Применяются следующие схемы распределительных устройств : 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)
|
Система сборных шин |
Область применения |
Номер (номинальное напряжение-индекс схемы по )* |
|
Одиночная система шин |
В РП, РУ 10(6) кВ при отсутствии присоединений с электроприемниками первой категории или при наличии резервирования их от других РП, РУ | |
|
Одна рабочая секционированная выключателем система шин |
В РП, РУ 10(6) кВ В РП 35 кВ; в РУ ВН и СИ 35 кВ. Допускается применять в РУ 110-220 кВ при пяти и более присоединениях, 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 | |
|
Две одиночные секционированные выключателями системы шин |
В РУ 10(6) кВ с двумя трансформаторами с расщепленной обмоткой или с двухобмоточными трансформаторами и двумя сдвоенными реакторами | |
|
Четыре одиночные секционированные системы шин |
В РУ 10(6) кВ с двумя трансформаторами с расщепленной обмоткой и с двумя сдвоенными реакторами | |
|
Одна рабочая секционированная выключателем и обходная системы шин |
В РУ 110-220 кВ при пяти и более присоединениях | |
|
Две рабочие системы шин |
Допускается применять при числе присоединений от 5 до 15 в РУ 110-220 кВ из герметизированных ячеек с элегазовой изоляцией, а также в РУ 110 кВ с выкатными выключателями при условии замены выключателя в удовлетворяющее эксплуатацию время | |
|
Две рабочие и обходная системы шин |
1. В РУ 10 кВ для энергоемких предприятий с электроприемниками первой категории (например, для предприятий цветной металлургии). 2. В РУ 110-220 кВ при числе присоединений от 5 до 15 | |
|
Две рабочие секционированные выключателями системы шин |
Допускается применять при числе присоединений более 15 в РУ 110-220 кВ из герметизированных ячеек с элегазовой изоляцией, а также в РУ 110 кВ с выкатными выключателями при условии замены выключателя в удовлетворяющее эксплуатацию время | |
|
Две рабочие секционированные выключателем и обходная системы шин с двумя шиносоединитель-ными и двумя обходными выключателями |
1. В РУ 110-220 кВ при числе присоединений более 15. 2. В РУ 220 кВ при трех, четырех трансформаторах мощностью 125 МВ-А и более при общем числе присоединений от 12 и более |
* Первая цифра означает номинальное напряжение, вторая - индекс схемы
В устройствах рассматриваемого вида (рис. 5.1, а ) каждое присоединение
содержит в общем случае выключатель и два разъединителя - шинный и
линейный. Выключатели, как известно, служат для неавтоматического и автомати-
ческого отключения и включения присоединений. Разъединители необходимы для
изоляций аппаратов и присоединений на время их ремонта от смежных частей
системы, находящихся под напряжением.
Рис.5.1. Принципиальная схема РУ с одной системой сборных шин.
а - шины не секционированы; б - секционированные шины; в - секционированные шины и
обходное устройство.
Термин «изоляция» следует понимать как создание видимого разрыва цепи в
воздухе, обеспечивающего безопасность для людей. Так, например, при ремонте
выключателя какого-либо присоединения он должен быть изолирован от сбор-
ных шин и от сети, поскольку линия, отключенная со стороны источника энергии,
может оставаться включенной с противоположного конца. Только в частных
случаях, когда возможность подачи напряжения с противоположного конца
исключена, линейные разъединители могут отсутствовать. Это относится, на-
пример, к присоединениям двухобмоточных трансформаторов, поскольку ремонт
выключателя производится при отключенном трансформаторе со стороны
высшего и низшего напряжения. В присоединениях генераторов линейные
разъединители также обычно не предусматриваются.
В рассматриваемой схеме операции с разъединителями допускаются только
при отключенном выключателе соответствующего присоединения. Ясность этого
требования и простота РУ практически исключают ошибочные операции с
разъединителями. Тем не менее предусматриваются блокирующие устройства,
препятствующие неправильным операциям.
Достоинство рассматриваемой схемы с одной системой сборных шин
заключается в ее исключительной простоте и, следовательно, низкой стоимости.
