Лезнов С. И. и др.
Устройство и обслуживание вторичных цепей электроустановок /С. И. Лезнов, А. Л. Фаерман, Л. Н. Махлина — 2-е изд., перераб. и доп.— Москва: Энергоатомиздат, 1986
ПРЕДИСЛОВИЕ
Техническая эксплуатация современных электростанций, электрических сетей и подстанций вызывает необходимость в многочисленных разнообразных устройствах, предназначенных для управления коммутационной аппаратурой схем электрических соединений, контроля технического состояния электрооборудования, устройств автоматики и релейной защиты, поддержания заданных режимов работы, измерений, сигнализации, блокировки и т. д.
Для связи вторичных устройств с основным электрооборудованием, с источниками питания (измерительными трансформаторами, аккумуляторными батареями, статическими преобразователями и т. д.), необходимо иметь разветвленные и протяженные вторичные цепи, оснащенные соответствующими переключающими, защитными и, другими аппаратами и приборами. От работы вторичных цепей зависит надежная, бесперебойная и экономичная эксплуатация любых электрических установок (в особенности электростанций и подстанций).
В настоящей книге рассматриваются вторичные цепи постоянного и переменного тока напряжением до 1 кВ, которые служат для питания и соединения между собой (с помощью шин, кабелей, проводов) аппаратов и приборов управления, релейной защиты, автоматики, сигнализации, измерения.
В книге изложено устройство вторичных цепей трансформаторов тока, напряжения, цепей оперативного тока для современных электрических схем электростанций и подстанций;
приведены правила присвоения условных обозначений вторичным цепям по ГОСТ и ЕСКД.
В некоторых главах затрагиваются способы управления и сигнализации средствами телемеханики и вычислительной техники, хотя сами по себе эти и другие вопросы — релейной защиты, автоматики, связи не являются темой настоящей книги и в ней не рассматриваются.
Во втором издании более полно рассмотрены схемы управления, блокировки, сигнализации оборудования электростанций и подстанций и необходимые для этого приборы, аппаратура и арматура. Основные сведения по некоторым приборам и аппаратам, контактной арматуре выделены в отдельную главу и расширены.
В книге изложены вопросы обслуживания вторичных цепей (профилактическая система проверок и осмотров, применяемые схемы и приборы для контроля исправности вторичных цепей, порядок приемки-сдачи смен и т. д.).
При написании книги авторами использованы некоторые проекты и типовые разработки проектных институтов и Союзтехэнерго Минэнерго СССР.
Авторы
СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ И ПОДСТАНЦИЙ
ГЛАВНЫЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
В современных условиях для обеспечения надежности и экономичности электроснабжения потребителей необходима совместная работа большого количества электростанций, подстанций (энергообъектов) и связывающих их электрических сетей разных напряжений Однако при этом электрические схемы станций и подстанций должны обеспечивать соединение их отдельных элементов в различных сочетаниях достаточно просто, удобно и надежно.
Необходимость изменения схемы возникает в нормальных условиях эксплуатации, при изменении режима работы энергосистемы, при выводе оборудования в ремонт, проведении испытаний электрооборудования, ликвидации аварий, при пожарах и несчастных случаях. Чтобы можно было производить изменения электрических схем, их элементы — генераторы, трансформаторы, воздушные и кабельные линии, сборные шины распределительных устройств (РУ) и др. — соединяют друг с другом посредством коммутационных аппаратов. К ним в установках напряжением 1 кВ и выше относятся выключатели, разъединители, отделители, а в установках до 1 кВ — автоматические выключатели, контакторы, магнитные пускатели, рубильники и другие аппараты, с помощью которых производятся оперативные переключения, необходимые для изменения электрических схем.
