Файбисович - Справочник по проектированию электрических сетей

110 кВ			220 кВ	500 кВ
		2	250	240
240				МВ А
		МВ А
МВ А
			4	100МВт
2	100МВт			4	100МВт
				а
				500 кВ

220 кВ
	501	501
3 275	МВ А	МВ А
МВ А
		6	630
		МВ А
3	240МВт
	12	240МВт
	б

	500 кВ	330 кВ
	2	125
180	МВ А
180

110 кВ

5 (3 533) МВА

8 250 МВ А

10	640МВт	4	400МВт	4	400МВт
	в			г

Рис. 4.5. Примеры выдачи мощности ГЭС

151

за последнее время схемы выдачи мощности ТЭЦ претерпели такую же эволюцию, как и схемы КЭС: рост единичной мощности агрегатов и суммарной мощности ТЭЦ, применение дальней теплофикации и отдаление площадок ТЭЦ от потребителей привели к отказу от сооружения РУ генераторного напряжения и к повышению напряжения сети для выдачи мощности. На современных ТЭЦ блоки присоединяются к РУ 110–220 кВ (рис. 4.6, б).

6 ВЛ

10 ВЛ

110 кВ

	2	80	2	80	4 125МВ А
	МВ А		МВ А
			10 кВ
				4	100МВт
			а
			12 ВЛ		12 ВЛ

110 кВ

220 кВ

	3	200	2	125	2	125		2	80
			МВ А		МВ А			МВ А
	МВ А
	2	240
	МВ А					2	120МВт 2	60МВт
3	165МВт	4	120МВт

б

110 кВ

4 125МВА

32

4 120МВт

в

Рис. 4.6. Примеры выдачи мощности ТЭЦ

Стремление упростить схемы выдачи мощности ТЭЦ привело к появлению схем, в которых РУ на ТЭЦ не сооружаются, а повышающие трансформаторы блоков присоединяются отдельными линиями к сети 110 кВ (рис. 4.6, в). Применение таких схем целесообразно при размещении ТЭЦ вблизи подстанций 220 (330)/110кВ, на шины которых может быть выдана вся мощность ТЭЦ. При блочном присоединении повышающих трансформаторов ТЭЦ к ПС энергосистемы между трансформаторами и генераторами устанавливаются выключатели.

152

В последние годы наметилась тенденция к снижению мощности новых электростанций и энергоблоков с широким использованием парогазовых (ПГУ) и газотурбинных установок (ГТУ). Первые нашли применение при строительстве тепловых электростанций последнего поколения, а вторые – для электроснабжения и резервирования узлов нагрузки и отдельных потребителей. ГТЭС являются, как правило, многоагрегатными электростанциями с одной секционированной системой сборных шин; при этом выдача мощности осуществляется на генераторном напряжении, а в отдельных случаях и по ВЛ 110 (220) кВ.

4.4. СХЕМЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ К СЕТИ ПОНИЖАЮЩИХ ПОДСТАНЦИЙ

Понижающие ПС предназначены для распределения энергии по сети НН и создания пунктов соединения сети ВН (коммутационных пунктов). Определяющей для выбора места размещения ПС является схема сети, для питания которой она предназначена. Оптимальная мощность и радиус действия ПС определяются плотностью нагрузок в районе ее размещения и схемой сети НН. При большой плотности нагрузок, сложной и разветвленной сети НН следует рассматривать целесообразность разукрупнения подстанций ВН для повышения надежности питания и снижения стоимости сооружения сети НН.

Нормативными документами классификация ПС по их месту и способу присоединения к сети не установлена. Исходя из применяющихся типов конфигурации сети (см. п. 4.2) и возможных схем присоединения ПС их можно подразделить на следующие (рис. 4.7):

тупиковые – питаемые по одной (рис. п. 4.7, а) или двум радиальным линиям; схема 4.7, а рассматривается как первый этап развития сети с последующим преобразованием в схему 4.7, б или 4.7, д;

ответвительные – присоединяемые к одной (рис. 4.7, в) или двум (рис. 4.7, г) проходящим ВЛ на ответвлениях; схема 4.7, в является первым этапом развития с последующим преобразованием в схему 4.7, г или д;

проходные – присоединяемые к сети путем захода одной линии с двусторонним питанием (рис. 4.7, д);

узловые – присоединяемые к сети не менее чем по трем питающим линиям (рис. 4.7, е, ж).

