Теория(30 вопросов). 1. Понятие главной схемы электрических соединений, основное назначение, требования
 Скачать 1.82 Mb.
|
|
1. Понятие главной схемы электрических соединений, основное назначение, требования. Главная схема электрических соединений - совокупность основного электрооборудования генераторы, трансформаторы, линии, сборных шин, коммутационной и другой первичной аппаратуры со всеми выполненными между ними соединениями. Выбор главной схемы является определяющим при проектировании электрической части электростанции (подстанции, так как он определяет полный состав элементов и связей между ними. На чертеже главные схемы изображаются в однолинейном исполнении при отключенном положении всех элементов установки. Все элементы и связи между ними изображаются в соответствии со стандартами ЕСКД. При проектировании электроустановки до разработки главной схемы составляется структурная схема выдачи электроэнергии, на которой показываются основные функциональные части электроустановки и связи между ними. При выборе схем должны учитываться следующие факторы Значение и роль электростанции и подстанции для энергосистемы. Положение электростанции или подстанции в энергосистеме, схемы и напряжения прилегающих сетей Категория потребителей по степени надежности электроснабжения Перспектива расширения и промежуточные этапы развития электростанции, подстанции и прилегающего участка сети. Из сложного комплекса предъявляемых условий, влияющих на выбор главной схемы можно выделить основные требования 1) Надежность электроснабжения потребителей - свойство электроустановки, участка электрической сет или энергосистемы в целом обеспечить бесперебойное электроснабжение потребителей электроэнергией нормированного качества. 2) Приспособленность к проведению ремонтных работ - определяется возможностью проведения ремонтных работ без нарушения или ограничения электроснабжения потребителей. 3) Оперативная гибкость электрической схемы - определяется ее приспособленностью для создания необходимых эксплуатационных режимов и проведения оперативных переключений. 4) Экономическая целесообразность - оценивается приведенными затратами, включающими в себя затраты на сооружение установки - капиталовложения, её эксплуатацию и возможный ущерб от нарушения электроснабжения. 2. Схемы с однократным подключением присоединений. Односвязная – между любыми элементами П (П) существует единственный элементарный маршрут (путь. Симметричная – все присоединения в равных условиях. Следует также отметить, что анализ любой схемы электрических соединений – это анализ последствий аварийных ситуаций в этой схеме Отказ Ремонт Ремонт и отказ Отказ двух элементов Отказ двух элементов и ремонт и т.д. Учитывая, что чем сложнее аварийная ситуация, тем меньше вероятность ее возникновения, то отказ двух элементов рассматривать не будем. Теперь, применяя этот метод, произведем анализ различных схем электрических соединений. Для обеспечения надежности и экономичности объекта наиболее простой является схема, представляющая собой симметричную односвязную структуру звезды (от четырех до двенадцати присоединений). Одиночная системы сборных шин – одна система сборных шин с коммутацией присоединения одним выключателем. Секционирование выключателем СШ (одиночное секционирование. Подключение присоединений через развилку из разъединителей. Секция становится системой сборных шин. Получили схему с двумя рабочими системами сборных шин. + При ремонте СШ можно переключить присоединения к рабочей СШ. - На время ремонта СШ, схема превращается в одиночную несекционированную→резкое снижение надежности. Отказ любого присоединения в этой структуре ведет к потере всех присоединений в этой структуре. Ремонт любого присоединения в этой структуре ведет к отключению всех присоединений в этой структуре. Любая аварийная ситуация в этой структуре ведет к отключению всех присоединений. Отключение 1 прис-ия не приводит к откл. других (устойчивая к внешним повреждениям. Неустойчива к внутренним повреждениям, т.