Выбор схем РУ подстанции

Основные требования, предъявляемые к схемам.

Выбор схемы РУ начинается с рассмотрения технически возможных и экономически целесообразных вариантов.

В соответствии с " Нормами технологического проектирования подстанций с высшим напряжением 35-750 кВ", главная схема электрических соединений выбирается с использованием типовых схем РУ. Нетиповые схемы могут быть применены только при наличии ТЭО.

Схемы РУ ПС при конкретном проектировании разрабатываются на основании схем развития энергосистемы, схем электроснабжения района или

объекта и других работ по развитию электрических сетей и должны:

а) обеспечивать коммутацию заданного числа высоковольтных линий (ВЛ), трансформаторов и автотрансформаторов (Т) и компенсирующих устройств с учетом перспективы развития ПС;

б) обеспечивать требуемую надежность работы РУ исходя из условий 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 нескольких присоединениях с учетом допустимой нагрузки оставшегося в работе оборудования;

в) учитывать требование секционирования сети и обеспечить работу РУ при расчетных значениях токов короткого замыкания;

г) обеспечивать возможность и безопасность проведения ремонтных и эксплуатационных работ на отдельных элементах схемы;

д) обеспечивать требования наглядности, удобства эксплуатации, компактности и экономичности.

Схемы РУ должны позволять вывод отдельных выключателей и других аппаратов в ремонт, осуществляемый:

а) для РУ напряжением до 220 кВ включительно, как правило, путем временного отключения присоединения (ВЛ или Т), в котором установлен выводимый для ремонта или обслуживания выключатель или другой аппарат, если это допустимо по условиям электроснабжения потребителей и обеспечения транзитных перетоков мощности; если отключение цепи недопустимо - переключением цепи на обходную систему шин или использованием схем с подключением присоединений более чем через один выключатель;

б) путем отключения присоединения на согласованное с потребителем время для установки, вместо выводимого в ремонт, подменного аппарата (например, в КРУЭ);

в) для РУ напряжением 330-750 кВ без отключения присоединений;

г) Для аппаратов, подключенных непосредственно к ВЛ (или Т), − при отключенных ВЛ или Т (ВЧ - заградители, конденсаторы связи, ограничители перенапряжений и др.).

Сравнение вариантов схем, намеченных к разработке на основании перечисленных требований, и их окончательный выбор производится на основании технико-экономических расчетов. Выбираются варианты, обеспечивающие требуемую надежность, а затем из них выбирается более

экономичный.

Выбор электрической схемы РУ 110 кВ.

При небольшом количестве присоединений на стороне 35-220 кВ применяют упрощенные схемы, в которых обычно отсутствуют сборные шины, число выключателей – минимальное. Упрощенные схемы позволяют уменьшить расход электрооборудования, строительных материалов, снизить стоимость распределительного устройства, ускорить его монтаж. Такие схемы получили большое распространение на подстанциях.

В качестве РУ ВН рассматриваются:

а) Схема четырехугольника РУ ВН.

б) Схема мостика.

Далее рассмотрим вариант схемы четырехугольника (рисунок 2.1).

Для стороны 110 кВ я отдал предподчтения кольцевой схеме, где выключатели соединяются между собой, образуя кольцо. В кольцевых схемах ревизия любого выключателя производится без перерыва работы какого-либо элемента.

- Данная схема является экономически выгодной т.к. на четыре присоединения предусматривается четыре выключателя.

- Схема достаточно надежно, отключения всех присоединений мало вероятно.

Рисунок 2.1 – Схема РУ 110 кВ. Четырехугольник

- Критериям надежности является способность производить опробование и ревизию любого выключателя без нарушения работы ее элементов.

К недостаткам схемы следует отнести более сложный выбор трансформаторов тока, выключателей и разъединителей, оставленных в кольце, т.к. в зависимости от режима работы схемы ток, протекающий по аппаратам, меняется.

- Релейная защита также должна быть выбрана с учетом всех возможных режимов при выводе в ревизию выключателей кольца.

Внешнее замыкание в любом присоединении отключается двумя выключателями. При этом кольцо размыкается, но все ветви, кроме пов-режденной, остаются в работе. После такого отключения поврежденную ветвь следует изолировать с помощью линейного разъединителя и включить выключатели, чтобы кольцо не оставалось разомкнутым. Замыкание в выключателе или отказ выключателя при внешнем замыкании связаны с отключением двух присоединений.

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

сопоставления вариантов схема мостика является наиболее простой и недорогой. Схема четырехугольника имеет на один выключатель больше и является более дорогой.

Далее рассмотрим вариант схемы мостика (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Схема РУ 110 кВ. Мостик с выключателями

На двух трансформаторных подстанциях применяется схема двух блоков трансформатор-линия, который для большей гибкости соединены неавтоматической перемычкой из двух разъединителей.

Обладает всеми достоинствами кольцевых схем.

В нормальном режиме один из разъединителей перемычки должен быть отключен. Если этого не сделать, то при КЗ в любой линии релейной защитой отключатся обе линии, нарушая электроснабжение всех присоединений.

Из двух кольцевых схем выбираю более надежную и экономически выгодную схему четырех угольника (вариант 1).

