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.

Любое присоединение, например W1, подключается к рабочей системе шин А1 через линейный разъединитель QS2, выключатель Q1, шинный разъединитель QS1, а к обходной системе шин - через обходной разъединитель QSO1. В нормальном режиме рабочая система шин находится под напряжением. Выключатели присоединений, линейные и шинные разъединители включены.

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 QO;

Включить QSO1;

Включить QO;

Отключить выключатель Q1;

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;

Выключателей присоединений Q1 ,Q2;

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.

Рис. 1.14 Рис. 1.15

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.

РУ, выполненные по схеме с двумя рабочими и обходной системами шин, применяются на электростанциях и подстанциях при напряжении 110-220 кВ. На станциях при числе присоединений 12-14 секционируется одна система шин, при большем числе присоединений - обе системы шин. На подстанциях секционируется одна система шин при напряжении 220 кВ и числе присоединений 12-15 или при установке трансформаторов мощностью 125 МВА и более; при напряжениях 110-220 кВ обе системы секционируются при числе присоединений более 15.

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.

Схемы РУ с одной системой сборных шин

Схемы РУ с коммутацией присоединений одним выключателем

Схема РУ с одной несекционированной системой сборных шин. Это самая простая схема из используемых на практике (рис. 1.4). Она содержит систему сборных шин А, шинные разъединители QS1..., выключатели присоединений Q1..., линейные разъединители QS2... . Каждое присоединение обязательно содержит выключатель и шинный разъединитель, а линейный разъединитель может отсутствовать, когда возможность подачи напряжения с противоположного конца исключена. Это относится к присоединениям двухобмоточных трансформа-

торов и генераторов.

В этой схеме оперативные переключения производятся выключателями, а разъединители предназначены только для создания видимого разрыва при ремонтах оборудования.

Рис 1.4 Рис 1.5

Схема РУ с одной секционированной системой сборных шин (рис. 1.5). Эта схема является логическим развитием предыдущей схемы и позволяет секционированием шины, то есть разделением ее на части, уменьшить объем погашений. Секционирование шины осуществляется секционным выключателем QB с двумя разъединителями QBS1 и QBS2. Секционирование должно выполняться так, чтобы каждая секция имела источники энергии (генераторы, трансформаторы) и соответствующую нагрузку.

Нормальное состояние секционного выключателя QB зависит от вида установки, где используется эта схема.

При использовании схемы на станции секционные выключатели нормально замкнуты, чтобы увеличить жесткость взаимной синхронной связи генераторов. При КЗ в зоне сборных шин поврежденная секция отключается автоматически, а остальные секции остаются в работе.

При использовании схемы на подстанции секционные выключатели, как правило, нормально разомкнуты, чем обеспечивается ограничение тока КЗ. Для повышения надежности электроснабжения эти выключатели снабжаются устройствами автоматического включения резервного питания (АВР), дающими сигнал на включение выключателей в случаях отключения трансформатора.

Число секций зависит от числа и мощности источников энергии и присоединений. При числе секций более трех сборные шины часто замыкают в кольцо или образуют схему звезды.

Схема кольца (рис. 1.6) достигается соединением между собой концов шин, в результате чего создается двухстороннее питание присоединений. За счет образования кольца надежность схемы повышается, причем преимущества ее реализуются особенно хорошо при глубоком секционировании.

Схема звезды (рис. 1.7). В этой схеме отдельные секции соединяются между собой через уравнительную систему шин УСШ с помощью секционных выключателей. Для ограничения токов КЗ могут устанавливаться секционные реакторы. Однако использование этой схемы связано с более сложными конструктивными решениями, поэтому на практике она применяется редко.

Достоинства схем с одиночной системой шин:

Схемы просты и наглядны в обслуживании, что практически исключает ошибочные операции с разъединителями;

Обеспечивается достаточная надежность электроснабжения, если потребитель связан с РУ двумя линиями, подсоединенными к разным секциям;

Относительно низкая стоимость.

Недостатки схем с одиночной системой шин:

Происходит погашение секции при ремонте или при аварии на секции, в выключателе или в шинном разъединителе присоединений;

Ремонт выключателя и линейного разъединителя связан с отключением присоединения.