Недостатки ее следующие:
Профилактический ремонт сборных шин и шинных разъединителей связан
с отключением всего устройства на время ремонта;
Ремонт выключателей и линейных разъединителей связан с отключением
соответствующих присоединений, что нежелательно, а в некоторых случаях
недопустимо;
Короткое замыкание в зоне сборных шин приводит к полному отключению
То же самое имеет место в случае внешнего замыкания и отказа
выключателя соответствующего присоединения.
Перечисленные недостатки могут быть частично устранены с помощью
указанных ниже дополнительных устройств. Приведенные затраты при этом
увеличиваются.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, нормально замкнутых или нормально
разомкнутых, в зависимости, от преследуемой цели. Эти выключатели называют
секционными. Относительно редко встречаются устройства, сборные шины
которых секционированы через разъединители, замкнутые или разомкнутые при
нормальной работе. Секционирование должно быть выполнено так, чтобы каждая
секция имела источники энергии (генераторы, трансформаторы) и соответствую-
щую нагрузку (рис. 5.1,6 ). Присоединения распределяют между секциями с таким
расчетом, чтобы вынужденное отключение одной секции по возможности не
нарушало работы системы и электроснабжения потребителей. Число секций
зависит от числа и мощности источников энергии, напряжения, схемы сети и
режима установки. В РУ с большим числом секций сборные шины замыкают в
На станциях секционные выключатели при нормальной работе, как правило,
замкнуты, поскольку генераторы должны работать параллельно. В случае к.з. в
зоне сборных шин поврежденная секция отключается автоматически. Остальные
секции остаются в работе. Таким образом, секционирование через нормально
замкнутые выключатели способствует повышению надежности РУ и
электроустановки в целом. Заметим, однако, что в случае замыкания в секционном
выключателе отключению подлежат две смежные секции, следовательно, в
устройствах с двумя секциями полное отключение не исключено, хотя
вероятность его относительно мала.
В РУ низшего напряжения 6-10 кВ подстанций секционные выключатели,
как правило, разомкнуты в целях ограничения тока к.з. Выключатели снабжают
устройствами автоматического включения резервного питания (АВР), замы-
кающими выключатели в случае отключения трансформатора, чтобы не нарушать
электроснабжения потребителей.
Чтобы обеспечить возможность поочередного ремонта выключателей, не
нарушая работы соответствующих цепей, предусматривают (преимущественно в
РУ 110-220 кВ) обходные выключатели и обходную систему шин с соответст-
вующими разъединителями в каждом присоединении (рис. 5.1, в). При
нормальной работе установки обходные разъединители и обходные выключатели
отключены. Замена рабочего выключателя обходным производится в следующем
порядке: включают обходный выключатель, чтобы убедиться в исправности
обходной системы; отключают обходный выключатель; включают обходный
разъединитель ремонтируемого присоединения; вновь включают обходный
выключатель; отключают выключатель, подлежащий ремонту, и соответствующие
разъединители. Защита цепи во время ремонта осуществляется обходным
выключателем, снабженным соответствующим комплектом релейной защиты.
В устройствах с секционированными сборными шинами и обходной
системой шин (рис. 5.1, в ), строго говоря, необходимы два обходных
выключателя. Однако в целях экономии средств часто ограничиваются одним
выключателем с двумя шинными разъединителями, с помощью которых
обходный выключатель может быть присоединен к той или другой секции
сборных шин.
Распределительные устройства с одной секционированной системой
сборных шин получили применение на станциях и подстанциях при номинальных
напряжениях до 220 кВ включительно. Основным условием применения этой
схемы является наличие достаточного резерва в источниках энергии и линиях и,
следовательно, возможность кратковременного отключения одной из секций без
нарушения работы электроустановки в целом. Аналогичные устройства, но с об-
ходной системой шин, применяют при ограниченном числе присоединений в
качестве устройств среднего напряжения 110-220 кВ станций и подстанций.__
Особенностью схемы является секционирование сборных шин и использование шинных разъединителей 2 в качестве оперативных аппаратов. Схема предусматривает вывод в ремонт любого выключателя присоединения ВЛ и трансформаторов за счет существования обходной системы шин (ОСШ) и выключателя обходной системы шин (ОВ). К сборным шинам 11 подключены измерительные трансформаторы напряжения 6, показанные на рис. 8.1.
