2. Блочные схемы РУ
Блочные схемы РУ применяются на ответвительных (отпаечных) или тупиковых подстанциях (ПС) распределительных сетей энергосистем. Эти ПС могут быть и с одним, и с двумя главными трансформаторами. При этом в
Рисунок 2.1 – Блочные схемы РУ:
а) схема РУ «Блок линия – трансформатор с разъединителем»; б) схема РУ «Блок линия- трансформатор с отделителем»; в) схема РУ «Блок линия- трансформатор с выключателем»
первом случае применяются схемы с одним комплектом блочного оборудования, а во втором случае – с двумя. В состав оборудования блоков может входить только разъединитель, комплект высокочастотного (ВЧ) заградительного фильтра и ограничитель перенапряжения (ОПН) (в схеме РУ «Блок линия – трансформатор с разъединителем»); отделитель с разъединителем, ВЧ фильтром, ОПН, трансформаторами тока и напряжения (в схеме «Блок линия – трансформатор с отделителем»), выключатель с разъединителем, ВЧ фильтром, ОПН, трансформаторами тока и напряжения (в схеме «Блок линия – трансформатор с выключателем»). В схемах РУ с двумя блоками к указанному оборудованию (в двойном количестве) ещё добавляются несколько разъединителей. Довольно часто блочные схемы РУ являются начальным этапом сооружения РУ. От них переходят к схемам мостиков, кольцевым схемам, схеме РУ «Заход – выход» и другим.
2.1. Схема РУ «Блок линия – трансформатор с разъединителем»
Область применения этой схемы – напряжения 35, 110 и 220 кВ. Номера этих схем в списке типовых схем РУ: 35(110,220)-1. По ней выполняются РУ тупиковых однотрансформаторных подстанций, связанных с другой подстанцией энергосистемы радиальной линией (без отпаек). Схема
показана на рисунке 2.1, а. На рис. 2.1 показаны трехобмоточные силовые трансформаторы. Для связи сетей двух напряжений применяются двухобмоточные трансформаторы. При этом для защиты линии и оборудования РУ напряжением 110 кВ, 220 кВ с трансформаторами мощностью более 25 МВА предусматривается передача отключающего сигнала. Для защиты оборудования РУ напряжением 35-220 кВ с трансформаторами мощностью 25 MBА и менее допускается использование релейной защиты линии со стороны питающего конца и обеспечивающей отключение линии при коротком замыкании на ней и части обмотки трансформатора без выдержки времени, а при коротком замыкании на остальной части обмотки трансформатора – с выдержкой времени второй ступени. При кабельном вводе в трансформатор разъединитель и ВЧ обработка не предусматриваются. К достоинствам этой схемы следует отнести то, что она простая, наглядная, занимает минимальную территорию. Эта схема самая экономичная, поскольку в ней используется комплект простейшего и недорогого оборудования. Недостаток схемы ее невысокая надежность. Отказ на линии или трансформаторе приводит к отключению потребителей от источника питания. К ПС с такой схемой РУ ВН могут подключаться в основном потребители третьей категории. Если среди потребителей есть потребители второй категории, то резервирование их питания должно осуществляться по сети низкого напряжения или сети среднего напряжения при его наличии. Резервирование питания всех потребителей в полном объеме, как правило, не предусматривается.
Для ремонта трансформатора он отключается от РУ НН и СН (при его наличии). Далее отключаются ЛЭП со стороны источника питания и разъединитель РУ, включаются его заземляющие ножи со стороны трансформатора. Для ремонта линии выполняются практически те же действия, только на последней стадии включаются заземляющие ножи со стороны линии. Кроме того, отключается разъединитель в ячейке линии на питающей подстанции. И там тоже включаются заземляющие ножи в сторону ЛЭП. Если автоматическое повторное включение (АПВ) линии не выводится автоматически при ее отключении выключателем, то до отключения линии выключателем оперативный персонал выводит из работы АПВ отдельной операцией.
2.2. Схема РУ «Блок линия – трансформатор с отделителем»
Схема РУ «Блок линия – трансформатор с отделителем» в настоящее время не является типовой, как и другие схемы с отделителями. Однако ПС с такими схемами РУ еще в достаточном количестве работают в электрических распределительных сетях России. В последние примерно 10 лет производится плановая реконструкция ПС с отделителями и установкой вместо этих аппаратов элегазовых выключателей. Кроме перечисленного выше оборудования в этой схеме обычно присутствует короткозамыкатель. Этот аппарат создает искусственное одно-или двухфазное КЗ для четкой работы релейной защиты, установленной на питающей подстанции энергосистемы. Основным видом повреждения в трансформаторе, ради которого устанавливается короткозамыкатель, является витковое замыкание обмоток (витков обмотки одной фазы) силового трансформатора. В нормальных условиях этот аппарат отключен. Короткозамыкатель оснащается пружинным приводом, который обеспечивает автоматическое включение этого аппарата. На рис 2.1, б показан вариант с короткозамыкателем, создающим однофазное КЗ. Такой вид КЗ создается в сетях с эффективно заземленной нейтралью (110 и 220 кВ). Двухфазное КЗ создается при установке аппарата в сети с изолированной нейтралью (35 кВ).