Область применения. Схемы с одной секционированной системой сборных шин применяются в РУ напряжением 6-35 кВ на подстанциях и в генераторных распределительных устройствах ТЭЦ.

Схемы РУ с двумя системами сборных шин

Схемы РУ с двумя несекционированными системами сборных шин (рис. 1.8).

Схемы этого типа содержат две системы сборных шин А1 и А2, шиносоединительный выключатель QA с разъединителями, два шинных разъединителя QS1 и QS2 на каждое присоединение, выключатель присоединения Q и, если необходимо, линейный разъединитель QS3, предназначенный для безопасного ремонта этого выключателя.

В схемах с двумя системами сборных шин каждое присоединение подключается к шинам двумя шинными разъединителями, один из которых обязательно нормально отключен. Эти разъединители выполняют две функции: являются как ремонтными, то есть создают видимый разрыв, так и оперативными элементами, с помощью которых производится переключение присоединений с одной системы шин на другую.

Схемы РУ с двумя секционированными системами сборных шин (рис. 1.9).

При большом числе присоединений одну или обе сборные шины секционируют с помощью секционных выключателей и на каждую пару секций предусматривают свой шиносоединительный выключатель. Обе системы шин используются постоянно как рабочие, что повышает надежность электроустановки. Шиносоединительные выключатели нормально замкнуты. Присоединения с источниками и нагрузкой распределяются между обеими системами шин.

Оперативные переключения в схемах этого типа производятся с участием разъединителей, в результате чего возрастает вероятность ошибочных операций с тяжелыми последствиями. Поэтому следует особое внимание уделять порядку совершения операций при оперативных переключениях.

Принцип перевода присоединений с одной системы шин на другую показан на схеме, изображенной на рис. 1.10.

Рис. 1.10. Перевод присоединений с системы шин А1 на систему шин А2:

а) до перевода, б) после перевода

Пусть начальное состояние схемы таково:

Все присоединения подключены к шине А1;

Шиносоединительный выключатель QA отключен и шина А2 обесточена. Для перевода присоединения на шину А2 выполняются следующие операции.

1. На выключателе QA устанавливают защиту на мгновенное отключение.

2. Осматривают систему шин А2, проверяя отсутствие контакта шины с землей.

3. Проверяют отключенное положение всех шинных разъединителей шины А2.

4. Включают разъединители шиносоединительного выключателя, если они отключены.

5. Подают напряжение на систему шин А2 включением шиносоединительного выключателя.

6. Проверяют приборами наличие напряжения на шине А2 и отсоединяют оперативный ток, отключая защиту шиносоединительного выключателя (эта операция необходима для создания жесткой связи между шинами во время операций с разъединителями).

7. Включают шинные разъединители шины А2 переводимых присоединений, а затем отключают соответствующие шинные разъединители шины А1.

8. Отключают при необходимости шиносоединительный выключатель, восстанавливают его релейную защиту.

Для исключения ошибочных операций с разъединителями на их приводах устанавливают блокирующие устройства. Одна блокировка устанавливается между шинными разъединителями присоединений и выключателем QA, а другая - между выключателем и разъединителями в пределах каждого присоединения.

Достоинства схем с двойной системой шин:

Возможность ремонта сборных шин без погашения присоединений;

Быстрое восстановление питания присоединений при повреждении на сборной шине (в данном случае питание присоединений теряется только на время проведения оперативным персоналом соответствующих переключений);

Возможность деления системы на части для повышения надежности электроснабжения или уменьшения токов КЗ;

Возможность перевода присоединений с одной системы шин на другую без их отключения.

Недостатки схем с двойной системой шин:

Использование шинных разъединителей в качестве оперативных элементов уменьшает надежность схемы из-за возможных ошибочных действий персонала;

Ремонт выключателей и линейных разъединителей связан с отключением присоединений или перерывом в его питании, если на ремонтируемый элемент ставится запетление;

При отказе шиносоединительного выключателя погашаются обе системы шин.

Область применения.

Схемы с двумя системами сборных шин применяются при большом числе присоединений на секции (более 6 - 8). Их применение особенно оправдано в тех случаях, когда потребители питаются по нерезервируемым линиям. В настоящее время область использования РУ с двумя системами шин резко уменьшилась. Они применяются в основном на станциях и подстанциях при напряжениях 110-220 кВ и большом числе присоединений. Реже эти схемы используются в РУ 6-10 кВ, предпочтение отдают одной секционированной системе сборных шин.