В дальнейшем, на последующих схемах заполнения, измерительные трансформаторы напряжения 6 могут не показываться, хотя составляют необходимую принадлежность распределительного устройства. Аналогичные изменения произошли и в системе высокочастотной блокировки (ВЧ) в фазах линий 110-750 кВ: ВЧ блокировка показана не на всех схемах заполнения, хотя составляет необходимую принадлежность ВЛ.
| Рис. 8.1. Двойная секционированная система сборных шин с обходной сборной шиной |
Расширение схемы возможно за счет увеличения числа ячеек. Отмечаются трудности в осуществлении блокировок от неправильных действий с шинными разъединителями 2.
Данная схема получила широкое распространение в главных схемах электрических станций благодаря хорошему показателю n на присоединение. Широко используется и для современных станций с агрегатами большой мощности – в качестве ОРУ-СН при напряжениях 500/220 кВ и 330/110 кВ и 220/110 кВ.
Применительно к схеме заполнения рис. 8.1 определяем число выключателей на одно присоединение:
n
= 
выключателей на присоединение.
Столь значительное повышение показателя n над значением 1,0 объясняется установкой дополнительных выключателей: секционного (С), шиносоединительного (ШСВ) и обходного (ОВ) на каждой из систем шин. При большем числе присоединений n будет стремиться к 1,0. Эти схемы широко используются в традиционной энергетике при использовании воздушных и масляных выключателей.
Появление блоков большой мощности (блоков на СКД мощностью 300, 500 и 800 МВт, блоков АЭС с реакторами 1000 и 1200 МВт, гидростанций с агрегатами мощностью до 640 МВт) потребовало изменить подход к главным схемам электрических соединений. Снизить габариты распределительных устройств, произвести замену выключателей воздушного типа и масляных на более совершенные элегазовые выключатели и перейти к созданию комплектных распределительных устройств с элегазовой изоляцией (КРУЭ). Учитывая высокую надежность элегазовых распределительных устройств, последние выполняются по упрощенным главным схемам, то есть с отказом от обходной системы шин (ОСШ), от секционирования сборных шин и от выключателей обходной системы шин.
Двойная система сборных шин с обходной системой сборных шин применяется на напряжениях 110-220 кВ при необходимости ремонта выключателей и сборных шин без перерыва питания присоединений.
Кольцевые схемы
Пример кольцевой схемы на рис. 8.2 изображен по данным работ ОАО «Ленгидропроект», которое является генеральным проектировщиком Бурейской ГЭС, расположенной в Амурской области на р. Бурее. На ГЭС установлены шесть гидрогенераторов мощностью 335 МВт, работающих через повышающие трансформаторы на распределительные устройства 220 и 500 кВ.
Рис. 8.2. Главная схема Бурейской ГЭС
Первый и второй генераторы выдают мощность в систему 220 кВ по двум высоковольтным линиям через РУ, построенное по схеме «двойная система сборных шин с обходной системой шин».
Остальные четыре генератора в составе двух сдвоенных блоков работают на сеть 500 кВ, связь с которой осуществляется по трем ВЛ-500 кВ с глухим присоединением шунтирующих реакторов.
Распределительное устройство 500 кВ построено по схеме «шестиугольник» с однорядной установкой выключателей. При «шестиугольнике», и при ином числе углов (треугольник, четырехугольник, пятиугольник) обеспечивается возможное наименьшее число выключателей. Особенностями схемы 500 кВ являются: избирательное отключение при повреждении на присоединении и необходимость держать «шестиугольник» замкнутым, что осуществляется за счет наличия выходного разъединителя присоединения.
Распределительное устройство 500 кВ выполнено в виде КРУЭ производства концерна «АВВ» (Швейцария). Впервые в отечественной практике применено элегазовое распределительное устройство вместо первоначально предусмотренного ОРУ-500 кВ по схеме 3/2.
