Схемы распределительных устройств

3.3.1 Радиальные схемы электроснабжения применяются главным образом в тех случаях, когда электроприемники расположены в разных направлениях от центра питания. Радиальные схемы применяются на тех предприятиях где единичная мощность большинства трансформаторов, устанавливаемых в цеховых ТП выше 1600кВА (2500, 3200 и даже 4000кВА). Не смотря на то, что расположение ТП может подходить для питания от одной магистрали, в таких случаях применение магистральных схем технически невозможно и нецелесообразно. Электроснабжение потребителей, которые по технологическим требованиям или требованиям безопсности должны продолжать работу несмотря на аварию в магистрали или выхода из строя соседних ТП, проще обеспечить с помощью радиальных схем. Слеудует отметить, что несмотря на то, что применение магистральных схем считается более экономичным радиальные схемы все же обладают рядом преимуществ:

– более широкий диапазон единичных мощностей трансформаторов, которые можно установить в цеховой ТП (до 4000кВА);

– проще и надежней коммутация;

– "независимость" электроснабжения т.е. авария на одной из цеховых ТП никак не скажется на работе соседних потребителей.

– Радиальные схемы, как правило, выполняются одноступенчатыми или двухступенчатыми.

Одноступенчатые радиальные схемы применяются, как правило, на небольших предприятиях где мощности и терриотрии невелики. На средних и крупных энергоемких предприятиях могут применятся как одноступенчатые так и двухступенчатые схемы. Одноступенчатые радиальные схемы на таких предприятиях применяются для электроснабжения крупных сосредоточенных потребителей (электропечи, насосные, установки электрилоза, преобразовательные агрегаты и.пр) непосредственно от ГПП или заводской ТЭЦ. Для электроснабжения цеховых подстанций и электроприемников среднего напряжения применяются двухступенчатые радиальные схемы, когда электроснабжение непосредственно от ГПП или ТЭЦ нецелесообразно или технически невозможно.
При двухступенчатых радиальных схемах устанавливаются промежуточные РП, от которых и питаются распределительные сети второй ступени. Вся коммутационная аппаратура устанавливается на РП, а на питаемых от них цеховых ТП устанавливается, как правило, глухое (без выключателей, разъединителей и других коммутационных аппаратов) присоединение трансформаторов. В некоторых случаях перед трансформатором устанавливается выключатель нагрузки или разъединитель.

От каждого РП питаются обычно четыре-пять цеховых подстанций. В целях более эффективного использования РП его мощность следует выбирать таким образом, чтобы питающие его линии, выбранные по току КЗ, были полностью загружены (с учетом послеаварийного режима). Число отходящих от РП фидеров, в таких случаях, должно быть не менее восьми—десяти.
При радиальных схемах часто используется секционирование всех звеньев системы электроснабжения от ГПП и ТЭЦ до сборных шин НН цеховых ТП и цеховых силовых распределительных пунктов. На секционных аппаратах предусматриваются несложные схемы АВР. Таким образом, значительно повышается надежность электроснабжения.
Крупные ТП и РП запитываются не менее чем двумя радиальными линиями (фидерами), которые обычно работают раздельно и питают каждая свою секцию; при выходе из строя одной из них другая автоматически берет на себя питание электроприемников I и II категорий. Если каждый фидер не рассчитан на полную мощность ТП, то применяются меры к разгрузке подстанции от менее ответственных потребителей на время послеаварийного режима.

3.3.2 РУ с одной и двумя системами сборных шин являются схема­ми радиального типа. Наряду сними применение получили прин­ципиально отличные схемы кольцевого типа. Схема представляет собой кольцо или несколько связанных между со­бой колец с ответвлениями к источ­никам энергии и нагрузкам; отклю­чение каждой ветви производится двумя выключателями, секционирующими кольца в соответствии с числом присоеди­нений; отключение любого выклю­чателя для ремонта не нарушает работы ветвей, хотя нормальное со­стояние схемы при этом нарушает­ся; при повреждениях в пределах РУ или внешних к. з. и отказах вы­ключателей отключение всего уст­ройства или значительной его части практически исключено; разъеди­нители используются только по сво­ему прямому назначению — для изоляции отключенных частей РУ и системы.

Типовые схе­мы кольцевого типа значитель­но разнообразнее радиальных схем. Различают простые кольцевые схемы и схемы связанных колец.

Простая кольцевая схема.

Рис.1 Простая кольцевая схема РУ

Схе­мы этого типа (рис. 1) назы­вают также «схемами многоуголь­ников». Как видно из рисунка, концы шин соеденены между собой, т.е. замкнуты в кольцо.

Достоинства схемы:

1. Внешнее замыкание в любом при­соединении отключается двумя вы­ключателями. При этом кольцо раз­мыкается, но все ветви, кроме по­врежденной, остаются в работе.

2. Замыкание в зоне сборных шин (участки между выключателями) равносильно замыканию на ответв­лении и приводит к отключению только одного присоединения.

Недостатки схемы:

1. При размыкании кольца, внешнее замыкание может привести к отключению вме­сте с поврежденной ветвью также соседней неповрежденной ветви.

2.Нарушение связи между ча­стями кольца из-за замыкания на линии в период ремонта выключателей может вызвать в за­висимости от схемы сети частичное нарушение электроснабжения..

Поэтому схемы типа простого кольца имеют ограниченное применение при числе присоединений, не превышающем 5-6.

Схемы связанных колец

Рис. 2 Схемы связанных колец

Схемы сязанных колец могут быть применены при большом числе присоединений. На рисунке представлены два связан­ных кольца с девятью присоедине­ниями. Общее число выключателей равно десяти.

