Глава XVI
СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Электрические цепи распределительных устройств и подстанций разделяют на два основных вида: первичные и вторичные.
К первичным цепям относятся шинные соединения и токоведущие части аппаратов, соединяемые в определенной последовательности.
К вторичным относятся цепи, при помощи которых в первичных цепях РУ подстанций осуществляют электрические измерения, релейную защиту, сигнализацию, дистанционное управление, автоматику. Вторичные цепи обеспечивают контроль, защиту, удобное и безопасное обслуживание первичных цепей.
Все электрические соединения РУ и подстанций изображают на принципиальных схемах первичных и вторичных цепей.
В данной главе описаны принципиальные схемы первичных цепей; о принципиальных схемах вторичных цепей говорится в главе XX.
Принципиальные схемы первичных цепей выполняют однолинейными и трехлинейными. В изображении первичных цепей РУ и подстанций чаще всего пользуются однолинейными схемами, в которых показывают соединения только в одной фазе установки. При этом подразумевается полная аналогия соединений и в двух других фазах; участки однолинейной схемы, в которых аналогия отсутствует, показывают в трехлинейном изображении. Трехлинейные схемы составляют обычно только для отдельных элементов установки.
На принципиальных схемах первичных цепей графическими условными обозначениями показывают все основные элементы установки: шиноустройства, разъединители, выключатели, предохранители, трансформаторы, реакторы и т. п. соединения между ними. Кроме того, чтобы лучше представить себе работу установки и ее отдельных участков, в этих схемах обычно показывают без электрических соединений основные приборы и аппараты вторичных цепей, измерительные приборы, приборы релейной защиты и автоматики.
На однолинейных схемах указывают типы и основные характеристики аппаратуры; по этим схемам составляют монтажные чертежи и схемы. Однолинейная схема является также руководством для дежурного персонала при оперативной работе на действующих установках.
§ 55. Схемы линейных присоединений
Под линейным присоединением понимают присоединенные к главным шинам РУ отходящие и приходящие линии со всеми относящимися к ним аппаратами и приборами управления, защиты, измерения и т. д.
По назначению различают линейные присоединения: в в о д о в— питающих линий; связей — между двумя РУ или подстанциями, каждые из которых имеют свои вводы; отходящих линий (направлений) — для питания других РУ и подстанций, а также для присоединения силовых и измерительных трансформаторов и разрядников.
На рис. 159 приведены сокращенные (без изображения приборов защиты и измерения) принципиальные схемы присоединений вводов, связей и отходящих линий к главным шинам РУ.
Линия (рис. 159, а) присоединена к главным шинам РУ через плавкие предохранители и шинный разъединитель. Плавкие предохранители защищают линию от сверхтоков, а разъединитель служит для отсоединения линии и предохранителей от шин РУ при замене предохранителей и ремонте линии.
Включать и отключать разъединителем линию под нагрузкой нельзя, поэтому перед отключением или включением нужно убедиться в том, что нагрузка со стороны потребителя снята. Кроме того, необходимо помнить, что отключение свободной от нагрузки линии связано с разрывом ее зарядного тока, величина которого тем больше, чем длиннее линия.
Установленный вместо разъединителя выключатель нагрузки (рис. 159, б) позволяет отключать и включать линию при нагрузке в пределах номинальной.
На схеме на рис. 159, в применен выключатель, который позволяет включать и отключать линию при любых условиях: при нормальных нагрузках, перегрузках и при коротких замыканиях. На этом присоединении установлены измерительные трансформаторы тока. Линейный и шинный разъединители служат для снятия напряжения с выключателя и трансформаторов тока при их осмотре; ремонте, проверке и других работах.
Операции разъединителями возможны только при отключенном выключателе, который разрывает цепь тока, поэтому порядок отключения линии следующий: сначала отключают выключатель затем линейный и, наконец, шинный разъединители. Порядок включения линии обратный.
