Общие указания по применению типовых схем

Схемы РУ, указанные в схеме развития энергосистемы, электрических сетей района, города или в схемах электроснабжения объекта, являются предварительными и уточняются при конкретном проектировании ПС.

На ПС, как правило, устанавливается два трансформатора высшего напряжения.

При расширении ПС число трансформаторов может возрасти до 3-4 при наличии обоснования.

При установке 4-х трансформаторов на ПС допускается присоединение их к РУ на стороне ВН до 110 кВ попарно через один выключатель с установкой разъединителя в цепи каждого трансформатора.

При новом строительстве и реконструкции ПС применение отделителей и короткозамыкателей не допускается.

При применении типовых схем для конкретной ПС с заданным количеством РУ разных напряжений и ВЛ подлежат определению:

- типы, количество и технические параметры основного оборудования;

- необходимость и места установки регулирующих и компенсирующих устройств, токоограничивающих и дугогасящих реакторов, а также схемы их присоединения;

- режимы нейтралей трансформаторов всех классов напряжений;

- параметры оборудования высокочастотной обработки линий и количество обрабатываемых фаз;

- необходимость установки устройств для плавки гололеда на проводах и тросах ВЛ.

Для защиты от перенапряжений на всех типовых схемах показаны ограничители перенапряжений (ОПН). Установка ОПН на приведенных схемах изображена условно. Необходимость и место установки ОПН определяется при конкретном проектировании:

- Для всех классов напряжений в цепях трансформаторов и шунтирующих реакторов должны быть установлены ОПН.

- Необходимость установки ОПН на шинах и их количество определяются сравнением расстояний по ошиновке от ОПН у трансформаторов до самого удаленного присоединения с наибольшим допустимым расстоянием по ПУЭ и характеристиками ОПН.

- Необходимость установки ОПН для защиты оборудования от коммутационных перенапряжений в ячейках ВЛ 330 кВ и выше и длиной линий более 50 км определяется расчетом.

- Для защиты оборудования КРУЭ от грозовых перенапряжений ОПН устанавливается между вводом воздушной линии в КРУЭ и последней опорой. При применении для захода в КРУЭ кабельных вставок ОПН устанавливается в месте перехода кабеля в воздушную линию. Установка ОПН со стороны трансформаторов, автотрансформаторов или шунтирующих реакторов (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.

- Неиспользуемые обмотки низшего и среднего напряжений силовых трансформаторов (автотрансформаторов), а также обмотки, временно отключенные от шин РУ в грозовой период, должны быть соединены в звезду или треугольник и защищены ОПН, включенными между вводами каждой фазы и землей. Защита неиспользуемых обмоток не требуется, если к ним постоянно присоединена кабельная линия длиной не менее 30 м, имеющая заземленную оболочку или броню.

В схемах 7, 8, 16 и 17 предусмотрена установка общего линейного разъединителя, с помощью которого после отключения выключателей отключается линия с последующим включением линейных выключателей. В связи с усложнением в указанных схемах допускается, при соответствующем обосновании, общий линейный разъединитель не устанавливать.

В схемах РУ не изображаются трансформаторы тока, встроенные в силовые трансформаторы, остальные трансформаторы тока (ТТ) показаны независимо от того, встроены они в выключатель или являются отдельностоящими.

Количество ТТ и их вторичных обмоток должно обеспечивать раздельное подключение средств РЗА, средств АИИС КУЭ и других измерений. Для подключения АИИС КУЭ трансформаторы тока напряжением 220 кВ и выше должны иметь измерительную обмотку класса точности 0,2 S, а для напряжения 150 кВ и ниже – 0,5 S.

Устройства РЗА должны подключаться к разным вторичным обмоткам класса «Р» в целях обеспечения необходимых надежности, резервирования и точности измерений.

Отдельностоящие ТТ применяются при отсутствии встроенных в другие аппараты трансформаторов.

При выборе типа и количества трансформаторов напряжения (ТН) нужно руководствоваться следующим:

- Следует обеспечивать работу ТН в требуемом классе точности при нормальных, послеаварийных и ремонтных режимах работы электрической сети. Отступление от этого требования в каждом конкретном случае обосновывается. ТН должны иметь отдельную вторичную обмотку для подключения средств АИИС КУЭ и измерительных приборов класса точности не ниже 0,2 (для ВЛ 220 и выше) и не хуже 0,5 для остальных напряжений.

