ГЛАВНЫЕ СХЕМЫ ПОДСТАНЦИЙ

Общие сведения

Главная схема электрических соединений подстанции выбира­ется с учетом схемы развития электрических сетей энергосистемы или схемы электроснабжения района.

По способу присоединения к сети все подстанции можно раз­делить на тупиковые, ответвительные, проходные, узловые.

Тупиковая подстанция — это подстанция, получающая электроэнергию от одной электроустановки по одной или несколь­ким параллельным линиям.

Ответвительная подстанция присоединяется глухой отпайкой к одной или двум проходящим линиям.

Проходная подстанция включается в рассечку одной или двух линий с двусторонним или односторонним питанием.

Узловая подстанция — это подстанция, к которой при­соединено более двух линий питающей сети, приходящих от двух или более электроустановок.

По назначению различают потребительские и системные под­станции.

Схема подстанций тесно увязывается с назначением и спосо­бом присоединения подстанции к питающей сети и должна:

обеспечивать надежность электроснабжения потребителей под­станции и перетоков мощности по межсистемным или магист­ральным связям в нормальном и в послеаварийном режимах;

учитывать перспективу развития;

допускать возможность постепенного расширения РУ всех на­пряжений;

учитывать требования противоаварийной автоматики;

обеспечивать возможность проведения ремонтных и эксплуата­ционных работ на отдельных элементах схемы без отключения соседних присоединений.

Число одновременно срабатывающих выключателей должно быть не более:

двух — при повреждении линии;

четырех — при повреждении трансформаторов напряжением до 500 кВ, трех — 750 кВ.

В соответствии с этими требованиями разработаны типовые схемы распределительных устройств подстанций 6 — 750 кВ, которые должны применяться при проектировании подстанций.

Нетиповая главная схема должна быть обоснована технико-эко­номическим расчетом.

Схемы тупиковых и ответвительных подстанций

Тупиковые однотрансформаторные подстан­ции на стороне 35 —330 кВ выполняются по схеме блока трансформатор — линия без коммутационной аппаратуры или с одним разъединителем (рис. 17, а), если защита линии со стороны питающего конца имеет достаточную чувствительность к повреждениям в трансформаторе. Такая схема может также применяться, если предусмотрена передача телеотключающего сигнала для подстанций 330 кВ с трансформаторами любой мощ­ности, а для подстанций 110 — 220 кВ с трансформаторами более 25 MB А. При кабельном вводе в трансформатор разъединители не устанавливаются.

Предохранители на стороне 35, 110 кВ силовых трансформа­торов не применяются. На тупиковых и ответвительных подстан­циях только на 110 кВ допускается применять схемы с отделите­лями (рис. 17, б) за исключением: подстанций, расположен­ных в зонах холодного климата, а также в особо гололедном рай­оне; если действия отделителей и короткозамыкателей приводят к выпадению из синхронизма синхронных двигателей у потреби­теля; на подстанциях транспорта и добычи нефти и газа; для присоединения трансформаторов мощностью более 25 MBА; в цепях трансформаторов, присоединенных к линиям, имеющим ОАПВ.

В схеме подстанции по рис. 17, б на стороне 110 кВ установле­ны разъединитель QS, отделитель QR и в одной фазе — короткозамыкатель QN, на стороне 6 —10 кВ — выключатель Q2.

В тех случаях, когда рассмотренные выше схемы не рекомен­дуются, применяют типовую схему с выключателем на стороне 35 — 500 кВ (рис. 17, в).

Рисунок 17. Схемы блоков трансформатор – линия:

а – без выключателя ВН; б – с отделителем ВН; в – с выключателем ВН

Схемы проходных подстанций

При необходимости секционирования линий, мощности транс­форматоров до 63 MB А включительно и напряжении 35 — 220 кВ рекомендуются мостиковые схемы (рис. 18). Схема, изображен­ная на рис. 18, а, применяется на стороне 110 кВ при мощности трансформаторов до 25 MB А включительно. Ремонтная перемыч­ка с разъединителями QS7, QS8 нормально отключена одним разъединителем (QS7).

Выключатель Q1 в мостике включен, если по линиям W1, W2 происходит транзит мощности. Если необходимо исключить па­раллельную работу линий W1, W2 с точки зрения ограничения токов КЗ, выключатель Q1 отключен. При повреждении транс­форматора (Т1) отключается выключатель со стороны 6 (10) кВ Q4, включается короткозамыкатель QN1, отключается выключа­тель Q2 на питающем конце линии W1 и отключается отделитель QR1, а затем разъединитель QS1.

