Романченко В.І., Довгалюк О.М., та ін. Електричні станції та підстанції. Частина 2. (укр.) - файл n1.doc

Романченко В.І., Довгалюк О.М., та ін. Електричні станції та підстанції. Частина 2. (укр.)
скачать (1043.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1044kb.06.11.2012 09:41скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9


Міністерство освіти і науки україни
Харківська національна академія міського господарства


До друку дозволяю

Перший проректор

Г.В.Стадник

Електричні станції та підстанції
(Текст лекцій)

Частина друга

(для студентів 3 і 4 курсів денної та 4 курсу заочної форм навчання
спеціальностей 6.09 06 03 – “Електротехнічні системи електроспоживання” та 6.05 07 01 “Електротехніка та електротехнології”)

Харків – ХНАМГ – 2007

Текст лекцій з курсу “Електричні станції та підстанції” для студентів 3, 4 курсів денної і 4 курсу заочної форм навчання спеціальностей 6.09 06 03 – “Електротехнічні системи електроспоживання” та 6.05 07 01 “Електротехніка та електротехнології” Харків – ХНАМГ – 2007. Авт.: В.І. Романченко, О.М. Довгалюк, Д.М. Калюжний, Т.В. Блощенко, І.Г. Натарова

Автори: В.І. Романченко, О.М. Довгалюк, Д.М. Калюжний, Т.В. Блощенко, І.Г. Натарова.


Рецензент: доц. Хитров А.В.
Рекомендовано кафедрою електропостачання міст,

протокол № 8 від 27.04.2007р.
ЗМІСТ


ВСТУП 4

МОДУЛЬ 2. ЕЛЕКТРИЧНА ЧАСТИНА СТАНЦІЙ ТА ПІДСТАНЦІЙ 5

Змістовий модуль1. Електричні схеми станцій та підстанцій 5

2.1.1. Електричні схеми розподільних установок з однією та двома системами збірних шин, кільцевого типу, спрощені схеми 5

2.1.2. Електричні схеми підстанцій 14

2.1.3. Методи обмеження струмів короткого замикання в електричних системах 17

2.1.4. Схеми живлення власних потреб електричних станцій та підстанцій 20

Змістовий модуль 2. Конструкція розподільних установок 24

2.2.1. Класифікація розподільних установок. Основні вимоги 24

2.2.2. Закриті розподільні пристрої (ЗРП) 24

2.2.3. Комплектні розподільні пристрої (КРП) 31

2.2.4. Відкриті розподільні пристрої (ВРП) 36

2.2.5. Розміщення РП на території станцій і підстанцій 38

Змістовий модуль 3. Системи керування електростанцій та підстанцій 39

2.3.1. Принципи керування електроустановками. Автоматизовані системи керування технологічними процесами 39

2.3.2. Дистанційне керування комутаційними апаратами 39

2.3.3. Блокування роз’єднувачів 44

2.3.4. Прилади контролю та вимірів. Сигналізація. Щити управління 46

2.3.5. Джерела енергії для живлення допоміжних кіл 48

Змістовий модуль 4. Заземлюючі пристрої 51

2.4.1. Робоче заземлення електричних мереж. Мережі з незаземленою, заземленою, компенсованою та ефективно заземленою нейтралю 51

2.4.2. Основні поняття про заземлюючі пристрої 53

2.4.3. Розподіл потенціалу і розтікання струму в землі від заземлювача 54

Список літератури 57



ВСТУП


Даний курс лекцій призначений для слухачів спеціальних навчальних закладів, для яких предмет “Електричні станції та підстанції” є основним предметом спеціального циклу.

Враховуючи специфіку та навчальний план підготовки інженерів зі спеціальності 6.09 06 03 “Електротехнічні системи електроспоживання”, лекційний курс розглядає широке коло електроенергетичних питань: схеми електричних з’єднань електростанцій та підстанцій, конструкції розподільних установок. Приведені основні положення по схемах дистанційного керування, сигналізації, блокування, по пристроях оперативного постійного струму, заземлюючих пристроїв.