Ответвительные и проходные ПС объединяют термином промежуточные, который определяет размещение ПС между двумя ЦП сети (или узловыми ПС).

153

ЦП

а

ЦП

б

ЦП1 ЦП2

в

ЦП1 ЦП2

г

ЦП1 ЦП2

д

ЦП1 ЦП2

ЦП3

е

ЦП1 ЦП2

ж

Риc. 4.7. Основные типы присоединения подстанций к сети: а, б – тупиковые, присоединяемые к одной (Т1) и двум (Т2) ВЛ; в, г – ответвительные от одной (О1) и двух (О2) ВЛ; д – проходная (П), присоединяемая путем захода одной ВЛ; е, ж – узловые (У), присоединяемые по трем и более питающим ВЛ

Проходные или узловые ПС, через шины которых осуществляются перетоки между отдельными точками сети, называют транзитными.

Втехнической литературе и некоторых нормативных документах иногда используется термин опорная ПС, под которым, как правило, подразумевают ПС более высокой ступени напряжения (например, ПС 220/110 кВ при рассмотрении сети 110 кВ). Однако этот же термин используется для определения эксплуатационной роли ПС. Поэтому для ПС, питающих сеть рассматриваемого напряжения, целесообразно использовать термин центр питания (ЦП).

Втабл. 4.3 приведены данные статистического анализа частоты применения приведенных выше схем присоединения ПС в сетях 110–330 кВ.

Из приведенных данных видно, что большинство ПС присоединяется к сети по двум линиям. Имеется тенденция к увеличению доли таких схем за счет уменьшения доли ПС, присоединяемых на первом этапе по одной линии. Удельный вес узловых ПС увеличивается с ростом напряжения сети, одновременно снижается доля тупиковых и ответвительных ПС. Наиболее распространенным типом ПС 110–330 кВ является проходная.

154

Т а б л и ц а 4.3

Частота использования разных схем присоединения подстанций в сетях 110–330 кВ

Напряжение сети,		Частота использования схем, %, по рис. 4.7
кВ	а		б	в	г	д		е, ж
110	7		14	10	28	27		14
220	7		10	4	8	45		26
330	10		4	–	–	44		42

Анализ схем построения электрических сетей 110–330 кВ показывает, что к узловым ПС целесообразно присоединять до четырех ВЛ; большее число линий является, как правило, следствием неуправляемого развития сети, неудачного выбора конфигурации или запаздывания сооружения в рассматриваемой точке сети ЦП ВН.

Схемы присоединения ПС к сети, допустимое количество промежуточных ПС между двумя ЦП выбираются в зависимости от величины нагрузки и ответственности потребителей ПС, протяженности рассматриваемого участка сети, целесообразности его секционирования и необходимости сохранения транзита мощности. Для некоторых групп потребителей (тяговые подстанции железной дороги, насосные и компрессорные станции магистральных трубопроводов, объекты нефтяных месторождений Западной Сибири, крупнейшие города) эти вопросы регламентированы ведомственными и нормативными документами. Рекомендации по схемам присоединения ПС для характерных групп потребителей приведены далее (см. пп. 4.5–4.9).

Для выполнения проектов понижающих ПС в схемах развития энергосистем и электрических сетей предварительно должны быть определены: район размещения ПС, электрические нагрузки на расчетные периоды, напряжения РУ, количество и мощность трансформаторов, количество, направление и нагрузка линий по напряжениям, тип и мощность КУ, расчетные значения токов КЗ, рекомендации по главной схеме электрических соединений.

Основные требования к главным схемам электрических соединений:

схема должна обеспечивать надежное питание присоединенных потребителей в нормальном, ремонтном и послеаварийном режимах в соответствии с категориями нагрузки по надежности электроснабжения с учетом наличия или отсутствия независимых резервных источников питания;

схема должна обеспечивать надежность транзита мощности через ПС в нормальном, ремонтном и послеаварийном режимах в соответствии с его значением для рассматриваемого участка сети;

155

схема должна быть по возможности простой, наглядной, экономичной и обеспечивать возможность восстановления питания потребителей в послеаварийной ситуации средствами автоматики без вмешательства персонала;

схема должна допускать поэтапное развитие РУ с переходом от одного этапа к другому без значительных работ по реконструкции и перерывов в питании потребителей;

число одновременно срабатывающих выключателей в пределах одного РУ должно быть не более двух при повреждении линии и не более четырех при повреждении трансформатора.

