А. И. Хальясмаа схемы электрических соединений подстанций
 Скачать 3.73 Mb.
|
|
два–три раза выше, чем при строительстве воздушных линий (ВЛ). При одном или двух трансформаторах на ПС площадки последних име- ют размеры, указанные в табл. 2.1. Таблица 2.1 Размеры площади, занимаемой ПС Класс напря- жения, кВ Занимаемая площадь, га Площадь типовой ячейки ОРУ, га Примечание 35 кВ 0,15 е 0,6 0,03 Разброс в площади зави- сит в основном от чис- ла ЛЭП высокого напря- жения 110 кВ 0,25 е 2,2 0,1 220 кВ 0,8 е 6,0 0,15 330 кВ 2,0 е 16,0 0,45 500 кВ 18,0 е 20,0 0,8 Территория открытых подстанций формируется в основном за счет от- крытых распределительных устройств (ОРУ) высшего напряжения (ВН), занимающих до 80 % от общей площади ПС. Остальные 20 % территории ПС занимают здания и сооружения (общеподстанционный пункт управле- ния (ОПУ), закрытое (ЗРУ) или комплектное распределительное устрой- ство (КРУ), синхронные компенсаторы, склад масла, башня для ремонта трансформаторов и т. д.). 18 СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИЙ В общем случае выбор схемы электрических соединений подстанций оказывает влияние на выбор стратегии развития ЭЭС. Так, например, пре- обладание радиальных сетей позволяет применять упрощенные, а следо- вательно, и более дешевые схемы. 2.2. Типы подстанций Исходя из применяемых конфигураций сети, можно выделить следую- щие виды ПС по их типу присоединения к ЭЭС: — Тупиковые подстанции (Т) — подстанции, получающие питание по одной или двум ЛЭП от одной головной ПС при условии, что эти ЛЭП не осуществляют питание других подстанций (на рис. 2.1 — ПС 10 и ПС 11). — Ответвительные подстанции (О) — подстанции, получающие пи- тание по одной или двум ЛЭП от одной или двух головных ПС при ус- ловии, что по этим ЛЭП осуществляется питание и других подстан- ций (на рис. 2.1 — ПС 7, ПС 8 и ПС 9). 54/0.85 45/0.9 70/0.92 16/0.85 20/0.9 ПС 12 (П) ПС 3 (П) ПС 5 (П) ПС 2 (У) ПС 1 (У) ПС 4 (У) ПС 6 (У) ПС 11 (Т) ПС 10 (Т) ПС 9 (О) ПС 8 (О) ПС 7 (О) 40/0.9 24/0.85 60/0.85 34/0.82 45/0.9 80/0.85 U = 110 кВ Рис. 2.1. Фрагмент схемы ЭЭС с подстанциями различных типов: Т — тупиковые, О — ответвительные, П — проходные и У — узловые 19 Глава 2. Типизация и унификация главных схем электрических соединений подстанций — Проходные подстанции (П) — подстанции, получающие питание от двух других подстанций сети, «врезанные» в линию (или линии), соединяющую две другие ПС ЭЭС (на рис. 2.1 — ПС 3, ПС 5 и ПС 12). — Узловые подстанции (У) — подстанции, которые имеют прямую связь с тремя или более подстанциями ЭЭС (на рис. 2.1 — ПС 1, ПС 2, ПС 4 и ПС 6). На рис. 2.1 приведен фрагмент схемы ЭЭС для класса напряжения 110 кВ, на котором представлены все вышеперечисленные типы подстанций. 2.3. Основные требования, предъявляемые к схемам Схемы РУ подстанций при конкретном проектировании разрабатывают- ся на основании схем развития энергосистемы, схем электроснабжения рай- она или объекта и других работ по развитию электрических сетей и должны: — обеспечивать требуемую надежность электроснабжения потребите- лей в соответствии с категориями электроприемников и транзитных перетоков мощности по межсистемным и магистральным связям в нормальном режиме без ограничения мощности и в послеаварий- ном режиме при отключенных одной линии электропередачи или трансформаторе с учетом допустимой перегрузки оставшегося в ра- боте оборудования; — обеспечивать присоединение заданного числа ВЛ по классам напря- жения и компенсирующих устройств с учетом перспективы разви- тия ПС; — учитывать требования противоаварийной автоматики, например, требование секционирования сети, и обеспечивать работу РУ при расчетных значениях токов короткого замыкания; — обеспечивать возможность и безопасность проведения ремонтных и эксплуатационных работ на отдельных элементах схемы без от- ключения присоединений или с отключением присоединений при