Для чего нужен шиносоединительный выключатель
Применение обходной системы шин
Схемы РУ с одной или двумя системами шин всех модификаций имеют общий существенный недостаток, заключающийся в том, что ремонт выключателей или разъединителей присоединений неизбежно связан с перерывом работы потребителей. При напряжениях 110 кВ и выше длительность ремонта выключателей, особенно воздушных, настолько велика, что отключение присоединений часто становится недопустимым. Исключить отмеченный недостаток позволяет применение обходной системы шин. Ниже рассмотрены примеры использования обходных шин и способы их подключения.
Схема РУ с одной рабочей и обходной системами шин. Простейший вариант такой схемы получается при добавлении обходной системы к рабочей не-секционированной системе шин (рис. 1.12). Схема включает следующие элементы: рабочую систему шин А1, обходную систему шин АО, обходной выключатель QO, выключатели присоединений Ql, Q2. разъединители QS1, QS2.
-включить обходной выключатель QO для проверки исправности обходной системы шин;
-отключить выключатель Q1;
-отключить разъединители QS1 и QS2.
Достоинства схемы: разъединители во всех цепях предназначены только для обеспечения безопасности выполнения ремонтных работ, что соответствует их главному назначению; возможность ревизии и опробования выключателей без перерыва работы; простота схемы определяет небольшую стоимость выполнения РУ.
Недостатки схемы: при КЗ на линии должен отключиться соответствующий выключатель, а все остальные присоединения должны остаться в работе. Однако при отказе этого выключателя отключатся выключатели источников питания.
Короткое замыкание на рабочей системе шин или на шинных разъединителях также вызывает автоматическое отключение всех источников питания. В обоих случаях прекращается электроснабжение всех потребителей на время, необходимое для устранения повреждения.
Указанные недостатки устраняются путем разделения рабочей системы шин на секции и равномерным распределением источников питания и отходящих линий между секциями. В таких схемах РУ в цепи каждой секции предусматривается отдельный обходной выключатель или в целях экономии для обеих секций используют один обходной выключатель (рис. 1.13).
Эта схема состоит из следующих элементов:
-рабочей системы шин А, секционированной секционным выключателем QB на две секции 1ВА и 2ВА;
-обходной системы шин АО;
— обходного выключателя QO;
Обходной выключатель QO может быть присоединен к любой секции с помощью развилки из двух разъединителей QS3 и QS4. Например, при включенном разъединителе QS3 и при отключенном QS4 обходной выключатель будет подключен к секции 1ВА.
Режимы работы секционного выключателя QB зависят от типа электроустановки (электростанция или подстанция), для которой предназначена данная схема РУ. Здесь же следует отметить, что одновременное включение разъединителей QS3 и QS4 недопустимо, так как в противном случае секционный выключатель QB будет шунтирован.
В этой схеме обходной выключатель QO также может заменить выключатель любого присоединения, например Q1, для чего надо произвести следующие операции:
-отключить разъединитель QS4 (если он был включен);
-включить разъединитель QS3 (если он был отключен);
— кратковременно включить обходной выключатель QO для проверки исправности обходной системы шин;
— включить QSO1 и включить QO;
— отключить выключатель Q1;
— отключить разъединители QS1 и QS2.
После указанных операций линия W1 будет получать питание через обходную систему шин и выключатель QO от первой секции 1ВА (рис. 1.14).
Иногда функции обходного и секционного выключателей совмещают (рис. 1.15). Здесь обходной выключатель QO присоединяется к рабочим секциям через перемычку из двух разъединителей QS1 и QS2. В нормальном режиме эта перемычка включена, обходной выключатель присоединен к секции 2ВА и также включен. Таким образом, секции 1ВА и 2ВА соединены между собой через QS4, QO, QSO, QS2, QS1, и обходной выключатель выполняет функции секционного выключателя. При замене любого линейного выключателя обходным необходимо отключить QO, отключить разъединитель перемычки QS2, а затем использовать QO по его назначению. При этом на все время ремонта линейного выключателя параллельная работа секций нарушается.
