СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ НА СТОРОНЕ 6-10 кB

а) Схема с одной системой сборных шин

Наиболее простой схемой электроустановок на стороне 6—10 кВ является схема с одной несекционированной системой сборных шин (рис. 4, а).

Схема проста и наглядна. Источники питания и линии 6-10 кВ при­соединяются к сборным шинам с помощью выключателей и разъедините­лей. На каждую цепь необходим один выключатель, который служит для отключения и включения этой цепи в нормальных и аварийных режимах; При необходимости отключения линии W1 достаточно отключить выклю­чатель Q1. Если выключатель Q1 выводится в ремонт, то после его отклю­чения отключают разъединители: сначала линейный QS1, а затем шинный QS 2.

Таким образом, операции с разъединителями необходимы только при выводе присоединения в целях обеспечения безопасного производства ра­бот. Вследствие однотипности и простоты операций с разъединителями аварийность из-за неправильных действий с ними дежурного персонала мала, что относится к достоинствам рассматриваемой схемы.

Рисунок 4. Схемы с одной системой сборных шин, несекционированных (а) и секциони­рованных выключателями (б)

Схема с одной системой шин позволяет использовать комплектные рас­пределительные устройства (КРУ), что снижает стоимость монтажа, позво­ляет широко применять механизацию и уменьшить время сооружения электроустановки.

Наряду с достоинствами схема с одной несекционированной системой шин обладает рядом недостатков. Для ремонта сборных шин и шинных разъединителей любого присоединения необходимо полностью снять на­пряжение со сборных шин, т. е. отключить источники питания. Это приво­дит к перерыву электроснабжения всех потребителей на время ремонта.

При КЗ на линии, например в точке К1 (рис. 4, а), должен отключить­ся соответствующий выключатель (Q4), а все остальные присоединения должны остаться в работе; однако при отказе этого выключателя отклю­чатся выключатели источников питания Q5, Q6, вследствие чего сборные шины останутся без напряжения. Короткое замыкание на сборных шинах (точка К2) также вызывает отключение источников питания, т. е. прекра­щение электроснабжения потребителей. Указанные недостатки частично устраняются путем разделения сборных шин на секции, число которых обычно соответствует количеству источников питания.

На рис. 4,б показана схема с одной системой сборных шин. секциони­рованной выключателем. Схема сохраняет все достоинства схем с одиноч­ной системой шин; кроме того, авария на сборных шинах приводит к от­ключению только одного источника и половины потребителей; вторая секция и все присоединения к ней остаются в работе.

Достоинствами схемы являются простота, наглядность, экономич­ность, достаточно высокая надежность, что можно подтвердить на при­мере присоединения главной понизительной подстанции (ГПП) к шинам электроустановки двумя линиями W3, W4 (рис. 4,б). При повреждении одной линии (КЗ в точке К2) отключаются выключатели Q2, Q3 и автома­тически включается QB2, восстанавливая питание первой секции ГПП по линии W4.

При КЗ на шинах в точке К1 отключаются выключатели QB1, Q6, Q3 и автоматически включается QB2. При отключении одного источника на­грузку принимает оставшийся в работе источник питания.

Таким образом, питание ГПП в рассмотренных аварийных режимах не нарушается благодаря наличию двух питающих линий, присоединенных к разным секциям станции, каждая из которых должна быть рассчитана на полную нагрузку (100%-ный резерв по сети). При наличии такого резерва по сети схема с одной секционированной системой шин может быть реко­мендована для ответственных потребителей.

Однако схема обладает и рядом недостатков.

При повреждении и последующем ремонте одной секции ответственные потребители, нормально питающиеся с обеих секций, остаются без резер­ва, а потребители, нерезервированные по сети, отключаются на все время ремонта. В этом же режиме источник питания, подключенный к ремонти­руемой секции, отключается на все время ремонта.

Последний недостаток можно устранить, присоединив источники пита­ния одновременно к двум секциям, но это усложняет конструкцию распре­делительного устройства и увеличивает число секций (по две секции на каждый источник).

В рассмотренной схеме (рис. 4, б) секционный выключатель QB1 в нор­мальном режиме включен. Такой режим обычно принимают на электро­станциях, чтобы обеспечить параллельную работу генераторов. На под­станциях секционный выключатель в нормальном режиме отключен в це­лях ограничения токов КЗ.