Связь колец способствует повы­шению надежности РУ. Вероят­ность отключения неповрежденных ветвей при ремонте выключателей и внешних замыканиях уменьшена. Распределение рабочего тока в кольцах при нормальном режиме и, в особенности при нарушении его для этой схемы более благоприятно.

3.3.3 Комбинированные схемы

Например четырёхугольник + блочная схема, треугольник

3.3.4 Упрощенные схемы

В упрощенных схемах РУ обычно отсутствуют сборные шины, а число выключателей уменьшенное. Существуют схемы, в которых выключатели высокого напряжения вообще не предусматриваются.

Применением упрощенных схем достигается уменьшение расхода электрооборудования, строительных материалов и, в результате, снижение стоимости распределительного устройства.

Такие схемы получили наибольшее распространение на подстанциях 35-220 кВ, хотя их иногда применяют на стороне ВН электростанций на первом этапе их строительства.

Схема "трансформатор-линия-выключатель ВН". В этой схеме (рис. 1.21 а) трансформатор соединен с линией W через выключатель Q2 и разъединитель QS. При аварии в линии отключается выключатель Q1 в начале линии (на районной подстанции) и Q2 со стороны ВН трансформатора. При КЗ в трансформаторе отключаются Q2 и Q3 . Если организуется блок генератор-трансформатор-линия, то выключатель Q2 не устанавливается, а любое повреждение в блоке отключается генераторным Q3 и головным выключателями на районной подстанции Q1. Достоинством схемы является надежность, а недостатком - высокая стоимость.

Схема "блок трансформатор - линия с отделителем". В блоках трансформатор-линия на подстанциях (рис. 1.21 б) со стороны высокого напряжения устанавливаются отделители QR и короткозамыкатели QN. Для отключения трансформатора в нормальном режиме достаточно отключить нагрузку выключателем Q2 со стороны 6-10 кВ, а затем отключить ток намагничивания трансформатора отделителем QR. При повреждении в трансформаторе релейная защита отключает выключатель Q2 и посылает телеотключающий импульс устройством ТО на отключение выключателяQ1 на подстанции энергосистемы. Отключающий импульс может передаваться по специально проложенному кабелю, линиям телефонной связи или высокочастотному каналу линии высокого напряжения. Получив телеотключающий импульс, выключатель Q1 отключается, после чего автоматически отключается отделитель QR. Транзитная линия, к которой присоединяется трансформатор, должна остаться под напряжением, поэтому после срабатывания QR автоматически включается выключатель Q1.

Достоинства схемы: экономичность и надежность.

Недостаток схемы: применение короткозамыкателей создает тяжелые условия для работы выключателя на питающем конце линии Q1, так как этому выключателю приходится отключать неудаленные КЗ.

Область применения: для однотрансформаторных подстанций, включаемых глухой отпайкой к транзитной линии.

Схема "два блока с отделителем и неавтоматической перемычкой". Два блока трансформатор-линия соединены между собой неавтоматической перемычкой из двух разъединителей QS3 (рис.1.21 в). В нормальном режиме один из разъединителей перемычки отключен. Такое состояние перемычки предотвращает отключение релейной защитой двух линий при возникновении КЗ в одной из них.

Отключения трансформаторов (оперативные и аварийные) происходят так же, как и в схеме одиночного блока. При устойчивом повреждении на линии W2 отключаются Q1, Q3 и действием АВР на стороне 6-10 кВ включается секционный выключатель QB, обеспечивая питание потребителей от трансформатора Т2. Если линия выводится в ремонт, то действиями дежурного персонала подстанции отключается линейный разъединитель QS1, включается разъединитель в перемычке и трансформатор Т1 ставится под нагрузку включением выключателя Q3 с последующим отключением секционного выключателя. В этой схеме возможно питание Т1 от линии W2 при ремонте линии W1 (или питание Т2 от линии W1). Данная схема применяется в основном на двухтрансформаторных подстанциях 3 5-220 кВ.

Схема "мостик с выключателями". В схеме для четырех присоединений устанавливаются три выключателя Q1, Q2, Q3 (рис. 1.21 г). Нормально выключатель Q3 на перемычке между двумя линиями WI и W2 (в мостике) включен. При повреждении на линии W1 отключается выключатель Q1, трансформаторы Т1 и Т2 остаются в работе, связь с энергосистемой осуществляется по линии W2. При повреждении в трансформаторе Т1 отключаются выключатель Q4 со стороны 6-10 кВ и выключатели Q1 и Q3. Далее, если поврежденный трансформатор необходимо вывести в ремонт, отключается разъединитель QS1 и включаются Ql, Q3.

а) б)

в) г)

Рис. 1.21. Упрощенные схемы РУ

Для ревизии любого выключателя (Q1, Q2, Q3) предусматривается дополнительная ремонтная перемычка из двух разъединителей QS3, QS4. Нормально один из разъединителей перемычки, например QS3, отключен, все выключатели включены. Для ревизии выключателя Q1 предварительно включают QS3, затем отключают Q1 и разъединители по обе стороны выключателя.

Достоинства схемы: экономичность (три выключателя на четыре присоединения); существует возможность проводить опробование и ревизию любого выключателя без нарушения работы ее элементов.

Недостатки схемы: в случае ревизии одного из выключателей (Ql, Q2, Q3) и при возникновении КЗ на одной линии произойдет обесточивание обеих линий, то есть надежность схемы зависит от длительности ремонта выключателя.

Схема мостика с выключателями в основном применяется на стороне ВН электростанции на первом этапе ее развития, с возможностью в последствии перехода к схемам со сборными шинами.