МОДУЛЬ 2. ЕЛЕКТРИЧНА ЧАСТИНА СТАНЦІЙ ТА ПІДСТАНЦІЙ




Змістовий модуль1. Електричні схеми станцій та підстанцій




2.1.1. Електричні схеми розподільних установок з однією та двома системами збірних шин, кільцевого типу, спрощені схеми



До схем електричних з’єднань електростанцій та електричних установок пред'являються наступні загальні вимоги:

  1. надійність роботи;

  2. економічність;

  3. гнучкість та практичність експлуатації (найбільша оперативна гнучкість схеми при виконанні операції над комутаційними апаратами дистанційно або засобами автоматики);

  4. безпека обслуговування;

  5. можливість розширення;

На вибір схем електричних з’єднань електростанцій впливає ряд факторів:

  1. шини електростанцій;

  2. кількість та потужність генераторів станції;

  3. наявність та величина місцевого навантаження;

  4. категорійність споживачів;

  5. роль станції в енергосистемі;

  6. схема та напруга в енергосистемі;

  7. рівень струмів к.з.;

  8. величини збитку при недовідпуску електроенергії споживачам, а також величина системного збитку при аварійному відключенні генераторів, блоків, міжсистемних зв’язків;

  9. наявність місць для спорудження РУ (розподільні установки);

  10. досвід та ерудиція проектанта.

При проектуванні схеми відшукується оптимальний варіант, який в певній мірі задовольняє перелічені вимоги.

1. Схема з однією секціонованою системою шин (рис.1).



Рис. 2.1.1 - Схема з однією секціонованою системою шин
Секції розташовують в два ряди. Це дає можливість скоротити довжину РУ. А при збільшенні кількості приєднань просто перейти до схеми з двома системами шин.

2. Схема з двома несекціонованими системами збірних шин (рис.2)



Рис. 2.1.2 - Схема з двома несекціонованими системами збірних шин
Дана схема застосовується в ряді систем у комутаційних вузлах, де проходять лінії з великими міжсистемними потоками потужності. Нормально в роботі находяться обидві системи шин і ШЗВ (шиноз’єднуючий вимикач ) ввімкнутий. Джерела та навантаження рівномірно розподіляються між системами шин. Під час ремонту однієї з шин чи шинного роз’єднувача, всі приєднання переводяться на одну систему шин.

3. Схема з однією секціонованою системою збірних шин та з обхідною системою (рис.3).



Рис. 2.1.3 - Схема з однією секціонованою системою збірних шин та з обхідною системою
Найбільш часті к.з. виникають на лініях електропередачі. Тому лінійні вимикачі спрацьовують частіше, ніж вимикачі інших приєднань. Масляні вимикачі потребують профілактичного ремонту після 3-4 відключень к.з.; повітряні вимикачі після 6-12 відключень к.з.

Наявність обхідної системи шин дає можливість виводити в ремонт будь-який лінійний вимикач без розриву кола струму.

Приєднання трансформаторів ТЕЦ на обхідну систему шин, як правило, не заводять.

Перевід лінії на обхідну систему шин виконують в наступній послідовності:

1. В колі обхідного вимикача вмикають роз’єднувачі зі сторони обхідної системи шин і однієї із систем шин, до якої приєднана дана лінія;

2. Обхідним вимикачем опробовують (ставлять під напругу) обхідну систему шин;

3. Вимикають вимикач;

4. Вмикають роз’єднувач лінії на обхідну систему шин;

5. Вмикають обхідний вимикач;

6. Вимикають лінійний вимикач;

7. Відключають обидва роз’єднувача лінійного вимикача.

Схема з обхідною системою шин виконується при кількості ліній 5-7 та більше.

З метою економії функції обхідного та секційного вимикача можуть бути об’єднані. В схемі замість ШЗВ виконана перемичка із двох роз’єднувачів. У нормальному режимі ця перемичка ввімкнута, обхідний вимикач (ОВ), приєднаний до секції Ш2, також ввімкнутий. Таким чином секції Ш1 і Ш2 з’єднані між собою через роз’єднувачі перемички та ОВ. При цьому ОВ виконує функції секційного вимикача.

4. Схема з двома робочими і обхідною системою шин (рис.4).



Рис. 2.1.4 - Схема з двома робочими і обхідною системою шин
Дана схема з одним вимикачем на коло та кількістю приєднань 7-15 (на електричних станціях до 12 приєднань) застосовується для РУ 110-220 кВ. При к.з. на шинах відключається шиноз’єднуючий вимикач (ШЗВ) і тільки половина приєднань (рис. 4). Це збільшує надійність схеми.