Схема с одной системой сборных шин широко применяется для под­станций на напряжении 6 —10 кВ и для питания собственных нужд станций, где в полной мере можно использовать ее достоинства, особенно благодаря применению КРУ.

На генераторном напряжении электростанций, отдающих большую часть электроэнергии близко расположенным потребителям, возможно применение схемы с одной системой шин, соединенной в кольцо (рис. 5). Сборные шины разделены на секции по числу генераторов. Секции соеди­няются между собой с помощью секционных выключателей QB и сек­ционных реакторов LRB, которые служат для ограничения тока КЗ на шинах. Линии 6 —10 кВ присоединяются к шинам КРУ, получающим пита­ние через групповые сдвоенные реакторы LR1, LR2, LR3 от соответствую­щих секций главного распределительного устройства. Количество груп­повых реакторов зависит от числа линий и общей нагрузки потребителей 6—10 кВ. Благодаря малой вероятности аварий в самом реакторе и оши­новке от реактора до главных сборных шин и до сборок КРУ присоединение группового реактора осуществляется без выключателя, предусматри­вается лишь разъединитель для ремонтных работ в ячейке реактора. Для линий в этих случаях применяют ячейки КРУ.

Рисунок 5. Схема с одной системой сборных шин, соединенных в кольцо

Каждая ветвь сдвоенного реактора может быть рассчитана на ток от 600 до 3000 А, т. е. возможно присоединение нескольких линий напряжением 6 кВ к каждой сборке. На схеме (рис. 5) восемнадцать линий присоеди­нены через три групповых реактора; таким образом, число присоединений к главным сборным шинам уменьшается по сравнению со схемой без групповых реакторов на 15 ячеек, что значительно увеличивает надежность работы главных шин электростанции, снижает затраты на сооружение РУ за счет уменьшения числа реакторов и уменьшает время монтажа благода­ря применению комплектных ячеек для присоединения линий 6—10 кВ.

Питание ответственных потребителей производится не менее чем двумя линиями от разных сдвоенных реакторов, что обеспечивает надежность электроснабжения.

Если шины генераторного напряжения разделены на три-четыре секции, не соединенные в кольцо, то возникает необходимость выравнивания на­пряжения между секциями при отключении одного генератора. Так, при отключении генератора G1 нагрузка первой секции питается от оставшихся в работе генераторов G2 и G3, при этом ток от G2 проходит через реактор LRB1, а ток от G3 проходит через два реактора — LRB2 и LRB1. Из-за по­тери напряжения в реакторах уровень напряжения на секциях будет не­одинаков: наибольший на секции ВЗ и наименьший на секции В1. Для по­вышения напряжения на секции В1 необходимо шунтировать реактор LRB1, для чего в схеме предусмотрен шунтирующий разъединитель QSB1. В рассматриваемом режиме второй шунтирующий разъединитель не вклю­чается, так как это приведет к параллельной работе генераторов G2 и G3 без реактора между ними, что недопустимо по условиям отключения КЗ.

Порядок операций шунтирующими разъединителями должен быть сле­дующим: отключить секционный выключатель QB, включить шунтирую­щий разъединитель QSB, включить секционный выключатель QB.

Чем больше секций на электростанции, тем труднее поддерживать одинаковый уровень напряжения, поэтому при трех и более секциях сборные шины соединяют в кольцо. В схеме на рис.5 первая секция мо­жет быть соединена с третьей секционным выключателем и реактором, что создает кольцо сборных шин. Нормально все секционные выключатели включены, и генераторы работают параллельно. При КЗ на одной секции отключаются генератор данной секции и два секционных выключателя, од­нако параллельная работа других генераторов не нарушается.

При отключении одного генератора потребители данной секции полу­чают питание с двух сторон, что создает меньшую разницу напряжений на секциях и позволяет выбирать секционные реакторы на меньший ток, чем в схеме с незамкнутой системой шин.

В схеме кольца номинальный ток секционных реакторов принимают примерно равным 50 — 60% номинального тока генератора, а сопротивле­ние их - 8-10%.

Рассмотренная схема рекомендуется для ТЭЦ с генераторами до 63 МВт включительно, если потребители питаются по резервируемым ли­ниям, а число присоединений к секции не превышает шести — восьми.

