Практикой проектирования установлено (§ 1.4) допустимое количество присоединений в радиальных схемах коммутации, при превышении которого сборные шины секционированы выключателями. Работа [132] - первая встреченная авторами публикация с характеристиками и критериями выбора допустимого числа присоединений на систему (секцию) шин. Вопрос важен для проектных и эксплуатационных организаций. Данные схемы наиболее часто применяют (§ 4.2 и 4.3) в стране для PУ 110-220 кВ электростанций и подстанций. Они - опорные коммутационные узлы энергосистем, влияющие на надежность и экономичность электроснабжения потребителей. Методическая база [132] оказалась справедливой для схем с одной секционированной системой шин с обходной по условиям послеаварийного режима на электростанциях. Представляется оправданным рассмотреть особенности выбора допустимого количества присоединений на систему (секцию) шин в схеме с двумя системами шин с обходной.
Схемы электрических соединений подстанций. На надежность схем определяющее влияние оказывают два расчетных режима - плановых ремонтов и послеаварийные. Экономические последствия из-за ненадежности в этих режимах в зависимости от числа присоединений не должны превышать затрат на снижение последствий. При плановых ремонтах, в отличие от послеаварийных, ограничение электроснабжения потребителей не допускается вследствие значительного ущерба из-за длительности и детерминированности плановых простоев. Поэтому схема с одной секционированной системой шин с обходной применяется [56], когда на секции не более одного нерезервируемого присоединения с тем, чтобы при ее ремонте сохранить в работе данное присоединение посредством обходного выключателя. При резервированных присоединениях вывод их в ремонт на непродолжительное (несколько часов на присоединение) время не вызывает экономических последствий и не накладывает ограничений на допустимое число присоединений к секции шин. Наличие двух последовательно включенных секционных выключателей практически исключает случаи одновременного погашения двух секций из-за отказов на сборных шинах и предотвращает ограничение потребителей в послеаварийных режимах. Поэтому при попарно резервируемых присоединениях схема с одной секционированной системой шин с обходной не накладывает ограничений на число присоединений к секции. При нерезервированных присоединениях, что нежелательно по условиям ремонтного режима, возникают ограничения на допустимое число присоединений. Так, при принятых в [132] расчетных условиях, их оптимальное число оценено на уровне четырех на секцию.
Схема с двумя системами сборных шин с обходной. Появление двух систем сборных шин вызвано в последнюю очередь потребностью их резервирования. На первом месте стояли режимные соображения (§ 4.5). Примем, что и в ней присоединения попарно резервированы, что соответствовало (§ 4.5) действительности. В послеаварийных режимах погашение подстанции возможно из-за отказов в обе стороны шиносоединительного выключателя и одновременного погашения обеих систем шин из-за описанных в § 4.5 случаев.
Таблица 4.25. Финансово-экономическая эффективность секционирования сборных шин
В действительности упущенная выгода в два раза ниже. Ячейки выключателей попарно резервируемых линий в схеме с двумя системами сборных шин расположены рядом, чтобы избежать пересечения линий. Секционирование шин обеспечивает сохранение половины попарно резервируемых линий при рассмотренных отказах.
Данные табл. 4.25 позволили обратить внимание на следующее. Независимо от принятой модели отказа выключателя секционирование шин в схеме с двумя системами шин с обходной не эффективно. При принятии решений имелся десятикратный запас по любому влияющему фактору. Так, при 16 присоединениях целесообразность секционирования шин обнаруживалась при штрафных санкциях в размере 100-кратного тарифа на электроэнергию, что при существующем регламенте взаимоотношений поставщиков и потребителей недостижимо. Полученные соотношения объяснимы и с другой стороны. Не составит труда решить тривиальную задачу - определить вероятность погашения подстанции из-за отказов одного трансформатора во время плановых ремонтов другого. Для двухтрансформаторной подстанции 220 кВ, не вызывающей сомнений в ее надежности, соответствующая вероятность (4,0-5,0)10-6, т.е. одного порядка с данными из табл. 4.25.
Схемы электрических соединений электростанций. Аналогичный подход применим к схемам электростанций. Здесь следует учитывать относительно высокое (на порядок и более в сравнении с подстанциями) время восстановления технологического процесса. Поэтому можно согласиться с рекомендациями НТП ТЭС и АЭС о числе присоединений (более 16), когда секционируют сборные шины в схеме с двумя системами шин с обходной. Вместе с тем, анализ развития аварий на электростанциях свидетельствует о еще более существенном влиянии фактора надежности. В энергосистемах страны имеется значительное число электростанций, сооруженных для электро- и теплоснабжения. Это электростанции с поперечными связями сравнительно небольшой (200-800 МВт) мощности, имеющие одно РУ 110-220 кВ и одно-два генераторных РУ 6-10 кВ. При аварии в сети повышенного напряжения (отказы выключателей и шинных разъединителей, работа делительной автоматики по частоте, автоматики предотвращения асинхронного хода и пр.) требуется выделение электростанции на изолированную работу, т.е, на сбалансированную местную нагрузку 6-10 кВ и нагрузку СН. При отделении электростанции от системы из-за несовершенства средств технологической автоматики и защит основным ограничением оказывались допустимые режимы котельного отделения. Например, в ряде случаев гасились все котельные агрегаты от действия технологических защит по уровню в барабанах при избытках мощности в выделенном энергоузле. Погашение электростанций нередко сопровождалось нарушениями в работе основного оборудования. Восстановление технологического процесса растягивалось на сутки. Требовались значительные материальные и финансовые ресурсы на восстановление оборудования. Поэтому представляется оправданным, чтобы при использовании схемы с двумя системами шин с обходной директивно выполнялось условие, что отказ шиносоединительного выключателя или отказ на развилке из шинных разъединителей не должны приводить к остановке электростанции.
Что касается крупных блочных электростанций с агрегатами 200-300 МВт и выше, то, как показано в § 4.8, использование для них радиальных схем с секционированием сборных шин или без него - менее предпочтительное решение в сравнении с применением кольцевых схем, например полуторной, секционирующих коммутационный узел через каждое присоединение.
На основании изложенного сформулируем:
- при использовании на подстанциях радиальных схем не следует нормировать допустимое число присоединений на систему (секцию) сборных шин. Использование схемы с двумя секционированными системами шин с обходной не является рациональным решением и оно может быть допущено только при наличии комплексных технико-экономических обоснований;
- единичные отказы выключателей и сборных шин в радиальных схемах на электростанциях не должны приводить к их полной остановке. Выполнение данного положения может обеспечиваться секционированием сборных шин, причем независимо от числа присоединений, или использованием кольцевых схем, секционирующих коммутационный узел через каждое присоединение;
- представленные аргументация и выводы не подтвердили принятую практику проектирования, на что обращаем внимание специалистов ведущих отечественных проектных организаций.
