Для чего нужна обходная система шин

10 Схемы ОРУ 110 обходная система шин 10

Для РУ 110—220 кВ с большим числом присоединений приме­няется схема с двумя рабочими и обходной системами шин с од­ним выключателем на цепь (рис. 1, 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 K1,ли­нии W2, W4, W6 и трансформатор Т2 — ко второй системе шин К2, шиносоединительный выключатель QK включен. Такое распределение присоединений увеличивает надежность схемы, так как при КЗ на шинах отключаются шиносоединительный выклю­чатель QK и только половина присоединений. Если повреждение на шинах устойчивое, 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 11.

Рис. 1. Схема с двумя рабочими и обходной системами шин: а – рабочие системы шин не секционированы; б – рабочие системы секционированы.

Особенности схемы с двумя системами шин были рассмотрены ранее. Здесь следует отметить, что 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 присоединений;

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 при числе присоединений 12 и более секционируются выключателями обе системы шин. Если к шинам РУ 110—220 кВ присоединяются два резервных трансформатора собственных нужд, то секционируются обе системы шин независимо от числа присо­единений.

На подстанциях секционируется одна система шин 220 кВ при числе присоединений 12—15 или при установке трансформато­ров мощностью 125 МВ·А и более; обе системы шин 110—220 кВ секционируются при числе присоединений более 15.

Для увеличения надежности рассматриваемой схемы монобло­ки мощностью 500 МВт и выше и автотрансформаторы связи мощ­ностью 500 МВ·А и выше присоединяются к РУ повышенного напряжения не менее чем через два выключателя к разным систе­мам сборных шин (рис. 1, б).Эти выключатели в нормальном режиме выполняют функции шиносоединительного. При повреж­дении на любой системе шин AT или блок Г—Т остаются в рабо­те. Исключается возможность потери обеих систем шин.

Схемы с обходной системой сборных шин. В некоторых сравнительно редких случаях на подстанциях промпредприятий, кроме основной рабочей системы шин, применяется еще так называемая обходная или «байпасная» шина. Она предусматривается, когда необходимы маневренность и гибкость оперативных переключений, а также когда требуется частая ревизия выключателей по характеру их работы. Обходная система шин дает возможность вывести в ревизию или в ремонт любую рабочую систему шин и любой выключатель без перерыва питания. Обходную систему шин можно присоединить к любой из основных систем шин через отдельный обходной выключатель. На подстанциях с двумя рабочими системами шин и при небольшом числе отходящих линий (до пяти) применяли совмещение функций обходного и шиносоединительного выключателей в целях экономии. Однако теперь от этого отказались, так как это приводило к значительному усложнению вторичной коммутации. На подстанции с одной системой шин и с обходной шиной каждый выключатель обслуживает только одну цепь, разъединители служат только для снятия напряжения с оборудования и отдельных цепей и не используются как оперативные аппараты, так как на них нет сложных блокировок.

Рис. 16. Схемы узловых подстанций (УРП) промпредприятий, питаемых от энергосистемы. а — небольшой мощности чисто распределительная; б — крупная со сборными шинами на первичном напряжении и с автотрансформаторами.

Поэтому эту схему легче автоматизировать, чем двойную систему шин. Одним из характерных примеров применения обходной системы шин на подстанциях промышленных предприятий являются мощные печные подстанции. На этих подстанциях происходят очень частые коммутационные операции, а выпускаемые выключатели не удовлетворяют этим условиям в контактной и механических частях. Они быстро выходят из строя и поэтому требуют частых ревизий, смены масла, зачистки контактов и т. и. Такую схему можно применить также на подстанциях, питающих крупные электродвигатели с частыми пусками. На рис. 17 показана довольно крупная узловая подстанция промышленного предприятия на напряжение 110—220 кВ с обходной системой шин. Часть энергии, поступающей из энергосистемы, трансформируется на напряжение 6 или 10 кВ для питания ближайшего района, а остальная энергия распределяется по линиям глубоких вводов 110—220 кА (воздушных пли кабельных) по другим районам предприятия. Рис. 17. Крупная узловая распределительная трансформаторная подстанция с обходной системой шин на напряжение 110—220 кВ.

Применяются следующие схемы распределительных устройств [26]: • с одной несекционированной системой шин; • с одной секционированной системой шин; • с двумя одиночными секционированными системами шин’; • с четырьмя одиночными секционированными системами шин2; • с одной секционированной и обходной системами шин; • с двумя системами шин; • с двумя секционированными системами шин; • с двумя системами шин и обходной; • с двумя секционированными системами шин и обходной.