к. требует срабатывания всех выключателей. Отказ любого присоединения требует срабатывания одного выключателя, все остальные присоединения в работе. Отказ любого выключателя – срабатывание всех остальных выключателей→потеря всех присоединений. Наиболее устойчива к внешним повреждениям из всех известных структур. Отказ КЗ на СШ: срабатывают все В, потеря всех присоединений на время ремонта СШ отказ любого линейного разъединителя по последствиям равен отказу присоединения. отказ шинного разъединителя равен отказу СШ Отказ Присоединение – срабатывание одного выключателя. Отказ В – качественно ничего не изменилось – потеря ой секции на время оперативных переключений. отказ шинного разъединителя→отказ 1 секции→теряем соединения 1 секции. отказ СВ – потеря всех присоединений, срабатывают все выключатели, раздельная работа секций на время ремонта СВ 3. Виды обходных устройств в схемах с однократным подключением присоединений. Ремонтные перемычки. В период ремонта выключателя отказ присоединения аналогичен отказу на СШ или секции. Попарное шунтирование. Попарное шунтирование не применяется. Используется в других схемах как ремонтная перемычка. В ремонтной перемычке всегда устанавливается 2 разъединителя один из которых – нормально- отключен. Одиночная несекционированная с обходной системой сборных шин. ОСШ – обходная система шин. ОР, ОВ – обходной разъединитель, обходной выключатель (только один. Ремонт В замыкание ОР1 и ОВ, далее вывод в ремонт. + не снижается надежность схемы. В период ремонта структура схемы не меняется. + Все добавленной оборудование нормально-отключено от схемы→не снижает ее надежности. + С помощью всего одного выключателя можно провести ремонт любого выключателя системы. Схема неустойчива к внутренним повреждениям. Двойная с обходной. Живет как одиночная секционированная схема. все равно отказ СШ приводит к потере всех присоединений секции. 4. Схема многоугольника. Родоначальник схем с двукратным принципом присоединения. Для отключения одного присоединения требуется срабатывание 2 выключателей. Симметричная нагрузка. 2) Nв=Nп – экономичная структура по экономичности равна одиночной несекционированной) Между любыми двумя присоединениями имеются два независимых элементарных маршрута. 1. Отказ любого присоединения (П отключаются В и В. Требует срабатывания двух выключателей и не приводит к потере остальных присоединений. При отказе выключателя требуется срабатывание двух других выключателей и временно приводит к отключению двух присоединений. (Структура самая устойчивая сточки зрения внутренних повреждений. 2. Ремонт Ремонтируем П отключаем два выключателя, отключаем разъединитель. Ремонт Выключателя все присоединения остаются в работе. Ремонт любого оборудования кольца приводит к резкому изменению конфигурации схемы. 3. Отказ+ремонт: При ремонте любого выключателя в кольце, происходят резкие изменения конфигурации схемы схема незамкнутая (не кольцевая. Из двухсвязной схемы превращается в односвязную. Любое повреждение – тяжелые последствия. Качественно борьбу с недостатками можно назвать введение диагоналей. 5. Схема «3/2». Шестиугольник с диагональю (схема смежных шестиугольников. Схема содержит две системы сборных шин, соединенных между собой цепочками из трех выключателей. (последовательно включенных. Присоединения включаются между силовыми выключателями. Для коммутации любого присоединения должны сработать 2 выключателя. Nв=3/2Nп Отказ П срабатывает 2 выключателя, все остальные остаются в работе. Отказ выключателя В (среднего) – отключаются В и В, на время оперативных переключений терям два присоединения Отказ крайнего выключателя В срабатывают В, В, В – должна сработать треть выключателей схемы, но теряет питание только П. Отказ на СШ: срабатывают все выключатели связанные с шиной, но все присоединения остаются в работе. Вывод отказы крайних выключателей и отказ СШ требуют срабатывания большого количества выключателей. при появлении четвертой цепочки нужно секционировать системы шин. + При ремонте выключателя многоугольника все присоединения становятся односвязными, а в схеме 3/2 размыкаются не все кольца, а часть, односвязными остаются только два присоединения. - Если СШ вывести в ремонт, что все кольца размыкаются и все присоединения стают односвязными. 6. Схема «4/3». схема смежных восьмиугольников) Две системы сборных шин, соединенных между собой цепочками из х последовательно включенных выключателей. Ценовая формула Nв=4/3Nп Отказ П срабатывает 2 выключателя, все остальные остаются в работе. Отказ выключателя В (среднего) – отключаются В и В, на время оперативных переключений терям два присоединения Отказ крайнего выключателя В срабатывают В, В, В – должна сработать 25% выключателей схемы, но теряет питание только П. Отказ на СШ: срабатывают все выключатели связанные с шиной, но все присоединения остаются в работе. Вывод отказы крайних выключателей и отказ СШ требуют срабатывания большого количества выключателей. при появлении четвертой цепочки нужно секционировать системы шин. + При ремонте выключателя многоугольника все присоединения становятся односвязными, а в схеме 4/3 размыкаются не все кольца, а часть, односвязными остаются только три присоединения. Если СШ вывести