании.
В схеме 5Н 110 и 220 кВ рекомендуется устанавливать ТТ по обе стороны от линейного выключателя в целях повышения быстродействия устройств релейной защиты.
Схема 6 – «заход-выход» (110-6, 220-6) применяется при соответствующем обосновании на проходных и ответвительных однотрансформаторных ПС на напряжении 110-220 кВ как с ремонтной перемычкой, так и без нее.
В качестве схемы «заход-выход» более предпочтительной является схема 6Н – «треугольник». Чаще схема «треугольник» применяется в качестве пускового этапа РУ выполняемого по более сложной схеме.
На напряжении 330-750 кВ схему «треугольник» возможно применять как окончательную.
Схема 7. Четырехугольник
Схемы четырехугольника применяются в РУ напряжением 110 - 750 кВ для двухтрансформаторных ПС, питаемых по две ВЛ, при необходимости секционирования транзитной ВЛ.
Всхеме 7 –»четырехугольник» на напряжении 330 - 750 кВ на первом этапе при одном трансформаторе и одной линии устанавливаются два взаимнорезервируемых выключателя.
В последующем – при одном трансформаторе и двух линиях или при двух трансформаторах и одной линии – устанавливаются, как правило, три выключателя.
Этапом развития схемы 7 возможна схема «треугольника» с двумя
трансформаторами и одной линией или с двумя линиями и одним
трансформатором (схема 6Н).
Схема 7 для ПС с четырьмя присоединениями (2ВЛ+2Т) является практически по всем показателям более предпочтительной, чем схемы мостиков 5Н и 5АН.
Схема 8. Шестиугольник
Схема 8 применяется в РУ 110-330 кВ для узловых двухтрансформаторных ПС 110 кВ с четырьмя ВЛ или другим соотношением из шести присоединений. Схема обеспечивает надежные связи и надежное электроснабжение потребителей
Схема 17. Полуторная
Схема 17 применяется в РУ 220-750 кВ при числе присоединений 6 и более при повышенных требованиях к надежности подключения присоединений.
В РУ по схемам 15, 16, 17 при установке на первом этапе
сооружения ПС одного трансформатора, второй комплект заземляющих ножей на данной системе сборных шин устанавливается на другом любом шинном разъединителе, предпочтительнее на разъединителе у ТН.
Схемы 15, 16 и 17 при числе линий более четырех, а также по условиям сохранения устойчивости энергосистемы, проверяются на необходимость секционирования сборных шин.
В схеме 17 допускается, при соответствующем обосновании, подключение трансформаторов и линий без соблюдения чередования присоединений (без перекрещивания присоединений).
При количестве трансформаторов более двух присоединение последующих трансформаторов в схемах 15 и 16 предусматривается аналогично линиям и учитывается как линейное при определении числа линейных присоединений.
В схемах 16 и 17 при соответствующем обосновании можно отказаться от установки линейных разъединителей, т.к. время существования ремонтных схем (отключенная линия) в настоящее время в связи с повышением надежности аппаратов значительно сокращено.
Типовые схемы
На рис. 3.1. приведены типовые схемы 110-1, 110-3Н и 110-4Н.
На рис. 3.2. приведены типовые схемы 110-5Н и 110-5АН.
На рис. 3.3. приведены типовые схемы 110-6 и 110-6Н.
На рис. 3.4. приведены типовые схемы 110-7 и 110-8.
На рис. 3.5. приведены типовые схемы 110-9 и 110-9Н.
На рис. 3.6. приведена типовая схема 110-9АН
На рис. 3.7. приведена типовая схема 110-12.
На рис. 3.8. приведена типовая схема 110-12Н.
На рис. 3.9. приведена типовая схема 110-13.
На рис. 3.10. приведена типовая схема 110-13Н.
На рис. 3.11. приведена типовая схема 110-14.
На рис. 3.12. приведена типовая схема 500-15.
На рис. 3.13. приведена типовая схема 220-16.
На рис. 3.14. приведена типовая схема 220-17.