соответствующем обосновании и согласовании; — обеспечивать требования наглядности, удобства эксплуатации, ком- пактности и экономичности. Схемы РУ должны предусматривать вывод выключателей и отделите- лей в ремонт, осуществляемый: — для РУ напряжением до 220 кВ, как правило, путем временного от- ключения цепи (ВЛ или трансформатора), в которой установлен вы- водимый для ремонта или обслуживания выключатель или другой аппарат, либо на все время ремонта, либо на время переключения на другую систему или секцию шин (если это допустимо по услови- 20 СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИЙ ям электроснабжения потребителей и обеспечения транзитных пе- ретоков мощности); — путем отключения цепи на согласованное с потребителем время для установки, вместо выводимого в ремонт, подменного аппарата (на- пример, в КРУ); — для напряжений 330–750 кВ и отчасти 220 кВ, если это требуется, без отключения присоединений; — аппараты, подключенные непосредственно к ВЛ (или трансформа- тору), выводятся в ремонт при отключенной ВЛ или трансформато- ре (ВЧ-заградители, конденсаторы связи, ограничители перенапря- жений и др.). Число одновременно срабатывающих выключателей в пределах РУ од- ного напряжения при КЗ должно быть не более: — двух — при повреждении линии; — трех — при повреждении трансформаторов напряжением до 500 кВ; — четырех — при повреждении до 750 кВ (здесь и далее имеются в виду и автотрансформаторы). Сравнение вариантов схем, намеченных к разработке на основании пе- речисленных требований, и их окончательный выбор производятся на ос- новании технико-экономических расчетов. Выбираются варианты, обе- спечивающие требуемую надежность, а затем из них выбирается более экономичный. 21 Глава 3 Типовые схемы электрических соединений подстанций 3.1. Общие указания по применению типовых схем С хемы РУ, указанные в схеме развития энергосистемы, электриче- ских сетей района, города или в схемах электроснабжения объ- екта, являются предварительными и уточняются при конкрет- ном проектировании ПС. На ПС, как правило, устанавливается два трансформатора высшего на- пряжения. При расширении ПС число трансформаторов может возрасти до 3–4 при наличии обоснования. При установке 4-х трансформаторов на ПС допускается присоединение их к РУ на стороне ВН до 110 кВ попарно через один выключатель с уста- новкой разъединителя в цепи каждого трансформатора. При новом строительстве и реконструкции ПС применение отделите- лей и короткозамыкателей не допускается. При применении типовых схем для конкретной ПС с заданным количе- ством РУ разных напряжений и ВЛ подлежат определению: — типы, количество и технические параметры основного оборудова- ния; — необходимость и места установки регулирующих и компенсирующих устройств, токоограничивающих и дугогасящих реакторов, а также схемы их присоединения; — режимы нейтралей трансформаторов всех классов напряжений; — параметры оборудования высокочастотной обработки линий и ко- личество обрабатываемых фаз; — необходимость установки устройств для плавки гололеда на прово- дах и тросах ВЛ. Для защиты от перенапряжений на всех типовых схемах показаны огра- ничители перенапряжений (ОПН). Установка ОПН на приведенных схемах 22 СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИЙ изображена условно. Необходимость и место установки ОПН определяет- ся при конкретном проектировании: — Для всех классов напряжений в цепях трансформаторов и шунтиру- ющих реакторов должны быть установлены ОПН. — Необходимость установки ОПН на шинах и их количество опреде- ляются сравнением расстояний по ошиновке от ОПН у трансформа- торов до самого удаленного присоединения с наибольшим допусти- мым расстоянием по ПУЭ и характеристиками ОПН. — Необходимость установки ОПН для защиты оборудования от комму- тационных перенапряжений в ячейках ВЛ 330 кВ и выше и длиной линий более 50 км определяется расчетом. — Для