Рис. 159. Принципиальные схемы линейных присоединений к главным шинам РУ:
а —присоединение через разъединитель и предохранители; б — присоединение с выключателем нагрузки, в — присоединение с выключателем мощности; г — присоединение с выключателем и установкой на линии разрядников и разъединителя с заземляющими ножами; д — присоединение с включением реактора
Такой вариант присоединения применяют для ответственных линий при значительных нагрузках и большой величине тока короткого замыкания.
На рис. 159, г показано присоединение, аналогичное присоединению, изображенному на рис. 159, в, но имеющее линейный разъединитель с заземляющими ножами и разрядники. Обычно этот вариант схемы применяют при присоединении воздушных линий.
Заземляющие ножи служат для заземления и закорачивания линии после ее отключения, так как в противном случае в отключенной линии могут возникнуть электрические заряды, индуктируемые атмосферным электричеством или действием рядом проложенных линий.
Разрядники предназначены для отвода в землю электрических зарядов атмосферного электричества, создающих во включенной линии значительные перенапряжения, опасные для всей установки. В открытых РУ разрядники присоединяют непосредственно к главным шинам.
На рис. 159, д линия присоединена через линейный реактор, который служит для ограничения токов короткого замыкания. Такое присоединение применяют для линий, отходящих от РУ напряжением 6—10 кВ с мощными трансформаторами и генераторами, короткие замыкания вблизи которых вызывают большие токи.
§ 56. Схемы главных шин
Главные шины — основной элемент распределительного устройства: они принимают электроэнергию от источников питания (вводов) и распределяют ее между отходящими линиями. Надежность и бесперебойность электроснабжения в большой мере зависят от главных шин.
Рис. 160. Схемы одиночных систем главных шин РУ:
а — несекционированная система; б — секционированная разъединителем система; в — секционированная выключателем система
Схемы главных шин многочисленны (от простых до очень сложных). Ниже рассмотрены принципиальные схемы наиболее часто встречающихся систем главных шин.
На рис. 160 приведены схемы одиночных систем главных шин РУ. Наиболее простой является одиночная несекционированная система (рис. 160, а). В схеме все питающие и отходящие линии соединены с системой главных шин и представляют собой единое устройство. Приведенная схема проста, наглядна, не требует больших затрат на ее выполнение и несложна в эксплуатации. Однако эта схема имеет ряд существенных недостатков:
ремонт и ревизия главных шин, любого шинного разъединителя требуют отключения питающих линий, т. е. полного снятия напряжения и прекращения электроснабжения потребителей;
короткое замыкание на главных шинах или на любом шинном разъединителе вызывает автоматическое отключение (под действием релейной защиты) питающих линий, а следовательно, полное прекращение электроснабжения потребителей на время, необходимое для устранения повреждения.
Обычно такую схему применяют лишь в установках небольшой мощности с одним источником питания (электроснабжение потребителей 3-й категории).
При наличии двух и более питающих линий одиночную систему целесообразно секционировать, т. е. разделить на участки, например, при помощи разъединителей, называемых секционными (рис. 160, б). При одиночной секционированной системе главных шин каждую питающую линию присоединяют к отдельной секции и от каждой секции питается своя группа отходящих линий.
В зависимости от режима и условий эксплуатации работа секций возможна с отключенным или включенным секционным разъединителем, т. е. возможна раздельная или параллельная работа питающих линий.
Секционирование главных шин позволяет:
- поочередно отключать секции с целью профилактических ремонтов и ревизий главных шин и шинных разъединителей, для чего на данной секции отключают все отходящие линии, питающую линию и секционный разъединитель. При этом электроснабжение от других секций не нарушается;
- при раздельной работе секций осуществлять питание отключившейся секции от соседней путем включения секционного разъединителя;
- при совместной работе секций, в случае короткого замыкания на шинах одной из них, быстро восстанавливать питание потребителей исправной секции, отключая секционный разъединитель и включая выключатель соответствующей питающей линии.
В ряде случаев применяют секционирование шин не разъединителем, а выключателем (рис. 160, в), что в еще большей степени повышает бесперебойность электроснабжения. Например, если секции работают совместно и на шинах одной из них возникает короткое замыкание, то следует автоматическое отключение от релейной защиты секционного выключателя и выключателя питающей данную секцию линии. При этом электроснабжение потребителей от соседней секции не прекратится, так как ее питающая линия в данном случае не отключится.