Достоинства схемы: при КЗ на сборных шинах или при отказе линейных выключателей при КЗ на линии теряется только 50 % всех присоединений; возможность ревизий и опробование выключателей без перерыва работы; относительная простота схемы и низкая стоимость РУ.
Недостаток схемы заключается в том, что при ремонте рабочей системы шин необходимо отключить все источники питания и отходящие линии.
Схема (рис. 1.15) может использоваться для подстанций (110 кВ) при числе присоединений до шести включительно, когда нарушение параллельной работы линии допустимо и отсутствует перспектива дальнейшего развития.
При большем числе присоединений (более 7) рекомендуется схема с отдельным обходным и секционным выключателями. Это позволяет сохранить параллельную работу линий при ремонтах выключателей.
Рассмотренные схемы можно применять при парных линиях или линиях, резервируемых от других подстанций, а также радиальных, но не более одной на секцию.
На электростанциях возможно применение схемы с одной секционированной системой шин, но с отдельными обходными выключателями на каждую секцию.
Как уже отмечалось, в схемах с одной рабочей и обходной системами шин при необходимости ремонта рабочей системы шин требуется отключение всех присоединений на время ремонта, из-за чего нарушается электроснабжение потребителей. Применение схемы с двумя рабочими и обходной системами шин устраняет этот недостаток.
Схема РУ с двумя рабочими и обходной системами шин (рис.1.16) включает рабочие системы шин А1 и А2, обходную систему шин АО, выключатели присоединений Ql, Q2. обходной выключатель QO, шиносоединительный выключатель QA, разъединители QS1, QS2,… Каждое присоединение, например W1, подключается к рабочим системам шин через развилку из двух шинных разъединителей QS1 и QS2, что позволяет осуществлять работу как на одной, так и на другой системе шин. Как правило, обе системы шин находятся в работе при соответствующем фиксированном (равномерном) распределении всех присоединений, например присоединения с нечетными номерами подключены к первой рабочей системе шин А1, присоединения с четными номерами подключены ко второй рабочей системе шин А2. В нормальном режиме шиносоединительный выключатель QA включен, обходной выключатель QO отключен и обходная система шин находится без напряжения. Обходные разъединители QSO отключены; разъединитель обходного выключателя QO включен. Такое распределение присоединений увеличивает надежность системы, так как при КЗ на шинах отключается шиносоединительный выключатель QA и только половина присоединений теряет питание. Если повреждение на шинах устойчивое, то отключившиеся присоединения переводят на исправную систему шин.
Достоинства схемы с двумя рабочими и обходной системами шин: имеются условия для ревизий и опробований выключателей без перерыва работы; существует возможность перегруппировки присоединений между системами шин, что бывает необходимо при изменении схемы сети, режима работы системы и др.; возможность проведения ремонта любой системы шин, сохраняя в работе все присоединения.
Недостатки этой схемы, отказ одного выключателя при аварии приводит к отключению всех источников питания и линий, присоединенных к данной системе шин, а если в работе находится одна система шин, отключаются все присоединения; повреждение шиносоединительного выключателя равноценно КЗ на обеих системах шин, то есть приводит к отключению всех присоединений; большое количество операций разъединителями при выводе в ревизию и ремонт выключателей усложняет эксплуатацию РУ.
Некоторого увеличения гибкости и надежности схемы можно достичь секционированием одной или обеих систем шин (рис. 1.17). Обе рабочие системы шин находятся в работе при фиксированном распределении присоединений между секциями. Шиносоединительные выключатели QA1 и QA2 включены. Обходные выключатели QO1 и QO2 отключены. Обходная система шин находится без напряжения. Состояние секционных выключателей QB1 и QB2 определяется типом электроустановки, в которой применяется данная схема РУ.
Рис. 1.17. Схема с двумя секционированными рабочими
и обходной системами шин
Содержание материала
В случае, если элемент схемы образует присоединение, то его диспетчерское наименование состоит из сокращенного буквенно-цифрового обозначения, которое будет являться наименованием присоединения, и класса напряжения.