б) Схема с двумя системами сборных шин

С учетом особенностей электроприемников (I, II категории), схемы электроснабжения их (отсутствие резерва по сети), а также большого коли­чества присоединений к сборным шинам для главного распределительного устройства ТЭЦ при технико-экономическом обосновании может предус­матриваться схема с двумя системами сборных шин (рис. 6), в которой каждый элемент присоединяется через развилку двух шинных разъедините­лей, что позволяет осуществлять работу как на одной, так и на другой си­стеме шин.

Рисунок 6. Схема с двумя системами сборных шин

На рис. 6 схема изображена в рабочем состоянии: генера­торы G1 и G2 присоединены на первую систему сборных шин А1, от которой получают питание групповые реакторы и трансформаторы связи Т1 и Т2. Рабочая система шин секционирована выключателем QB и реак­тором LRB, назначение которых такое же, как и в схеме с одной системой шин. Вторая система шин А2 является резервной, напряжение на ней нор­мально отсутствует. Обе системы шин могут быть соединены между собой шиносоединительными выключателями QA1 и QA2, которые в нормаль­ном режиме отключены.

Возможен и другой режим работы этой схемы, когда обе системы шин находятся под напряжением и все присоединения распределяются между ними равномерно. Такой режим, называемый работой с фиксированным присоединением цепей, обычно применяется на шинах повышенного напря­жения.

Схема с двумя системами шин позволяет производить ремонт одной системы шин, сохраняя в работе все присоединения. Так, при ремонте одной секции рабочей системы шин А1 все присоединения ее переводят на резервную систему шин А2, для чего производят следующие операции:

включают шиносоединительный выключатель QA2 и с его привода сни­мают оперативный ток;

проверяют включенное положение QA2;

включают на систему шин А2 разъединители всех переводимых при­соединений;

отключают от системы шин А1 разъединители всех присоединений, кроме разъединителей QA2 и трансформатора напряжения;

переключают питание цепей напряжения релейной защиты, автоматики и измерительных приборов на трансформатор напряжения системы шин А2;

проверяют по амперметру отсутствие нагрузки на QA2;

на привод подают оперативный ток и отключают QA2;

производят подготовку к ремонту секции шин А1.

При КЗ на первой секции рабочей системы шин А1 отключаются гене­ратор G1, секционный выключатель QB и трансформатор связи Т1.

Для восстановления работы потребителей в этом случае необходимо выпол­нить переключения:

отключить все выключатели, не отключенные релейной защитой (вы­ключатели тупиковых линий);

отключить все разъединители от поврежденной секции;

включить разъединители всех присоединений первой секции на резерв­ную систему шин;

включить выключатель трансформатора связи Т1, подав тем самым на­пряжение на резервную систему шин для проверки ее исправности;

включить выключатели наиболее ответственных потребителей;

развернуть генератор G1 и после синхронизации включить его выклю­чатель;

включить выключатели всех отключившихся линий.

В этой схеме можно использовать шиносоединительный выключатель для замены выключателя любого присоединения.

Рассматриваемая схема является гибкой и достаточно надежной. К недостаткам ее следует отнести большое количество разъединителей, изоляторов, токоведущих материалов и выключателей, более сложную кон­струкцию распределительного устройства, что ведет к увеличению капи­тальных затрат на сооружение ГРУ. Существенным недостатком является использование разъединителей в качестве оперативных аппаратов. Боль­шое количество операций разъединителями и сложная блокировка между выключателями и разъединителями приводят к возможности ошибочного отключения тока нагрузки разъединителями. Вероятность аварий из-за не­правильного действия обслуживающего персонала в схемах с двумя систе­мами шин больше, чем в схемах с одной системой шин.

Схема с двумя системами шин может быть применена на расширяемых ТЭЦ, на которых ранее была выполнена такая схема.

СХЕМЫЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ НА СТОРОНЕ 35 кВ И ВЫШЕ

а) Упрощенные схемы РУ

При небольшом количестве присоединений на стороне 35 — 220 кВ при­меняют упрощенные схемы, в которых обычно отсутствуют сборные шины, число выключателей уменьшенное. В некоторых схемах выключате­лей высокого напряжения вообще не предусматривают. Упрощенные схемы позволяют уменьшить расход электрооборудования, строительных материалов, снизить стоимость распределительного устройства, ускорить его монтаж. Такие схемы получили наибольшее распространение на подстанциях.

Одной из упрощенных схем является схема блока трансформатор — ли­ния (рис. 7, а). В блочных схемах элементы электроустановки соединяются последовательно без поперечных связей с другими блоками.