Отключение линейного выключателя с запетлением. Во всех РУ (при отсутствии обходных шин) для ремонта линейного выключателя применяют запетление, т.е. шунтирование этого выключателя временной перемычкой с использованием шиносоединительного выключателя в качестве линейного (рис. 1.11). Стрелками показан путь тока после запетления. На запетление требуется 1-2 ч, после чего питание потребителя восстанавливается.

Страница 2 из 7

I. СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ СБОРНЫХ ШИН 6-10 кВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
Сборные шины 6-10 кВ являются главным элементом распределительного устройства генераторного напряжения, сооружаемого, как правило, на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ). Они предназначены для приема электроэнергии, поступающей от генераторов, трансформаторов связи, и ее распределения между отходящими от этих шин кабельными или воздушными потребительскими линиями. Надежность и бесперебойность электроснабжения потребителей в значительной мере зависят от надежности сборных шин.
На генераторном напряжении ТЭЦ 6-10 кВ применяются обычно следующие схемы первичных электрических соединений:

1. одиночная секционированная система сборных шин;
2. двойная секционированная система шин с одним выключателем на цепь (при этом секционируется только рабочая система шин).

Обе эти схемы могут выполняться в двух модификациях:
а) прямолинейная схема при количестве секций от двух до трех;
б) схема «кольца» при количестве секций больше трех.

По условиям электродинамической стойкости электрооборудования в настоящее время предусматривается подключение к каждой секции шин генератора мощностью не более 63 МВт при генераторном напряжении 6 кВ, а при напряжении 10 кВ - не более одного генератора мощностью 100 МВт или двух генераторов мощностью по 63 МВт. Этим ограничивается уровень токов короткого замыкания (КЗ) на сборных шинах 6-10 кВ. Кроме того, для дополнительного ограничения уровня токов КЗ при повреждениях на сборных шинах, в цепи генераторов и в сети на шинах устанавливают секционные реакторы. Связь с энергосистемой обычно осуществляется с помощью двух- обмоточных или трехобмоточных трансформаторов связи, обмотки высокого напряжения которых присоединяются к сборным шинам напряжения 35 кВ и выше.

Одиночная секционированная система сборных шин.

На рис. 1 приведена схема первичных соединений электростанций с одной системой сборных шин 6 кВ, состоящей из трех секций, соединенных с помощью последовательно включенных выключателей и секционных реакторов.
Подключение каждого присоединения (генератора, трансформатора, линии) к сборным шинам производится через выключатели и шинные разъединители. Разъединители предназначены для создания видимого разрыва цепи при ремонтных работах и не являются оперативными элементами. Операции с разъединителями допускаются только при отключенном выключателе присоединения, для чего предусматриваются специальные схемы блокировки.

Секционирование сборных шин с помощью секционных выключателей (СВ) выполняется таким образом, чтобы каждая секция имела источники питания (генераторы, трансформаторы) и соответствующую нагрузку. Присоединения должны быть распределены между секциями так, чтобы при выходе из строя одной из секций сборных шин ответственные потребители продолжали получать питание от секции, оставшейся в работе. В связи с тем что на электростанциях генераторы работают параллельно, секционные выключатели при нормальной работе включены.
При КЗ на секции сборных шин поврежденная лекция обесточивается путем отключения питающих элементов и секционных выключателей после срабатывания соответствующей релейной защиты, а неповрежденные секции остаются в работе.
На рис. 1 показана схема сборных шин с тремя секциями и двумя секционными реакторами. Нагрузку между секциями сборных шин обычно распределяют равномерно, поэтому в нормальном режиме через секционный реактор проходит незначительный ток, потери мощности и энергии в нем малы, а напряжения на секциях примерно одинаковы. Для выравнивания напряжения на секциях сборных шин и улучшения условий питания нагрузки при отключении питающих элементов на одной из секций в схеме предусмотрены разъединители, шунтирующие секционные реакторы. Шунтирование секционных реакторов допускается в тех случаях, когда после этого расчетный уровень токов КЗ не превосходит допустимого для электрооборудования.
Линейные реакторы применяются для ограничения тока КЗ при повреждениях на отходящих кабельных линиях. Кроме того, они способствуют поддержанию остаточного напряжения на сборных шинах электростанции, что повышает устойчивость параллельной работы генераторов и надежность питания потребителей электроэнергией. При необходимости значительного ограничения тока КЗ в сети устанавливают реакторы в каждой кабельной линии. Однако допускается подключение к одному реактору двух и более кабельных линий одного или различных потребителей. В последнем случае каждая кабельная линия должна присоединяться через отдельный разъединитель.
Если к шинам станции должно быть присоединено большое количество кабельных линий, как правило, применяется групповое реактирование. При этом удешевляется конструкция распределительного устройства (РУ), уменьшается число присоединений к сборным шинам, повышается надежность работы электроустановки в целом. Однако в схеме с групповыми реакторами КЗ на одной из линий приводит к снижению напряжения на всех линиях, присоединенных к той же кабельной сборке.
На рис. 1 показано РУ 6 кВ при следующей схеме включения элементов отходящих линий: шины - выключатель- реактор - линия. Такая схема применена на ряде электростанций с генераторами мощностью менее 63 МВт. При этом выключатель не рассчитан на отключение КЗ до реактора.