На рис. 3.15. приведена типовая схема 500-17
На рис. 3.16. приведена типовая схема 10(6)-1.
На рис. 3.17. приведена типовая схема 10(6)-2.
На рис. 3.18. приведена типовая схема ШКБ регулируемой 10(6) и 35 кВ.
На рис. 3.19. приведена типовая схема подключения комплектной конденсаторной установки 10(6), 35 кВ.
На рис. 3.20. приведена типовая схема подключения синхронных компенсаторов (а) и асинхронизированных компенсаторов (б).
На рис. 3.21. приведены типовые схемы подключения ШР, УШР и СТК
Рис. 3.1. Схемы 110-1, 110-3Н и 110-4Н
Рис. 3.2. Схемы 110-5Н и 110-5АН
Рис. 3.3. Схемы 110-6 и 110-6Н
Рис. 3.4. Схемы 110-7 и 110-8
Рис. 3.5. Схемы 110-9 и 110-9Н
Рис. 3.6. Схема 110-9АН
Рис. 3.7. Схема 110-12
Рис. 3.8. Схема 110-12Н
Рис. 3.9. Схема 110-13
Рис. 3.10. Схема 110-13Н
Рис. 3.11. Схема 110-14
Рис. 3.12. Схема 500-15
Рис. 3.13. Схема 220-16
Рис. 3.14. Схема 220-17
Рис. 3.15. Схема 500-17
Рис. 3.16. Схема 10(6)-1
Рис. 3.17. Схема 10(6)-2
Рис. 3.18. Схемы ШКБ регулируемой 10(6) и 35 кВ
Рис. 3.19. Схема подключения комплектной конденсаторной установки 10(6), 35 кВ
Рис. 3.20. Схемы подключения синхронных компенсаторов (а) и асинхронизированных компенсаторов (б)
Рис. 3.21. Схемы подключения ШР, УШР и СТК
Глава 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ГЛАВНЫХ СХЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИЙ
Перечень схем РУ 35 кВ
| № п/п | Наименование схемы | Номер схемы | Номер рисунка |
| Блок (линия-трансформатор) с разъединителем | 35-1 | аналогично рис. 3.1 | |
| Блок (линия-трансформатор) с выключателем | 35-ЗН | аналогично рис. 3.1 | |
| Два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линий | 35-4Н | аналогично рис. 3.1 | |
| Мостик с выключателями в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны линии | 35-5Н | аналогично рис. 3.2 | |
| Мостик с выключателями в цепях трансформаторов и ремонтной перемычкой со стороны трансформаторов | 35-5АН | аналогично рис. 3.2 | |
| Одна рабочая, секционированная выключателем» система шин | 35-9 | аналогично рис. 3.5 |
В РУ 35 кВ применяются, как правило, встроенные трансформаторы тока. Применение выносных трансформаторов тока требует обоснования.