в ремонт, что все кольца размыкаются и все присоединения стают односвязными. П 1 В 3 В 5 П 2 П 5 П 3 П 6 П 4 В 1 В 2 В 6 В 7 В 4 7. Схема связных многоугольников. Такого типа схемы применяют на Западе. Пи П – присоединения, которые коммутируются тремя выключателями. При отказе выключателя В диагонали срабатывание х выключателей Держим диагональный выключатель в нормальном режиме в отключенном состоянии, и включать при отказе выключателей Кольца. Рис. 1 Схема с западной диагональю Эта схема является переходной между схемами с двойными тройным принципом присоединения. Ценовая формула П Выключатель В в нормальном режиме отключен. Его задействуют только на время ремонта других выключателей. Ремонт Вили В – два присоединения становятся односвязными. + По последствиям ремонта равнозначно ремонту в схеме 3/2, но при меньшей стоимости всей схемы. При отказе В схема функционирует как схема многоугольника. 8. Схема улучшенная 3/2». 1. Три независимых пути связи. 2. Nв=3/2Nп 1. Отказ любого присоединения (П) – сработать должны три выключателя. 2. Отказ любого выключателя (В) – должны отключиться 4 выключателя (В2,В3,В8,В9) и на время оперативных переключений теряют питание 2 присоединения. - При внешних и внутренних повреждениях срабатывают большее число выключателей, чем в схеме 3/2. 3. Ремонт оборудования приводит к улучшению надежности присоединений (ремонт В + отключились В и В многоугольник) + Надежность выше, чему. Всегда остается замкнутый многоугольник. 9. Схема ГТЛ с УОМ. 1) Nв=Nп+1 Есть присоединения, которые коммутируются 1 выключателем, есть – двумя, есть – тремя. + Эта структура позволяет учесть надежность (значимость) присоединений. Линии с частым КЗ – 1Q, короткие линии – 2Q, блок – 3Q). - При ремонте любого выключателя структура меняется и надежность снижается (недостаток многоугольника. 10. Схема электрических соединений ТЭЦ с поперечными связями. Характерные особенности ТЭЦ Находятся рядом с большими потребителями Вырабатывают тепловую и электрическую энергию Для того чтобы избежать ненужных потерь при двойной трансформации электроэнергии используют генераторные распредустройства (ГРУ). Непосредственная передача электроэнергии потребителю позволяет убрать затраты на сооружение блочных трансформаторов высшего напряжения, и снизить стоимость самой электроэнергии. Как правило, ГРУ имеют класс напряжения 6-10 кВ, из этого следует, что генераторы большой мощности к ним подключать нельзя. Потому что возможности коммутационного оборудования данного класса не рассчитаны на токи К.З. генераторов большой мощности, от 200 МВт и выше. Из-за небольшого объема выдаваемой мощности, ГРУ используются только в местах ограниченного потребления электроэнергии, на автономных объектах, несвязанных сединой энергосистемой. Теперь более подробно рассмотрим ГРУ. 1 секция 2 секция 3 секция Схема соединений ГРУ Обычно, количество секций больше чем два. Секции ограничены секционными выключателями и токоограничивающими реакторами. Трансформаторы связи с системой, как правило, подключаются к крайним секциям. В каждой секции, чаще всего, устанавливается по два повышающих трансформатора. Мощность повышающего трансформатора выбирается по максимальному модулю мощности нагрузки на генератор водной из четырех крайних точек При всех работающих генераторах в период максимальной нагрузки на низшей стороне, каждый трансформатор должен быть загружен не более чем на 140 % от своей номинальной мощности; ген нагр нт b) При всех работающих генераторах в период минимальной нагрузки на низшей стороне, каждый трансформатор должен быть загружен не более чем на 140 % от своей номинальной мощности ген нагр нт c) При условии вывода одного генератора в ремонт в период максимальной нагрузки на низшей стороне, каждый трансформатор должен быть загружен не более чем на 140 % от своей номинальной мощности ген нагр нт d) При условии вывода одного генератора в ремонт в период минимальной нагрузки на низшей стороне, каждый трансформатор должен быть загружен не более чем на 140 % от своей номинальной мощности ген нагр нт Введение ремонтной системы шин позволяет при ремонте секции оставаться в работе. Для устранения ненужных потерь в токоограничивающих реакторах при ремонте генератора, в схему вводятся ремонтные перемычки. На реально существующих подстанциях принято соединять секции в многоугольник. 11. Классификация подстанций. Принцип построения схем энергосистемы влияют на схему соединения электрических подстанций. Классификация типов подстанций в зависимости от местоположения подстанции в энергосистеме. 