Рис. 2. Схема электрических соединений одиночной системы шин 10 кВ
Питание собственных нужд (СН) электростанции производится здесь от одинарных реактированных линий СН 6 кВ. Они подключаются к сборным шинам аналогично линиям потребителей.
На рис. 2 приведена схема первичных соединений электростанции с одиночной секционированной системой сборных шин 10 кВ. Она отличается отсутствием реактированных линий 6 кВ СН и наличием трансформатора СН (ТСН) 10/6 кВ.
Показанная на рис 2 схема включения элементов отходящих потребительских линий (шины - реактор - выключатель- линия) обычно применяется на напряжении 6- 10 кВ на электростанциях с генераторами мощностью 63-100 МВт. Для повышения надежности электроснабжения потребителей, питающихся от шин 6-10 кВ, применяют комплектные РУ 6-10 кВ, позволяющие при ремонте выключателя производить быструю замену ячейки. Время перерыва питания ответственных потребителей при этом может быть минимальным.
Число секций в PV зависит от числа и мощности источников питания. При одиночной секционированной системе шин с прямолинейной схемой секционные реакторы выбираются по номинальному току таким образом, чтобы при выходе из работы генератора на одной из крайних секций на нее могла быть подана мощность, соответствующая нагрузке этой секции. Так как она обычно меньше мощности генератора, номинальный ток секционного реактора, как правило, принимается равным 60-80% номинального тока генератора (генераторов) данной секции.

Рис. 3. Схема электрических соединений одиночной системы шин 10 кВ, соединенной в «кольцо»
При числе секций, большем трех, во избежание перетоков мощности вдоль сборных шин и для создания крайним и средним секциям одинаковых эксплуатационных условий одиночную секционированную систему шин, как указано выше, замыкают в кольцо.
На рис. 3 приведена схема электростанции со сборными шинами, соединенными в «кольцо». Шины здесь секционированы на четыре части - по числу установленных генераторов. Крайние секции / и IV с помощью выключателя и секционного реактора соединены между собой и образуют замкнутое кольцо. В нормальном режиме все секционные выключатели включены и генераторы работают параллельно. Трансформаторы связи подключены симметрично к секциям / и ///. Секционные реакторы рассчитаны на режим питания нагрузки секции при выходе из строя любого питающего элемента. Номинальный ток секционных реакторов в схеме «кольца» принимают равным 50-60 % номинального тока генератора.
Рассматриваемая схема обладает следующими преимуществами по сравнению с прямолинейной схемой: 1) при КЗ на любой секции шин отключаются два секционных выключателя, связанные с этой секцией, и поврежденная секция отделяется от неповрежденных; при этом не нарушается параллельная работа отдельных генераторов; 2) схема симметрична в отношении токов КЗ, так как при коротких замыканиях на любой из секций токи КЗ одинаковы; 3) при отключении одного из генераторов нагрузка, присоединенная к его секции, питается от других генераторов с двух сторон, что создает меньшую разницу напряжений на смежных секциях и позволяет выбрать секционные реакторы меньшей пропускной способности, чем при прямолинейной схеме. Однако на установку дополнительных секционного выключателя и реактора и создание перемычки между крайними секциями требуются соответствующие затраты.
Рассмотренные выше схемы с одной секционированной системой шин (рис. 1-3) просты, наглядны и недороги. К недостаткам схем следует отнести снижение надежности питания потребителей при ремонтах сборных шин и шинных разъединителей и при повреждениях на одной из секций сборных шин, так как при этом неответственные потребители (питающиеся по одной линии) теряют _ питание, а ответственные потребители (имеющие питание от разных секций) питаются по одной цепи. Однако несмотря на эти недостатки схемы с одиночной секционированной системой шин широко применяются на станциях небольшой и средней мощности при количестве присоединений на секцию до шести - восьми. При большем числе присоединений используют схемы с двумя системами сборных шин.