Схема с одной несекционированной системой шин — самая простая схема, которая применяется в сетях 6—35 кВ (рис. 3.4.2). В сетях 10(6) кВ схему называют одиночной системой шин. На отходящих и питающих линиях устанавливается один выключатель, один шинный и один линейный разъединители. 1 Для РУ 10(6) кВ ПС с двумя трансформаторами с расщепленной обмоткой или с одним трансформатором с расщепленной обмоткой и двумя сдвоенными реакторами. 2 Для РУ 10(6) кВ ПС с двумя трансформаторами с расщепленной обмоткой и двумя сдвоенными реакторами.

Рис. 3.4.2. Схема с одной системой шин

Недостатки данной схемы: • в схеме используется один источник питания; • профилактический ремонт сборных шин и шинных разъединителей связан с отключением распределительного устройства, что приводит к перерыву электроснабжения всех потребителей на время ремонта; • повреждения в зоне сборных шин приводят к отключению распределительного устройства; • ремонт выключателей связан с отключением соответствующих присоединений.

Схема с одной секционированной выключателем системой шин (рис. 3.4.3) позволяет частично устранить перечисленные выше недостатки предыдущей схемы путем секционирования системы шин, т. е. разделения системы шин на части с установкой в точках деления секционных выключателей. Секционирование, как правило, выполняется так, чтобы каждая секция шин получала питание от разных источников питания. Число присоединений и нагрузка на секциях шин должны быть по возможности равными. В нормальном режиме секционный выключатель может быть включен (параллельная работа секций шин) или отключен (раздельная работа секций шин). В системах электроснабжения промышленных предприятий и городов предусматривается обычно раздельная работа секций шин. Данная схема проста, наглядна, экономична, обладает достаточно высокой надежностью, широко применяется в промышленных и городских сетях для электроснабжения потребителей любой категории на напряжениях до 35 кВ включительно. Рис. 3.4.3. Схема с одной секционированной системой шин

Допускается применять данную схему при пяти и более присоединениях в РУ 110—220 кВ из герметизированных ячеек с элегазовой изоляцией, а также в РУ 110 кВ с выкатными выключателями при условии возможности замены выключалей в эксплуатационный период. В сетях 10(6) кВ эта схема имеет преимущество. По сравнению с одиночной несекционированной системой шин данная схема имеет более высокую надежность, так как при коротком замыкании на сборных шинах отключается только одна секция шин, вторая остается в работе. Недостатки схемы с одной секционированной выключаталем системы шин: • на все время проведения контроля или ремонта секции сборных шин один источник питания отключается; • профилактический ремонт секции сборных шин и шинных разъединителей связан с отключением всех линий, подключенных к этой секции шин; • повреждения в зоне секции сборных шин приводят к отключению всех линий соответствующей секции шин; • ремонт выключателей связан с отключением соответствующих присоединений. Вышеперечисленные недостатки частично устраняются при использовании схем с большим числом секций. На рис. 3.4.4 представлена схема РУ 10(6) кВ подстанции с двумя трансформаторами с расщепленной обмоткой или с двумя сдвоенными реакторами. Схема имеет четыре секции шин и называется «две одиночные секционированные выключателями системы шин». При наличии одновременно двух трансформаторов с расщепленной обмоткой и двух сдвоенных реакторов применяется схема, состоящая из восьми секций шин, которая называется «четыре одиночные секционированные выключателями системы шин» (рис. 3.4.5).

Схема с одной секционированной выключателем и обходной системами шин позволяет проводить ревизию и ремонт выключателей без отключения присоединения. В нормальном режиме обходная система шин находится без напряжения, разъединители, соединяющие линии и трансформаторы с обходной системой шин, отключены. В схеме могут быть установлены два обходных выключателя, осуществляющие связь каждой секции шин с обходной. В целях экономии средств ограничиваются одним обходным выключателем с двумя шинными разъединителями, с помощью которых обходной выключатель может быть присоединен к первой или второй секциям шин. Именно эта схема предлагается в качестве типовой для распределительных устройств напряжением 110—220 кВ при пяти и более присоединениях (рис. 3.4.6). Рис. 3.4,4. Схема с двумя одиночными секционированными системами шин (ТСН при постоянном оперативном токе подключаются к сборным шинам) Рис. 3.4.6. Схема с одной секционированной и обходной системами шин с обходным (Q1.) и секционным (Q2) выключателями