1). Тупиковые. Получают питание от головной подстанции по одной или нескольким ЛЭП, при условии, что по этим ЛЭП не осуществляется питание никаких других подстанций. 2). Ответвительная. Получает питание по одной или двум ЛЭП при условии, что по этим ЛЭП получают питание другие подстанции. Проходная подстанция. В общем случае проходной подстанцией называется подстанция, которая врезана в рассечку связи между двумя другими узлами энергосистемы. Узловые подстанции. Имеет прямую связь с более чем двумя другими узлами энергосистемы. Рис. Фрагмент схемы ЭЭС с подстанциями различных типов (Т-тупиковые,О-ответвительные, П-проходные и У-узловые ) Исходя из применяемых конфигураций сети, можно выделить следующие 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 питание по одной или двум ЛЭП от одной или двух головных ПС при условии, что по этим ЛЭП осуществляется питание и других подстанций (на рис. 2.1 – ПС 7, ПС 8 и ПС 9). 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 ПС 5 и ПС 12). Узловые подстанции (У – подстанции, которые имеют прямую связь стремя 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 115 кВ, на котором представлены все вышеперечисленные типы подстанций. 12. Схемы электрических соединений высокого напряжения тупиковых подстанций. Р У В Н РУ 6 Рис. 1 Принципиальный вид распредустройства тупиковой ПС Типовой схемой тупиковой ПС для класса напряжения 110 кВ является схема двойная с обходной две рабочие и обходная система шин. В нормальном режиме эта схема работает как одиночная секционированная. Так как в данном случае ПС – тупиковая, а секционный выключатель (СВ – рисунок 2) является источником аварий, причиной увеличения суммарных токов КЗ и потери связности присоединений, то мы исключаем его из схемы. Рис. 2 Первоначальная схема электрических соединений тупиковой ПС Два последовательно включенных выключателя (В и В, В и В) блокируют аварийную ситуацию отказ + отказ выключателей. При КЗ на Т В резервирует В, нов этом случае питать ПС по ЛЭП ненужно и, значит мы можем воспользоваться выключателем вначале ЛЭП. Отсюда нетрудно догадаться, что В и В мы тоже можем исключить из схемы. Вводим в схему ремонтную перемычку, для предотвращения потери присоединений Ли Л, в случае выхода из строя Т или Та также для обеспечения возможности снабжения потребителей на Т и Т при отказе одной из линий. Получаем типовую схему Н. (рисунок 3) Рис. 3 Типовая схема Н Аналогично выше обоснованному можно исключить из схемы В и В (как последовательно включенные выключатели, тогда мы получим типовую схему номер 1. (см. рисунок 4) Рис. 4 Типовая схема 1 При достаточной длине ЛЭП защита головной подстанции может не реагировать на КЗ за трансформатором. Поэтому применяют устройства для передачи управляющего сигнала об аварии с Т до головной подстанции. 13. Схемы электрических соединений высокого напряжения ответвительных подстанций. ГП Л 1 Л 2 ПС 1 В 1 В 2 Т 1 Т 2 ПС 2 В 1 В 2 Т 1 Т 2 Рис. 5 Схема электрических соединений ответвительной подстанции, ответвления выполнены по типовой схеме Н Схемы с отделителями и короткозамыкателями применялись сначала х годов прошлого века для ответвительных подстанций. (см. рисунок 6) O АПВ 1 Рис. 6 Схема с отделителем) и короткозамыкателем(1) Отделитель – это коммутационный аппарат на базе разъединителя, имеющий быстрый привод на отключение. Короткозамыкатель – аппарат для создания принудительного металлического КЗ. Ненадежные аппараты Металлическое короткое замыкание – негативно влияет на потребителей во всей сети, ив том числе приводит к посадке напряжения на головной подстанции. Количество короткозамыкателей определяется режимом работы нейтрали. В сетях с изолированной нейтралью короткозамыкателей должно быть как минимум два на фазу. Здесь стоит также отметить, что в сетях с изолированной нейтралью однофазное КЗ не является аварийным режимом. Рис. 7 Установка короткозамыкателей в сетях с изолированной нейтралью В сетях с глухозаземленной нейтралью допускается установка короткозамыкателей, если на головной подстанции нет пофазного управления выключателем. A B C ОАПВ Рис. 8 Установка короткозамыкателей в сетях с глухозаземленной нейтралью Для контроля за отключением головного выключателя вцепи короткозамыкателя устанавливается токовое реле. (см. рисунок 9) 1 2 5 Рис. 9 Последовательность срабатывания аппаратов при КЗ При возникновении КЗ на трансформаторе (рис. 9, 1), отключается его ближайший выключатель (рис. 9, 2), срабатывает короткозамыкатель (рис. 9, 3), на искусственно созданное металлическое КЗ реагирует выключатель на головной ПС (рис. 9, 4), и отключает КЗ, после этого цепь размыкается с помощью отделителя (рис. 9, 5). |