С распредустройством 500 кВ два укрупненных блока связаны высоковольтными кабелями 500 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена взамен воздушных переходов с прокладкой его в кабельном туннеле в шахте, запроектированных ранее для связи распределительных устройств 220 и 500 кВ со зданием ГЭС. Выполнение этих переходов по первоначальной проектной схеме мешало ходу строительных работ. В результате ввод блоков 500 кВ по первоначальной проектной схеме мог быть осуществлен только после возведения постоянных напорных водоводов и завершения работ по плотине. В отечественной практике применение кабеля 500 кВ с сухой изоляцией осуществлено впервые .
Распредустройства 220 и 500 кВ связаны через группу однофазных автотрансформаторов 167 МВА на фазу.
Показатель n = 1,0 независимо от числа углов многоугольника.
1.3.2 Система сборных шин
Система сборных шин – это совокупность токоведущих частей, содержащая общий ввод, и предназначенная для распределения нагрузок на потребителя.
Присутствует на каждой ТП. Чаще всего встречается вариант с одной системой шин, секционированную выключателем. Это позволяет производить ремонтные работы в любой точке, не отключая потребителей от источника питания. Тем самым, данный выбор шин повышает надёжность электроустановки.
1.3.3 Разъединители и ножи заземления
Разъединитель – это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи при отсутствии тока.
Характеризуются номинальным током и номинальным напряжением, током электротермической и электродинамической стойкости, тепловым импульсом, сквозным током заземляющих ножей.
Разъединитель в цепи питания установлен до высоковольтного выключателя, и связан с ним блок-замком. Отключение разъединителей в цепи питания невозможно, до тех пор, пока не отключить нагрузочные токи (выключив высоковольтный вакуумный выключатель). В конструкции линейного разъединителя не предусмотрено специальных мер по гашению электрической дуги, которая, в свою очередь, может вывести этот аппарат из строя и привести к аварийным ситуациям на подстанции. Поэтому, блок-замок блокирует отключение разъединителя до тех пор, пока автоматика либо персонал не отключат выключатель. Тем самым, блок-замок защищает электроустановку в случае неправильных действий персонала.
При отключении разъединителя на вводах питания, автоматически включаются ножи заземления, которые заземляют установку на землю через ножи и заземлители. В нормальном режиме работы подстанции ножи разъединителя разомкнуты, а разъединитель, непосредственно, замкнут.
Процесс включения разъединителя производится в обратной последовательности: сначала включаем разъединитель, тем самым, отключаются ножи заземления; затем запускаем нагрузку (включив высоковольтный выключатель).
Такая схема выбора и эксплуатации линейного разъединителя является наиболее надёжной, и с экономических суждений, грамотной. Также это обеспечивает безопасную, для обслуживающего персонала, эксплуатацию электроустановки.
1.3.4 Высоковольтные выключатели
Высоковольтный выключатель – это контактный коммутационный аппарат, служащий для отключения токов нагрузки в сети высокого напряжения.
ВВ бывают:
· Воздушные автоматический;
· Масляные и маломасляные;
· Вакуумные;
· Выключатели нагрузки;
· Генераторные;
· Элегазовые;
· Баковые;
· Электромагнитные.
Характеризуются номинальным током и номинальным напряжением, током электротермической и электродинамической стойкости, тепловым импульсом, временем размыкания контактной группы.
На сегодняшний день предпочтение уделяется вакуумным выключателям, нежели, масляным либо выключателям нагрузки.
Появление на трансформаторных подстанциях масляных выключателей повысило пожароопасность распределительного устройства, а также потребовало огромных затрат на содержание маслохозяйства. Кроме того, следует отметить, что после трех-пяти отключений масляный выключатель, кроме замены масла, требует переборки контактной группы.
Эти вопросы снимаются при замене выключателей нагрузки, современными малогабаритными вакуумными выключателями, а не привычными масляными, так как вакуумные выключатели имеют следующие характеристики:
· механический ресурс и ресурс по коммутационной стойкости современных выключателей - 50000 циклов «ВО» при номинальном токе и 100 циклов «ВО» при токах короткого замыкания до 20 кА;
· низкие трудозатраты на эксплуатационное обслуживание и ненадобность замены изнашивающихся деталей контактной системы;
· меньшие габариты и масса, нежели выключатели нагрузки или масляные.
