Схема многоугольника с подменным выключателем.

В нормальном состоянии разъединители QS13 – QS18 отключены и схема «живет» в режиме многоугольника. Приведенная конфигурация обладает всеми достоинствами многоугольника в нормальном состоянии и, кроме того:

- вновь добавленное оборудование отключено от схемы, а, следовательно, не снижает надежность в нормальном режиме работы;

- ремонт любого выключателя кольца происходит с сохранением многоугольника. Например, при необходимости ремонта выключателя Q4 достаточно разомкнуть QS23, замкнуть QS15 и QS16 (выключатель Q7 шунтирует Q4). После отключения QS7 и QS8 выключатель Q4 выводится в ремонт. Разъединители QS19 и QS20 в «крайних» подменных цепочках необходимы для обеспечения возможности ремонтов Q1 и Q6.

На рис. 1.7 приведена схема многоугольника с подменным выключателем.

Рис. 1.7 – Схема многоугольника с подменным выключателем

- ремонт любого оборудования схемы (в том числе и вновь добавленного) можно проводить с сохранением многоугольника. Например, при необходимости ремонта Q4, Q5, QS8, QS9, QS16 и QS29 достаточно разомкнуть QS23 и QS24, замкнуть QS15 и QS17 (выключатель Q7 шунтирует Q4 и Q5). После отключения QS7 и QS10 все перечисленное оборудование выводится в ремонт. При этом многоугольник остается замкнутым.

Другими словами, ремонты любого оборудования в данной схеме происходят без снижения надежности присоединений. Данным свойством больше не обладает ни одна из известных схем.

Подробный анализ поведения схемы в различных аварийных ситуациях показывает, что последствия их, как минимум, не хуже чем в схеме «3/2» или «4/3», а по экономичности она значительно превосходит их.

Глава 2. ТИПИЗАЦИЯ И УНИФИКАЦИЯ ГЛАВНЫХ СХЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПОДСТАНЦИЙ

Подстанция – составная часть схемы ЭЭС

Подстанция один из наиболее сложных и наиболее часто встречающихся элементов электроэнергетической системы, который требует при проектировании и сооружении многообразия профессий привлеченных работников и значительных трудозатрат.

Трудозатраты строительно-монтажных работ при сооружении ПС в
два–три раза выше, чем при строительстве воздушных линий (ВЛ).

При одном или двух трансформаторах на ПС площадки последних имеют размеры указанные в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Размеры площади, занимаемой ПС

Класс напряжения, кВ	Занимаемая площадь, га	Площадь типовой ячейки ОРУ, га	Примечание
35 кВ	0,15 ¸ 0,6	0,03	Разброс в площади зависит в основном от числа ЛЭП высокого напряжения
110 кВ	0,25 ¸ 2,2	0,1
220 кВ	0,8 ¸ 6,0	0,15
330 кВ	2,0 ¸ 16,0	0,45
500 кВ	18,0 ¸ 20,0	0,8

Территория открытых подстанций формируется в основном за счет открытых распределительных устройств (ОРУ) высшего напряжения (ВН), занимающих до 80% от общей площади ПС. Остальные 20% территории ПС занимают здания и сооружения (общеподстанционный пункт управления (ОПУ), закрытое (ЗРУ) или комплектное распределительное устройство (КРУ), синхронные компенсаторы, склад масла, башня для ремонта трансформаторов и т.д.).

В общем случае выбор схемы электрических соединений подстанций оказывает влияние на выбор стратегии развития ЭЭС. Так, например, преобладание радиальных сетей позволяет применять упрощенные, а, следовательно, и более дешевые схемы.

Типы подстанций

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).

Рис.2.1 – Фрагмент схемы ЭЭС с подстанциями различных типов (Т-тупиковые,О-ответвительные, П-проходные и У-узловые)

- 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 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 115 кВ, на котором представлены все вышеперечисленные типы подстанций.

2.3. Основные требования, предъявляемые к схемам

Схемы РУ подстанций при конкретном проектировании разрабатываются на основании схем развития энергосистемы, схем электроснабжения района или объекта и других работ по развитию электрических сетей и должны:

- обеспечивать требуемую надежность электроснабжения потребителей в соответствии с категориями электроприемников и транзитных перетоков мощности по межсистемным и магистральным связям в нормальном режиме без ограничения мощности и в послеаварийном режиме при отключенных одной линии электропередачи или трансформаторе с учетом допустимой перегрузки оставшегося в работе оборудования;

- обеспечивать присоединение заданного числа ВЛ по классам напряжения и компенсирующих устройств с учетом перспективы развития 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 отключения присоединений или с отключением присоединений при соответствующем обосновании и согласовании;

- обеспечивать требования наглядности, удобства эксплуатации, компактности и экономичности.

Схемы РУ должны предусматривать вывод выключателей и отделителей в ремонт, осуществляемый:

- для РУ напряжением до 220 кВ, как правило, путем временного отключения цепи (ВЛ или трансформатора), в которой установлен выводимый 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 условиям электроснабжения потребителей и обеспечения транзитных перетоков мощности);

- путем отключения цепи на согласованное с потребителем время для установки, вместо выводимого в ремонт, подменного аппарата (например, в КРУ);

- для напряжений 330-750 кВ и отчасти 220 кВ, если это требуется, без отключения присоединений;

- аппараты, подключенные непосредственно к ВЛ (или трансформатору), выводятся в ремонт при отключенной ВЛ или трансформаторе (ВЧ-заградители, конденсаторы связи, ограничители перенапряжений и др.).

- Число одновременно срабатывающих выключателей в пределах РУ одного напряжения при КЗ должно быть не более:

- при повреждении линии - двух;

- при повреждении трансформаторов (здесь и далее имеются в виду и автотрансформаторы) напряжением до 500 кВ – четырех, 750 кВ – трех.

Сравнение вариантов схем, намеченных к разработке на основании перечисленных требований, и их окончательный выбор производятся на основании технико-экономических расчетов. Выбираются варианты, обеспечивающие требуемую надежность, а затем из них выбирается более экономичный.