Рисунок 7. Упрощенные схемы на стороне ВН:

а - блок трансформатор - линия с выключателем ВН; б - блок трансформатор —линия с отделителем; в — два блока с отделителями и неавтоматической перемычкой; г — мостик с выключателями

В рас­сматриваемой схеме трансформатор соединен с линией W выключате­лем Q2. При аварии в линии отключаются выключатель Q1 в начале линии (на районной подстанции) и Q2 со стороны ВН трансформатора, при КЗ в трансформаторе отключаются Q2 и Q3. В блоках генератор — трансфор­матор — линия выключатель Q2 не устанавливается, любое повреждение в блоке отключается выключателями генераторным Q3 и на районной под­станции Q1.

В блоках трансформатор — линия на подстанциях (рис. 7,б) со сто­роны высокого напряжения устанавливаются отделители QR и короткозамыкатели QN. Для отключения трансформатора в нормальном режиме, достаточно отключить нагрузку выключателем Q2 со стороны 6—10 кВ, а затем отключить ток намагничивания трансформатора отделителем QR. Допустимость последней операции зависит от мощности трансформатора и его номинального напряжения.

При повреждении в трансформаторе релейной защитой отключается выключатель Q2 и посылается импульс на отключение выключателя Q1 на подстанции энергосистемы. Отключающий импульс может передаваться по специально проложенному кабелю, по линиям телефонной связи или по высокочастотному каналу линии высокого напряжения. Получив телеот-ключающий импульс (ТО), выключатель Q1 отключается, после чего авто­матически отключается отделитель QR. Транзитная линия, к которой при­соединяется трансформатор, должна остаться под напряжением, поэтому после срабатывания QR автоматически включается выключатель Q1. Пау­за в схеме автоматического повторного включения (АПВ) должна быть со­гласована с временем отключения QR, в противном случае линия будет включена на неустраненное повреждение в трансформаторе.

Отключение Q1 можно обеспечить без передачи телеотключающего им­пульса. Для этого на стороне ВН установлен короткозамыкатель QN. За­щита трансформатора, срабатывая, подает импульс на привод QN, ко­торый, включаясь, создает искусственное КЗ. Релейная защита линии W1 срабатывает и отключает Q1. Необходимость установки короткозамыкате-ля вытекает из того, что релейная защита линии W1 на подстанции энерго­системы может оказаться нечувствительной к повреждениям внутри транс­форматора. Однако применение короткозамыкателей создает тяжелые условия для работы выключателя на питающем конце линии (Q1), так как этому выключателю приходится отключать неудаленные КЗ.

Основным достоинством схемы (рис. 7,б) является экономичность, что привело к широкому применению таких схем для однотрансформаторных подстанций, включаемых глухой отпайкой к транзитной линии.

Надежность работы рассмотренной схемы зависит от четкости и на­дежности работы отделителей и короткозамыкателей, поэтому целесооб­разна замена короткозамыкателей открытого исполнения на элегазовые. По тем же причинам вместо отделителя может быть устано­влен выключатель нагрузки QW.

На двухтрансформаторных подстанциях 35-220 кВ применяется схема двух блоков трансформатор — линия, которые для большей гибкости со­единены неавтоматической перемычкой из двух разъединителей QS3, QS4 (рис. 7, в). В нормальном режиме один из разъединителей перемычки должен быть отключен. Если этого не сделать, то при КЗ в любой линии (W1 или W2) релейной защитой отключаются обе линии, нарушая элек­троснабжение всех подстанций, присоединенных к этим линиям.

Отключения трансформаторов (оперативные и аварийные) происходят так же, как и в схеме одиночного блока (рис. 7,б). Перемычка из двух разъединителей используется при отключениях линий.

При устойчивом повреждении на линии W1 отключаются Q1, Q3 и действием АВР на стороне 6—10 кВ включается секционный выключа­тель QB, обеспечивая питание потребителей от Т2. Если линия выводится в ремонт, то действиями дежурного персонала подстанции или оператив­ной выездной бригадой отключается линейный разъединитель QS1, вклю­чается разъединитель в перемычке и трансформатор Т1 ставится под на­грузку включением выключателя со стороны НН (Q3) с последующим отключением секционного выключателя. В этой схеме возможно питание Т1 от линии W2 при ремонте линии W1 (или питание Т2 от линии W1).