Якщо пошкодження на шинах стійке, то приєднання, що відключилися, переводять на непошкоджену систему шин. Перерва електропостачання визначається тривалістю перемикання.

Для РУ 110 кВ і вище існують суттєві недоліки:

1. Відмова одного вимикача при аварії призводить до відключення всіх джерел живлення та ліній, приєднаних до даної системи шин.

При потужних блоках запуск їх після скиду навантаження на термін більше 30 хв. може тривати декілька годин.

2. Пошкодження ШЗВ правомірно к.з. на обох системах шин, тобто призводить до відключення всіх приєднань.

3. Велика кількість операцій роз’єднувачами під час виводу на ревізію та ремонт вимикачів ускладнює експлуатацію РУ.

4. Необхідність установки ШЗВ, обхідного вимикача та велику кількість роз’єднувачів збільшує затрати на будівництво РУ.

Збільшити гнучкість та надійність схеми можна секціонуванням однієї або двох систем шин.

На ТЕЦ і АЕС при 12-16 приєднань секціонується одна шина, при більшій кількості приєднань — дві системи шин.

Для електростанцій з потужними енергоблоками (300 МВт та вище) надійність схеми збільшується за рахунок приєднання джерела через розвилку із двох вимикачів. Ці вимикачі в нормальному режимі виконують функції шиноз’єднуючого вимикача.

5. Схема з двома системами шин і трьома вимикачами на два приєднання (рис.5).

Рис. 2.1.5- Схема з двома системами шин і трьома вимикачами на два приєднання
Дану схему застосовують для РП 330-750 кВ. На кожне приєднання мається півтора вимикача. Схема називається „схема з 3/2 вимикача на коло”. В нормальному режимі всі вимикачі ввімкнуті. Обидві системи шин знаходяться під напругою. Роз'єднувачі виконують функцію тільки для відділення вимикача при ревізії.

Переваги схеми


1. При ревізії будь-якого вимикача всі приєднання залишаються в роботі;

2. Висока надійність, тому що всі приєднання залишаються в роботі навіть при пошкодженні на збірних шинах;

3. Схема дає можливість в робочому режимі без операцій роз’єднувачами проводити опробування вимикачів;

4. Ремонт шин, чистка ізоляторів, ревізія шинних роз’єднувачів проводиться без порушень роботи кіл.

Недоліки схеми


1. Відключення к.з. на лінії проводиться двома вимикачами. Це збільшує загальну кількість ревізій вимикачів;

2. Збільшення вартості конструкції РП при непарній кількості приєднань, так як одне приєднання здійснюється через два вимикача;

3. Зниження надійності схеми якщо кількість ліній не відповідає кількості трансформаторів;

4. Ускладнення релейного захисту.

6. Схема з двома системами шин та чотирма вимикачами на три кола. (4/3 вимикача на приєднання) (рис.6).


Рис. 2.1.6 - Схема з двома системами шин та чотирма вимикачами на три кола (4/3 вимикача на приєднання)

Переваги схеми


1. Схема більш економічна;

2. Секціонування збірних шин потребує тільки при 15 приєднань і більше;

3. Надійність схеми не знижується, якщо в одному колі приєднані дві лінії і один трансформатор, замість двох трансформаторів і однієї лінії;

4. Конструкція РП економічна.

Недоліки схеми


1. К.з. на лінії відключається двома вимикачами. Це збільшує загальну кількість ревізій вимикачів;

2. Більш дорога конструкція РП при непарному приєднанні;

3. Зниження надійності схеми, якщо кількість ліній не відповідає кількості трансформаторів;

4. Ускладнений релейний захист;

5. Збільшення кількості вимикачів у схемі.

7. Кільцеві схеми.

У кільцевих схемах вимикачі з’єднуються між собою і створюють коло. Кільцеві схеми переважно застосовують на прохідних підстанціях.

Окрім економічності кільцеві схеми мають переваги:

1. Кожне приєднання комутується двома вимикачами;

2. Ревізія будь-якого вимикача проводиться без перерв в електропостачанні та без спеціальних обхідних пристроїв;

3. Відсутні в електричному розумінні збірні шини, що підвищує надійність схеми в цілому, а також спрощує експлуатацію.

