Глава первая
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗАЩИТАХ ШИН
1.1. ОСНОВНЫЕ ОБЪЕКТЫ ЗАЩИТЫ ШИН
Схемы электрических соединений распределительных устройств современных станций и подстанций характеризуются большим разнообразием, определяемым [3]: номинальным напряжением, типом, назначением и месторасположением электрических станций и подстанций;
числом и мощностью генераторов, трансформаторов и линий, присоединенных к шинам РУ;
наличием и мощностью местной нагрузки на шинах РУ;
категорией потребителей электрической энергии (требованиями к надежности электроснабжения);
уровнем токов КЗ, а также некоторыми другими факторами.
В табл. 1.1 приведены основные наиболее распространенные схемы РУ, на которых применяются, как правило, специальные защиты шин.
Одна секционированная система шин с двумя секциями С1 и С2 (схема 1 табл. 1.1), связанными через секционный выключатель СВ, достаточно проста и надежна при питании потребителей от двух вводов, разведенных к разным секциям. Схема широко используется на подстанциях напряжением 6—10—20—35 кВ, а также для РУ электростанций генераторного напряжения. В последнем случае, если число генераторов больше двух, схема выполняется с тремя, четырьмя и более секциями. Для ограничения токов КЗ в цепях секционных выключателей могут устанавливаться реакторы.
Таблица 1.1. Основные схемы РУ станций и подстанций со специальными защитами шин
Продолжение
Для РУ на генераторном напряжении часто используется усложненная, так называемая прямолинейная система с одной рабочей секционированной системой шин с реактором в цепи секционных выключателей СВ1 и СВ2 и с шиносоединительными выключателями ШСВ1—ШСВ3, с помощью которых секции С1 — С3 могут соединяться с резервной несекционированной системой шин РСШ (схема 2 табл. 1.1).
Выключателями ШСВ1 — ШСВЗ в случае необходимости можно шунтировать реакторы в цепи секционных выключателей. Каждое присоединение подключается к шинам через «развилку» из двух разъединителей. С помощью шиносоединительных выключателей можно производить присоединения секций на резервную систему РСШ без перерыва питания потребителей, а также заменять выключатели присоединений.
Секционированная система шин C1, С2 с обходной ОСШ (схема 3 табл. 1.1) из-за своей простоты и надежности широко используется для выполнения РУ подстанций 110 кВ и выше. В этой схеме имеется возможность вывода выключателя любого присоединения без разрыва цепи и перерыва питания потребителей. Нормально с обходной системы шин ОСШ напряжение снято. При небольшом числе присоединений допускается совмещение функций секционного и обходного выключателей. При этом ОВ со своим шинным разъединителем исключается, а между точками а и б устанавливается перемычка.
В схеме с двумя несекционированными системами сборных шин СШ1, СШ2 с ШСВ и одним выключателем на присоединение (схема 4 табл. 1.1) в нормальном режиме обе системы могут находиться под напряжением при включенном ШСВ. Питающие элементы и отходящие линии распределяются между системами примерно поровну и фиксируются (закрепляются) за системами. Переток мощности через ШСВ в этом случае незначителен и последний в сущности выполняет роль секционного выключателя. Такой режим носит название «фиксированного распределения присоединений» по системам шин. В случаях ремонтов на одной из систем шин или любого шинного разъединителя все присоединения переводятся на другую систему шин, при этом надежность работы РУ снижается. При эксплуатации возможен перевод любого присоединения на «чужую» систему шин. Такой режим носит название «нефиксированное распределение присоединений».
Схема с двумя несекционированными системами шин СШ1, СШ2, с обходной системой шин ОСШ, обходным выключателем ОВ и одним выключателем на одно присоединение (схема 5 табл. 1.1) применяется на мощных ТЭЦ и районных подстанциях с большим числом присоединений. В ряде случаев рабочие системы шин могут секционироваться. При небольшом (до пяти) числе присоединений с целью экономии функции ШСВ и ОВ могут совмещаться. Нормально схема работает в режиме с фиксированным распределением присоединений при замкнутом ШСВ. Однако по условиям снижения токов КЗ схемы 4, 5 могут эксплуатироваться с разомкнутыми ШСВ при наличии обходных связей через ВЛ между системами. Такой режим следует учитывать при разработке и эксплуатации защит шин [2, 24].
Схемы 6 и 7 (табл. 1.1) применяются для РУ повышенных напряжений мощных конденсационных электрических станций (ГРЭС) и крупных районных подстанций при большом числе присоединений. Схема 6 с двумя системами шин СШ1, СШ2 с тремя выключателями на два присоединения надежна в работе и проста в эксплуатации, что обусловило ее широкое распространение в развивающихся энергосистемах. Отключение повреждений на линиях и в трансформаторах производится двумя выключателями. Схема 7 с двумя системами шин СШ1, СШ2 и двумя выключателями на присоединение обладает высокой надежностью, однако по экономическим соображениям используется достаточно редко.
Кроме рассмотренных, применяются много других разнообразных схем РУ станций и подстанций, например, экономичные схемы мостиков без выключателей на стороне высшего напряжения, кольцевые схемы: треугольника, квадрата, пяти- и шестиугольника и др. В этих схемах, в сущности, отсутствуют сборные шины, что повышает надежность схем и упрощает их эксплуатацию.
Участки ошиновки таких схем обычно защищаются релейными защитами ближайших выключателей, входящих в схему, а также защитами смежных элементов.