Если же секционный выключатель снабдить устройством для автоматического включения резервного питания (АВР), то с его помощью можно осуществить мгновенное включение в том случае, когда прекратится питание одной из раздельно работающих секций.
Применение устройств АПВ на выключателях питающих линий и секционном выключателе также обеспечивает бесперебойность электроснабжения потребителей.
При наличии секционного выключателя с устройствами АВР и АПВ и резервного питания на полную мощность может быть обеспечено электроснабжение потребителей 2-й и даже 1-й категорий.
Одиночные главные шины секционируют в РУ и на подстанциях с достаточно большой нагрузкой (распределительные подстанции, трансформаторные подстанции предприятий и др.).
Рис. 161. Схемы двойной системы главных шин РУ: а —схема соединений; б —оперативное положение схемы после замены выключателя на линии Л-2 шиносоединительным выключателем
В схеме с двойными главными шинами (рис. 161, а) каждую питающую и отходящую линию присоединяют к главным шинам I и II через выключатель и развилку шинных разъединителей.
В обычном режиме система I находится в работе (рабочая), а система II — в резерве (резервная). В соответствии с этим разъединители рабочей системы включены, а резервной — отключены.
Любая система шин может быть рабочей или резервной. Для соединения рабочей и резервной систем служит шиносоединительный выключатель ВШ, разъединители которого обычно включены. Шиносоединительный выключатель оснащен релейной защитой.
Наличие двух систем главных шин с шиносоединительным выключателем обеспечивает наибольшую надежность и бесперебойность в электроснабжении потребителей, так как при ремонте любой системы шин, повреждениях и коротких замыканиях на рабочей системе главных шин электроснабжение может быть быстро восстановлено путем ввода в работу резервной системы. Ремонт любого шинного разъединителя связан с отключением только данной линии; любой выключатель можно заменить шиносоединительным (рис. 161, б).
Для ремонта рабочей системы шин включают шиносоединительный выключатель и, таким образом, ставят резервную систему под напряжение; включают на резервные шины поочередно вторые шинные разъединители каждой подключенной линии; отключаю! от рабочей системы поочередно первые шинные разъединители каждой линии.
Операции с разъединителями производят под нагрузкой, т. е. без отключения выключателей. Это вполне безопасно, так как при включении второго разъединителя и последующем отключении первого возникают две параллельные цепи питания, что исключает возможность образования дуги на контактах разъединителей.
После переключения шинных разъединителей всех линий шиносоединительный выключатель отключают, снимая с рабочей системы напряжение.
Для ремонта любого шинного разъединителя рабочей системы шин отключают выключатель данной линии и его шинный разъединитель со стороны рабочей системы шин. Все остальные присоединения установки переводят на резервную систему, оставляя рабочую систему без напряжения.
Второй разъединитель (со стороны резервной системы), в развилке с которым стоит разъединитель, подлежащий ремонту, остается отключенным.
Для замены выключателя любой линии шиносоединительным выключателем путем переключений создают схему, делящую установку на две независимо работающие части (см. рис. 161, б).
При ремонте выключателя какой-либо линии (например, Л-2), по которой необходимо сохранить электроснабжение, отключают подлежащий ремонту выключатель и его шинные и линейные разъединители. Выключатель удаляют, а концы подходящих и отходящих шин соединяют временными перемычками. Включают шинный разъединитель линии, с которой снят выключатель, на резервную систему, затем включают линейный разъединитель данной линии и шиносоединительный выключатель. Таким образом создается цепь, в которой роль линейного выключателя играет шиносоединительный.
Линию отключают только на то время, которое необходимо для удаления в ремонт выключателя и производства переключений.
Для восстановления электроснабжения после аварии в рабочей системе главных шин отключают выключатели всех линий, переключают шинные разъединители на резервную систему шин, включают выключатели питающих, а затем отходящих линий.