защиты оборудования КРУЭ от грозовых перенапряжений ОПН устанавливается между вводом воздушной линии в КРУЭ и последней опорой. При применении для захода в КРУЭ кабельных вставок ОПН устанавливается в месте перехода кабеля в воздушную линию. Уста- новка ОПН со стороны трансформаторов, автотрансформаторов или шунтирующих реакторов (ШР) может осуществляться как снаружи, так и внутри КРУЭ в цепи присоединения трансформатора до комму- тационного аппарата. Необходимость установки дополнительных ОПН на шинах КРУЭ определяется расчетом в зависимости от мест располо- жения и расстояний от остальных ОПН до защищаемого оборудования, параметров ОПН и количества отходящих от шин присоединений. — При устройстве кабельных вставок, соединенных с воздушными ли- ниями, ОПН устанавливаются в местах перехода кабельных линий в ВЛ. При наличии в месте перехода коммутационного аппарата ОПН устанавливается между коммутационным аппаратом и кабельной вставкой. Необходимость установки ОПН по обоим концам встав- ки определяется ее длиной, параметрами ОПН и наличием других ОПН на ПС. — Неиспользуемые обмотки низшего и среднего напряжений силовых трансформаторов (автотрансформаторов), а также обмотки, вре- менно отключенные от шин РУ в грозовой период, должны быть со- единены в звезду или треугольник и защищены ОПН, включенны- ми между вводами каждой фазы и землей. Защита неиспользуемых обмоток не требуется, если к ним постоянно присоединена кабель- ная линия длиной не менее 30 м, имеющая заземленную оболочку или броню. В схемах 7, 8, 16 и 17 предусмотрена установка общего линейного разъ- единителя, с помощью которого после отключения выключателей отклю- чается линия с последующим включением линейных выключателей. В свя- зи с усложнением в указанных схемах допускается, при соответствующем обосновании, общий линейный разъединитель не устанавливать. 23 Глава 3. Типовые схемы электрических соединений подстанций В схемах РУ не изображаются трансформаторы тока, встроенные в си- ловые трансформаторы, остальные трансформаторы тока (ТТ) показаны независимо от того, встроены они в выключатель или являются отдельно стоящими. Количество ТТ и их вторичных обмоток должно обеспечивать раздель- ное подключение средств РЗА, средств АИИС КУЭ и других измерений. Для подключения АИИС КУЭ трансформаторы тока напряжением 220 кВ и выше должны иметь измерительную обмотку класса точности 0,2 S, а для напря- жения 150 кВ и ниже — 0,5 S. Устройства РЗА должны подключаться к разным вторичным обмоткам класса «Р» в целях обеспечения необходимых надежности, резервирования и точности измерений. Отдельно стоящие ТТ применяются при отсутствии встроенных в дру- гие аппараты трансформаторов. При выборе типа и количества трансформаторов напряжения (ТН) нуж- но руководствоваться ниже перечисленными правилами. Следует обеспечивать работу ТН в требуемом классе точности при нор- мальных, послеаварийных и ремонтных режимах работы электрической сети. Отступление от этого требования в каждом конкретном случае обо- сновывается. ТН должны иметь отдельную вторичную обмотку для под- ключения средств АИИС КУЭ и измерительных приборов класса точности не ниже 0,2 (для ВЛ 220 и выше) и не хуже 0,5 для остальных напряжений. Следует предотвращать возможный феррорезонанс напряжений в РУ 110–500 кВ с ТН электромагнитного типа и делительными конденсаторами, включенными параллельно гасительным камерам выключателей, а также при отсутствии конденсаторов и наличии большого числа присоединений. При наличии ТН разных типов применение ТН электромагнитного типа определяется на основании технико-экономического сравнения, учитыва- ющего возможные мероприятия по устранению феррорезонанса, количе- ства и стоимости примененного оборудования. Предпочтение следует от- давать антирезонансным ТН. На каждой системе (секции) шин в РУ напряжением до 220 кВ при чис- ле присоединений, подключенных