В случае, если элемент схемы не образует присоединения, то его ДН состоит из сокращенного буквенно-цифрового обозначения, класса напряжения, наименования присоединения. Существуют отклонения от этих правил для функционально определенных элементов схем. Эти правила описаны ниже.
Диспетчерские наименования функционально-определенных элементов схем
Таблица. функционально-определенные элементы схем.
Наименование
Буквенное сокращение
Примечание
Трансформатор собственных нужд
как разъединитель с одним заземленным концом.
Линейный разъединитель
Разъединитель является линейным, если одним концом он соединен с линией (КЛ или ВЛ) или элементом, являющимся частью линии – фидером, муфтой, связъю с объектом. Другим концом он не должен быть присоединен к ОШ – обходной шине.
Шинный разъединитель
Как правило, разъединитель, соединенный с шиной называется шинным (исключение составляют разъединители обходных шин и трансферов, секционные разъединители, см. ниже).
Для шинного разъединителя необходимо указывать сокращенное обозначение (ШР), наименование секции, с которой он соединен, и наименование присоединения. Это необходимо для однозначного именования шинных разъединителей одного присоединения, соединенных с разными секциями шин. В этом случае все элементы, стоящие в цепи шинного разъединителя от шины до узла, соединяющего в себе более двух элементов схемы или до сдвоенного реактора, должны содержать в диспетчерском наименовании имя секции шин, к которой они присоединены. Это относится и с разъединителям, и к выключателям, реакторам. Иногда, в случае, если у присоединения один шинный разъединитель, ДН упрощают и не указывают, с какой шиной соединен шинный разъединитель. Тем не менее, в оперативных переговорах как правило уточняют эту информацию на словах.
Пример:
ШР 1 сек. 110 кВ Т-1: 1 сек. 110 кВ – наименование секции, Т-1 – наименование присоединения.
Разъединитель трансформатора напряжения
Могут быть установлены на линиях и шинах. Именуются ТР ТН-1 500 кВ ВЛ Липки – Рюмино. На шинах в зависимости от местных правил могут именоваться как ШР ТН-1 10 кВ, или ТР ТН-1 10 кВ.
Секционный разъединитель
Разъединитель, стоящий в цепи секционного выключателя.
ДН включает в себя имя разъединителя (СР), ДН секционного выключателя,
Пример: СР 10 кВ СМВ 1-3 сек. в стор. 3 сек.
Обходной разъединитель
Разъединитель, соединенный с обходной шиной.
Примеры : ОР ТН 220 кВ ОСШ, ОР 110 кВ Т-1,
ОР 110 кВ ВЛ Тяговая – Пущино.
Трансформаторный разъединитель
Разъединитель в цепи обмотки трансформатора, Ближайший к трансформатору разъединитель.
Пример: ТР 10 кВ Т-1. В случае, если он соединен с шиной в схемах четырехугольников, мостов используется наименование ТР.
Трансформатор собственных нужд
Именуется как трансформатор, только вместо Т стоит ТСН.
Заземляющий нож
Обходные шины
Наименование обходных шин состоит из сокращения ОШ и класса напряжения. В некоторых случаях, когда в пределах одного распредустройства несколько обходных шин одного класса напряжения, им присваивают различные номера. Например : ОШ-1 110 кВ,
ОШ-2 110 кВ. Обходные шины предназначены для перевода какого либо присоединения со своего выключателя на выключатель обходной системы шин без перерыва в электроснабжении.
Обходной выключатель
Обходной выключатель предназначен для перевода нагрузки какого-либо присоединения через обходную систему шин. Для других коммутационных аппаратов, в цепи с которыми стоит, является элементом, образующим присоединение.
Секционный выключатель
Для других коммутационных аппаратов, в цепи с которыми стоит, является элементом, образующим присоединение.
Шиносоединительный выключатель
Если в схеме распредустройства две шины с возможностью перевода присоединения как на одну, так и на другую шину, (в присоединении два шинных разъединителя ) то выключатель, соединяющий шины называется шиносоединительным (ШСВ). Для других коммутационных аппаратов, в цепи с которыми стоит, является элементом, образующим присоединение. Примеры: ШСВ 110 кВ. Рш 1 сек. 110 кВ ШСМВ.