Различают электрические схемы электростанций и подстанций, определяющие состав элементов силового оборудования и связи между ними, и схемы вспомогательных (вторичных) цепей электрических соединений, включающие в себя приборы и устройства управления, автоматики, измерения, защиты и сигнализации элементов электрооборудования (генераторов, трансформаторов, реакторов, компенсирующих устройств и др ), линий электропередачи, а также связи между ними
Электрические схемы электростанций и подстанций включают в себя главную схему электрических соединений электростанций и подстанций и схемы электрических соединений их собственных нужд (СН)
Главной схемой электрических соединений электростанции пли подстанции называется схема электрических соединений основного электрооборудования электростанции или подстанции (генераторов, трансформаторов, реакторов, компенсирующих устройств) с указанием основных параметров оборудования.
Главные схемы электрических соединений выбираются на основании схемы развития энергосистемы и должны обеспечивать требуемую надежность электроснабжения потребителей, а также перетоков мощности по межсистемным или магистральным связям Они должны быть экономичными, обеспечивать возможность проведения ремонтных и эксплуатационных работ на отдельных элементах схемы без отключения смежных присоединений.
Для электростанции основными факторами при выборе их главных схем являются тип электростанции — тепловая электростанция (ТЭС) — блочная или электростанция с поперечными связями по теплу, атомная (АЭС) или гидроэлектростанция (ГЭС), мощность и количество агрегатов; напряжение, на котором выдается энергия в энергосистему, число отходящих линий и др.
Для главных схем подстанций определяющими факторами являются месторасположение подстанции в энергосистеме и ее назначение, мощность, передаваемая через подстанцию, количество отходящих линий и уровни напряжений, количество и мощность трансформаторов и автотрансформаторов связи и понижающих трансформаторов, наличие синхронных компенсаторов или конденсаторов и др.
Указанное предопределяет большое многообразие главных схем электрических соединений и подстанций особенно крупных, имеющих РУ нескольких напряжений Каждое из этих РУ может иметь различные электрические схемы соединений.
Рассмотрим наиболее распространенные и характерные главные схемы, приведенные на рис 1 1 и 1 2. Заметим, что эти схемы находят применение как на электростанциях, так и на подстанциях.
Схема с двумя системами шин и одним выключателем на одно присоединение (рис 1 1, а) широко применяется на электростанциях небольшой и средней мощности напряжением 6—10—35 кВ.
Рис. 1.1. Распространенные глазные схемы электрических соединений для различных уровней напряжения:
а — схема с двумя системами шин и одним выключателем на одно присоединение, б — схема с двумя системами шин и обходной системой шин: в — схема с двумя системами шин и двумя выключателями на присоединение, г — схема с двумя системами шин и тремя выключателями на два присоединения полуторная; д — схема с одной секционированной системой шин; е — схема мостика
Рис. 1.2. Типовые главные схемы электрических соединений крупных электростанций и подстанций 330 кВ и выше а — схема четырехугольника; б — схема трансформаторы — шины
Схема позволяет вести поочередно ремонт шин. Наличие шиносоединительного выключателя позволяет при помощи разъединителей распределить все присоединения между двумя основными шинами и сохранить их параллельную работу. Схема имеет тот основной недостаток, что вывод в ремонт выключателя любого присоединения требует отключения этого присоединения. Этого недостатка лишена схема с двумя рабочими и одной обходной системами шин (рис. 1.1,6), которая позволяет благодаря наличию обходной системы шин и обходного выключателя производить ремонт любого выключателя без отключения присоединения.
Эта схема применяется на напряжении 110—220 кВ при числе присоединений от 7 до 15.
Схемы со сборными шинами с двумя и полутора выключателями на присоединение предусматриваются для РУ 330—1150 кВ.
Схема с двумя системами шин и двумя выключателями на присоединение (рис. 1.1, в) применяется при наличии трех и четырех присоединений, когда не предполагается расширение РУ, и обеспечивает широкие возможности для производства оперативных переключений выключателями. Повреждение одной из систем сборных шин не приводит к отключению и перерыву питаний присоединении. Однако схема неэкономична из-за большого количества выключателей, трансформаторов тока и разъединителей.
Схема с двумя системами шин и тремя выключателями на два присоединения (полуторная схема) приводится на рис. 1.1, г для блочной электростанции с двумя блоками, но может применяться и для подстанций 330 кВ и выше при числе присоединений восемь и более.
