1. СБОРНЫЕ ШИНЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Распределительные устройства (РУ) высокого напряжения, выполняемые в схемах электрических соединений электростанций и подстанций, являются одним из наиболее важных и ответственных элементов энергосистемы. Через сборные шины РУ электростанций происходит выдача мощности в энергосистему. По транзитным линиям связи, объединяющим шины крупных подстанций, обеспечиваются перетоки мощности между отдельными узлами энергосистемы. От сборных шин отходят линии к центрам потребления нагрузки.
Различают следующие основные схемы систем шин (СШ).
Одиночная система (секция) шин (рис. 1,о). Каждое присоединение подключается через свой отдельный выключатель и шинный разъединитель. В некоторых случаях отдельные присоединения (обычно трансформаторы) могут подключаться через разъединитель или отделитель. Такое исполнение предъявляет к схемам защиты шин и трансформатора дополнительные требования.
К (недостаткам схемы относится необходимость отключения всех присоединений секции при выводе ее в ремонт или при ее повреждении, вынужденное обесточение всех подключенных к данной секции линий и трансформаторов, работающих в режимах тупикового питания, размыкание объединявшихся через шины подстанции транзитов.
Одиночная секционированная система шин (рис. 1,6). Каждое присоединение, как и в предыдущей схеме, подключается к шинам через один выключатель и один шинный разъединитель. Допускается в отдельных случаях подключение одного трансформатора на секцию без выключателя. Связь секций через секционный выключатель (СВ) Q7 обеспечивает разделение схемы при повреждении одной из секций и не требует полного обесточивания подстанции при ремонте секции. Схема обеспечивает более надежную связь между отдельными узлами энергосистемы в нормальных, ремонтных и аварийных режимах.
К недостаткам схемы следует отнести необходимость отключения всех присоединений данной секции при выводе ее в ремонт или при ее повреждении, а также возможность полного погашения подстанции при повреждении Q7, являющегося общим элементом для обеих секций.
Рис. 1. Одиночная система шин: а — несекционированная; б — секционированная
Схема с двумя системами (секциями) шин и двумя выключателями на присоединение (рис. 2,о). В нормальном режиме все выключатели и разъединители, указанные на схеме, включены. К достоинствам схемы относится сохранение в работе всех присоединений при повреждении или ремонте системы шин. Очевидно, что схема с двумя выключателями на присоединение значительно дороже других вариантов исполнения, поэтому она применяется в наиболее ответственных точках энергосистемы, требующих повышенной надежности, на напряжении 220 кВ и выше. На подстанциях такого типа трансформаторы или автотрансформаторы (не более одного на секцию) могут подключаться на секцию без выключателя, что обеспечивает определенное удешевление объекта (рис. 2,6). При двух транзитных линиях и двух автотрансформаторах такая схема получила наименование «четырехугольника» или «квадрата» (рис. 2, в).
Рис. 2. Двойная система шин с двумя выключателями на присоединение:
а — с выключателями в цепи каждого присоединения; б — без выключателей в цепи автотрансформаторов; в — четырехугольник; А1. А2 — первая и вторая системы шин
Рис. 3. Двойная система шин с тремя выключателями на два присоединения («полуторная» схема)
Рис. 4. Двойная система шин с фиксированным распределением элементов с одним выключателем на присоединение
Схема с двумя системами шин и тремя выключателями на два присоединения («полуторная»). На рис. 3
приведена такая схема с тремя полями, девятью выключателями и шестью присоединениями. В нормальном режиме все выключатели и разъединители, указанные на схеме, включены. Схема относительно дорогая, но обладает повышенной надежностью и применяется на крупных электростанциях. Как и в предыдущей схеме, при погашении одной из систем шин ни одно из присоединений не обесточивается, не нарушается связь данной подстанции с энергосистемой.
Во всех рассмотренных схемах каждое присоединение, а при числе выключателей на присоединение более одного — каждый выключатель, жестко зафиксированы за данной системой шин. Перевод его на другую секцию без изменения монтажа первичной схемы невозможен.
Схема с двумя системами шин с фиксированным присоединением элементов (рис. 4).
Присоединение подключается к системам шин через один выключатель и два шинных разъединителя, с помощью которых оно может подключаться к одной из двух систем шин. В целях обеспечения избирательной (селективной) работы защиты шин (см. ниже) каждое присоединение закреплено (зафиксировано) за одной из систем шин. Наличие двух шинных разъединителей на присоединение позволяет выводить в ремонт систему шин без отключения линий и трансформаторов, переводя их предварительно на другую систему шин. Порядок операций при этом следующий. При включенном шиносоединительном выключателе (ШСВ) Q5 поочередно включаются разъединители всех присоединений на остающуюся в работе систему шин, затем также поочередно отключаются разъединители, соединяющие присоединения (кроме ШСВ) с отключаемой системой шин. Далее отключаются ШСВ Q5 и его шинные разъединители, и освобожденная система шин может быть выведена в ремонт.
Схема позволяет переводить присоединения с одной системы шин на другую для уменьшения перетока через ШСВ, при неисправности шинного разъединителя одного из присоединений и т. д. В указанных случаях защита шин должна работать в режиме нарушенной фиксации.
При необходимости вывода в ремонт ШСВ или по другим системным соображениям допускается раздельная работа систем шин с отключенным ШСВ. Однако во многих случаях это приводит к резкому изменению расчетных режимов выбора уставок релейной защиты прилежащей сети и как следствие — к возможным неправильным действиям защит. Поэтому допустимость такого режима должна предварительно оцениваться. Режим допустим всегда при двух и в большинстве случаев при трех питающих источниках на защищаемой подстанции. При необходимости отключения ШСВ и недопустимости раздельного режима работы систем шин все присоединения переводятся на одну систему шин либо системы шин объединяются включением обоих шинных разъединителей на двух-трех присоединениях.
К недостаткам схемы относится возможность одновременного аварийного отключения обеих систем шин, например при разрушении одного из шинных разъединителей в процессе оперативных переключений при переводе присоединений с одной системы шин на другую.
Схема с двумя секционированными системами шин (рис. 5).
Рис. 5. Двойная секционированная система шин с фиксированным распределением элементов: B1, В2 — первая и вторая секции
А1
Рис. 6. Двойная система шин с фиксированным распределением элементов и с обходной системой шин
Схема обладает повышенной надежностью; практически при любых видах повреждения полное обесточение подстанции невозможно. Схема применяется при числе присоединений более 15.
В настоящее время первичные схемы по рис. 1,а, б, 4 и 5 дополняются обходной системой шин (ОСШ) и обходным выключателем (ОВ). На рис. 6 приведена схема с ОСШ (A3) и ОВ (Q6) применительно к двойной системе шин с фиксированным присоединением элементов. Наличие обходной системы шин создает значительные удобства в условиях эксплуатации, позволяет проводить ремонты выключателей без отключения линий или трансформаторов. При этом необходимо учитывать, что время капитального ремонта выключателей длится обычно от 3—4 до 12 дней. Возможность выполнения текущих ремонтов выключателей без отключения присоединений также повышает надежность первичной схемы подстанции. Наличие ОСШ повышает гибкость схемы, ее маневренность при производстве ремонтов, а также при аварийных режимах, при повреждениях или неисправностях выключателей.
На рис. 6 показан случай включения через ОСШ линии W3 в предположении, что нормально W3 была включена на первую систему шин At. Порядок перевода линии следующий. Включаются шинный разъединитель обходного выключателя Q6 и разъединитель Q6 на A3. Включением Q6 опробуется обходная система шин, после чего Q6 отключается. Затем включаются разъединитель линии W3 на A3 (нормально все разъединители на A3 отключены) и Q6, сразу же отключается выключатель Q3 линии W6. Присоединение переведено на ОСШ. После отключения шинных и линейного разъединителей линии W3 ее выключатель Q3 может быть выведен в ремонт. На защитах OB Q6 предварительно выполняются уставки, соответствующие режиму работы ОВ на данную линию.
Обходная система шин с отдельным ОВ выполняется при числе присоединений на подстанции более шести. При меньшем количестве присоединений используется схема совмещенного с обходным секционного или шиносоединительного выключателя. В нормальном режиме выключатель используется как СВ или ШСВ. При необходимости замены одного из выключателей обходным секции (системы шин) объединяются или, при допустимости режима, работают раздельно, а выключатель используется как ОВ. На рис. 7 применительно к первичной схеме с двумя секциями приведен вариант совмещения
СВ с ОВ. На рис. 7, а приведена первичная схема в нормальном режиме, на рис. 7,6 — при замене выключателя линии W1 обходным при условии, что раздельная работа секций недопустима. При этом на рис. 7, б показано размещение трансформаторов тока для схемы дифференциальной защиты шин (ДЗШ). В нормальном режиме объединение секций выполняется путем включения разъединителей секционного выключателя Q5 на первую секцию В1 и на ОСШ A3, разъединителя перемычки между ОСШ A3 и секцией В2 при включенном СВ Q5.
В1 82
Рис. 7. Одиночная секционированная система шин с обходной системой шин и совмещенным секционным и обходным выключателями:
а — режим работы с секционным выключателем; б— режим работы с обходным выключателем при объединении систем шин
Переход от схемы на рис. 7, а к схеме на рис. 7, б выполняется следующим образом. На СВ защиты настраиваются с уставками, обеспечивающими работу заданной линии в режиме с обходным выключателем. Защита проверяется током нагрузки и остается отключенной. Включается разъединитель СВ Q5 на секцию В2, отключается СВ Q5 и разъединитель в перемычке между A3 и В2. Включаются защиты СВ, включается разъединитель линии W1 на ОСШ A3, включается OB Q5 и сразу же отключается выключатель присоединения Q1.
Использование совмещенного с СВ или ШСВ обходного выключателя усложняет схему защиты шин, требует в процессе изменения первичной схемы большего количества операций с испытательными блоками в оперативных и токовых цепях защит.
В связи с требованиями высокой надежности к схемам защиты шин, тяжелыми последствиями при ложном или излишнем ее срабатывании, а также в соответствии с требованиями [1] операции по переводу присоединений с рабочего выключателя на ОВ и с ОВ на рабочий выключатель, включая все операции на первичном оборудовании и в цепях релейной защиты, целесообразно выполнять по специально разработанным программам.