Буквенные обозначения элементов схем
Релейная защита шиносоединительных и обходных выключателей
На шиносоединительных (секционных) выключателях при работе подстанции на двух системах шин по фиксированной схеметиповыми проектами предусматриваются, как правило, одно и двухступенчатые ненаправленные максимальные токовые защиты с пуском минимального напряжения (или без него), токовые защиты обратной последовательности и ступенчатые защиты нулевой последовательности. Чаще всего из-за невозможности отстройки междуфазных защит от максимальных перетоков через шиносоединительный (секционный) выключатель (ШСВ) и получения необходимой чувствительности данных защит на этих выключателях используются только защиты нулевой последовательности.
Устройства релейной защиты на ШСВ могут использоваться:
Для разделения систем шин при к.з. на одной из них в условиях, когда отсутствует или отключена дифференциальная защита шин (ДЗШ).
При этом оперативный персонал вручную вводит ускорение действия устройств РЗ ШСВ на время вывода защиты шин.
Если устройства нормально отключены, оперативный персонал включает их при выводе ДЗШ.
Для защиты от к.з. опробуемой напряжением системы шин или другого оборудования при подаче напряжения на эту систему шин (оборудования) через ШСВ.
В этом случае устройства релейной защиты ШСВ нормально отключены.
Устройства релейной защиты на обходном выключателе используются, как правило, для защиты от к.з. присоединения, включенного через ОВ и обходную систему шин (либо для ремонта выключателя этого присоединения, либо для проверки устройств его релейной защиты), а также для защиты от к.з. опробуемой через ОВ обходной системы шин.
Устройства РЗА на ОВ должны быть аналогичны указанным в п.2.1.3. Указанные защиты должны быть пригодны для защиты всех заменяемых линий.
При замене обходным выключателем выключателя трансформатора или блока все защиты трансформатора или блока переводятся на отключение ОВ, т.е. защиты последнего в этом случае не используются.
В тех случаях, когда при замене выключателя трансформатора дифзащита трансформатора подключается к встроенным в трансформатор ТТ, для защиты ошиновки,от встроенных ТТ до ТТ обходного выключателя,как правило,используется одна,две ступени дистанцион-
ной и направленной токовой защиты нулевой последовательности ОВ.
Для обеспечения эффективного дальнего резервирования релейной защиты на многих станциях и подстанциях, работающих по фиксированной схеме на сторонах высшего напряжения 110-220кВ,выполнены цепи отключения ШСВ 110-220кВ с первой выдержкой времени от защит блоков (АТ),действующих при внешних коротких замыканиях.
ШСВ и ОВ 110-220кВ оборудованы устройствами АПВ для осуществления АПВ заменяемого присоединения или же осуществления АПВ шин.
Применение обходной системы шин
Схемы РУ с одной или двумя системами шин всех модификаций имеют общий существенный недостаток, заключающийся в том, что ремонт выключателей или разъединителей присоединений неизбежно связан с перерывом работы потребителей. При напряжениях 110 кВ и выше длительность ремонта выключателей, особенно воздушных, настолько велика, что отключение присоединений часто становится недопустимым. Исключить отмеченный недостаток позволяет применение обходной системы шин. Ниже рассмотрены примеры использования обходных шин и способы их подключения.
Схема РУ с одной рабочей и обходной системами шин. Простейший вариант такой схемы получается при добавлении обходной системы к рабочей не-секционированной системе шин (рис. 1.12). Схема включает следующие элементы: рабочую систему шин А1, обходную систему шин АО, обходной выключатель QO, выключатели присоединений Ql, Q2, разъединители QS1, QS2.
Обходной выключатель QO и обходные разъединители QSO1 отключены, обходные разъединители, обозначенные на схеме QSO, включены. Обходная система шин находится без напряжения. На время ремонта или ревизии любого линейного выключателя он может быть заменен обходным выключателем QO.
Например, при замене выключателя Q1 надо произвести следующие операции:
— включить обходной выключатель QO для проверки исправности обходной системы шин;
— отключить выключатель Q1;
— отключить разъединители QS1 и QS2.