Полуторная схема является более экономична по сравнению с предыдущей и в то же время обладает большой гибкостью и значительными эксплуатационными удобствами, так как вывод любого выключателя в ремонт требует только отключения его разъединителей, просто осуществляется блокировка между разъединителями и выключателями, вывод одной из систем шин производится отключением всех ее выключателей, без отключения отходящих линий и источников энергии (генераторов или трансформаторов) и др. Эта схема имеет, однако, и недостатки, к которым, в частности, относятся следующие: необходима установка большого числа выключателей и трансформаторов тока (по сравнению со схемой с двумя системами шин и одним выключателем), усложняются релейная защита и вторичные цепи отдельных присоединений.
Схема с одной секционированной выключателем системой шин (рис. 1,0) применяется на подстанциях и ГЭС небольшой и средней мощности с напряжением до 35 кВ. Она применяется также в схемах СН напряжением 6 кВ и ниже.
Схема мостика (рис. 1.1, е) с выключателем в перемычке со стороны линии и отделителями в цепях трансформаторов применяется на стороне ВН подстанций 35—220 кВ при двустороннем питании или транзите мощности.
Недостаток ее заключается в том, что линия W1, питающая подстанцию, отключается при повреждении трансформатора 77, но работа этой линии может быть быстро восстановлена отключением соответствующего отделителя и последующим включением выключателя перемычки.
Схемы (рис. 1.1, д, е) отличаются экономичностью, так как не требуют большого количества оборудования, обеспечивают резервирование питания отходящих линий и не нуждаются в сложных оперативных переключениях. Как и другие схемы, они имеют недостатки: например, при выводе линейных выключателей в ремонт линии необходимо отключать.
На рис. 1.2 показаны типовые схемы электрических соединений для РУ 330 кВ и выше крупных подстанций.
Схема четырехугольника (рис. 1.2, а) применяется при наличии четырех присоединений (линий и трансформаторов) на напряжении 220 кВ и выше, необходимости секционирования транзитной линии, наличии ответственных потребителей на стороне среднего или низшего напряжения трансформатора и мощности трансформаторов от 125 МВ-А и более при высшем напряжении 220 кВ и любой мощности при напряжении 330 кВ и выше.
На первом этапе при одном трансформаторе и двух линиях (или двух трансформаторах и одной линии) устанавливаются три выключателя (схема треугольника).
Схема трансформаторы—шины с присоединением линий через два выключателя применяется при двух трансформаторах и трех-четырех линиях (рнс. 1.2.6). Достоинство схемы состоит в том, что любой из выключателей может быть выведен в ремонт без нарушения работы присоединения и с минимальным количеством операций разъединителями. Однако в этой схеме повреждение одной из двух систем шин приводит к потере источника питания. Кроме того, усложняются вторичные цепи из- за того, что при повреждении трансформатора должны отключаться выключатели всех присоединений, подключенных к данной системе шин. При двух автотрансформаторах и пятишести линиях в РУ 330—500 кВ применяется также схема трансформаторы — шины, но с полуторным присоединением линий.
Особенность схемы трансформаторы — шины заключается в том, что каждый выключатель является общим для двух присоединений. При этом каждая линия имеет два выключателя, а каждый трансформатор — столько выключателей, сколько присоединений имеется на соответствующей системе шин, но не более четырех.
Как видно из рис. 1.2, а и б, от автотрансформаторов 330 и 500 кВ отходят к соответствующим РУ цепи 220 или 110 кВ и 10 или 35 кВ. Схемы электрических соединений этих РУ наиболее часто выбираются: для 110 и 220 кВ — с двумя рабочими и одной обходной системами сборных шин (см. рис. 1.1,6); для 35 кВ — схема с одной секционированной системой шин (см. рис. 1.1,0); для 10 кВ—схема с одной или двумя одиночными секционированными выключателями системы шин (см. рис. 1.1,0).