Перечень схем РУ 110 кВ
| № п/п | Наименование схемы | Номер схемы | Номер рисунка |
| Блок (линия-трансформатор) с разъединителем | 110-1 | рис. 3.1 | |
| Блок (линия-трансформатор) с выключателем | 110-3Н | рис. 3.1 | |
| Два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линий | 110-4Н | рис. 3.1 | |
| Мостик с выключателями в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны линий | 110-5Н | рис. 3.2 | |
| Мостик с выключателями в цепях трансформаторов и ремонтной перемычкой со стороны трансформаторов | 110-5АН | рис. 3.2 | |
| Заход-выход | 110-6 | рис. 3.3 | |
| Треугольник | 110-6Н | рис. 3.3 | |
| Четырехугольник | 110-7 | рис. 3.4 | |
| Шестиугольник | 110-8 | рис. 3.4 | |
| Одна рабочая, секционированная выключателем система шин | 110-9 | рис. 3.5 | |
| Одна рабочая, секционированная по числу трансформаторов система шин, с подключением трансформаторов к секциям шин через развилку выключателей | 110-9Н | рис. 3.5 | |
| Одна рабочая, секционированная система шин, с подключением ответственных присоединений через полуторную цепочку | 110-9АН | рис. 3.6 | |
| Одна рабочая, секционированная выключателем, и обходная система шин | 110-12 | рис. 3.7 | |
| Одна рабочая, секционированная выключателями, и обходная система шин с подключением трансформаторов к секциям шин через 2 выключателя | 110-12Н | рис. 3.8 | |
| Две рабочие системы шин | 110-13 | рис. 3.9 | |
| Две рабочие и обходная системы шин | 110-13Н | рис. 3.10 | |
| Две рабочие, секционированные выключателями, и обходная система шин, с двумя обходными и двумя шиносоединительными выключателями | 110-14 | рис. 3.11 |
Перечень схем РУ 220 кВ
| № п/п | Наименование схемы | Номер схемы | Номер рисунка |
| Блок (линия-трансформатор) с разъединителем | 220-1 | рис. 3.1 | |
| Блок (линия-трансформатор) с выключателем | 220-3Н | рис. 3.1 | |
| Два блока с выключателями и неавтоматической перемычкой со стороны линий | 220-4Н | рис. 3.1 | |
| Мостик с выключателями в цепях линий и ремонтной перемычкой со стороны линий | 220-5Н | рис. 3.2 | |
| Мостик с выключателями в цепях трансформаторов и ремонтной перемычкой со стороны трансформаторов | 220-5АН | рис. 3.2 | |
| Заход-выход | 220-6 | рис. 3.3 | |
| Треугольник | 220-6Н | рис. 3.3 | |
| Четырехугольник | 220-7 | рис. 3.4 | |
| Шестиугольник | 220-8 | рис. 3.4 | |
| Одна рабочая, секционированная выключателем система шин | 220-9 | рис. 3.5 | |
| Одна рабочая, секционированная по числу трансформаторов система шин, с подключением трансформаторов к секциям шин через развилку выключателей | 220-9Н | рис. 3.5 | |
| Одна рабочая, секционированная система шин, с подключением ответственных присоединений через полуторную цепочку | 220-9АН | рис. 3.6 | |
| Одна рабочая, секционированная выключателем, и обходная система шин | 220-12 | рис. 3.7 | |
| Одна рабочая, секционированная выключателями, и обходная система шин с подключением трансформаторов к секциям шин через 2 выключателя | 220-12Н | рис. 3.8 | |
| Две рабочие системы шин | 220-13 | рис. 3.9 | |
| Две рабочие и обходная системы шин | 220-13Н | рис. 3.10 | |
| Две рабочие, секционированные выключателями, и обходная система шин, с двумя обходными и двумя шиносоединительными выключателями | 220-14 | рис. 3.11 | |
| Трансформаторы - шины с полуторным присоединением линий | 220-16 | рис. 3.13 | |
| Полуторная схема | 220-17 | рис. 3.14 |
Перечень схем РУ 330 кВ
| № п/п | Наименование схемы | Номер схемы | Номер рисунка |
| Блок (линия-трансформатор) с выключателем | 330-3Н | рис. 3.1 | |
| Треугольник | 330-6Н | рис. 3.3 | |
| Четырехугольник | 330-7 | рис. 3.4 | |
| Трансформаторы - шины с присоединением линий через два выключателя | 330-15 | рис. 3.12 | |
| Трансформатор - шины с полуторным присоединением линий | 330-16 | рис. 3.13 | |
| Полуторная схема | 330-17 | рис. 3.14 |
Примечание. Необходимость установки на линиях разрядников, показанных пунктиром на схемах 330-7, 330-15, 330-16 и 330-17, подлежит уточнению при конкретном проектировании с учетом рекомендаций ПУЭ.