Рисунок 18. Схемы мостика:

а — с выключателем в перемычке и отделителями в цепях трансформаторов; б — с выключателями в цепи линий и ремонтной перемычкой со стороны линий

Если по режиму работы сети необходимо восстановить в работе линию W1, то автоматически включается выключатель на питающем конце этой линии и вы­ключатель мостика Q1, таким образом, транзит по линиям W1, W2 восстановлен. Ремонтная перемычка используется при реви­зии выключателя Q1, для этого включается QS7, отключаются Q1 и QS3, QS4. Транзит по линиям W1, W2 осуществляется по ремонт­ной перемычке, трансформаторы Т1, Т2 в работе.

В сетях 220 кВ и трансформаторах до 63 MB А включительно для увеличения надежности работы отделители заменяют выклю­чателями Q1, Q2 (рис. 18, б).

Ремонтная перемычка разомкнута разъединителем QS9. Выклю­чатель Q3 в мостике включен, что обеспечивает транзит мощности по линиям W1 и W2. При аварии в трансформаторе Т1 отключают­ся выключатель со стороны 6 (10) кВ и выключатели Q1 и Q3. После отключения разъединителя QS3 включаются Q1 и Q3, и транзит восстанавливается. Для ремонта Q1 включают ремонтную перемыч­ку (разъединитель QS9), отключают Q1 и разъединители QS1 и QS2. Если в этом режиме произойдет авария в Т2, то отключаются Q2 и Q3 и оба трансформатора остаются без питания. Необходимо отключить QS6 и включить Q3 и Q2, тогда Т1 подключается к обе­им линиям. Этот недостаток можно устранить, если мостик и ре­монтную перемычку поменять местами. В этом случае при повреж­дении в трансформаторе отключается один выключатель на сторо­не ВН трансформатора, выключатель в мостике остается включен­ным, значит, транзит мощности по W1, W2 сохраняется.

Если проектом системной автоматики в линиях 220 кВ предус­матривается ОАПВ, то вместо рассмотренной схемы рекоменду­ется схема четырехугольника.

Схема четырехугольника применяется при двух линиях и двух трансформаторах при необходимости секционирования транзит­ных линий, при ответственных потребителях и мощности транс­форматоров при напряжении 220 кВ 125 MB А и более и любой мощности при напряжении 330 — 750 кВ.

Схемы мощных узловых подстанций

На шинах 330 — 750 кВ узловых подстанций осуществляется связь отдельных частей энергосистемы или связь двух систем, поэтому к схемам на стороне ВН предъявляют повышенные требования в отношении надежности. Как правило, в этом случае применяют схемы с многократным присоединением линий: кольцевые схемы, схемы 3/2 выключателя на цепь и схемы трансформатор — шины с присоединением линий через два выключателя (при трех и четырех линиях) или с полуторным присоединением линий (при пяти-шести линиях).

На рис. 19 показана схема мощной узловой подстанции. На стороне 330 — 750 кВ применена схема шины — автотрансформа­тор. В цепи каждой линии — два выключателя, автотрансформато­ры присоединяются к шинам без выключателя (устанавливаются разъединители с дистанционным приводом). При повреждении Т1 отключаются все выключатели, присоединенные к К1, работа ли­ний 330—750 кВ при этом не нарушается. После отключения Т1 со всех сторон дистанционно отключается разъединитель QS1 и схе­ма со стороны ВН восстанавливается включением всех выключа­телей, присоединенных к первой системе шин К1.

В зависимости от числа линий 330—750 кВ возможно примене­ние кольцевых схем или схемы 3/2 выключателя на цепь.

На стороне среднего напряжения 110—220 кВ мощных под­станций применяется схема с одной рабочей и одной обходной системами шин или с двумя рабочими и одной обходной система­ми шин.

При выборе схемы на стороне НН в первую очередь решается вопрос об ограничении тока КЗ. Для этой цели можно применять трансформаторы с повышенным значением u_к, трансформаторы с расщепленной обмоткой НН или устанавливать реакторы в цепи трансформатора. В схеме, показанной на рис. 19, на стороне НН установлены сдвоенные реакторы. Синхронные компенсаторы с пусковыми реакторами присоединены непосредственно к выво­дам НН автотрансформаторов. Присоединение мощных GC к ши­нам 6 —10 кВ привело бы к недопустимому увеличению токов КЗ.

В цепях автотрансформаторов со стороны НН для независимо­го регулирования напряжения могут устанавливаться линейные регулировочные трансформаторы JIPT.

Рисунок 19. Схема узловой подстанции