Достоинства схемы: разъединители во всех цепях предназначены только для обеспечения безопасности выполнения ремонтных работ, что соответствует их главному назначению; возможность ревизии и опробования выключателей без перерыва работы; простота схемы определяет небольшую стоимость выполнения РУ.
Недостатки схемы: при КЗ на линии должен отключиться соответствующий выключатель, а все остальные присоединения должны остаться в работе. Однако при отказе этого выключателя отключатся выключатели источников питания.
Короткое замыкание на рабочей системе шин или на шинных разъединителях также вызывает автоматическое отключение всех источников питания. В обоих случаях прекращается электроснабжение всех потребителей на время, необходимое для устранения повреждения.
Указанные недостатки устраняются путем разделения рабочей системы шин на секции и равномерным распределением источников питания и отходящих линий между секциями. В таких схемах РУ в цепи каждой секции предусматривается отдельный обходной выключатель или в целях экономии для обеих секций используют один обходной выключатель (рис. 1.13).
Эта схема состоит из следующих элементов:
— рабочей системы шин А, секционированной секционным выключателем QB на две секции 1ВА и 2ВА;
— обходной системы шин АО;
— обходного выключателя QO;
— разъединителей QS1, QS2.
Обходной выключатель QO может быть присоединен к любой секции с помощью развилки из двух разъединителей QS3 и QS4. Например, при включенном разъединителе QS3 и при отключенном QS4 обходной выключатель будет подключен к секции 1ВА.
Режимы работы секционного выключателя QB зависят от типа электроустановки (электростанция или подстанция), для которой предназначена данная схема РУ. Здесь же следует отметить, что одновременное включение разъединителей QS3 и QS4 недопустимо, так как в противном случае секционный выключатель QB будет шунтирован.
В этой схеме обходной выключатель QO также может заменить выключатель любого присоединения, например Q1, для чего надо произвести следующие операции:
— отключить разъединитель QS4 (если он был включен);
— включить разъединитель QS3 (если он был отключен);
— кратковременно включить обходной выключатель QO для проверки исправности обходной системы шин;
— включить QSO1 и включить QO;
— отключить выключатель Q1;
— отключить разъединители QS1 и QS2.
После указанных операций линия W1 будет получать питание через обходную систему шин и выключатель QO от первой секции 1ВА (рис. 1.14).
Иногда функции обходного и секционного выключателей совмещают (рис. 1.15). Здесь обходной выключатель QO присоединяется к рабочим секциям через перемычку из двух разъединителей QS1 и QS2. В нормальном режиме эта перемычка включена, обходной выключатель присоединен к секции 2ВА и также включен.
Таким образом, секции 1ВА и 2ВА соединены между собой через QS4, QO, QSO, QS2, QS1, и обходной выключатель выполняет функции секционного выключателя. При замене любого линейного выключателя обходным необходимо отключить QO, отключить разъединитель перемычки QS2, а затем использовать QO по его назначению. При этом на все время ремонта линейного выключателя параллельная работа секций нарушается.
Достоинства схемы: при КЗ на сборных шинах или при отказе линейных выключателей при КЗ на линии теряется только 50 % всех присоединений; возможность ревизий и опробование выключателей без перерыва работы; относительная простота схемы и низкая стоимость РУ.
Недостаток схемы заключается в том, что при ремонте рабочей системы шин необходимо отключить все источники питания и отходящие линии.
Схема (рис. 1.15) может использоваться для подстанций (110 кВ) при числе присоединений до шести включительно, когда нарушение параллельной работы линии допустимо и отсутствует перспектива дальнейшего развития.
При большем числе присоединений (более 7) рекомендуется схема с отдельным обходным и секционным выключателями. Это позволяет сохранить параллельную работу линий при ремонтах выключателей.
Рассмотренные схемы можно применять при парных линиях или линиях, резервируемых от других подстанций, а также радиальных, но не более одной на секцию.
На электростанциях возможно применение схемы с одной секционированной системой шин, но с отдельными обходными выключателями на каждую секцию.