На подстанциях 220 кВ перед отделителями QR1 и QR2 устанавли­ваются разъединители.

На стороне BН электростанций на первом этапе ее развития возможно применение схемы мостика с выключателями (рис. 7, г) с возможностью перехода впоследствии к схемам со сборными шинами.

В схеме для четырех присоединений устанавливаются три выключателя Q1, Q2, Q3 (рис. 7, г). Нормально выключатель Q3 на перемычке между двумя линиями W1 и W2 (в мостике) включен. При повреждении на ли­нии W1 отключается выключатель Q1, трансформаторы Т1 и Т2 остают­ся в работе, связь с энергосистемой осуществляется по линии W2. При повреждении в трансформаторе Т1 отключаются выключатель Q4 со сто­роны 6—10 кВ и выключатели Q1 и Q3. В этом случае линия W1 оказалась отключенной, хотя никаких повреждений на ней нет, что является недостатком схемы мостика. Если учесть, что аварийное отключение трансформаторов бывает редко, то с таким недостатком схемы можно ми­риться, тем более что после отключения Q1 и Q3 и при необходимости вы­вода в ремонт поврежденного трансформатора отключают разъединитель QS1 и включают Q1, Q3, восстанавливая работу линии W1.

Для сохранения в работе обеих линий при ревизии любого выключа­теля (Q1, Q2, Q3) предусматривается дополнительная перемычка из двух разъединителей QS3, QS4. Нормально один разъединитель QS3 перемычки отключен, все выключатели включены. Для ревизии выключателя Q1 пред­варительно включают QS3, затем отключают Q1 и разъединители по обе стороны выключателя. В результате оба трансформатора и обе линии остались в работе. Если в этом режиме произойдет КЗ на одной линии, то отключится Q2, т. е. обе линии останутся без напряжения.

Для ревизии выключателя Q3 также предварительно включают пере­мычку, а затем отключают Q3. Этот режим имеет тот же недостаток: при КЗ на одной линии отключаются обе линии.

Вероятность совпадения аварии с ревизией одного из выключателей тем больше, чем больше длительность ремонта выключателя, поэтому как окончательный вариант развития эта схема на электростанциях не приме­няется.

На стороне 35 — 220 кВ подстанций допускается применение схемы мо­стика с выключателями в цепи трансформаторов вместо отделителей и ко­роткозамыкателей, если по климатическим условиям установка последних недопустима.

б) Кольцевые схемы

В кольцевых схемах (схемах многоугольников) выключатели соеди­няются между собой, образуя кольцо. Каждый элемент — линия, трансфор­матор — присоединяется между двумя соседними выключателями. Самой простой кольцевой схемой является схема треугольника (рис. 8, а). Ли­ния W1 присоединена к схеме выключателями Q1, Q2, линия W2 — выклю­чателями Q2, Q3, трансформатор — выключателями Ql, Q3. Многократное присоединение элемента в общую схему увеличивает гибкость и надеж­ность работы, при этом число выключателей в рассматриваемой схеме не превышает числа присоединений. В схеме треугольника на три присоедине­ния — три выключателя, поэтому схема экономична.

В кольцевых схемах ревизия любого выключателя производится без перерыва работы какого-либо элемента. Так, при ревизии выключателя Q1 отключают его и разъединители, установленные по обе стороны выключа­теля. При этом обе линии и трансформатор остаются в работе, однако

Рисунок 8. Кольцевые схемы

схема становится менее надежной из-за разрыва кольца. Если в этом режи­ме произойдет КЗ на линии W2, то отключатся выключатели Q2 и Q3, вследствие чего обе линии и трансформатор останутся без напряжения. Полное отключение всех элементов подстанции произойдет также при КЗ на линии и отказе одного выключателя: так, например, при КЗ на ли­нии W1 и отказе в работе выключателя Q1 отключатся выключатели Q2 и Q3. Вероятность совпадения повреждения на линии с ревизией выключа­теля, как было сказано выше, зависит от длительности ремонта выключа­теля. Увеличение межремонтного периода и надежности работы выключа­телей, а также уменьшение длительности ремонта значительно повышают надежность схем.

В кольцевых схемах надежность работы выключателей выше, чем в других схемах, так как имеется возможность опробования любого выклю­чателя в период нормальной работы схемы. Опробование выключателя пу­тем его отключения не нарушает работу присоединенных элементов и не требует никаких переключений в схеме.