Перечень схем РУ 500 кВ
| № п/п | Наименование схемы | Номер схемы | Номер рисунка |
| Блок (линия-трансформатор) с выключателем | 500-3Н | рис. 3.1 | |
| Треугольник | 500-6Н | рис. 3.3 | |
| Четырехугольник | 500-7 | рис. 3.4 | |
| Трансформаторы - шины с присоединением линий через два выключателя | 500-15 | рис. 3.12 | |
| Трансформатор - шины с полуторным присоединением линий | 500-16 | рис. 3.13 | |
| Полуторная схема | 500-17 | рис. 3.15 |
Примечания:
1. Необходимость установки на линиях разрядников, показанных пунктиром на схемах 330-7, 330-15, 330-16 и 330-17, подлежит уточнению при конкретном проектировании с учетом рекомендаций ПУЭ.
2. Линии, к которым показано подключение реакторов, приняты условно.
Перечень схем РУ 750 кВ
| № п/п | Наименование схемы | Номер схемы | Номер рисунка |
| Треугольник | 750-6Н | рис. 3.3 | |
| Четырехугольник | 750-7 | рис. 3.4 | |
| Трансформаторы - шины с присоединением линий через два выключателя | 750-15 | рис. 3.12 | |
| Трансформатор - шины с полуторным присоединением линий | 750-16 | рис. 3.13 | |
| Полуторная схема | 750-17 | рис. 3.15 |
Примечание. Линии, к которым показано подключение реакторов, приняты условно.
Защита от перенапряжений
В процессе эксплуатации оборудование ПС подвергается воздействию рабочего напряжения, а также различных видов перенапряжений. Для исключения превышения допустимых значений воздействующего на оборудование напряжения следует принять меры по его ограничению путем установки на ПС специальных защитных аппаратов (ЗА) – нелинейных ограничителей перенапряжения (ОПН) или вентильных разрядников (РВ). Следует отметить, что РВ в настоящее время сняты с производства и их применение не рекомендуется на новых и реконструируемых объектах. Кроме того, кроме применения ЗА, к мерам, направленным на ограничение перенапряжений, можно отнести схемно-режимные мероприятия, для которых ОПН и РВ не предназначены.
При построении схем защиты оборудования ПС от перенапряжений с помощью ОПН следует решить две основные, тесно связанные друг с другом задачи:
- выбор количества, мест установки и характеристик ЗА, которые обеспечат надежную защиту основного оборудования ПС;
- обеспечение надежной работы самих ЗА.
Нелинейные элементы ОПН постоянно присоединены к сети. Вне зависимости от номинального напряжения сети (от 110 кВ до 750 кВ) зашита изоляции данными ЗА будет производиться как от грозовых, так и от коммутационных перенапряжений.
В схемах, приведенных на рисунках в третьей главе, установка ОПН показана условно. Необходимость и место установки ОПН определяется при конкретном проектировании в соответствии с ПУЭ [2].
ОПН на ПС могут или должны быть установлены:
- в цепи трансформатора, автотрансформатора;
- у шунтирующего реактора;
- на шинах распределительного устройства ПС, например, у шинных измерительных трансформаторов напряжения;
- на заходах на ПС линий электропередачи.
В соответствии с требованием ПУЭ [2, раздел 4] ОПН должны быть установлены в цепях трансформаторов, автотрансформаторов и шунтирующих реакторов вне зависимости от класса напряжения. Кроме того, ОПН должны быть установлены без коммутационных аппаратов между ними и защищаемым оборудованием.
Необходимость установки ОПН на шинах 110-220 кВ, а также их количество определяются сравнением расстояний по ошиновке от ОПН у силовых трансформаторов до самого удаленного присоединения, с наибольшим допустимым расстоянием по ПУЭ [2] и характеристиками ОПН.
Необходимость установки ОПН для защиты оборудования от коммутационных перенапряжений в ячейках ВЛ 330 кВ и выше определяется расчетом.
Для защиты оборудования КРУЭ от грозовых перенапряжений ОПН устанавливается снаружи КРУЭ между вводом воздушной линии в КРУЭ и последней опорой. Установка ОПН со стороны трансформаторов (автотрансформаторов, ШР) может осуществляться как снаружи, так и внутри КРУЭ в цепи присоединения трансформатора до коммутационного аппарата.