Команда на включение короткозамыкателя подается от защит трансформатора. Одновременно подается команда на отключение выключателя в цепи трансформатора в РУ НН подстанции. На искусственное КЗ реагирует релейная защита линии со стороны питания. После отключения ЛЭП происходит автоматическое отключение отделителя, у которого, как и у
Рисунок 2.2 – Вариант использования схем РУ с отделителями на ответвительных (отпаечных) ПС
короткозамыкателя, имеется пружинный привод. Следует обратить внимание на то, что между короткозамыкателем и заземляющим устройством присутствует трансформатор тока. Он входит в комплект короткозамыкателя. К нему подключается токовое реле, обеспечивающее блокировку отключения отделителя до отключения выключателя. Такая последовательность отключения аппаратов обусловлена тем, что контактная система нерассчитана на отключение больших токов. Он может отключать ток холостого хода трансформаторов со значением номинальной мощности до 25 000 кВА включительно.
Надо сказать, что данная схема применяется и в РУ ответвительных однотрансформаторных подстанций. Пример такого применения схем с отделителями показан на рис. 2.2.
Работа оборудования при отключении режима короткого замыкания на любой ПС в этом случае предусматривает АПВ выключателя со стороны питания после отключения соответствующего отделителя. Это дает возможность сохранить питание потребителей других подстанций, подключенных к линии. Линии с ответвительными подстанциями могут быть и с односторонним, и с двухсторонним питанием. В том числе, их применяют в РУ подстанций, которые подключаются к кольцевым (замкнутым) электрическим сетям.
В варианте с двухсторонним питанием после включения короткозамыкателя указанные выше процедуры происходят на выключателях двух подстанций. При этом АПВ после отключения поврежденного трансформатора может способствовать и сохранению транзита мощности по линии.
Широкое использование в электрических сетях СССР схем с отделителями и короткозамыкателями вместо схем с выключателями было обусловлено их гораздо меньшей стоимостью. С другой стороны, надежность работы схем с отделителями заметно ниже. Особенно это проявляется в условиях гололёда. При этом время выполнения автоматизированных процедур увеличивается на 0,5 -1,0 секунду. Нередки и отказы в работе этих аппаратов. Можно отметить и другие негативные моменты при применении схем РУ с отделителями. При отключении искусственного КЗ токи, коммутируемые выключателями, могут быть достаточно большими, сопоставимыми с токами трехфазного КЗ. Износ контактов отключаемой при этом фазы (фаз) более быстрый, чем для других фаз электроаппарата. Для устранения этого фактора схема с отделителем может применяться без короткозамыкателя. Вместо него на ПС устанавливается комплект передачи телесигнала о неисправности в силовом трансформаторе. Каналы для передачи телесигнала могут быть разные: высокочастотной связи энергосистемы, специальный кабель, проложенный параллельно ЛЭП, оптико-волоконный проводник, встроенный в грозозащитный трос, мобильной телефонной связи и т.д.
Применение отделителей, которые являются трехполюсными аппаратами, исключает однофазное АПВ ЛЭП. Применение схем РУ с отделителями практически невозможно, если на любой из ПС, подключаемых к одной и той же линии, есть мощная двигательная нагрузка, например, привода насосов перекачки нефтепроводов. Эти двигатели получают электроэнергию на напряжении 6 кВ. При создании искусственного КЗ от них в сторону короткозамыкателя поступает значительная составляющая тока КЗ. Таким образом, бестоковая пауза в цепи трансформатора не создается сразу после отключения выключателей. Процесс отключения отделителя и восстановления работы линии затягивается. Это может быть серьезным фактором и в случае с линией с односторонним питанием, и особенно важно в случае с двухсторонним питанием, когда должно быть АПВ с улавливанием синхронизма.
2.3. Схема РУ «Блок линия – трансформатор с выключателем»
Схема РУ «Блок линия – трансформатор с выключателем» используется в диапазоне напряжений от 35 до 500 кВ включительно. Эта типовая схема имеет номер 35 (110,220,330,500)-3Н. Она показана на рис. 2.1, в