Двойная секционированная система шин.

На рис. 4 показана первичная схема электростанции с двумя системами сборных шин (рабочей и резервной). Рабочая система шин (СШ), как и в схемах с одиночной системой шин, секционируется, а резервная система шин, как правило, не секционируется. Кроме секционных выключателей, которые при нормальной работе включены, на каждой секции предусматриваются также шиносоединительные выключатели (ШСВ), отключенные в нормальном режиме. Каждое присоединение подключается к сборным шинам через развилку из двух разъединителей, один из которых нормально отключен.
Схема с двумя системами сборных шин позволяет:

1. поочередно ремонтировать сборные шины без перерыва в работе станции и без нарушения питания потребителей;
2. ремонтировать любой шинный разъединитель, отключая лишь одно присоединение (остальные присоединения переводятся на другую систему шин);
3. быстро восстанавливать работу станции при повреждении на секции (потребители теряют питание только на время, необходимое для переключения оперативным персоналом соответствующих присоединений на резервную систему шин).

Рис. 4. Схема электрических соединений двойной системы шин 6 кВ
Такая система применяется при большом числе присоединений на секцию, особенно в тех случаях, когда потребители питаются по нерезервируемым линиям.
Шиносоединительные выключатели используются для перевода любых присоединений с одной системы шин на другую без их отключения, а также для замены в случае необходимости любого из присоединенных к шинам выключателей. Кроме того, наличие ШСВ позволяет отказаться от установки разъединителей, шунтирующих секционные реакторы.
Операции по переводу присоединений с одной секции шин на другую, а также при ремонте сборных шин и аппаратуры 6-10 кВ должны проводиться в определенном порядке. Рассмотрим, например, порядок операций при выводе в ремонт секции рабочей системы шин. При этом необходимо все присоединения этой секции перевести с рабочей
на резервную систему шин. Для этого прежде всего надо проверить исправность последней, т. е. провести ее опробование, что обычно осуществляют с помощью ШСВ, реже - с помощью секционного выключателя. Включая ШСВ, ставят резервную систему шин под напряжение, и если на резервной системе шин существует КЗ, ШСВ отключается от устройств релейной защиты.
В настоящее время опробование резервной системы шин производится с использованием защиты шин соответствующей секции. Если резервная система шин исправна, начинают поочередный перевод присоединений секции с рабочей на резервную систему шин, для чего включают шинный разъединитель резервной системы шин переводимого присоединения и затем отключают шинный разъединитель рабочей системы шин этого же присоединения. Эта операция безопасна для персонала, так как при включенном ШСВ ножи и неподвижные контакты разъединителей находятся под одинаковым напряжением. Чтобы при переводе присоединения избежать разрыва его разъединителем тока нагрузки, предусмотрена блокировка, запрещающая отключение одного из разъединителей при отключенном втором разъединителе данной цепи, если выключатель данного присоединения включен. По окончании перевода всех цепей (потребителей, источников питания и секционных выключателей) на резервную систему шин отключаются ШСВ и его разъединитель со стороны выводимой в ремонт секции. Следует отметить, что перед началом перевода присоединений с одной системы шин на другую необходимо предварительно снять оперативный ток с ШСВ и вывести его защиту из действия.
Рассмотренная схема кроме указанных выше преимуществ имеет и недостатки, основной из которых - использование шинных разъединителей в качестве оперативных элементов, что несмотря на наличие блокировок может привести к короткому замыканию на шинах при ошибочных действиях персонала. Недостатками схемы являются также увеличение числа шинных разъединителей, усложнение конструкции распределительного устройства.
Как и в схемах с одиночной секционированной системой шин, при числе секций, большем трех, рабочая секционированная система шин замыкается в кольцо.
Двойная секционированная система шин с фиксированным распределением присоединений. На рис. 5 показана схема двойной системы шин 10 кВ. Эта схема применяется для надежного питания собственных нужд электростанции.

