Главные схемы электростанций и подстанций

Общие сведения

Схемой электрических соединений электроустановки называют чертеж, на котором в условных обозначениях (по ГОСТ) показаны основные элементы (генераторы, трансформаторы, а также двигатели, отключающие аппараты, измерительные трансформаторы и т.д.), соединенные в той же последовательности, как и в действительности.

  Схемы выполняются в однолинейном и трехлинейном изображении. Для упрощения и наглядности чаще используют однолинейные схемы, где показывают соединения для одной фазы.

   Схемы первичных цепей (главные схемы) показывают цепи, по которым электроэнергия передается от генераторов (трансформаторов) к потребителям (электроприемникам).

    Кроме электрооборудования первичных цепей на электрических станциях (подстанциях) применяют вспомогательное оборудование (измерительные приборы, устройства релейной защиты и автоматики), предназначенное для управления и контроля за работой первичного оборудования.

      Схемами вторичных цепей называют схемы соединения вторичного (вспомогательного оборудования).

       Все соединения во вторичных цепях выполняют изолированными проводами и контрольными кабелями.

    При выборе схемы станции или подстанции учитываются следующие факторы:

- значение и роль электрические станции или подстанции в энергосистеме (электростанции - базисные или пиковые, приближенные к промышленным узлам или удаленные, связанные с другими электростанциями через шины высшего напряжения или среднего напряжения и т.п. Подстанции — тупиковые, отпаечные, проходные (связанные с другими подстанциями или несколькими источниками);

- категория потребителей по степени надежности электроснабжения;

- перспективы расширения;

- уровень токов к.з. (установка реакторов, секционирование).

Главные схемы электростанций должны удовлетворять основным требованиям:

- надежность, т.е. способность схемы обеспечить бесперебойное ЭС потребителей, выдачу электроэнергии или транзит мощности при повреждениях оборудования;

- приспособленность к проведении ремонтов основного оборудования, без ограничения электроснабжения потребителей;

- оперативная гибкость, т.е. приспособленность для проведения оперативных переключений минимальным числом операций за минимальное время и с минимальным риском;

- экономичность.

  Структурные схемы  (блок-схемы) электростанций и подстанций отражают связи генераторов и трансформаторов с распределительными устройствами (РУ) разного напряжения. Распределительное устройство представляет собой совокупность оборудования одного напряжения, соединенного по определенной схеме и воплощающее в натуре эту схему.

                                      

 

 

 

 

                         

      ~          ~                          ~

                                                                                                   б)

Рис. 2.25. Структурные схемы питания РУ от блока: а) электростанция-двух обмоточный трансформатор; б) РУ высокого напряжения – трёх обмоточный трансформатор

 

Виды главных схем

Схема с одной несекционированной системой шин появилась раньше других.

Достоинства схемы: простота, наглядность в натуре, минимум затрат на РУ.

Недостатки: низкая надежность (при повреждении любого элемента происходит полное погашение), ремонт шин требует отключения ЭС всех потребителей

 

 

Рис. 2.26. Схема соединения с одной несекционированной системой шин

  

Схема с одной секционированной системой шин, Наименьшее количество погашений потребителей при аварии достигается при глубоком секционировании (число секций равно числу присоединений):

 

 

Рис. 2.27. Схема с одной секционированной системой шин

 

Но такая схема не экономична, причем при ремонте выключателей все равно требуется отключение потребителей. Часть секционных выключателей может быть заменена разъединителями. Схема имеет большую надёжность, по сравнению со схемой (рис. 2.26). Ремонтопригодность схемы может быть увеличена добавлением обходного разъединителя на каждом присоединении.

Разновидностью такой схемы является схема (среднее между а) и б) с их достоинствами и недостатками.

 

 

Рис. 2.28. Мостиковые схемы соединения главных цепей подстанции

 

Мостиковая схема (рис. 2.28) получается, если обходной разъединитель установлен на перемычке между смежными линиями. Чтобы ремонт (ревизия) разъединителя перемычки не требовал погашения обеих линий, устанавливают второй.

Сочетание схемы мостика с секционированием сборных шин между присоединениями (схема, рис.2.29) удобна при питании 2х- трансформаторной подстанции транзитной линией (соединяющей два источника).

