Схемы электрических соединений подстанций
Покупка
Тематика:
Схемотехника. Общие вопросы
Издательство:
ФЛИНТА
Год издания: 2017
Кол-во страниц: 100
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-9765-3134-5
Артикул: 678858.01.99
Доступ онлайн
100 ₽
В корзину
Учебное пособие содержит описание принципов построения схем электрических соединений подстанций, требования к надежности схем. Особое внимание уделяется вопросам применения типовых схем подстанций для различных классов напряжения. Пособие будет иметь определенную ценность как
для студентов очной и заочной формы обучения, изучающих курсы «Электрическая часть станций и подстанций», «Электрооборудование», «Эксплуатация
электрических станций», «Режимы работы электрических станций» и т. п., так
и для специалистов в области проектирования энергетических объектов различных классов напряжения в качестве учебного и справочного материала.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Министерство образования и науки Российской Федерации Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина С.Е. Кокин, С.А. Дмитриев, А.И. Хальясмаа СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИЙ Учебное пособие Рекомендовано методическим советом УрФУ для студентов электроэнергетических специальностей 140400 — Электроэнергетика и электротехника Москва Издательство «ФЛИНТА» Издательство Уральского университета 2017 2-е издание, стереотипное
УДК 621.311.2(075.8)
ББК 31.277я73
К59
Рецензенты:
канд. экон. наук, проф., директор ОАО «Екатеринбургская электросетевая компания» А.С. Семериков;
канд. техн. наук, доц., зам. директора по науке ЗАО «Техсистем груп»
В.Г. Неуймин
Научный редактор — канд. техн. наук, доцент А.А. Суворов
Кокин, С.Е.
К59 Схемы электрических соединений подстанций [Электронный
ресурс]: учебное пособие / С. Е. Кокин, С. А. Дмитриев,
А. И. Хальясмаа. — 2-е изд., стер. — М. : ФЛИНТА : Изд-во Урал. унта, 2017. — 100 с.
ISBN 978-5-9765-3134-5 (ФЛИНТА)
ISBN 978-5-7996-1457-7 (Изд-во Урал. ун-та)
Учебное пособие содержит описание принципов построения схем электрических соединений подстанций, требования к надежности схем. Особое внимание уделяется вопросам применения типовых схем подстанций для различных классов напряжения. Пособие будет иметь определенную ценность как
для студентов очной и заочной формы обучения, изучающих курсы «Электрическая часть станций и подстанций», «Электрооборудование», «Эксплуатация
электрических станций», «Режимы работы электрических станций» и т.п., так
и для специалистов в области проектирования энергетических объектов различных классов напряжения в качестве учебного и справочного материала.
Библиогр.: 13 назв. Табл. 28. Рис. 28.
УДК 621.311.2(075.8)
ББК 31.277я73
ISBN 978-5-9765-3134-5 (ФЛИНТА)
ISBN 978-5-7996-1457-7 (Изд-во Урал. ун-та)
© Уральский федеральный
университет, 2015
Оглавление
Введение ............................................................................................ 7
Глава 1.
Принципы построения схем
электрических соединений энергообъектов ............................... 9
1.1. Общие сведения и определения ................................................. 9
1.2. Схемы с однократным принципом
подключения присоединений ...................................................11
1.3. Схемы с двукратным принципом
подключения присоединений .................................................. 12
1.4. Схема многоугольника с подменным выключателем ..............15
Глава 2.
Типизация и унификация главных схем электрических
соединений подстанций ............................................................... 17
2.1. Подстанция — составная часть схемы ЭЭС ............................. 17
2.2. Типы подстанций ......................................................................18
2.3. Основные требования, предъявляемые к схемам ....................19
Глава 3.