- Следует предотвращать возможный феррорезонанс напряжений в РУ 110-500 кВ с ТН электромагнитного типа и делительными конденсаторами, включенными параллельно гасительным камерам выключателей, а также при отсутствии конденсаторов и наличии большого числа присоединений. При наличии ТН разных типов применение ТН электромагнитного типа определяется на основании технико-экономического сравнения, учитывающего возможные мероприятия по устранению феррорезонанса, количества и стоимости примененного оборудования. Предпочтение следует отдавать антирезонансным ТН.

- На каждой системе (секции) шин в РУ напряжением до 220 кВ при числе присоединений, подключенных к данной секции, больше 7 и для РУ 330-750 кВ для обеспечения работы РЗА и АИИС КУЭ рекомендуется устанавливать по два комплекта ТН с четырьмя обмотками.

- В схемах многоугольников рекомендуется для осуществления АПВ с контролем наличия напряжения и синхронизма при отключениях соответствующего присоединения устанавливать ТН в каждой вершине.

- В случае обоснованной необходимости установки на ВЛ двух ТН они устанавливаются с разных сторон высокочастотного заградителя. До заградителя со стороны ВЛ предпочтительна установка ТН емкостного типа. Другой ТН должен присоединяться по другую сторону от ВЧ заградителя.

- В схемах «мостика» следует предусматривать ТН в узлах, к которым подключена ремонтная перемычка.

- В схеме 500-15 (с присоединением линий через 2 выключателя), где нет общего линейного разъединителя, ТН устанавливается на ВЛ с обеих сторон заградителя.

- В районах холодного климата применение ТН электромагнитного типа предпочтительнее.

- В схемах РУ на среднем напряжении 110 и 220 кВ, на вводах автотрансформаторов при соответствующем обосновании устанавливается ТН.

- ТН к сборным шинам присоединяются через разъединители. Допускается присоединение ТН к шинам, при соответствующем обосновании, без разъединителя (возможность отключения секции шин, перевода питания РЗА на другой ТН и др.).

В случае допущения на ПС напряжением 330 кВ и выше длительных неполнофазных режимов работы отдельных автотрансформаторов (AT) и шунтирующих реакторов схема должна обеспечивать:

- сохранение в работе в системе защиты от перенапряжений ОПН или разрядников отключаемых фаз соответствующего оборудования;

- возможность перевода питания собственных нужд на другой источник питания (от другого AT или другой ПС);

- при наличии реакторно-резисторного устройства в нейтрали AT параллельный ему аппарат, который позволяет шунтировать это устройство в неполнофазном режиме.

Для РУ 150 кВ применяются схемы, рекомендованные для напряжения 110 кВ.

Сборные шины РУ секционируют при большом числе присоединений, для ограничения токов КЗ, при необходимости системного деления сети, для ограничения числа одновременно срабатывающих выключателей при КЗ.

На ПС с одной группой трансформаторов и шунтирующих реакторов подключение резервных фаз необходимо выполнять при снятом напряжении с помощью смонтированных перемычек (так называемых «джемперных» схем – без разъединителей).

Если по условиям электроснабжения к схеме РУ предъявляются требования о недопустимости отключения присоединений (ВЛ, трансформатор) при отказе выключателя в РУ, то применяются схемы с подключением присоединений через два выключателя (схемы 6Н, 7, 8, 9Н, 9 АН, 15, 16, 17).

Если при повреждениях допускается кратковременное оперативное отключение присоединений, а также для исключения даже кратковременного отключения присоединений при плановом их переключении, применяются схемы с обходными системами шин (схемы 12, 12Н), или схемы с двумя системами шин (13), или с двумя системами шин и обходной системой шин (13Н и 14).

Если допускается отключение присоединений на время ремонта или замены выключателя, то применяются схемы с одним выключателем на присоединение.

Для РУ 220 кВ и ниже в первую очередь рекомендуется рассматривать и применять упрощенные (блочные, мостиковые) схемы (ЗН, 4Н, 5Н), схемы многоугольников (6Н, 7), схемы с одной секционированной системой шин (9) и схемы с одной системой шин с секционирующими цепочками из двух или трех выключателей с подключением ответственных присоединений в секционирующие цепочки (9Н, 9АН).

При разработке схем РУ необходимо соблюдать «Регламент взаимодействия ОАО «ФСК ЕЭС» И ОАО «СО ЕЭС» по подготовке к утверждению схем электрических соединений подстанций и линий электропередачи при новом строительстве, расширении, техническом перевооружении и реконструкции объектов электросетевого комплекса, принадлежащих ОАО «ФСК ЕЭС».

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.