Рис. 5. Схема электрических соединений двойной системы шин 10 кВ с фиксированным распределением присоединении

Генератор и все отходящие потребительские линии, а также рабочий трансформатор собственных нужд (а при напряжении 6 кВ - линия питания собственных нужд) присоединяются к рабочей системе шин, а к резервной системе шин присоединяются трансформатор связи с системой и резервный источник питания собственных нужд - трансформатор или линия. Шиносоединительный выключатель одной рабочей секции в нормальном режиме включен, и обе системы шин находятся под напряжением, а ШСВ других секций отключены.
Селективное отключение при КЗ только поврежденной системы шин (рабочей или резервной) обеспечивается специальными схемами релейной защиты.

Секционированная система сборных шин с обходной

Обходная система шин позволяет на время ремонта выключателя какого-либо присоединения заменить его обходным выключателем.

Применяется на напряжениях 110 – 500 кВ. ОВ позволяет без перерыва питания вывести в ремонт выключатель любого присоединения. ШСВ (шиносоединительный выключатель) – без перерыва питания переводить присоединения с одной системы шин на другую и выводить в ремонт одну из СШ.

Достоинства:

1. При КЗ на одной системе шин теряется только половина присоединений.

2. При выводе в ремонт одной системы шин питание присоединений переводится на вторую без перерыва питания.

3. Если требуется вывод в ремонт выключателя одного из присоединений, его заменяют обходным без перерыва питания.

Недостатки:

1. При КЗ на линии и отказе ее выключателя должно сработать УРОВ (устройство резервирования отказа выключателя) и отключить все выключатели той системы шин, к которой подключено поврежденное присоединение.

2. При КЗ на одной из СШ теряется половина присоединений, а если при этом произошел отказ ШСВ, то теряются все присоединения.

Полуторная схема сборных шин

Схема еще носит название “3/2” – 3 выключателя на 2 присоединения.

а) полуторная схема сборных шин без чередования присоединений

Достоинства:

1. При КЗ на одной из СШ отключаются выключатели 1-го или 3-го ряда, а все присоединения остаются в работе.

2. При выводе в ремонт I или II СШ не требуется сложных переключений. Необходимо отключить выключатели 1-го или 3-го ряда.

3. При КЗ на линии отключаются 2 её выключателя и в случае отказа одного из них либо гасится система шин без потери присоединений, либо теряется одна линия или один генератор.

4. При ремонте одной из СШ и КЗ на другой потери питания присоединений не происходит. Однако блоки выделяются каждый на свою линию.

Недостатки:

1. Дороже, чем все предыдущие схемы, т.к. содержит в полтора раза больше выключателей.

2. Большие эксплуатационные расходы за счет большого объема ремонтных работ, так как при каждом отключении присоединения отключаются 2 выключателя – большой износ выключателей.

3. Если в ремонте находится один из выключателей 1-го или 3-го ряда и возникло КЗ на одном из присоединений, то теряем второе присоединение этого поля.

4. Большая сложность релейной защиты.

б) полуторная схема с чередованием присоединений

Преимущество данной схемы перед предыдущей состоит в том, что при ремонтах выключателей 2-го ряда и при отказе выключателей 1-го или 3-го ряда при КЗ на линии количество потерь блока будет в 2 раза меньше. При отказе выключателя произойдет погашение системы шин и потеря присоединения, выключатель которого ремонтируется. Однако, поврежденная линия может быть отключена разъединителем и питание системы шин вместе с потерянным присоединением восстановлено.

Если в схеме количество цепочек выключателей будет больше 5, то шины рекомендуется секционировать выключателем.

Благодаря высокой надежности и гибкости схема находит широкое применение в распредустройствах (РУ) 330 – 750 кВ на мощных электростанциях.

На узловых подстанциях такая схема применяется при числе присоединений восемь и более. При меньшем числе присоединений линии включаются в цепочки из трех выключателей, а трансформаторы присоединяются к шинам без выключателей, образую блок трансформатор – шины.

Схема с двумя системами шин и четырьмя выключателями на три присоединения (схема 4/3)

Схема наиболее эффективна, если число линий в 2 раза меньше или больше числа источников.

Имеет все достоинства полуторной схемы, а кроме того:

1. Более экономична (1,33 выключателя на присоединение вместо 1,5);

2. Секционирование сборных шин требуется при числе присоединений 15 и более;

3. Надежность схемы практически не снижается, если в цепочке будут присоединены две линии и один трансформатор вместо одной линии и дух трансформаторов.

Недостатки:

1. Все недостатки, которые присущи схеме 3/2;

2. В связи с тем, что в этой схеме выключателей среднего ряда в 2 раза больше, чем в схеме 3/2, то при отказах этих выключателей вероятность потери второго присоединения будет выше.

Схема может выполняться с 1, 2, 3 или 4-х рядным расположением выключателей. Наиболее удачным является двухрядное расположение выключателей:

LR ставятся для компенсации емкостного тока, генерируемого ЛЭП на 500 кВ и выше.

Первоначально надо понять, что такое система шин и секции шин отдельно, а потом уже разбираться, чем отличается система шин от секции шин. На первый взгляд, кажется, что несложно найти пояснения всем специализированным терминам, но намного сложнее разобраться в исключениях из правил или многоплановом использовании шинопроводов разных типов и категорий. Постараемся в статье распознать, чем отличается система шин от секции шин, более подробно, делая акценты на основные технические характеристики и спектры возможностей.

Что такое система шин и почему могут возникать путаницы при определении силового кабеля?

Первоначально воспользуемся определением «система шин» из технической литературы, и поймем, что под данным понятием подразумевается специальный комплект элементов. Эти элементы могут быть связаны между собой, формируя работоспособную энергосистему. Абсолютно все элементы присоединены к электрическим распределительным устройствам, поэтому и способны бесперебойно и по назначению функционировать.

Важно помнить! Все существующие распределительные устройства на подстанциях отличаются номинальным, то есть прописанным в технических документах, уровнем напряжения, а также определенной мощностью генераторов, трансформаторов. Каждая созданная сеть рассчитана на определенную мощность, режим работы и на количество обслуживаемых объектов.

И если, например, потенциальному заказчику для реализации проекта будет необходимо использовать распределительные устройства с одной системой шин, то само энергооборудование будет содержать выключатель и два разъединителя. Один – шинный, а второй – линейный.

В кругу специалистов для понятия «система шин» ввели синоним – «сборные шины». И если о них заходит разговор, то каждый понимает, что речь идет о стандартном устройстве, которое представляет собой продуманную систему шинопроводов. И все элементы системы фиксируются на специальных опорах, при этом защищены изоляционным материалом или специальными внешними коробами. Их монтаж проходит в специально отведенных для этого помещениях, технических коридорах. Первостепенная задача системы шин или сборных шин – сформировать энергетический канал с бесперебойной подачей необходимых силовых импульсов к имеющимся объектам и ответвленным магистралям.

Системы шин перед эксплуатацией обязательно тестируются, то есть разработчики и производителя всегда планово проводят типовые испытания систем шин и секций шин, и в этом отличий нет.

Если к системе шин планируют создать отходящие присоединения, то применяют отпайки, через которые и запитывают новые элементы.

Что такое двойная система шин и как она формируется специалистами?

Первоначально представьте, что специалистами создана система шин, она успешно функционирует. Потом возникает необходимость расширять проект, увеличивать подачу мощности. Тогда специалисты могут посоветовать заказчику создать двойную систему шин. Она обычно создается для обеспечения резервирования одной системы шин.

Для монтажа и комплектации слаженной системы используются разъединители, рубильники, дополнительные выключатели органично дополняют уже имеющиеся присоединения с первой системы.

Иногда бывает так, что в двойной системе одна из шинных систем делается рабочей, а вторая – резервной, то есть вспомогательной, аварийной, запасной, на случай, если будет необходимо увеличить подачу напряжения, возобновить подачу импульса. Но чаще всего на силовых подстанциях коммутация или соединение электрических цепей происходит параллельно, то есть для одних присоединений формируется одна система шин, а вторая обслуживает другие участки.