Типовые схемы
электрических соединений подстанций .................................... 21
3.1. Общие указания по применению типовых схем ..................... 21
3.2. Обоснование надежности схем ............................................... 25
3.3. Указания по применению блочных схем .................................27
3.3.1. Схема 1. Блок (линия — трансформатор)
с разъединителем ...........................................................27
3.3.2. Схема 3Н. Блок (линия — трансформатор)
с выключателем) ............................................................27
3.3.3. Схема 4H. Два блока (линия — трансформатор)
с выключателями и неавтоматической перемычкой
со стороны линии) ..........................................................27
СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИЙ
3.4. Указания по применению мостиковых схем,
схем «заход-выход» и «треугольник» .........................................27
3.4.1. Схема 5H. Мостик с выключателями в цепях
линий и ремонтной перемычкой со стороны линий .... 28
3.4.2. Схема 5АH. Мостик с выключателями в цепях
трансформаторов и ремонтной перемычкой
со стороны трансформаторов ....................................... 28
3.4.3. Схема 6. Заход-выход ..................................................... 28
3.4.4. Схема 6Н. Треугольник .................................................. 28
3.5. Указания по применению схем четырехугольника
и шестиугольника.................................................................... 29
3.5.1. Схема 7. Четырехугольник ............................................. 29
3.5.2. Схема 8. Шестиугольник ............................................... 29
3.6. Указания по применению схем со сборными шинами
и одним выключателем на присоединение ............................. 30
3.6.1. Схема 9. Одна рабочая секционированная
выключателем система шин ......................................... 30
3.6.2. Схема 9Н. Одна рабочая секционированная
по числу трансформаторов система шин
с подключением трансформаторов к секциям шин
через развилку выключателей ...................................... 30
3.6.3. Схема 9АН. Одна рабочая секционированная
система шин с подключением ответственных
присоединений через «полуторную» цепочку .............. 30
3.6.4. Схемы 12. Одна рабочая секционированная
выключателем и обходная системы шин ...................... 30
3.6.5. Схема 12Н. Одна рабочая, секционированная
выключателями, и обходная система шин
с подключением каждого трансформатора
к обеим секциям рабочей системы шин ........................31
3.6.6. Схема 13. Две рабочие системы шин .............................31
3.6.7. Схема 13Н. Две рабочие и обходная системы шин ........31
3.6.8. Схема 14. Две рабочие секционированные
выключателями и обходная системы шин с двумя
шиносоединительными и двумя обходными
выключателями ..............................................................31
3.7. Указания по применению схем со сборными шинами
с двумя и «полутора» выключателями на присоединение ...... 32
3.7.1. Схема 15. Трансформаторы–шины
с присоединением линий через два выключателя) ...... 32
3.7.2. Схема 16. Трансформаторы-шины с полуторным
присоединением линий) ............................................... 32
Оглавление
3.7.3. Схема 17. Полуторная .................................................... 32
3.8. Указания по применению схем для КРУЭ ............................... 33
3.9. Указания по применению схем
распределительных устройств 10(6) кВ.................................. 34
3.9.1. Схема 10(6)-1. Одна секционированная
выключателем (или двумя выключателями)
система шин................................................................... 34
3.9.2. Схема 10(6)-2. Две секционированные
выключателями системы шин ...................................... 34
3.9.3. Схема 10(6)-3. Четыре секционированные
выключателями системы шин ...................................... 35
3.10. Указания по применению схем подключения
компенсирующих устройств .................................................. 36
3.11. Типовые схемы ........................................................................37
Глава 4.
Рекомендации по выбору главных схем электрических
соединений подстанций ............................................................... 68
4.1. Факторы, влияющие на выбор схемы РУВН ПС ...................... 68
4.2. Перечень схем РУ 35 кВ ........................................................... 68
4.3. Перечень схем РУ 110 кВ .......................................................... 69
4.4. Перечень схем РУ 220 кВ ......................................................... 70
4.5. Перечень схем РУ 330 кВ ......................................................... 71
4.6. Перечень схем РУ 500 кВ ......................................................... 71
4.7. Перечень схем РУ 750 кВ .......................................................... 72
4.8. Перечень схем РУ 10(6) кВ, линейных регулировочных
трансформаторов 35 кВ, синхронных компенсаторов
и регулируемых ШКБ 10(6), 35 кВ ........................................... 72
4.9. Алгоритм выбора схем для РУ 35 кВ ........................................ 73
4.10. Алгоритм выбора схем для РУ 110 и 220 кВ ...........................74
4.11. Защита от перенапряжений ................................................... 75
Глава 5.