Одним из важнейших принципов построения сети, обеспечивающих требования надежности и минимума приведенных затрат, является унификация конструктивных решений по ПС. Наибольший эффект может быть достигнут при унификации ПС массового применения, являющихся элементами распределительной сети энергосистем. Необходимым условием для этого является типизация главных схем электрических соединений, определяющих технические решения при проектировании и сооружении ПС. Типовые схемы утверждены ОАО «ФСК ЕЭС» 20.12.2007 г. (СТО 56947007– 29.240.30.010–2008).

Главная схема электрических соединений ПС выбирается с использованием типовых схем РУ 35–750 кВ, нашедших широкое применение при проектировании. Отступления от типовых схем допускаются при наличии технико-экономических обоснований и согласования с утверждающими инстанциями. В последней редакции количество типовых схем значительно увеличено (с 14 до 20); вместе

стем из этого числа выделено 11 схем, рекомендуемых в первую очередь. Следует однако отметить, что введение ряда новых схем представляется недостаточно мотивированным, так как не учитывает принципы построения сети.

На рис. 4.8 приведены типовые схемы РУ 35–750 кВ, а в табл. 4.4 – перечень схем и области их применения. Типовые схемы РУ обозначаются двумя числами, указывающими напряжение сети и номер схемы (например, 110-5Н, 330-7 и т. п.). Номера схем не изменялись

спервой редакции типовых схем; в дальнейшем некоторые схемы исключались из числа типовых.

Впериод строительства электрических сетей высокими темпами, на этапе «электрификации вширь» (1960–1985 гг.), на ПС 110 кВ (частично – 35 и 220 кВ) с упрощенными схемами на ВН в качестве коммутационных аппаратов получили широкое распространение отделители и короткозамыкатели. Простота конструкции и их относительная дешевизна по сравнению с выключателями позволила обеспечить массовое строительство ПС в короткие сроки. В то же время эти аппараты обладают определенными конструктивными

156

1 3Н

4Н

5Н

5АН

6

6Н

7

8

9

9Н

9АН

12

12Н

13

15

13Н

14

16

17

157

Рис. 4.8. Типовые схемы РУ 35–750 кВ. Цифры соответствуют номерам типовых схем

дефектами и эксплуатационными недостатками. Принципиальным недостатком схем с отделителями и короткозамыкателями является то, что искусственно создаваемое КЗ для отключения поврежденного участка сети в бестоковую паузу с помощью отделителя резко увеличивает общую продолжительность наиболее тяжелых условий работы выключателей на смежных ПС. Поэтому в настоящее время использование отделителей и короткозамыкателей на вновь сооружаемых ПС прекращено, а при реконструкции действующих ПС они должны заменяться выключателями.

К номерам типовых схем, в которых отделители и короткозамыкатели заменены на выключатели, добавлен индекс «Н» (3Н, 4Н, 5Н, 5АН).

Для РУ ВН, характеризующихся меньшим числом присоединений, как правило, применяются более простые схемы: без выключателей или с числом выключателей один и менее на каждое присоединение. Для РУ СН применяются схемы с системами шин и с числом выключателей более одного (до 1,5) на присоединение.