Как уже отмечалось, в схемах с одной рабочей и обходной системами шин при необходимости ремонта рабочей системы шин требуется отключение всех присоединений на время ремонта, из-за чего нарушается электроснабжение потребителей. Применение схемы с двумя рабочими и обходной системами шин устраняет этот недостаток.
Схема РУ с двумя рабочими и обходной системами шин (рис.1.16) включает рабочие системы шин А1 и А2, обходную систему шин АО, выключатели присоединений Ql, Q2,, обходной выключатель QO, шиносоединительный выключатель QA, разъединители QS1, QS2, Каждое присоединение, например W1, подключается к рабочим системам шин через развилку из двух шинных разъединителей QS1 и QS2, что позволяет осуществлять работу как на одной, так и на другой системе шин.
Как правило, обе системы шин находятся в работе при соответствующем фиксированном (равномерном) распределении всех присоединений, например присоединения с нечетными номерами подключены к первой рабочей системе шин А1, присоединения с четными номерами подключены ко второй рабочей системе шин А2. В нормальном режиме шиносоединительный выключатель QA включен, обходной выключатель QO отключен и обходная система шин находится без напряжения.
Обходные разъединители QSO отключены; разъединитель обходного выключателя QO включен. Такое распределение присоединений увеличивает надежность системы, так как при КЗ на шинах отключается шиносоединительный выключатель QA и только половина присоединений теряет питание. Если повреждение на шинах устойчивое, то отключившиеся присоединения переводят на исправную систему шин.
Достоинства схемы с двумя рабочими и обходной системами шин:
— имеются условия для ревизий и опробований выключателей без перерыва работы;
— существует возможность перегруппировки присоединений между системами шин, что бывает необходимо при изменении схемы сети, режима работы системы и др.;
— возможность проведения ремонта любой системы шин, сохраняя в работе все присоединения.
Недостатки этой схемы:
— отказ одного выключателя при аварии приводит к отключению всех источников питания и линий, присоединенных к данной системе шин, а если в работе находится одна система шин, отключаются все присоединения;
— повреждение шиносоединительного выключателя равноценно КЗ на обеих системах шин, то есть приводит к отключению всех присоединений;
— большое количество операций разъединителями при выводе в ревизию и ремонт выключателей усложняет эксплуатацию РУ.
Некоторого увеличения гибкости и надежности схемы можно достичь секционированием одной или обеих систем шин (рис. 1.17). Обе рабочие системы шин находятся в работе при фиксированном распределении присоединений между секциями. Шиносоединительные выключатели QA1 и QA2 включены. Обходные выключатели QO1 и QO2 отключены. Обходная система шин находится без напряжения. Состояние секционных выключателей QB1 и QB2 определяется типом электроустановки, в которой применяется данная схема РУ.
Рис. 1.17. Схема с двумя секционированными рабочими и обходной системами шин
В этой схеме РУ при повреждении на шинах или при КЗ в линии и отказе линейного выключателя теряется только 25 % присоединений (на время переключений), при повреждении в шиносоединительном выключателе теряется 50 % присоединений. Если сборные шины секционированы, то для уменьшения капитальных затрат возможно применение схемы, где совмещены шиносоединительный и обходной выключатели.
В нормальном режиме разъединитель QS2 отключен, разъединители QS1, QSO, QS3 включены, обходной выключатель выполняет роль шиносоединительного. При необходимости ремонта выключателя любого присоединения, например W1, отключают выключатель QOA1 и разъединитель QS3 и используют выключатель по его прямому назначению. В схемах с большим числом линий количество таких переключений значительно, что приводит к усложнению эксплуатации, поэтому имеется тенденция к отказу от совмещения шиносоединительного и обходного выключателей.
При напряжениях 330 кВ и выше применение схем с двумя рабочими и обходной системами шин нецелесообразно, так как разъединители в таких схемах используются в качестве оперативных аппаратов. Большое количество операций разъединителями и сложная блокировка между выключателями и разъединителями приводят к возможности ошибочного отключения тока нагрузки разъединителями. Кроме этого, необходимость установки шиносоединительного, обходного выключателей и большого количества разъединителей увеличивает затраты на сооружение РУ.