Область застосування кільцевих схем визначається призначенням та місцем розташування підстанції в системі, а також кількістю приєднань.

Найбільш розповсюджені кільцеві схеми:

1. Трикутник та розширений трикутник (рис.7).

Схема трикутника застосовується при кількості приєднань, що дорівнює трьом. Можливе застосування схеми на одиночній мало завантаженій лінії 220-330 кВ (рідше 110 кВ), переважно мало відповідального значення. А також на лініях при необхідності розрізу в даному пункті мережі для забезпечення двостороннього живлення проміжних підстанцій.



Рис. 2.1.7 – Схема трикутника та розширеного трикутника
У розширеному трикутнику (рис.8) за рахунок установки ще одного трансформатора підвищується надійність електропостачання споживачів. Дана схема економічна. Але область застосування її в мережі 330 кВ обмежена.



Рис. 2.1.8 – Схема розширеного трикутника
2. Схема чотирикутника (квадрат) та розширений чотирикутник (рис.9).


Рис. 2.1.9 - Схема чотирикутника (квадрат) та розширеного чотирикутника
Застосовується схема при чотирьох приєднаннях на клас напруги 220 кВ при потужності трансформаторів 125 МВ∙А та на клас напруги 330-750 кВ при будь-якій потужності трансформаторів. Також застосовується в якості комутаційного вузла, який секціонує одиночну лінію. Ця схема має високу надійність. Повне погашення підстанції з даною схемою практично виключається.

Схема економічна. Має ряд переваг:

1. Повністю автоматична;

2. Дає можливість опробувати вимикачі без порушень в схемі;

3. Дає можливість здійснювати пофазне АПВ ліній.

Схема розширеного чотирикутника (рис.10).



Рис. 2.1.10 - Схема розширеного чотирикутника
У цій схемі використовують елемент блоку Л-Т (лінія-трансформатор) при довжинах лінії 70-100 км. Схема економічна, так як кількість вимикачів менше кількості приєднань. В колі приєднання ліній роз’єднувачів не встановлюють. Це спрощує конструкцію відкритих розподільних пристроїв (ВРп).

3. Схема шестикутника (рис.11).


Рис. 2.1.11 - Схема шестикутника
Схему застосовують на дволанцюгових лініях електропередачі, що працюють зі значним запасом по стійкості при напрузі не вище 220-330 кВ. Установка вимикачів в нижній перемичці надає схемі більшу надійність, гнучкість та повну автоматичність. Під час ревізії одного з вимикачів та аварійної ситуації на іншому приєднанні, схема розпадається на окремо працюючі частини. Це погіршує умови безперебійного живлення споживачів.

8. Спрощені схеми РП.

Спрощені схеми застосовують на стороні 35-220 кВ з невеликою кількістю приєднань. У цих схемах відсутні збірні шини та кількість вимикачів зменшене. В деяких схемах вимикачів високої напруги взагалі не передбачають.

Спрощені схеми дають можливість:

1) знизити витрати електрообладнання;

2) знизити вартість РП;

3) прискорити монтаж РП.
До спрощених схем РП можна віднести:

1) схему блок Т-Л з вимикачем високої напруги;

2) схему блок Т-Л з відокремлювачем;

3) схему два блока з відокремлювачем та неавтоматичною перемичкою;

4) схему містка з вимикачами.
1). Схема блок Т-Л з вимикачем високої напруги (рис.12).



Рис. 2.1.12 - Схема блок трансформатор - лінія з вимикачем високої напруги
Під час аварії в лінії відключається вимикач Q1 на початку лінії та Q2 зі сторони високої напруги трансформатора.

При к.з. в трансформаторі відключаються вимикачі Q2 і Q3.

В блоках генератор – трансформатор – лінія вимикач Q2 не встановлюють і любе пошкодження в блоці відключається вимикачами генераторним Q3 та на районній підстанції Q1.

2). Схема блок трансформатор-лінія з відокремилювачем (рис.13).



Рис. 2.1.13 - Схема блок трансформатор-лінія з відокремилювачем
Зі сторони високої напруги встановлені відокремлював QR та короткозамикач QN.