Необходимость установки дополнительных ОПН на шинах КРУЭ определяется расчетом в зависимости от мест расположения и расстояний от остальных ОПН до защищаемого оборудования, параметров ОПН и количества отходящих от шин присоединений.
При устройстве кабельных вставок, соединенных с воздушными линиями, ОПН устанавливаются в местах перехода кабельных линий в ВЛ. При наличии в месте перехода коммутационного аппарата ОПН устанавливается между коммутационным аппаратом и кабельной вставкой. Необходимость установки ОПН по обоим концам вставки определяется ее длиной, параметрами ОПН и наличием других ОПН на ПС.
Глава 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ СХЕМ ПИТАНИЯ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ПОДСТАНЦИЙ
Для обеспечения питания собственных нужд подстанции напряжением 110 и 220 кВ с числом присоединений на стороне ВН не более 4 принимается одинарная, секционированная выключателем система сборных шин (рис. 5.1). Трансформаторы СН 10(6)/0,4 кВ присоединяются к каждой секции 0,4 кВ через автоматические выключатели (АВ). На секционном выключателе (СВ) 0,4 кВ должно быть предусмотрено автоматическое включение резерва (АВР). Питание секций СН 0,4 кВ осуществляется от силовых трансформаторов через АВ. Отходящие линии 0,4 кВ защищаются предохранителями или АВ.
Рисунок 5.1 — Схема с одной секционированной рабочей системой шин
Для обеспечения питания СН подстанции напряжением 110–220 кВ с числом присоединений на стороне ВН от 4 принимаются две системы рабочих шин (рис. 5.2). В нормальном режиме работы два рабочих ТСН подключены к разным шинам через вводные АВ (QF1, QF4). Шины работают раздельно для ограничения т.к.з. в системе СН. Вторые АВ (QF2, QF3) в нормальном режиме отключены. При отключении ТСН1 включается автоматический выключатель QF3. При отключении ТСН2 включается автоматический выключатель QF2.
На ПС напряжением 330 кВ и выше предусматривают установку резервного трансформатора СН (РТСН) (рис. 5.3) или дизель-генератора (ДГ) (рис. 5.4). Схема соединения обмоток РТСН выбирается с учетом необходимости обеспечения синфазности цепей рабочего и резервного питания. РТСН или дизель-генератор подключаются к каждой рабочей секции через отдельный АВ (рисунки 5.3, 5.4).
На ПС напряжением 330 кВ и выше с числом присоединений на стороне ВН от 6 до 8, а также при наличии большой суммарной мощности потребителей СН применяют схему с двумя рабочими системами шин либо с РТСН (рис. 5.5), либо с ДГ (рис. 5.6).
Рисунок 5.2 ‑ Схема с двумя рабочими системами шин
Рисунок 5.3 ‑ Схема с одной рабочей системой шин
и резервным трансформатором
Рисунок 5.4 ‑ Схема с одной рабочей системой шин
и дизель-генератором
Рисунок 5.5 ‑ Схема с двумя рабочими системами шин
и резервным трансформатором
Рисунок 5.6 ‑ Схема с двумя рабочими системами шин
и дизель-генератором
Рисунок 5.7 ‑ Схема с двумя рабочими системами шин и выделенной сборкой резервного питания ответственных электроприемников с ДГ
Для ответственных электроприемников (системы дымоудаления и пожаротушения) предусматривают третий — аварийный — источник питания, например аварийный ДГ. Один из вариантов его подключения показан на рис. 5.7, где он резервирует питание ответственных электроприемников. При этом мощность ДГ может быть ограничена суммарной мощностью ответственных электроприемников. Рабочие ТСН в этом случае выбираются по условию неявного резервирования. Схема с двумя рабочими системами шин и ДГ, подключенным к выделенной сборке резервного питания, рекомендуется для подстанций 110–220 кВ.
На подстанции с большой суммарной мощностью собственных нужд, где двух ТСН мощностью до 1000