к данной секции, больше 7 и для РУ 330– 750 кВ для обеспечения работы РЗА и АИИС КУЭ рекомендуется устанав- ливать по два комплекта ТН с четырьмя обмотками. В схемах многоугольников рекомендуется для осуществления АПВ с кон- тролем наличия напряжения и синхронизма при отключениях соответству- ющего присоединения устанавливать ТН в каждой вершине. В случае обоснованной необходимости установки на ВЛ двух ТН они устанавливаются с разных сторон высокочастотного заградителя. До за- градителя со стороны ВЛ предпочтительна установка ТН емкостного типа. Второй ТН должен присоединяться по другую сторону от ВЧ заградителя. 24 СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИЙ В схемах «мостика» следует предусматривать ТН в узлах, к которым под- ключена ремонтная перемычка. В схеме 500–15 (с присоединением линий через 2 выключателя), где нет общего линейного разъединителя, ТН устанавливается на ВЛ с обеих сто- рон заградителя. В районах холодного климата применение ТН электромагнитного типа предпочтительнее. В схемах РУ на среднем напряжении 110 и 220 кВ, на вводах автотранс- форматоров при соответствующем обосновании устанавливается ТН. ТН к сборным шинам присоединяются через разъединители. Допуска- ется присоединение ТН к шинам, при соответствующем обосновании, без разъединителя (возможность отключения секции шин, перевода питания РЗА на другой ТН и др.). В случае допущения на ПС напряжением 330 кВ и выше длительных неполнофазных режимов работы отдельных автотрансформаторов (AT) и шунтирующих реакторов схема должна обеспечивать: — сохранение в работе защиты от перенапряжений ОПН или разряд- ников отключаемых фаз соответствующего оборудования; — возможность перевода питания собственных нужд на другой источ- ник питания (от другого AT или другой ПС); — при наличии реакторно-резисторного устройства в нейтрали AT параллельный ему аппарат, который позволяет шунтировать это устройство в неполнофазном режиме. Для РУ 150 кВ применяются схемы, рекомендованные на напряжения 110 кВ. Сборные шины РУ секционируют при большом числе присоединений, для ограничения токов КЗ, при необходимости системного деления сети, для ограничения числа одновременно срабатывающих выключателей при КЗ. На ПС с одной группой трансформаторов и шунтирующих реакторов подключение резервных фаз необходимо выполнять при снятом напряже- нии с помощью смонтированных перемычек (так называемых «джемпер- ных» схем — без разъединителей). Если по условиям электроснабжения к схеме РУ предъявляются требо- вания о недопустимости отключения присоединений (ВЛ, трансформатор) при отказе выключателя в РУ, то применяются схемы с подключением при- соединений через два выключателя (схемы 6Н, 7, 8, 9Н, 9АН, 15, 16, 17). Если при повреждениях допускается кратковременное оперативное от- ключение присоединений, а также для исключения даже кратковремен- ного отключения присоединений при плановом их переключении, при- меняются схемы с обходными системами шин (схемы 12, 12Н), или схемы с двумя системами шин (13), или с двумя системами шин и обходной си- стемой шин (13Н и 14). 25 Глава 3. Типовые схемы электрических соединений подстанций Если допускается отключение присоединений на время ремонта или за- мены выключателя, то применяются схемы с одним выключателем на при- соединение. Для РУ 220 кВ и ниже в первую очередь рекомендуется рассматривать и применять упрощенные (блочные, мостиковые) схемы (ЗН, 4Н, 5Н), схе- мы многоугольников (6Н, 7), схемы с одной секционированной системой шин (9) и схемы с одной системой шин с секционирующими цепочками из двух или трех выключателей с подключением ответственных присоеди- нений в секционирующие цепочки (9Н, 9АН). При разработке схем РУ необходимо соблюдать «Регламент взаимодей- ствия ОАО «ФСК ЕЭС» и ОАО «СО ЕЭС» по подготовке к утверждению схем электрических соединений подстанций и линий электропередачи при новом строительстве, расширении, техническом перевооружении и реконструк- ции объектов электросетевого комплекса, принадлежащих ОАО «ФСК ЕЭС». 