Это позволяет рассматривать замену части выключателей нагрузки на подстанциях, на вакуумные выключатели. Но увеличение в сети количества выключателей приводит: к увеличению материальных затрат на их содержание; и к значительному повышению времени действия защит на питающих центрах, а увеличивать его более 1,5 сек. недопустимо по термической стойкости кабелей. Заметим, что по термической стойкости токам КЗ, ячейки КРУ на ЦП не допускают превышение времени более 1 сек.
1.3.5 Трансформаторы тока
Трансформаторы тока в цепях переменного тока и высокого напряжения, служат для соединения измерительной аппаратуры с токоведущими частями. И используются тогда, когда включение измерительной аппаратуры непосредственно в первичные цепи электроустановок недопустимо по условиям безопасности. Его назначение: уменьшение первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.
К вторичной обмотке трансформатора тока подключается измерительные приборы; в данном случае – амперметр. Конструкция ТТ такова, что независимо от тока в первичной обмотке, во вторичной I=const (5А). В цепи вторичной обмотки обязательно должна стоять перемычка, так как разрыв цепи во вторичной обмотке не допустим по правилам ТБ. Первичной обмоткой является сама токоведущая часть электроустановки. Ток в первичной обмотке пропорционален току во вторичной обмотке. Трансформаторы тока работают в режиме близком к режиму короткого замыкания, и сопротивление его очень влияет на точность измерений. Трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации, т.е. отношением тока в первичной обмотке, к току вторичной обмотки.
Два перерыва для отдыха по 15 минут. Продолжительность сезона для различных видов работ, принимается из графика годового распределения среднемесячных температур наружного воздуха по району Кадали-Макитской террасы (смотри рисунок 1.2): -продолжительность буровых работ 290 суток; -продолжительность вскрышных работ 260суток с 20марта по 26 ноября; -продолжительность промывочных работ 135 суток...
Механического или буровзрывного рыхления. При мощности россыпи до 10 м и более, растоинии транспортирования породы до 150 м, и угле подъема до 180. Из выше перечисленных способов наиболее подходящим для разработки россыпного месторождение «Вача» является бульдозерный. Бульдозерный способ разработки удовлетворяет всем параметрам и характеристикам месторождения. Так крепость пород по СНИПу на...
Основе технико-экономических расчетов определяют рациональное стандартное. Для рассматриваемого завода рациональное напряжение, найденное по эмпирическим формулам будет Uрац= Uрац= Следовательно, для электроснабжения завода выбираем напряжение 35 Кв, так как напряжение 35 кВ имеет экономические преимущества для предприятий средней мощности при передаваемой мощности 5-15 МВт на расстояние...
От переподъемов, нулевую и максимальную защиты. - предусматривать остановку сосудов в промежуточных точках ствола. световую сигнализацию о режимах работы подъемной установки в здании подъемной машины, у оператора загрузочного устройства, у диспетчера. Современные регулируемые электроприводы постоянного тока для автоматизированных подъемных установок выполняют на основе двигателей постоянного...
Распределение электроэнергии.
Производство электрической энергии мы рассмотрели в первой части статьи. Во второй мы узнаем, почему же электростанции работают параллельно, в объединенной энергосистеме, а не отдельно, каждая на своего потребителя. Так же посмотрим на элементы энергосистем, без которых они не могут существовать.
Понять, почему же энергосистемы работают параллельно, нам поможет суточный график производства и потребления электроэнергии, который был взят с сайта «СО ЕЭС». На верхнем графике показана частота в ЕЭС России, а точнее в объединенных энергосистемах Центра, Северо-запада, Юга, Средней Волги, Урала и Сибири, а на нижнем ОЭС Востока, которая хоть и имеет электрические связи с остальной энергосистемой, но работает не синхронно с ЕЭС России.
По оси 0Х откладывается время в часах, а по оси 0У – частота электрического тока в герцах. Шаг точек, по которым был построен график – 1 час.