Для відключення трансформатора в нормальному режимі відключають навантаження вимикачем Q2 зі сторони 6-10 кВ. Потім відокремлювачем QR відключають струм намагнічування трансформатора (не більший 20 А).

При пошкодженні в трансформаторі релейним захистом вимикається вимикач Q2 та посилається імпульс на вимикання вимикача Q1 на підстанції енергосистеми.

Імпульс на вимикання може передаватися по:

1) спеціально прокладеному кабелю;

2) по мережах телефонного зв’язку;

3) по високочастотному каналу лінії високої напруги.

Одержавши телевідключаючий імпульс, вимикач Q1 вимикається, після чого автоматично вимикається відокремлювач QR. Після спрацювання QR автоматично вмикається вимикач Q1. При чому пауза в схемі АПВ погоджена з часом вимикання відокремлювача QR.

При відсутності телевідключаючого імпульсу на стороні високої напруги встановлюють короткозамикач QN. При пошкодженні в трансформаторі – спрацьовує його захист, подає імпульс на привод QN, який вмикається і створює штучне к.з. Релейний захист лінії спрацьовує і вимикач Q1 вимикається.

Релейний захист лінії може бути нечутливий до пошкоджень в трансформаторі. Тому і встановлюють короткозамикачі. Але ця установка короткозамикача створює важкі умови для роботи вимикача Q1, так як відключає невіддалені к.з. Надійність схеми залежить від надійності роботи відокремлювача та короткозамикача.

3). Схема два блока з відокремлювачами та неавтоматичною перемичкою (рис.14).



Рис. 2.1.14 - Схема два блока з відокремлювачами та неавтоматичною перемичкою
Схему застосовують на двотрансформаторних підстанціях 35/220 кВ. Для більшої гнучкості схеми два блока з’єднані неавтоматичною перемичкою з двох роз’єднувачів QS3 і QS4. У нормальному режимі роботи в цій перемичці один роз’єднувач вимкнутий. Якщо ця умова не виконується , то при к.з. в любій лінії релейний захист відключає обидві лінії, порушуючи електропостачання всієї підстанції.

При стійкому пошкодженні на лінії Л1 відключається Q1, Q3 і дією АВР на стороні 6-10 кВ вмикається секційний вимикач QB.

Якщо лінія виводиться в ревізію, то черговий персонал підстанції зі сторони низької напруги вимикає вимикач Q3, вимикає лінійний роз’єднувач QS1 та вмикається в перемичці роз’єднувач QS4. Потім вмикається вимикач Q3, тобто трансформатор Т1 ставиться під навантаження і вимикається секційний вимикач QB. На напругу 220 кВ в схемі перед відокремлювачами QR1 і QR2 встановлюють роз’єднувачі.

4). Схема містка з вимикачами (рис.15).



Рис. 2.1.15 - Схема містка з вимикачами
У нормальному режимі вимикачі Q1, Q2 і Q3 увімкнуті.

При пошкодженні в Л1 (лінія 1) вимикається вимикач Q1 і трансформатор живиться через вимикач Q3 від лінії Л2 (лінія 2).

При пошкодженні в трансформаторі Т1 вимикається Q4 зі сторони 6-10 кВ та вимикачі Q1 і Q3. У цьому випадку лінія Л1 не пошкоджена, але вона вимкнута. Це недолік схеми. Лінію Л1 ставлять в роботу так: вимикають роз’єднувач QS1 і вмикають вимикач Q1 і Q3. Для збереження в роботі обох ліній при ревізії любого вимикача (Q1,Q2,Q3) передбачається допоміжна перемичка з двох роз’єднувачів QS3 і QS4.

У нормальному режимі в перемичці роз’єднувач QS3 та вимикачі Q1, Q2, Q3 увімкнуті, а QS4 вимкнутий.

Для ревізії вимикача Q1 спочатку вмикають роз’єднувач QS4, потім вимикають вимикач Q1 і роз’єднувачі по його обидві сторони. В результаті обидві лінії Л1, Л2 і обидва трансформатора Т1 і Т2 залишаються в роботі. Якщо в цьому режимі відбудеться к.з. на одній із ліній, то вимикається вимикач Q2, тобто обидві лінії залишаються без напруги.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации