Схемы с коммутацией присоединений одним выключателем

Сюда относятся схемы со сборными шинами, наиболее широко применяемые сегодня на напряжениях до 220 кВ включительно. К несомненным достоинст­вам таких схем следует, прежде всего, отнести их высокую экономичность, на­глядность, простоту, возможность отключения присоединения всего одним вы­ключателем, что, безусловно, снижает вероятность развития цепочечных ава­рий. Однако данный принцип подключения подразумевает наличие в ГС устройств, обеспечивающих связность присоединений между собой. К таким уст­ройствам относятся системы или секции сборных шин (СШ). Однако наличие СШ является и существенным недостатком этих схем в условиях аварийных си­туаций первого и второго родов.

Рассмотрим в качестве примера схему с двумя рабочими и обходной системой СШ (рис.4.40.).

Схема содержит:

• две рабочие (А1 и А2) системы СШ, связанные между собой с помощью нормально включенного шиносоединительного выключателя (Qa);

• обходную систему СШ (АО), нормально находящуюся без напряжения (об­ходной выключатель Q0 нормально отключен);

• выключатели присоединений (Q1-Q4), осуществляющие связь присоеди­нений W1-W4 с рабочими системами СШ;

• разъединители, предназначенные для вывода присоединений и оборудова­ния в ремонт, а также для изменения места подключения присоединений (1-21). Отключённые в нормальном состоянии разъединители обведены на схеме кружком. Шинные разъединители 5-9 и 11-15 не могут одновремен­но, в нормальном состоянии, находиться во включенном состоянии, так как в этом случае возникает цепочка из разъединителей, связывающая сис­темы СШ А1 и А2, и шунтирующая шиносоединительный выключатель Qa.

Рис.4.40. Две рабочие и обходная система сборных шин

В нормальном состоянии, с электрической точки зрения, схема с двумя рабо­чими и обходной системой СШ (если не учитывать оборудование, находящееся в отключённом состоянии) представляет собой схему "одна секционированная выключателем система шин'" (рис.4.41.).

Рис.4.41. Одна рабочая секционированная выключателем система шин

Рассмотрим её поведение в различных аварийных ситуациях:

- отказ любого из присоединений (предположим, к.з. на W1). Отключение к.з. на присоединении W1 осуществляется выключателем данного присоедине­ния Q1. Все другие присоединения остаются в работе;

- отказ любого из выключателей присоединений (предположим, к.з. на Q1). Для отключения к.з. на выключателе Q1 должны отключиться все выключа­тели, связанные с той системой СШ, к которой подключено присоединение W1; в нашем случае это Q2 и Qa. При этом на время оперативных переклю­чений теряют питание все присоединения, подключенные к данной секции. После отключения к.з., отказавший Q1 выводится в ремонт отключением разъединителей 1 и 5. После этого включаются Q2 и Qa, восстанавливая пи­тание других присоединений, подключённых к данной секции. Питание при­соединения W1 может быть восстановлено после перевода его на обходную систему СШ и включения обходного выключателя Q0 (создание цепочки W1-17-A0-21-Q0-9-A1. см. рис.4.40.);

- отказ одной из систем СШ (предположим, к.з. на А1). Для отключения к.з. на А1 должны отключиться все выключатели, связанные с данной системой СШ: в нашем случае это Q2 и Qa. При этом на время оперативных переклю­чений теряют питание все присоединения, подключённые к данной СШ. По­сле отключения к.з., отказавшая СШ А1 выводится в ремонт отключением разъединителей 5-10. Питание присоединений, ранее подключённых к дан­ной системе шин, может быть восстановлено после перевода их с помощью развилки из шинных разъединителей Q1-Q4 и Q5-QS на вторую систему СШ А2;

- отказ шиносоединительного выключателя (предположим, к.з.) Qa. Для от­ключения к.з. на выключателе Qa должны отключиться все выключатели в данной схеме. При этом на время оперативных переключений теряют пита­ние все присоединения. После отключения к.з. отказавший Qa выводится в ремонт отключением разъединителей 10 и 16. После этого включаются вы­ключатели присоединений. Системы сборных шин работают раздельно, до тех пор, пока не будет произведён ремонт Qa.

Из приведённого анализа следует, что отказы на СШ или аппаратах, связан­ных с ними (выключатели, разъединители, трансформаторы напряжения и т.д.) приводят к временной потере всех присоединений, подключённых к этой сис­теме или секции СШ. Относительно высокая вероятность появления подобных ситуаций связана, прежде всего, с наличием в схеме выключателей, отказы ко­торых приводят к потере большого числа присоединений. Отказ любого вы­ключателя присоединения приводит к временной потере всех присоединений, подключенных к данным СШ. Известно, что с вероятностью отказа современ­ных высоковольтных выключателей, к сожалению, приходится считаться. По­этому, секционирование СШ в схемах этого класса есть решение вынужденное, призванное уменьшить тяжесть последствий аварийных ситуаций первого рода. Отметим, что секционирование СШ не вносит принципиальных изменений в поведение схем, а лишь уменьшает число теряемых присоединений, кроме то­го, всегда остаётся вероятность потери всех или значительной части присоеди­нений ГС при авариях секционных или шиносоединительных выключателей. Поведение данного класса схем в ремонтных режимах, также нельзя считать удовлетворительным. Например, для сохранения в работе присоединения во время ремонта его выключателя требуются обходные устройства. Последние при этом не обеспечивают нормальной работы ГС при ремонтах СШ, что, в свою очередь, приводит к необходимости подключения присоединений к раз­ным СШ через развилку из разъединителей. Эти вынужденные решения, улуч­шающие поведение схем данного класса в послеаварийных режимах, не только не улучшают поведение схем в нормальном режиме, но, наоборот, существенно ухудшают их. Это ухудшение происходит благодаря применению дополни­тельного оборудования, могущего стать источником отключения одной из СШ как за счёт собственных отказов, так и из-за возможных ошибочных действий персонала.

Всё это приводит к выводу о непригодности ГС с однократным подключени­ем присоединений, по крайней мере, для схем, содержащих ответственные присоединения (мощные блоки, ответственные линии и т.п.). Именно поэтому схемы с одним выключателем на присоединение не применяются для классов напряжения выше 220 кВ.