Рекомендации по выбору схем питания собственных
нужд подстанций ........................................................................... 77
СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИЙ
Глава 6.
Определение стоимости
электросетевого строительства .................................................. 82
6.1. Общие положения .................................................................... 82
6.2. Определение укрупненных показателей стоимости
подстанций 35–750 кВ.............................................................. 82
6.3. Определение укрупненных показателей стоимости
ЛЭП 6–750 кВ .............................................................................87
Глава 7.
Конструктивное выполнение распределительных
устройств........................................................................................ 89
Принятые сокращения .....................................................................97
Список литературы ......................................................................... 99
Введение П особие написано на основе норм технологического проектирования (НТП) [1], правил устройства электроустановок (ПУЭ) [2] и руководящих указаний по применению типовых схем подстанций [3]. Установлено минимальное количество типовых схем РУ (в том числе ОРУ, ЗРУ, КРУЭ), которые охватывают большую часть встречающихся в практике случаев проектирования новых и реконструкции действующих подстанций (ПС) и комплектных трансформаторных подстанций (КТП) и позволяют обеспечить надежность и живучесть ПС с помощью экономичных унифицированных решений. Для разработанного набора схем РУ выполняются типовые проектные решения компоновок сооружений, установки оборудования, устройств управления, релейной защиты, автоматики и строительной части. Приведенные типовые схемы РУ являются обязательными при проектировании новых, расширяемых и подлежащих техническому перевооружению и реконструкции ПС всех ведомств, в случае, если ПС в последующем будут эксплуатироваться ОАО «ФСК ЕЭС». Применение нетиповых схем допускается только при наличии соответствующих технико-экономических обоснований. В работе принята терминология ПУЭ. Для обозначения обязательности выполнения требований применяются слова «должен», «следует», «необходимо» и производные от них. Слова «как правило» означают, что данное требование является преобладающим, а отступление от него должно быть обосновано. Слово «допускается» употребляется, когда данное решение может быть применено в виде исключения. Слово «рекомендуется» означает, что данное решение является одним из лучших, но не обязательным. За последние несколько лет рекомендуемые к применению схемы подстанций существенно изменились. Основные изменения по сравнению с нормативными материалами от 1987 и 1993 гг. следующие: — на вновь проектируемых или реконструируемых ПС исключена возможность применения схем с отделителями и короткозамыкателями, эксплуатация которых показала их низкую надежность;
СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИЙ — из числа типовых схем со сборными шинами и одним выключателем на присоединение исключены схемы с совмещением обходного и секционного (шиносоединительного) выключателя; — существенно расширены число схем с коммутацией присоединения двумя выключателями и область их применения; — в ряде случаев, когда применяется современное оборудование с высокими эксплуатационными характеристиками, допускается упрощение структуры схем (отказ от ремонтных перемычек, отказ от обходной системы шин). — в ряде схем, в целях повышения надежности, между секциями систем сборных шин принята установка двух последовательно включенных выключателей. Например, в схемах РУ 10 (6) кВ установка одного секционного выключателя допускается только при наличии соответствующих обоснований.
Глава 1. Принципы построения схем электрических соединений энергообъектов 1.1. Общие сведения и определения Г лавная схема (ГС) электрических соединений энергообъекта — это совокупность основного электротехнического оборудования, коммутационной аппаратуры и токоведущих частей, отражающая порядок их соединения между собой. В общем случае элементы главной схемы электрических соединений можно разделить на две части: 1) внешние присоединения (далее в тексте — Присоединения) — генераторы, блоки «генератор-трансформатор», трансформаторы, автотрансформаторы, линии электропередачи, шунтирующие реакторы; 2) внутренние элементы, которые в свою очередь делятся на: — схемообразующие — элементы, образующие структуру схемы: коммутационная аппаратура (выключатели, разъединители, отделители и т. п.), токоведущие части (сборные шины, участки токопроводов), токоограничивающие реакторы; — вспомогательные — элементы, предназначенные для обеспечения нормальной работы ГС: трансформаторы тока, напряжения, разрядники и т. п. Неуклонная тенденция концентрации мощности на энергетических объектах остро ставит проблемы, связанные с надежностью и экономичностью электроэнергетических систем (ЭЭС) в целом и, в частности, главных схем электрических соединений энергообъектов и их распределительных устройств (РУ). С одной стороны, это связано с повышением значимости присоединений ГС для сохранения нормальной работы ЭЭС, а с другой — со значительным ростом единичной стоимости оборудования ГС. Прежде всего (но не исключительно) это касается РУ сверхвысокого и ультравысокого напряжения.
СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИЙ В связи с уникальностью объектов и значительной неопределенностью исходных данных процесс выбора главной схемы всегда является результатом технико-экономического сравнения конкурентоспособных вариантов, цель которого — выявить наиболее предпочтительный с точки зрения удовлетворения заданных качественных и количественных условий. Учет экономических, технических и социальных последствий, связанных с различной степенью надежности ГС, в настоящее время представляет наибольшую сложность этапа технико-экономического сравнения. Это связано, в первую очередь, с недостаточностью исходных данных (особенно статистических характеристик надежности), сложностью формулирования показателей надежности ГС в целом и определения ущербов от недоотпуска электроэнергии и нарушений устойчивости параллельной работы ЭЭС. Основное назначение схем электрических соединений энергообъектов заключается в обеспечении связи ее присоединений между собой в различных режимах работы. Именно это определяет следующие основные требования к ГС: — надежность — повреждения какого-либо присоединения или внутреннего элемента не должны, по возможности, приводить к потере питания исправных присоединений; — ремонтопригодность — вывод в ремонт какого-либо присоединения или внутреннего элемента не должен, по возможности, приводить к потере питания исправных присоединений и снижению надежности их питания; — гибкость — возможность быстрого восстановления питания исправных присоединений; — возможность расширения — подключение к схеме новых присоединений без значительных изменений существующей части; — простота и наглядность — снижение возможных ошибок эксплуатационного персонала; — экономичность — минимальная стоимость при условии выполнения перечисленных выше требований. Анализ надежности схем электрических соединений осуществляется путем оценки последствий различных аварийных ситуаций, которые могут возникать на присоединениях и элементах ГС (любое присоединение и любой элемент ГС могут послужить источником отказа и любой из них необходимо периодически ремонтировать). Условно аварийные ситуации в ГС можно разбить на три группы: — аварийные ситуации типа «отказ» — отказ какого-либо присоединения или элемента ГС, возникающий при нормально работающей ГС; — аварийные ситуации типа «ремонт» — ремонт какого-либо присоединения или элемента ГС;
Глава 1. Принципы построения схем электрических соединений энергообъектов
— аварийные ситуации типа «ремонт + отказ» — отказ какого-либо
присоединения или элемента ГС, возникающий в период проведения ремонта элементов ГС.
Все известные в настоящее время ГС построены на основных принципах
подключения присоединений, которые будут рассмотрены далее.
1.2. Схемы с однократным принципом
подключения присоединений
В данном классе схем для коммутации присоединения требуется срабатывание одного выключателя. К таким схемам относятся схемы со сборными шинами, наиболее широко применяемые сегодня на напряжениях
до 220 кВ включительно. Родоначальником данного класса схем является
схема рис. 1.1, а — одна система сборных шин с коммутацией присоединения одним выключателем. По структуре это схема звезды (рис. 1.1, б). Схема симметричная и односвязная (между любыми двумя присоединениями
существует один путь связи).
Q1
W5
W1
W2
W4
W3
W6
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
a б
Рис. 1.1. Принципиальные схемы электрических соединений:
а — схема с одной системой шин и подключением присоединений через один выключатель;
б — структура схемы с однократным принципом подключения присоединений
К несомненным достоинствам таких схем следует, прежде всего, отнести
их высокую экономичность, наглядность, простоту. Возможность отключения присоединения одним выключателем, безусловно, снижает вероятность
развития цепочечных аварий. Однако между двумя любыми присоединениями существует всего один независимый путь связи. Основной недостаток
данного класса схем заключается в том, что любое внутреннее повреждение требует срабатывания большого числа выключателей и влечет за собой потерю большого числа присоединений.
СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИЙ Применение секционного выключателя (рис. 1.2) не устраняет основной недостаток схемы, а лишь снижает в два раза число одновременно теряемых в результате внутренних повреждений присоединений. Применение развилки из разъединителей (схема с двумя рабочими системами шин) позволяет осуществлять ремонт систем сборных шин без потери присоединений. Однако в нормальном режиме схема «живет» в состоянии одиночной секционированной и любое внутреннее повреждение по-прежнему приводит к потере всех присоединений, связанных с системой сборных шин. Q7 Q1 Q3 Q2 Q5 Q4 Q6 W1 W2 W3 W4 W5 W6 Рис. 1.2. Схема одна система шин, секционированная выключателем 1.3. Схемы с двукратным принципом подключения присоединений В данном классе схем для коммутации присоединения требуется срабатывание двух выключателей. Сюда относятся схемы, наиболее широко применяемые в настоящее время в качестве схем РУ энергообъектов на напряжениях 330–500 кВ и выше. Родоначальником данного класса является схема многоугольника (рис. 1.3). Схема содержит выключатели (число выключателей равняется числу присоединений, соединенных в кольцо) и разъединители, которые расположены с обеих сторон выключателя (для проведения ремонтов). Присоединения подключены между выключателями и также снабжены разъединителями по условиям ремонтопригодности. Схема многоугольника обладает наибольшей устойчивостью в аварийных ситуациях типа «отказ»: короткое замыкание на любом присоединении или элементе данной схемы отключается всего двумя выключателями (в том числе и отказ любого выключателя схемы или любого ее присоединения).
Глава 1. Принципы построения схем электрических соединений энергообъектов Данное свойство схемы особенно ценно с точки зрения ликвидации цепочечных аварий, которые локализуются всего одним дополнительным выключателем. Отметим, что из известных схем данным свойством обладает лишь схема многоугольника (рис. 1.4). Основной недостаток схемы многоугольника заключается в резком изменении конфигурации схемы при ремонтах любого оборудования кольца. Схема из кольцевой превращается в разомкнутую цепочку. И в этот период любое повреждение может привести к тяжелым последствиям. Например, отказ W4 в период ремонта Q1 приводит к необходимости отключения Q4 и Q5, что приводит к делению схемы на части, а следовательно, к резкому изменению структуры энергосистемы. Q2 Q6 Q4 Q3 Q5 W1 W2 W3 W4 W5 W6 Рис. 1.4. Схема многоугольника в период ремонта выключателя Q1 Применяемые в настоящее время для высоких классов напряжения схемы «3/2» (рис. 1.5) и «4/3» являются, по сути, схемами смежных многоугольников. Существенное увеличение числа выключателей приводит к тому, что при ремонтах выключателей снижается надежность не всех, а части присоединений (размыкается не все кольцо, а только его часть). Так, например, при ремонте Q1 присоединения W1 и W4 становятся «односвязными» и отказы Q7, Q8, Q9 или A2 приводят к отделению этих присоединений от остальной части схемы и, как следствие этого, к существенному изменению структуры энергосистемы. Кроме этого, в названных выше схемах существуют режимы (ремонты систем сборных шин), при которых размыкаются все кольца и снижается Q4 Q2 Q5 W4 Q6 W5 W6 Q1 W1 Q3 W3 W2 Рис. 1.3. Схема многоугольника
СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИЙ надежность всех присоединений. На рис. 1.6 приведена структура схемы «3/2» в период ремонта системы шин. Из приведенного рисунка видно, что любая аварийная ситуация в районе второй системы сборных шин приводит к полному делению схемы на три несвязные цепочки, что, безусловно, повлечет за собой серьезную системную аварию. A2 W4 Q1 W1 A1 W5 W6 W2 W3 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Рис. 1.5. Схема «3/2» A2 W1 W2 W3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 W4 W5 W6 Рис. 1.6. Схема «3/2» в период ремонта системы шин Поведение более экономичной схемы «4/3» качественно не отличается от поведения схемы «3/2», имеют место только количественные отличия. Так, например, в период ремонта выключателя в схеме «3/2» снижается
Доступ онлайн
100 ₽
В корзину