                                                              

 

 

Рис. 2.29. Мостиковая схема с секционированием сборных шин между присоединениями

 

Схема двойного мостика (рис. 2.30) позволяет иметь лишнее присоединение на ВН

 

 

 

Рис. 2.30. Схема двойного мостика

 

Кольцевая схема (рис.2.31) получается из простейшей секционированной при соединении между собой концов шин, при этом обеспечивается питание каждого присоединения. Вместе с этим эта схема необоснованно дорога при невысокой ремонтопригодности (ремонт выключателей приводит к погашению присоединения на все время ремонта).

 

Рис. 2.31. Кольцевая схема

 

Схема многоугольника (рис. 2.32) является развитием кольцевой схемы. В ней отсутствуют выключатели присоединений.

 

 

 

                                              

 

 

Рис. 2.32. Схема многоугольника                                                                     

 

В этой схеме  каждое присоединение подключено к схеме с двух сторон через два выключателя. Число выключателей равно числу присоединений (как при несекционированной схеме), но при этом обладает достоинствами схемы с глубоким секционированием. Другие достоинства схемы: повреждение любого выключателя ведет к отключению не более двух присоединений. Кроме того, ремонт (ревизия) любого выключателя не нарушает работы присоединений. Для отключения присоединения надо отключить выключатели с обеих сторон (кольцо разомкнуть), отключить разъединитель присоединения и после замкнуть кольцо.

Недостатки схемы: сложность релейной защиты; необходимость более частой ревизии выключателей (т.к. при к.з. всегда отключаются 2 выключателя).

Недостатки кольцевых схем заставляют ограничивать число присоединений (сторон многоугольника) шестью, Возможно также спаривание присоединений ( если они резервируются) (рис. 2.33).

                                                                     

 

Рис. 2.33. Кольцевая схема при спаривании присоединений

 

В этом случае число выключателей вдвое меньше и при к.з. на присоединении отключаются сразу два выключателя, но                                                                                   питание не поврежденного присоединения автоматически восстанавливается.

Кроме того, добавление разъединителя позволяет включать и отключать каждое присоединение без временного отключения спаренного.

Простейшими схемами многоугольника являются треугольник и квадрат (рис.2.34).

 

 

           

Рис. 2.34. Схемы многоугольника: треугольник и квадрат

                        

Усовершенствованием схемы с одной системой шин является добавление к рабочей системе шин (РСШ) специальной обходной (ОСШ) (рис. 2.35).

                 

 

 

Рис. 2.35. Схема с распределительной и обводной системами шин

 

В этой схеме вывод в ремонт выключателя любого присоединения производится без отключения потребителей:

1.- включается обходной разъединитель;

2 - включается обходной выключатель;

3 - ставится ремонтируемый выключатель.

Недостатками такой схемы являются:

- ремонт РСШ невозможен без погашения присоединений;

- к.з. на РСШ приводит к погашению всех присоединений.

В схеме с двумя системами сборных шин с одной обходной (рис. 2.36) присоединения переводятся с 1 рабочей СШ на 2 –ю рабочую СШ при к.з. на одной из них или ремонте.

 

 

 

Рис. 2.36. Схема с двумя системами сборных шин и одной обходной

 

Наличие междушинного-шиносоединительного выключателя ШСВ позволяет произвольно распределять присоединения на 1 и 2 РСШ по условиям коммутации.

Схема с двумя рабочими системами шин может работать и без ОСШ. Ремонт выключателей просоединений в этом случае требует отключения потребителей, что является недостатком схемы.

В схемах с обходной системой шин рабочая система шин секционируется (обычно 2 секции, либо больше).

Схема с двумя выключателями на присоединение (рис. 2.37) является разновидностью схемы с 2 системами сборных шин. В этой схеме вывод в ремонт шин и выключателей безопаснее, т.к. не требует операций сразъединителями под (нагрузкой) током.

Главным недостатком схемы является чрезмерная стоимость (не рекомендуется).

 

 

Рис. 2.37. Схема с двумя выключателями на присоединение

Для мощных блочных электрических станции применяют полуторные (1 1/2 или 3/2) и схемы 4/3 (рис. 2.38).

 

 

Рис. 2.38. Полуторные и более схемы

 

В схеме 3/2 ремонт любого выключателя и любой СШ производится без отключения присоединений и даже при одновременном отключении обеих систем шин сохраняется ЭС присоединений ( м.б. не всех - как в схеме 4/3 второй ячейки). Схема не требует ШСВ, но и при этом число выключателей и т.т. велико. Частично этот недостаток компенсируется в схеме 4/3.