На рис. 8,б представлена схема четырехугольника (квадрата). Эта схема экономична (четыре выключателя на четыре присоединения), позво­ляет производить опробование и ревизию любого выключателя без наруше­ния работы ее элементов. Схема обладает высокой надежностью. Отклю­чение всех присоединений маловероятно, оно может произойти при совпадении ревизии одного из выключателей, например Q1, повреждении линии W2 и отказе выключателя второй цепи Q4. В цепях присоединений линий разъединителей не устанавливают, что упрощает конструк­цию ОРУ. При ремонте линии W2 отключают выключатели Q3, Q4 и разъ­единители, установленные в сторону линий. Связь оставшихся в работе присоединений W1,T1 и Т2 осуществляется через выключатели Q1, Q2. Если в этот период повредится Т1, то отключится выключатель Q2, второй трансформатор и линия W1 останутся в работе, но транзит мощности бу­дет нарушен.

Достоинством всех кольцевых схем является использование разъедини­телей только для ремонтных работ. Количество операций разъединителя­ми в таких схемах невелико.

К недостаткам кольцевых схем следует отнести более сложный выбор трансформаторов тока, выключателей и разъединителей, установленных в кольце, так как в зависимости от режима работы схемы ток, протекаю­щий по аппаратам, меняется. Например, при ревизии Q1 (рис. 8,б) в це­пи Q2 ток возрастает вдвое. Релейная защита также должна быть выбрана с учетом всех возможных режимов при выводе в ревизию выключателей кольца.

Схема четырехугольника применяется в РУ 330 кВ и выше электро­станций как один из этапов развития схемы, а также на подстанциях при напряжении 220 кВ и выше.

Достаточно широкое применение получила схема шестиугольника (рис. 8, в), обладающая всеми особенностями разобранных выше схем. Выключатели Q2 и Q5 являются наиболее слабыми элементами схемы, так как их повреждение приводит к отключению двух линий W1 и W2 или W3 и W4. Если по этим линиям происходит транзит мощности, то необходимо проверить, не произойдет ли при этом нарушение устойчивости параллель­ной работы энергосистемы.

В заключение следует отметить, что конструктивное выполнение рас­пределительных устройств по кольцевым схемам позволяет сравнительно просто переходить от схемы треугольника к схеме четырехугольника, а за­тем к схеме блоков трансформатор — шины или к схемам со сборными шинами.

в) Схемы с одной рабочей и обходной системами шин

Одним из важных требований к схемам на стороне высшего напряже­ния является создание условий для ревизий и опробований выключателей без перерыва работы. Этим требованиям отвечает схема с обходной систе­мой шин (рис. 9). В нормальном режиме обходная система шин АО на­ходится без напряжения, разъединители QSO, соединяющие линии и транс­форматоры с обходной системой шин, отключены. В схеме предусматри­вается обходной выключатель QО, который может быть присоединен к любой секции с помощью развилки из двух разъединителей. Секции в этом случае расположены параллельно друг другу. Выключатель QO мо­жет заменить любой другой выключатель, для чего надо произвести сле­дующие операции: включить обходной выключатель QO для проверки исправности обходной системы шин, отключить QO, включить QSO, вклю­чить QО, отключить выключатель Q1, отключить разъединители QS1 и QS2.

После указанных операций линия получает питание через обходную си­стему шин и выключатель Q0 от первой секции (9,б). Все эти операции производятся без нарушения электроснабжения по линии, хотя они свя­заны с большим количеством переключений.

С целью экономии функции обходного и секционного выключателей могут быть совмещены. На схеме рис. 9, а кроме выключателя Q0 есть перемычка из двух разъединителей QS3 и QS4. В нормальном режиме эта перемычка включена, обходной выключатель присоединен к секции В2 и также включен. Таким образом секции В1 и В2 соединены между собой

Рисунок 9. Схема с одной рабочей и обходной системами шин:

а — схема с совмещенным обходным и секционным выключателем и отделителями в цепях трансформаторов; б — режим замены линейного выключателя обходным; в — схема с обход­ным и секционным выключателями

через QO, QS3, QS4, и обходной выключатель выполняет функции секцион­ного выключателя. При замене любого линейного выключателя обходным необходимо отключить QO, отключить разъединитель перемычки (QS3), а затем использовать QO по его назначению. На все время ремонта линей­ного выключателя параллельная работа секций, а следовательно, и линий нарушается. В цепях трансформаторов в рассматриваемой схеме установ­лены отделители (могут устанавливаться выключатели нагрузки QW). При повреждении в трансформаторе (например, Т1) отключаются выключатели линий W1, W3 и выключатель QО. После отключения отделителя QR1 вы­ключатели включаются автоматически, восстанавливая работу линий. Та­кая схема требует четкой работы автоматики.

Схема по рис. 9, а рекомендуется для ВН подстанций (110 кВ) при числе присоединений (линий и трансформаторов) до шести включительно, когда нарушение параллельной работы линий допустимо и отсутствует перспектива дальнейшего развития. Если в перспективе ожидается расши­рение РУ, то в цепях трансформаторов устанавливаются выключатели. Схемы с трансформаторными выключателями могут применяться для на­пряжений 110 и 220 кВ на стороне ВН и СН подстанций.

При большем числе присоединений (7—15) рекомендуется схема с от­дельными обходным QO и секционным QB выключателями. Это позво­ляет сохранить параллельную работу линий при ремонтах выключателей (рис. 9, в).

В обеих рассмотренных схемах ремонт секции связан с отключением всех линий, присоединенных к данной секции, и одного трансформатора, поэтому такие схемы можно применять при парных линиях или линиях, резервируемых от других подстанций, а также радиальных, но не более одной на секцию.

На электростанциях возможно применение схемы с одной секциониро­ванной системой шин по рис. 9, в, но с отдельными обходными выклю­чателями на каждую секцию.

г) Схема с двумя рабочими и обходной системами шин

Для РУ 110 — 220 кВ с большим числом присоединений применяется схема с двумя рабочими и обходной системами шин с одним выключате­лем на цепь (рис. 10, а). Как правило, обе системы шин находятся в рабо­те при соответствующем фиксированном распределении всех присоедине­ний: линии W1, W3, W5 и трансформатор Т1 присоединены к первой системе шин А1, линии W2, W4, W6 и трансформатор Т1 присоединены ко второй системе шин А2, шиносоединительный выключатель QA включен. Такое распределение присоединений увеличивает надежность схемы, так как при КЗ на шинах отключаются шиносоединительный выключатель QA и только половина присоединений. Если повреждение на шинах устойчи­вое, то отключившиеся присоединения переводят на исправную систему шин. Перерыв электроснабжения половины присоединений определяется длительностью переключений. Рассмотренная схема рекомендуется для РУ 110 — 220 кВ на стороне ВН и СН подстанций при числе присоединений 7—15, а также на электростанциях при числе присоединений до 12.

Рисунок 10. Схема с двумя рабочими и обходной системами шин:

а — основная схема; б, в — варианты схем

Для РУ 110 кВ и выше суще­ственными становятся недостатки этой схемы:

отказ одного выключателя при аварии приводит к отключению всех ис­точников питания и линий, присоединенных к данной системе шин, а если в работе находится одна система шин, отключаются все присоединения. Ликвидация аварии затягивается, так как все операции по переходу с одной системы шин на другую производятся разъединителями. Если ис­точниками питания являются мощные блоки турбогенератор — трансфор­матор, то пуск их после сброса нагрузки на время более 30 мин может за­нять несколько часов;

повреждение шиносоединительного выключателя равноценно КЗ на обеих системах шин, т. е. приводит к отключению всех присоединены;

большое количество операций разъединителями при выводе в ревизию и ремонт выключателей усложняет эксплуатацию РУ;

необходимость установки шиносоединительного, обходного выключа­телей и большого количества разъединителей увеличивает затраты на со­оружение РУ.

Некоторого увеличения гибкости и надежности схемы можно достичь секционированием одной или обеих систем шин.

На ТЭС и АЭС при числе присоединений 12—16 секционируется одна система шин, при большем числе присоединений — обе системы шин.

На подстанциях секционируется одна система шин при U = 220 кВ при числе присоединений 12—15 или при установке трансформаторов мощ­ностью более 125 MBА; обе системы шин 110 — 220 кВ секционируются при числе присоединений более 15.