Частота является показателем равенства производства и потребления активной энергии. Если частота больше 50 Гц, то энергии производиться больше, чем потребляется. Если частота меньше 50 Гц, то наоборот, энергии производиться меньше, чем нужно. Частота – это один из самых важных показателей энергосистемы. Именно при номинальной частоте все движущиеся механизмы – генераторы, двигатели работают в наиболее экономичном режиме.
В России принят стандарт, по которому частота не должна выходить за пределы в 50+-0.05 Гц. Как видите, осуществить такую точную уставку в несинхронной зоне не получается. Плюс не забываем, что мощность нагрузки меняется каждую секунду, а график построен с интервалом в час.
Если частота опустится ниже 48,5 Гц, а к тому времени не удалось поднять мощность генерации (такое бывает при аварийном отключении крупного энергоблока электростанции), то начинает работу АЧР (Автоматическая частотная разгрузка), которая по нескольким ступеням, отключает потребителей. Ее главная задача – остановить снижение частоты в энергосистеме, т.к. генераторы, вращаются в электрическом поле с частотой, кратной частоте системы, а на низких частотах возможно появления сильных вибраций. К тому же уменьшается производительность питательных и прочих насосов на электростанциях, и приходиться вынужденно снижать мощность генерации, т.к. уменьшается количество теплоносителя – воды.
Но отключить можно не каждого потребителя, поэтому все они были разделены на 3 категории. Третья – это потребитель, который без проблем переживет сутки без электроэнергии. К этой категории относится население. Резерв не обязателен. Именно на эту категорию нацелена АЧР.
Вторая – более ответственные потребители, которые будут иметь большой ущерб, брак продукции или экономические потери при отключении. Поэтому таких потребителей можно отключать только на время, необходимое для ручного или автоматического ввода резерва. Таким образом, вторая категория не должна отключаться действием АЧР. Обязательно есть резерв.
Первая категория. Самая ответственная нагрузка. При отключении электроэнергии возможны человеческие жертвы, техногенные катастрофы и прочие прелести человеческой цивилизации. Поэтому эта категория может быть отключена только на время, необходимое для автоматического включения резерва. Наличие резерва обязательно. Кроме того в первой категории выделяют еще одну – особую. Эта категория должна иметь третий резервный источник питания для безопасного завершения работы. Сюда, например, относятся АЭС.
Итак, первая причина объединения энергосистем – поддержание баланса производства и потребления. Вторая причина – при параллельной работе станций можно держать на каждой из них меньший резерв мощности. Он бывает:
1) Вращающийся . Это агрегаты электростанций, работающие в системе на мощности, меньшей максимальной. В среднем, это 50-80 %. В случае необходимости быстро поднять генерацию, в первую очередь использую именно этот резерв.
2) Горячий . К нему относятся агрегаты, которые не включены в систему, но при первой же необходимости могут быть включены за короткое время. В основном, к этому резерву стараются отнести ГЭС, т.к. та тепловых станциях такой режим работы крайне невыгоден.
3) Холодный . Агрегаты можно будет запустить в работу в течение довольно долгого времени.
Третья причина – в ЕЭС можно распределять нагрузку между станциями, для наиболее выгодной экономически работы как самих станций, так и системы. Не стоит забывать, что для ТЭЦ и АЭС наиболее выгодно и безопасно использовать базовый ражим работы. ГРЭС, ГАЭС и, частично, ТЭС нужно активнейшим образом привлекать к регулированию частоты.
Кроме того, мощность нагрузки меняется в течение суток и года. Традиционно в России суточный максимум нагрузки приходится на 11-00 и 19-00, а годовой – на зимнее время года. В течении ночи нагрузка минимальна, что требует разгрузки электростанций.
Основными элементами энергосистем являются сети и подстанции .
В России для сетей переменного тока принята стандартная шкала напряжений: 0.4, 3, 6, 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 кВ . В распределительных сетях городов, в основном, используют напряжения 0.4, 6, 10, 110 кВ; и трансформацию 110/6(10) кВ, а затем 6(10)/0.4 кВ. В сельской местности, в основном, трансформация 35/6(10) кВ. Системные сети, из которых и состоит ЕЭС России, исторически разделились на 2 условные части: ОЭС С-З, часть ОЭС Центра (Брянск, Курск, Белгород), где использую шкалу 110 – 330 – 750 кВ, и остальную, где есть шкала 110 – 220 – 500 кВ. На Кавказе распространена шкала 110 – 330 – 500 кВ.