3.2. Обоснование надежности схем Схемы РУ подстанций должны удовлетворять экономически целесоо- бразному уровню надежности. Уровень надежности схемы РУ в различных режимах работы может быть жестко регламентирован. Результаты расчета надежности могут быть использованы для после- дующей оценки: частоты возможного полного или частичного погашения ПС, возможного недоотпуска электроэнергии, устойчивости работы энер- госистемы, нарушения функционирования подключенных объектов и т. п. При обосновании схем рассматриваются нормальный, ремонтные и по- слеаварийные режимы их работы. В нормальном режиме все элементы схемы находятся в работе, и ПС должна обеспечивать передачу всей получаемой мощности в систему (за вы- четом расходов на собственные нужды) и полное электроснабжение потре- бителей. В ремонтном режиме один (или, при соответствующем обосновании, более) из элементов отключается для проведения планового ремонта. Пропускная способность элементов схем в ремонтных режимах, как пра- вило, должна исключать ограничение транзитов мощности, электроснаб- жения потребителей, запирание генерирующей мощности. Допускается при соответствующем обосновании и согласовании вре- менное отключение потребителей и снижение или даже перерыв транзит- ных перетоков мощности. Послеаварийные режимы — это режимы работы схемы после отказа (аварии) одного из элементов схемы. В качестве расчетных аварий рас- 26 СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИЙ сматривается единичный отказ элемента схемы и отказ одного элемента во время ремонта другого. Нерасчетные аварийные режимы (отказ двух или трех элементов схемы), сопровождающиеся значительными разовыми экономическими последствиями, могут приниматься во внимание в случае, когда сравниваемые при расчетных авариях варианты схем равнозначны. В послеаварийных режимах допускается снижение или даже перерыв транзитных перетоков мощности, а также ограничение электроснабжения потребителей, но при наличии технико-экономического обоснования, ко- торое является сопоставлением экономических последствий отказов эле- ментов схемы (например, ущерб потребителей) с затратами на увеличение пропускной способности схемы, исключающей ограничение электроснаб- жения потребителей. Отказ любого выключателя в РУ 35 или 110 кВ с секционированными сборными шинами, как правило, не должен приводить к отключению бо- лее шести присоединений, в том числе не более одного трансформатора, если при этом не нарушается более одной цепи транзита и электроснабже- ние особо ответственных электроприемников первой категории. Отказ любого выключателя в РУ 220 кВ с секционированными сборны- ми шинами, как правило, не должен приводить к отключению более четы- рех присоединений в т. ч. не более одного трансформатора, если при этом не нарушается более одной цепи транзита, электроснабжение особо от- ветственных электроприемников первой категории и устойчивость рабо- ты энергосистемы. Отказ любого выключателя в РУ 330 кВ и выше не должен приводить к отключению более одного трансформатора и одной линии, если это до- пустимо по условиям устойчивости энергосистемы. Отказ любого выключателя в РУ 330 кВ и выше при ремонте другого выключателя не должен приводить к отключению более одного трансфор- матора и двух линий, если при этом обеспечивается устойчивость энерго- системы. Число одновременно отключаемых выключателей в пределах РУ одно- го напряжения должно быть не более: — при повреждении линии — двух; — при повреждении трансформаторов напряжением до 500 кВ вклю- чительно — четырех, а при напряжении 750 кВ — трех. Обобщенным критерием при выборе схемы РУ при равном обеспече- нии качества функционирования ПС является минимум затрат на строи- тельство и эксплуатацию РУ и подстанции в целом. |