Что такое обходная система шин или как прожить без форс-мажорных ситуаций?

Представим ситуацию, что одна из цепей была повреждена или замечены сбои в секции шин, нарушается работа целой системы. Нормально функционировать энергооборудование уже не может, поэтому необходимо проводить ремонтно-профилактические работы, выполнять диагностику цепи. И в таких форс-мажорных случаях при работе секций шин и системы шин в выигрыше остаются собственники объектов с обходной системой шин. В чем ее преимущества?

• Обходная система шин обеспечивает нормальную коммутацию на подстанциях, когда идет присоединение к распределительным устройствам нескольких систем, которые функционируют либо одновременно, либо попеременно.
• Обходная система шин обеспечивает должную защиту секций шин, позволяет переводить систему в ремонтный режим. А это значит, что когда одна из систем отключается или аварийно выходит из строя, то на подстанции срабатывает резервное подключение, то есть вступает в действие обходная система шин.
• Обходная система шин переводит в резерв не существующие две системы шинопроводов, а стандартные выключатели любого из имеющихся присоединений. И это становится возможным благодаря продуманным подключениям обходной системы к каждому присоединению через разъединитель.

Таким образом, становится понятнее, что ж такое система шин. Это понятие является широким в энергосистеме, так как существует несколько типов и видом систем шин, а все они могут секционироваться, то есть разделяться на секции шин распределительных устройств. И это свойство очень важное и полезное, так как при сегментации шин удается обеспечить подстанции большую надежность. И когда степень секционирования НКУ такова, что позволяет выделить поврежденный участок в системе шин, провести ремонтные работы, оставляя при этом в работе часть присоединений.

Что такое секции шин и насколько они важны для функционирования шинопроводов?

В технической литературе имеется определение «секций шин», и оно звучит следующим образом: секции шин – это определенные части системы шин, отделенные друг от друга коммутационными аппаратами. В сущесвующих ГОСТах прописаны различные типы секционирования. И чаще всего выделяют шесть типовых форм секционирования, а именно:

1. Системы шин без внутреннего разделения, когда главная шина, вводные и выводные функциональные блоки, распределительные шины функционируют одной системой, не разделяются на блоки перегородками или барьерами.
2. Системы шин с разделением шин и узлов функционирования, но при этом зажимы для внешних проводников от шин не разделяются барьерами из металла или пластика.
3. Сегментирование шин и функциональных узлов с зажимами внешних проводников.
4. Разделение функциональных узлов друг от друга, а также от имеющихся шин. Дополнительно барьерами отделены зажимы внешних проводников от блоков, но с шинами у них остается взаимосвязь.
5. Разделение всех имеющихся в системе функциональных узлов друг от друга, а также от шин. Зажимы внешних проводников находятся в одном блоке, поэтому отделены и от шин, и от функциональных узлов. При таком сегментировании легко проводить испытания секции сборных шин, ее ремонтировать и вводить в эксплуатацию.
6. Система шин, когда функциональные узлы находятся в одном отсеке с зажимами внешних проводников.

Таким образом, существует шесть типов сегментирования, когда проявляются разные варианты изоляции и взаимодействия главной шины, функциональных блоков, распределительных шин, зажимов для отходящих проводников. При любой комплектации система шин работоспособна.

Для чего надо рекомендуется выполнять сегментацию шин и почему без этого не обойтись?

Для разделения основных элементов системы шин используют перегородки или металлические барьеры. Они необходимы, чтобы повысить безопасность персонала, который обслуживает энергосистему и локализировать нежелательные процессы.

При правильной сегментации ремонтные работы не будут останавливать процесс, все формы секционирования НКУ позволяют все восстановить быстро, без остановки системы.

Таким образом, обходная секция шин позволяет создать достойную функционирующую систему шинопроводов, которые и легко монтировать, и обслуживать, то есть вовремя выполнять технические осмотры, тестирование, ремонтные работы. В итоге становится понятно, что система шин – это комплект шинопроводов, которые для оптимизации лучше поддавать сегментированию, чтобы улучшить процесс подачи энергоимпульса при обслуживании нескольких силовых линий или объектов.