Если сборные шины секционированы, то для уменьшения капитальных затрат возможно применение совмещенных шиносоединительного и об­ходного выключателей QOA (рис. 10,б). В нормальном режиме разъеди­нители QS1, QSO, QS2 включены и обходной выключатель выполняет роль шиносоединительного. При необходимости ремонта одного выключателя отключают выключатель QOA и разъединитель QS2 и используют, обход­ной выключатель по его прямому назначению. В схемах с большим чис­лом линий количество таких переключений в год значительно, что приво­дит к усложнению эксплуатации, поэтому имеются тенденции к отказу от совмещения шиносоединительного и обходного выключателей.

В схеме с секционированными шинами при повреждении на шинах или при КЗ в линии и отказе выключателя теряется только 25 % присоединений (на время переключений), однако при повреждении в секционном выключа­теле теряется 50% присоединений.

Для электростанций с мощными энергоблоками (300 МВт и более) уве­личить надежность схемы можно, присоединив источники или автотранс­форматоры связи через развилку из двух выключателей (рис. 10, в). Эти выключатели в нормальном режиме выполняют функции шиносоедини­тельного. При повреждении на любой системе шин автотрансформатор остается в работе, исключается возможность потери обеих систем шин.

д) Схема с двумя системами шин и тремя выключателями на две цепи

В распределительных устройствах 330 — 750 кВ применяется схема с двумя системами шин и тремя выключателями на две цепи. Как видно из рис. 11, на шесть присоединений необходимо девять выключателей, т. е. на каждое присоединение «полто­ра» выключателя (отсюда происходит второе название схемы: «полутор­ная», или «схема с 3/2 выключателя на цепь»).

Рисунок 11. Схема с 3/2 выключателя на присоединение

Каждое присоединение включено через два выключателя. Для отклю­чения линии W1 необходимо от­ключить выключатели Q1, Q2, для отключения трансформатора Т1 — Q2, Q3.

В нормальном режиме все выклю­чатели включены, обе системы шин находятся под напряжением. Для ре­визии любого выключателя отклю­чают его и разъединители, установленные по обе стороны выключателя. Ко­личество операций для вывода в ревизию — минимальное, разъединители служат только для отделения выключателя при ремонте, никаких опера­тивных переключений ими не производят. Достоинством схемы является то, что при ревизии любого выключателя все присоединения остаются в ра­боте. Другим достоинством полуторной схемы является ее высокая на­дежность, так как все цепи остаются в работе даже при повреждении на сборных шинах. Так, например, при КЗ на первой системе шин отключатся выключатели Q3, Q6, Q9, шины останутся без напряжения, но все присо­единения сохранятся в работе. При одинаковом числе источников питания и линий работа всех цепей сохраняется даже при отключении обеих систем шин, при этом может лишь нарушиться параллельная работа на стороне повышенного напряжения.

Схема позволяет в рабочем режиме без операций разъединителями производить опробование выключателей. Ремонт шин, очистка изолято­ров, ревизия шинных разъединителей производятся без нарушения работы цепей (отключается соответствующий ряд шинных выключателей), все цепи продолжают работать параллельно через оставшуюся под напряже­нием систему шин.

Количество необходимых операций разъединителями в течение года для вывода в ревизию поочередно всех выключателей, разъединителей и сборных шин значительно меньше, чем в схеме с двумя рабочими и об­ходной системами шин.

Для увеличения надежности схемы одноименные элементы присоеди­няются к разным системам шин: трансформаторы Т1, ТЗ и линия W2 — к первой системе шин, линии W1, W3 — трансформатор Т2 — ко второй си­стеме шин. При таком сочетании в случае повреждения любого элемента или сборных шин при одновременном отказе в действии одного выключате­ля и ремонте выключателя другого присоединения отключается не более одной линии и одного источника питания.

Так, например, при ремонте Q5, КЗ на линии W1 и отказе в работе вы­ключателя Q1 отключаются выключатели Q2, Q4, Q7, в результате чего кроме поврежденной линии W1 будет отключен еще один элемент — Т2. После отключения указанных выключателей линия W1 может быть от­ключена линейным разъединителем и трансформатор Т2 включен выклю­чателем Q4. Одновременное аварийное отключение двух линий или двух трансформаторов в рассмотренной схеме маловероятно.

В схеме на рис. 11 к сборным шинам присоединены три цепочки. Если таких цепочек будет более пяти, то шины рекомендуется секционировать выключателем.

Недостатками рассмотренной схемы являются:

отключение КЗ на линии двумя выключателями, что увеличивает общее количество ревизий выключателей;