Сегодня при проектировании новых сетей используют ту шкалу напряжения, которая исторически сложилась в регионах.
Сети разных напряжений можно «узнать» по внешнему виду практически со 100% вероятностью, если они исполнены в виде ВЛ. Не забываем, что система электроснабжения трехфазная, поэтому одна цепь содержит 3 провода (3 фазы). В сетях 0.4 кВ 4 провода (3 фазы и ноль).
1) ВЛ 6 (10) кВ. Один – два изолятора.
2) ВЛ 35 кВ. 3 – 5 изоляторов в гирлянде.
3) ВЛ 110 кВ 8 -10 изоляторов в гирлянде.
4) ВЛ 220 кВ 12 – 15 изоляторов в гирлянде.
5) ВЛ 330 кВ. Расщепление фазных проводников на 2 провода.
6) ВЛ 500 кВ. Расщепление фазных проводников на 3 провода.
7) ВЛ 750 кВ. Расщепление фазных проводников на 4-5 проводов.
Вы скажете: «А зачем проводники фаз расщепляют?» Расщепление – это один из методов борьбы с «Коронным разрядом» или попросту – короной. Корона – это самостоятельный газовый разряд, происходящий в резко неоднородных полях. В процессе коронирования воздух вокруг провода нагревается и ионизируется, на это тратиться энергия, к тому же возникают радиопомехи и шумовое загрязнение. Поэтому всячески стараются не допустить резких изменений электромагнитного поля — устанавливают минимальное эквивалентное сечение проводов, экраны на изоляторах и т.д.
Вы могли заметить, что провода крепятся к опорам по-разному. Это связано с функциями опор. Все они делятся на:
1) Анкерные. Эти опоры держат тяжение проводов, а так же их вес и другие воздействия. Расстояние между двумя соседними анкерными опорами называется анкерным пролетом. Анкерные опору позволяют делать повороты линий, их заходы на ПС, а так же уменьшают зону аварии при обрыве проводов. Соседние анкерные пролеты соединяются электрически с помощью перемычки – т.н. шлейфа.
2) В промежутке между анкерными пролетами расположены промежуточные опоры. Они держат вес проводов и ветровые воздействия на провод, и саму опору. По длине линии их должно быть не менее 70% от всех опор.
3) Специальные опоры
Служат для преодолевания каких-либо преград, например, водохранилища. В отличие от предыдущих типов опор, специальные опоры обычно подбирают под каждый отдельный случай и не выпускаются серийно.
Итак, линии, напряжением выше 1 кВ, какие бы они не были – кабельные или воздушные, приходят на ПС – подстанции. Они состоят из силового оборудования – систем и секций шин, силовых и измерительных трансформаторов, выключателей; устройств РЗиА, средств связи и т.д.
Рассмотрим некоторые элементы ПС.
1)Силовой трехфазный трансформатор.
Служит для преобразования одного класса напряжения в другое. Трансформаторы бывают повышающими и понижающими. Трехфазный трансформатор – это фактически 3 однофазных трансформатора, имеющих общий магнитопровод.
При коэффициентах трансформации меньше 3 используют автотрансформаторы, у которых вторичная обмотка является частью первичной, то есть они имеют не только магнитную, но и электрическую связь. Это повышает КПД трансформации.
2) Измерительные трансформаторы.
Рис 14, Рис 14,1
Трансформаторы тока. Включаются в цепь, как и амперметр, последовательно. С их помощью меряют токи, это один из основных элементов РЗиА. Особенность работы состоит в том, что ни при каких условиях нельзя разрывать цепь вторичной обмотки, иначе ТТ выйдет из строя, при этом обязательно будут голливудские эффекты…
Трансформаторы напряжения. Включаются, как и вольтметр, параллельно. От вторичных обмоток помимо защит, питаются непосредственно силовые цепи РЗиА.
3) Выключатели.