Выбор электрической схемы РУ 35 кВ.

Число присоединений равно пяти (два трансформатора, три линии 35кВ).

В качестве РУ среднего напряжения конкурирующими являются следующие схемы:

1) Одиночная секционированная система сборных шин (ОССШ), приведенная на рисунке 2.3;

2) Одиночная секционированная система сборных шин с обходной системой шин рисунок 2.4.

В схеме ОССШ применяются шунтирующие разъединители Р1 и Р2, назначение которых заключается в шунтировании выводимых в ремонт выключателей Q1 и Q2.

Преимущества использования шунтирующего разъединителя:

– повышения надежности снабжения потребителей электроэнергией.

– при отсутствии разъединителя Р1 и при выведенном в ремонт выключателе Q1, секция получает питание от трансформатора Т2. При возникновении КЗ на секции 35 кВ перед секционным выключателем теряется часть потребителей.

Недостатки использования шунтирующего разъединителя:

– если происходит КЗ на секции шин перед секционным выключателем в момент, когда Q1 зашунтирован то отключается трансформатор Т1 от РЗ со всех сторон. Питание всей подстанции остается на трансформаторе Т2.

– если КЗ после секционного выключателя, теряются все потребители (зашунтирован Q1).

Рисунок 2.3 – Схема одиночной секционированной системы сборных шин

Одиночная секционированная система сборных шин с обходной системой шин указанная на рисунке 2.4 служит для создания условий для ревизий и опробований выключателей без перерыва работы, применяется при напряжении 35 кВ и выше. Время ремонта выключателя на стороне 35 кВ не велико, к тому же есть резерв по стороне 35 кВ, но данная схема связана с увеличением затрат на обходную шину, обходной выключатель и разъединители.

Эта схема рекомендована к применению на стороне СН при U_СН=35 кB и числе присоединений 12 и более. Ее выбор связан с увеличением затрат на сооружение, а также с увеличением вероятности аварии из-за неправильного действия обслуживающего персонала (из-за большого количества переключений).

На основании выше сказанного для РУ 35 кВ не применяется схема с обходной системой шин. Поэтому следует отказаться от данного варианта. Выбирается ОССШ без обходной системы шин.

Рисунок 2.4 – Схема одиночной секционированной системы сборных шин с обходной системой шин

Выбор электрической схемы РУ 10 кВ.

Для РУ 10 кВ с десятью отходящими линиями и двенадцатью присоединениями питающей подстанции применяют схему с одной системой сборных шин, секционированной выключателем (рисунок 2.5).

Рисунок 2.5 – Схема РУ 10 кВ c двумя системами сборных шин секционированной выключателем

На двухтрансформаторных подстанциях шины всегда секционированы, при этом число секций равно двум или четырём. При двух секциях, секции работают, как правило, раздельно и реже – параллельно. При четырёх секциях, когда используют трансформаторы с расщеплённой обмоткой, или в цепи трансформаторов устанавливают сдвоенные групповые реакторы, секции работают только раздельно. Выбор той или иной схемы связан с вопросом ограничения токов КЗ.

Одиночная секционированная система сборных шин надежна, так как коммутационных операций меньше, чем при двойной системе, и, следовательно, меньше ошибок при эксплуатации. Разъединители не является оперативными и служат только для снятия напряжения с выключателя на время его ревизии или ремонта, поэтому серьезных последствий от ошибок при оперировании с ними не бывает, так как они снабжены надежной и простой блокировкой (как правило, механической) с выключателями, которая практически исключает ошибочных операций.

Для ограничения токов КЗ на подстанциях используют:

а) раздельную работу автотрансформаторов на стороне НН;

б) групповые реакторы различного исполнения – сдвоенные или одинарные, групповые в цепи автотрансформаторов или линейные групповые и реже линейные индивидуальные реакторы.

К достоинствам выбранной схемы можно отнести следующее:

а) простота;

б) наглядность;

в) экономичность;

г) достаточно высокая надежность.

Однако данная 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.

Эта схема применяется при двух трансформаторах, каждый из которых присоединен к одной секции (возможно к обеим секциям).

Выбор схемы питания собственных нужд.

Каждый трансформатор СН выбирается по полной нагрузке СН, так как при повреждении одного из них оставшийся в работе должен обеспечивать электропитание всех потребителей.

Установки собственных нужд являются важными элементами электрических станций и подстанций. Повреждения в системе собственных нужд (СН) неоднократно приводили к нарушению работы подстанции в целом и развитию аварий в энергосистеме.

Номинальная мощность трансформатора СН составляет 1-2% от номинальной мощности трансформатора.

Максимальная нагрузка собственных нужд:

Р_mах.сн= 600 кВт;

cosφ _ном= 0, 85;

Полная максимальная мощность:

S_mах.сн= Р_mах.сн /cosφ _ном = 600/0, 85 = 706 кВА.

В качестве трансформаторов собственных нужд выбираем два сухих трансформатора ТМС - 1000/10 номинальной мощностью 1000 кВА.(рисунок 2.6)

Рисунок 2.6 Схема питания собственных нужд подстанции