						Т а б л и ц а 4.4
	Типовые схемы РУ 35–750 кВ (номера рекомендуемых схем
	выделены жирным шрифтом)
типовойНомер посхемырис. 4.8		Область применения
	Наименование	-Напряже кВние,	Сторона подстанции	Количество присоединя-	линийемых	Дополнительные
	схемы					условия
1	Блок (линия –	35–220	ВН	1		1. Тупиковые ПС, пита-
	трансформатор)					емые линией без ответ-
	с разъединителем					влений.
						2. Охват трансформато-
						ра линейной защитой
						со стороны питающего
						конца или передача
						телеотключающего им-
						пульса
3Н	Блок (линия –	35–500	ВН	1		Тупиковые и ответви-
	трансформатор)					тельные ПС
	с выключателем
4Н	Два блока с вы-	35–220	ВН	2		Тупиковые и ответви-
	ключателями					тельные ПС
	и неавтоматичес-
	кой перемычкой
	со стороны линий

158

П р о д о л ж е н и е т а б л . 4.4

Номертиповой схемыпо рис. 4.8	Область применения
	НапряжекВние,	Сторона подстанции	Количество присоединяемыхлиний	Дополнительные
Наименование
схемы				условия

5Н	Мостик с выклю-	35–220	ВН	2	Проходные ПС при не-
	чателями в цепях				обходимости сохране-
	линий и ремонт-				ния в работе трансфор-
	ной перемычкой				маторов при поврежде-
	со стороны линий				нии на ВЛ
5АН	Мостик с выклю-	35–220	ВН	2	Проходные ПС при не-
	чателями в цепях				обходимости сохране-
	трансформаторов				ния транзита при пов-
	и ремонтной пе-				реждении в трансфор-
	ремычкой со сто-				маторе
	роны трансфор-
	маторов
6	Заход – Выход	110–220	ВН	2	1. Проходные ПС
					2. Начальный этап более
					сложной схемы
6Н	Треугольник	110–750	ВН	2	1. Для однотрансформа-
					торных ПС 110–220 кВ
					2. Для ПС 330–750 кВ
					как начальный этап бо-
					лее сложных схем
7	Четырехугольник	110–750	ВН	2	1. Альтернатива схемам
					«мостика» для ПС 110 –
					220 кВ
					2. Начальный этап
					более сложных схем
					для ПС 330–750 кВ
8	Шестиугольник	110–330	ВН	4	Для узловых ПС
9	Одна секциони-	35–220	ВН,	3 и более	Количество радиаль-
	рованная система		СН,		ных ВЛ не более одной
	шин		НН		на секцию
9Н	Одна секциони-	110–220	ВН,	3 и более	То же, что и для 9,
	рованная система		СН		но при повышенных
	шин с подключе-				требованиях к сохране-
	нием трансфор-				нию в работе трансфор-
	маторов через				маторов
	развилку из двух
	выключателей

159

П р о д о л ж е н и е т а б л . 4.4

Номертиповой схемыпо рис. 4.8	Область применения
	НапряжекВние,	Сторона подстанции	Количество присоединяемыхлиний	Дополнительные
Наименование
схемы				условия

9АН	Одна секциони-	110–220	ВН,	3 и более	То же, что и для 9,
	рованная система		СН		но при повышенных
	шин с подключе-				требованиях к сохране-
	нием ответствен-				нию в работе трансфор-
	ных присоедине-				маторов и особо ответс-
	ний через «полу-				твенных ВЛ
	торную» цепочку
12	Одна рабочая сек-	110–220	ВН,	3 и более	1. Количество радиаль-
	ционированная		СН		ных ВЛ не более одной
	и обходная систе-				на секцию
	мы шин				2. Недопустимость
					отключения присоеди-
					нений при плановом
					ремонте выключателей
					3. При наличии уст-
					ройств для плавки го-
					лоледа
12Н	Одна рабочая сек-	110–220	ВН,	3 и более	То же, что и для 12,
	ционированная		СН		но при повышенных
	и обходная сис-				требованиях к сохране-
	темы шин с под-				нию в работе трансфор-
	ключением транс-				маторов
	форматоров через
	развилку из двух
	выключателей
13	Две несекциони-	110–220	ВН,	3 и более	При невыполнении ус-
	рованные систе-		СН		ловий для применения
	мы шин				схемы 12
13Н	Две рабочие и об-	110–220	ВН,	3 и более	1. То же, что и для 13,
	ходная системы		СН		но при недопустимости
	шин				отключения присоеди-
					нений при плановом
					ремонте выключателей
					2. При наличии уст-
					ройств для плавки го-
					лоледа
14	Две секциониро-	110–220	СН	Более 13	То же, что и для 13Н
	ванные системы				мощных узловых ПС
	шин с обходной

160