В схеме с двумя системами сборных шин каждое присоединение содержит выключатель, два шинных разъединителя и линейный разъединитель. Системы шин связываются между собой через шиносоединительный выключатель (рис. 3.4.7). Возможны два принципиально разных варианта работы этой схемы. В первом варианте одна система шин является рабочей, вторая — резервной. В нормальном режиме работы все присоединения подключены к рабочей системе шин через соответствующие шинные разъединители. Напряжение на резервной системе шин в нормальном режиме отсутствует, шиносоединительный выключатель отключен. Во втором варианте, который в настоящее время получил наибольшее применение, вторую систему сборных шин используют постоянно в качестве рабочей в целях повышения надежности электроустановки. При этом все присоединения к источникам питания и к отходящим линиям распределяют между обеими системами шин. Шиносоединительный выключатель в нормальном режиме работы замкнут. Схема называется «две рабочие системы шин». Схема с двумя системами шин позволяет производить ремонт одной системы шин, сохраняя в рабочем состоянии все присоединения. Для этого все присоединения переводят на одну систему шин путем соответствующих переключений коммутационных аппаратов. Данная схема является гибкой и достаточно надежной. Недостатки схемы с двумя системами шин: • при ремонте одной из систем шин на это время снижается надежность схемы;

Рис. 3.4.7. Схема с двумя системами шин с шиносоединительным выключателем Q1

• при замыкании в шиносоединительном выключателе отключаются обе системы шин; • ремонт выключателей и линейных разъединителей связан с отключением на время ремонта соответствующих присоединений; • сложность схемы, большое число разъединителей и выключателей. Частые переключения с помощью разъединителей увеличивают вероятность повреждений в зоне сборных шин. Большое число операций с разъединителями и сложная блокировка между выключателями и разъединителями приводят к возможности ошибочных действий обслуживающего персонала. Схему «две рабочие системы шин» допускается применять в РУ 110—220 кВ при числе присоединений от 5 до 15, если РУ выполнено из герметизированных ячеек с элегазовой изоляцией, а также в РУ 110 кВ с выкатными выключателями при условии замены выключателя в удовлетворяющее эксплуатацию время. В РУ 110—220 кВ при числе присоединений более 15 делят сборные шины на секции с установкой в точках деления секционных выключателей (рис. 3.4.8). При этом должно предусматриваться два ши-носоединительных выключателя. Таким образом, распределительное устройство делится на четыре части, связанные между собой двумя секционными и двумя шиносоединительным и выключателями. Данная схема называется «две рабочие секционированные выключателями системы шин». Она используется при тех же условиях, что и схема «две рабочие системы шин». Рис. 3.4.8. Схема с двумя секционированными системами шин с двумя шиносоединительными (QI, Q2) и двумя секционными (Q3, Q4) выключателями

Схема с двумя системами шин и обходной с шиносоединительным и обходным выключателями обеспечивает возможность поочередного ремонта выключателей без перерыва в работе соответствующих присоединений (рис. 3.4.9). Схема рекомендуется к применению в РУ 110—220 кВ при числе присоединений от 5 до 15. В нормальном режиме работы обе системы шин являются рабочими, шиносоединительный выключатель находится во включенном положении. Рис. 3.4.9. Схема с двумя системами шин и обходной с шиносоединительным (Q1) и обходным (Q2) выключателями При числе присоединений более 15 или более 12 и при установке на подстанции трех трансформаторов мощностью 125 МВА и более рекомендуется к применению схема «две рабочие секционированные выключателями и обходная системы шин» с двумя шиносоединительными выключателями и двумя обходными выключателями. Связь между секциями шин обеспечивается через секционные выключатели, которые в нормальном режиме отключены (рис. 3.4.10). Рекомендации по применению данной схемы распределительных устройств 6—220 кВ приведены в табл. 3.4.1. Рис. 3.4.10. Схема с двумя системами шин и обходной с двумя шиносоединительными (Ql, Q2) и двумя обходными (Q3, Q4) выключателями (Q5, Q6 — секционные выключатели)

Таблица 3.4.1. Рекомендации по применению схем распределительных устройств напряжением до 220 кВ включительно

Система сборных шин

Номер (номинальное напряжение-индекс схемы по [26])*

Применение обходной системы шин

Схемы РУ с одной или двумя системами шин всех модификаций имеют общий существенный недостаток, заключающийся в том, что ремонт выключателей или разъединителей присоединений неизбежно связан с перерывом работы потребителей. При напряжениях 110 кВ и выше длительность ремонта выключателей, особенно воздушных, настолько велика, что отключение присоединений часто становится недопустимым. Исключить отмеченный недостаток позволяет применение обходной системы шин. Ниже рассмотрены примеры использования обходных шин и способы их подключения.

Схема РУ с одной рабочей и обходной системами шин. Простейший вариант такой схемы получается при добавлении обходной системы к рабочей не-секционированной системе шин (рис. 1.12). Схема включает следующие элементы: рабочую систему шин А1, обходную систему шин АО, обходной выключатель QO, выключатели присоединений Ql, Q2, разъединители QS1, QS2.

Любое присоединение, например W1, подключается к рабочей системе шин А1 через линейный разъединитель QS2, выключатель Q1, шинный разъединитель QS1, а к обходной системе шин — через обходной разъединитель QSO1. В нормальном режиме рабочая система шин находится под напряжением. Выключатели присоединений, линейные и шинные разъединители включены.

Обходной выключатель QO и обходные разъединители QSO1 отключены, обходные разъединители, обозначенные на схеме QSO, включены. Обходная система шин находится без напряжения. На время ремонта или ревизии любого линейного выключателя он может быть заменен обходным выключателем QO.

Например, при замене выключателя Q1 надо произвести следующие операции:

— включить обходной выключатель QO для проверки исправности обходной системы шин;

— отключить выключатель Q1;

— отключить разъединители QS1 и QS2.

Достоинства схемы: разъединители во всех цепях предназначены только для обеспечения безопасности выполнения ремонтных работ, что соответствует их главному назначению; возможность ревизии и опробования выключателей без перерыва работы; простота схемы определяет небольшую стоимость выполнения РУ.

Недостатки схемы: при КЗ на линии должен отключиться соответствующий выключатель, а все остальные присоединения должны остаться в работе. Однако при отказе этого выключателя отключатся выключатели источников питания.

Короткое замыкание на рабочей системе шин или на шинных разъединителях также вызывает автоматическое отключение всех источников питания. В обоих случаях прекращается электроснабжение всех потребителей на время, необходимое для устранения повреждения.

Указанные недостатки устраняются путем разделения рабочей системы шин на секции и равномерным распределением источников питания и отходящих линий между секциями. В таких схемах РУ в цепи каждой секции предусматривается отдельный обходной выключатель или в целях экономии для обеих секций используют один обходной выключатель (рис. 1.13).

Эта схема состоит из следующих элементов:

— рабочей системы шин А, секционированной секционным выключателем QB на две секции 1ВА и 2ВА;

— обходной системы шин АО;

— выключателей присоединений Q1,Q2;

— обходного выключателя QO;

— разъединителей QS1, QS2.

Обходной выключатель QO может быть присоединен к любой секции с помощью развилки из двух разъединителей QS3 и QS4. Например, при включенном разъединителе QS3 и при отключенном QS4 обходной выключатель будет подключен к секции 1ВА.

Режимы работы секционного выключателя QB зависят от типа электроустановки (электростанция или подстанция), для которой предназначена данная схема РУ. Здесь же следует отметить, что одновременное включение разъединителей QS3 и QS4 недопустимо, так как в противном случае секционный выключатель QB будет шунтирован.

В этой схеме обходной выключатель QO также может заменить выключатель любого присоединения, например Q1, для чего надо произвести следующие операции:

— отключить разъединитель QS4 (если он был включен);

— включить разъединитель QS3 (если он был отключен);

— кратковременно включить обходной выключатель QO для проверки исправности обходной системы шин;

— включить QSO1 и включить QO;

— отключить выключатель Q1;

— отключить разъединители QS1 и QS2.

После указанных операций линия W1 будет получать питание через обходную систему шин и выключатель QO от первой секции 1ВА (рис. 1.14).

Иногда функции обходного и секционного выключателей совмещают (рис. 1.15). Здесь обходной выключатель QO присоединяется к рабочим секциям через перемычку из двух разъединителей QS1 и QS2. В нормальном режиме эта перемычка включена, обходной выключатель присоединен к секции 2ВА и также включен.

Таким образом, секции 1ВА и 2ВА соединены между собой через QS4, QO, QSO, QS2, QS1, и обходной выключатель выполняет функции секционного выключателя. При замене любого линейного выключателя обходным необходимо отключить QO, отключить разъединитель перемычки QS2, а затем использовать QO по его назначению. При этом на все время ремонта линейного выключателя параллельная работа секций нарушается.

Рис. 1.14 Рис. 1.15

Достоинства схемы: при КЗ на сборных шинах или при отказе линейных выключателей при КЗ на линии теряется только 50 % всех присоединений; возможность ревизий и опробование выключателей без перерыва работы; относительная простота схемы и низкая стоимость РУ.

Недостаток схемы заключается в том, что при ремонте рабочей системы шин необходимо отключить все источники питания и отходящие линии.

Схема (рис. 1.15) может использоваться для подстанций (110 кВ) при числе присоединений до шести включительно, когда нарушение параллельной работы линии допустимо и отсутствует перспектива дальнейшего развития.

При большем числе присоединений (более 7) рекомендуется схема с отдельным обходным и секционным выключателями. Это позволяет сохранить параллельную работу линий при ремонтах выключателей.

Рассмотренные 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, но с отдельными обходными выключателями на каждую секцию.

Как уже отмечалось, в схемах с одной рабочей и обходной системами шин при необходимости ремонта рабочей системы шин требуется отключение всех присоединений на время ремонта, из-за чего нарушается электроснабжение потребителей. Применение схемы с двумя рабочими и обходной системами шин устраняет этот недостаток.

Схема РУ с двумя рабочими и обходной системами шин (рис.1.16) включает рабочие системы шин А1 и А2, обходную систему шин АО, выключатели присоединений Ql, Q2,, обходной выключатель QO, шиносоединительный выключатель QA, разъединители QS1, QS2, Каждое присоединение, например W1, подключается к рабочим системам шин через развилку из двух шинных разъединителей QS1 и QS2, что позволяет осуществлять работу как на одной, так и на другой системе шин.

Как правило, обе системы шин находятся в работе при соответствующем фиксированном (равномерном) распределении всех присоединений, например присоединения с нечетными номерами подключены к первой рабочей системе шин А1, присоединения с четными номерами подключены ко второй рабочей системе шин А2. В нормальном режиме шиносоединительный выключатель QA включен, обходной выключатель QO отключен и обходная система шин находится без напряжения.

Обходные разъединители QSO отключены; разъединитель обходного выключателя QO включен. Такое распределение присоединений увеличивает надежность системы, так как при КЗ на шинах отключается шиносоединительный выключатель QA и только половина присоединений теряет питание. Если повреждение на шинах устойчивое, то отключившиеся присоединения переводят на исправную систему шин.

Достоинства схемы с двумя рабочими и обходной системами шин:

— имеются условия для ревизий и опробований выключателей без перерыва работы;

— существует возможность перегруппировки присоединений между системами шин, что бывает необходимо при изменении схемы сети, режима работы системы и др.;

— возможность проведения ремонта любой системы шин, сохраняя в работе все присоединения.

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;

— повреждение шиносоединительного выключателя равноценно КЗ на обеих системах шин, то есть приводит к отключению всех присоединений;

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

Некоторого увеличения гибкости и надежности схемы можно достичь секционированием одной или обеих систем шин (рис. 1.17). Обе рабочие системы шин находятся в работе при фиксированном распределении присоединений между секциями. Шиносоединительные выключатели QA1 и QA2 включены. Обходные выключатели QO1 и QO2 отключены. Обходная система шин находится без напряжения. Состояние секционных выключателей QB1 и QB2 определяется типом электроустановки, в которой применяется данная схема РУ.

Рис. 1.17. Схема с двумя секционированными рабочими и обходной системами шин

В этой схеме РУ при повреждении на шинах или при КЗ в линии и отказе линейного выключателя теряется только 25 % присоединений (на время переключений), при повреждении в шиносоединительном выключателе теряется 50 % присоединений. Если сборные шины секционированы, то для уменьшения капитальных затрат возможно применение схемы, где совмещены шиносоединительный и обходной выключатели.

В нормальном режиме разъединитель QS2 отключен, разъединители QS1, QSO, QS3 включены, обходной выключатель выполняет роль шиносоединительного. При необходимости ремонта выключателя любого присоединения, например W1, отключают выключатель QOA1 и разъединитель QS3 и используют выключатель по его прямому назначению. В схемах с большим числом линий количество таких переключений значительно, что приводит к усложнению эксплуатации, поэтому имеется тенденция к отказу от совмещения шиносоединительного и обходного выключателей.

РУ, выполненные по схеме с двумя рабочими и обходной системами шин, применяются на электростанциях и подстанциях при напряжении 110-220 кВ. На станциях при числе присоединений 12-14 секционируется одна система шин, при большем числе присоединений — обе системы шин. На подстанциях секционируется одна система шин при напряжении 220 кВ и числе присоединений 12-15 или при установке трансформаторов мощностью 125 МВА и более; при напряжениях 110-220 кВ обе системы секционируются при числе присоединений более 15.

При напряжениях 330 кВ и выше применение схем с двумя рабочими и обходной системами шин нецелесообразно, так как разъединители в таких схемах используются в качестве оперативных аппаратов. Большое количество операций разъединителями и сложная блокировка между выключателями и разъединителями приводят к возможности ошибочного отключения тока нагрузки разъединителями. Кроме этого, необходимость установки шиносоединительного, обходного выключателей и большого количества разъединителей увеличивает затраты на сооружение РУ.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Система шин

Система шин (или система сборных шин) — это устройство, которое представляет собой систему проводников (шинопроводов), которые устанавливаются на опорах из изоляционного материала, проходящих в каналах, коробах, специально выделенных помещениях, коридорах и т.д, и прошедшее типовые испытания. К системе шин присоединяются отпайки, через которые СШ запитывается и через которые она питает отходящие присоединения.

Для обеспечения резервирования одной системы шин, делается вторая система шин, к которой через разъеденители, рубильники и выключатели подключаются те же присоединения, что и к первой. Такая система называется двойной системой шин, или двойная система шин. Причём, одна система шин может как рабочей, так и резервной. Или, существуют схемы нормальной коммутации на подстанциях, где для одних присоединений выделяется первая система шин, для других вторая. Коммутация, при которой одна из систем шин выводится из работы, называется ремонтным режимом.

Для обеспечения резервирования выключателей присоединений, делается третья система сборных шин, называемая обходной системой шин. Такая система шин резервирует не две предыдущие системы шин, а выключатель любого из присоединений, поскольку эта система шин присоединена к каждому присоединению через разъеденитель.

Системы шин могут секционироваться. Это делается для обеспечения большей надёжности подстанции. Секционированная система шин позволяет выделить повреждённый участок СШ, оставляя в работе часть присоединений.

Словарь специальных терминов

Электрические схемы распределительных устройств

Распределительные устройства станций, подстанций характеризуются номинальным напряжением, числом и мощностью присоединенных генераторов, трансформаторов, мощностью, выдаваемой в сеть и режимом работы. Сборные шины могут быть выполнены одиночными или двойными, часто предусматривают третью вспомогательную систему шин. Присоединения источников энергии к сборным шинам выполняют различно. Отношение числа выключателей к числу присоединений лежит в пределах от 1 до 2. При малом числе присоединений применение получили упро­щенные схемы.

Распределительные устройства с одной системой шин

В устройствах, изображенных на рис.1 а, каждое присоединение содержит выключатель и два разъединителя – шинный и линейный.

Рис. 1. Принципиальная схема РУ с одной системой сборных шип. а — шины не секционированы: 6 — секционированные шины: в – секционированные шины и обходное устройство

Операции с разъединителями допускаются только при отключенном выключателе соответствующего присоединения.

Достоинство рассматриваемой схемы с одной системой сборных шин:

1. Простота РУ, что практически исключают ошибочные операции с разъединителями. Тем не менее, предусматриваются блокирующие уст­ройства, препятствующие неправильным операциям.
2. Низкая стоимость.

Недостатки ее следующие:

1. Профилактический ремонт сборных шин и шинных разъединителей связан с отключением всего устройства на время ремонта.
2. Ремонт выключателей и линейных разъединителей связан с от­ключением соответствующих присоединений, что нежелательно, в некоторых случаях недопустимо.
3. Короткое замыкание в зоне сборных шин приводит к полному от­ключению РУ.
4. То же самое имеет место в случае внешнего замыкания и отказа выключателя соответствующего присоединения.

Чтобы избежать полного отключения РУ при замыкании в зоне сборных шин и обеспечить возможность их ремонта по частям, прибегают к секционированию сборных шин, т. е. разделению их на части — секции с установкой в точках деления выключателей. Эти выключатели называют

секционными (рис 1.б). Редко встречаются устройства, сборные шины которых секционированы через разъединители. Секционирование должно быть выполнено так, чтобы каждая секция имела источники энергии (генераторы, трансформаторы) и соответствующую нагрузку. Присоединения распределяют между секциями так, чтобы вынужденное отключение одной секции не нарушало электроснабжения потребителей.

При нормальной работе секционные выключатели замкнуты, т.к. генераторы должны работать параллельно. В случае КЗ в зоне сборных шин поврежденная секция отключается автоматически. Остальные секции остаются в работе. Таким образом, секционирование способствует повышению надежности РУ.

В РУ низшего напряжения 6—10 кВ подстанций секционные выключатели разомкнуты в целях ограничения тока КЗ.

Выключатели снабжают устройствами автоматического включения резервного питания (АВР), замыкающими выключатели в случае отключения трансформатора, чтобы не нарушать электроснабжения потребителей.

Для обеспечения возможности поочередного ремонта выключателей, не нарушая работы соответствующих цепей, предусматривают обходные выключатели и обходную систему шин с разъединителями в каждом присоединении (рис. 1 в). При нормальной работе установки обходные разъединители и обходные выключатели отключены.

Распределительные устройства с одной секционированной системой сборных шин применяется в РУ до 220 кВ включительно. Устройства с одной секционированной системой сборных шин (без обходной системы) применяют в качестве РУ 6—35 кВ подстанции, РУ 6 – 10 кВ станций типа ТЭЦ. Аналогичные устройства, но с обходной системой шин, применяют при ограниченном числе присоединении в110 – 220 кВ.

Распределительные устройства с двумя системами сборных шин

В РУ с двумя системами сборных шин, изображенной на рис.2 а каждое присоединение содержит выключателей два шинных разъединителя. Линейные разъединители предусматриваются для безопасного ремонта выключателей

Рис. 2. Принципиальная схема РУ с двумя системами сборных шин. а шины не секционированы; б — секционированные шины и обходное устройство

Раньше вторую систему сборных шин использовали в качестве резерв­ной при ремонте рабочей. Сейчас в РУ 110—220кВ, вторую систему шин используют постоянно в качестве рабочей системы в целях повышения надежности электроустановки. При этом присоединения с нагрузками распределяют между обеими системами. Для защиты сборных шин применяют дифференциальную токовую защиту, обеспечивающую селективное отключение поврежденной системы. При этом вторая система шин с соответствующими источниками энергии и нагрузкой остается в работе. Работа на одной системе сборных шин допускается только временно при ремонте другой системы. В это время надежность РУ снижается.

Достоинства рассматриваемой схемы:

1. возможность поочередного ремонта сборных шин без перерыва в ра­боте присоединений;
2. повышение надежности электроснабжения и ограничение тока КЗ;
3. возможность переключений отдельных присоединений с одной системы сборных шин на другую.

Недостатки схемы следующие:

1. при ремонте одной из систем шин снижается надежность РУ
2. при замыкании в шиносоеденительном выключателе отключаются обе системы шин;
3. в случае внешнего замыкания и отказа выключателя соответствующего присоединение отключается система шин;
4. сложность РУ;
5. большая вероятность повреждения в зоне сборных шин из-за частых переключений.

Чтобы частично устранить эти недостатки секционируют обе системы шин с помощью нормально замкнутых выключателей и предусматривают два шиносоединительных выключателя. Чтобы обеспечить возможности поочередного ремонта выключателей предусматривают обходную систему шин и обходные выключатели. (рис. 2. б)

В отечественных энергосистемах приблизительно до 1950—I960 гг. РУ с двумя системами сборных шин (с обходной системой и без нее) принято было считать универсальными. Они получили почти исклю­чительное применение на станциях и подстанциях при всех напряжениях, начиная от 6 до 220 кВ включительно. Распределительные устройства 500 кВ мощных тепловых электростанций приблизительно до 1960 г. принято было также выполнять по этой схеме.

В настоящее время область применения РУ с двумя системами сборных шин резко уменьшилась. Их применяют в основном на станциях и подстанциях при напряжениях до 220 кВ и большом числе присоединений. Как правило, применяют обходную систему с обходными выключателями. Применение РУ с двумя системами сборных шин в качестве главных устройств 330-500 кВ мощных станций и подстанций признается в настоящее время нецелесообразным вследствие сложности переключений разъединителями и тяжёлых последствий отключения системы шин с мощными агрегатами и линиями при внешних замыканиях и отказах линейных выключателей, а также при замыканиях в шиносоеденительных и секционных выключателях. Целесообразность применения РУ с двумя системами сборных шин в качестве главных устройств 6 – 10 кВ станций типа ТЭЦ также подвергнута сомнению. Эти устройства предпочитают выполнять с одной секционированной системой сборных шин.

Распределительные устройства, выполненные по схемам кольцевого типа

РУ с одной и двумя системами сборных шин являются схема­ми радиального типа. Наряду с ними применение получили прин­ципиально отличные схемы кольцевого типа. Схема представляет собой кольцо или несколько связанных между со­бой колец с ответвлениями к источ­никам энергии и нагрузкам; отклю­чение каждой ветви производится двумя выключателями, секционирующими кольца в соответствии с числом присоеди­нений; отключение любого выклю­чателя для ремонта не нарушает работы ветвей, хотя нормальное со­стояние схемы при этом нарушает­ся; при повреждениях в пределах РУ или внешних КЗ и отказах вы­ключателей отключение всего уст­ройства или значительной его части практически исключено; разъеди­нители используются только по сво­ему прямому назначению — для изоляции отключенных частей РУ и системы.

Типовые схе­мы кольцевого типа значитель­но разнообразнее радиальных схем. Различают простые кольцевые схемы и схемы связанных колец.

Простая кольцевая схема.

Рис. 3 Простая кольцевая схема РУ

Схе­мы этого типа (рис. 1) назы­вают также «схемами многоуголь­ников». Как видно из рисунка, концы шин соединены между собой, т.е. замкнуты в кольцо.

1. Внешнее замыкание в любом при­соединении отключается двумя выключателями. При этом кольцо раз­мыкается, но все ветви, кроме поврежденной, остаются в работе.
2. Замыкание в зоне сборных шин (участки между выключателями) равносильно замыканию на ответв­лении и приводит к отключению только одного присоединения.

1. При размыкании кольца, внешнее замыкание может привести к отключению вме­сте с поврежденной ветвью также соседней неповрежденной ветви.
2. Нарушение связи между ча­стями кольца из-за замыкания на линии в период ремонта выключателей может вызвать в за­висимости от схемы сети частичное нарушение электроснабжения.

Поэтому схемы типа простого кольца имеют ограниченное применение при числе присоединений, не превышающем 5—6.

Схемы связанных колец

Рис. 4 Схемы связанных колец

Схемы связанных колец могут быть применены при большом числе присоединений. На рисунке представлены два связан­ных кольца с девятью присоедине­ниями. Общее число выключателей равно десяти.

Связь колец способствует повы­шению надежности РУ. Вероят­ность отключения неповрежденных ветвей при ремонте выключателей и внешних замыканиях уменьшена. Распределение рабочего тока в кольцах при нормальном режиме и, в особенности при нарушении его для этой схемы более благоприятно.

Распределительные устройства с двумя системами сборных шин и числом выключателей на каждую ветвь 2, 3/2 и 4/3.

В устройствах этого типа есть явно выраженные сборные шины и элементы колец в виде ряда цепо­чек из двух, трех и четырех выклю­чателей, связывающих сборные ши­ны. К каждой такой цепочке присо­единены одна, две или три ветви с источниками энергии и нагрузкой.

Рис. 5. Принципиальная схема РУ с дву­мя системами сборных шин с двумя выклю­чателями на каждое присоединение.

Вариантом двойной схемы является схема с фиксированными присоединениями трансформатор – шины или линия. Вывод в ревизию любого выключателя здесь возможен без нарушения работы присоединений с минимумом переключений в схеме.

1. повреждение шин означает потерю блока или линии;
2. повреждение линии отключается всеми выключателями;
3. при числе присоединений больше пяти, схема требует установки большого числа выключателей;
4. ревизия шин требует отключения блока или линии.

Поэтому применение схем с фиксированными присоединениями рис. 3 допускается только при малом числе присоединений в отдельных редких случаях

Для мощных блочных электростанций все более широкое применение находит полуторная схема (3/2) и схема 4/3, а также системы «чистых» блоков Г-Т-Л (генератор – трансформатор — линия).

Полуторная схема, показанная на рис. 4, имеет следующие преимущества:

1. Ревизия любого выключателя или системы шин производится без нарушения работы присоединений и с минимальным числом операций при выводе этих элементов в ремонт.
2. Разъединители используются только при ремонте (обеспечение видимого разрыва до элементов РУ, находящихся под напряжением).
3. Обе системы шин могут быть отключены одновременно без нарушения работы присоединений.

К недостаткам полуторной схемы относят:

1. большое число выключателей и трансформаторов тока,
2. усложнение релейной защиты присоединений
3. выбор выключателей и всего остального оборудования на удвоенные номинальные токи.

Повышенное число выключателей в схеме частично компенсируется отсутствием междушинных выключателей.

Схема 4/3 на рис. 7, а сходна с полуторной, но более экономична, так как в ней приходится не на 1/2 выключателя на цепь больше (по сравнению со схемой с двойной системой шин), а только на 1/3.

Схема чистого блока Г.Т.Л., показанная на рис.7, б применяется лишь на напряжении 110 — 220 кВ и при относительно малой длине блочных линий. Это связано с тем, что в этой схеме плохо используются возможности блочных линий – их пропускная способность при напряжении 330÷750 кВ значительно превышает мощность блочных генераторов, а при остановке генератора в ремонт линия блока не может быть использована для уменьшения потерь в сети.

Упрощенные схемы распределительных устройств

Упрощенные схемы без сборных шин или с короткими перемычками между присоединениями получили применение для РУ с малым числом присоединений.

Рис. 8. Упрощенные схемы распредели­тельных устройств: а — одиночный мост; б — двойной мост;

На рис. 6, а при­ведена схема устройства для четы­рех присоединений — двух линий и двух трансформаторов. Здесь предусмотрены выключатели на лини­ях, вероятность повреждений кото­рых значительно больше вероятно­сти повреждений трансформаторов. Третий выключатель предусмотрен на перемычке. Такую схему называ­ют схемой с мостом.

При наличии трех линий и двух трансформаторов (рис. 6, б) не­обходимо иметь четыре выключа­теля — два на линиях и два на пере­мычках. Такую схему называют схемой с двойным мостом.