Напряжения

 

Схемы РУ напряжением 35...750 кВ должны выполняться с учетом требований, сформулированных в [1,2,6]. На АЭС с блоками 440 мВт и более:

· повреждение или отказ любого выключателя, кроме секционного или шиносоединительного, не должны, как правило, приводить к отключению более одного реакторного блока и такого числа линий, которое допустимо по условию устойчивости работы энергосистемы;

 

· при повреждении или отказе секционного или шиносоединительного выключателя, а также при совпадении повреждения или отказа одного выключателя с ремонтом другого допускается отключение двух реакторных блоков и такого числа линий, которое допустимо по условию устойчивости энергосистемы;

· повреждение (отказ) любого выключателя не должно, как правило, приводить к отключению более одной цепи (двух линий) транзита напряжением 110 кВ и выше, если транзит состоит из двух параллельных цепей;

· отключение линии, как правило, должно осуществляться не более чем двумя выключателями;

· отключение повышающих трансформаторов, трансформаторов собственных нужд и трансформаторов связи - не более чем тремя выключателями;

· ремонт любого из выключателей напряжением 110 кВ и выше должен быть возможен без отключения присоединения.

При проектировании схемы распределительного устройства повышенного напряжения особое внимание должно быть также уделено выбору места присоединения резервного трансформатора, питающего потребители собственных нужд (с.н.) блока АЭС. Выбор места присоединения в схеме РУ резервного трансформатора собственных нужд (РТСН ) непосредственно влияет на надежность электроснабжения механизмов собственных нужд. Необходимо так присоединить резервные трансформаторы с.н., чтобы при любой аварии в электрической части по возможности сохранилось резервное питание секций с.н.

Количество резервных трансформаторов для АЭС выбирается из следующих соображений: при наличии генераторных выключателей в блоке генератор-трансформатор количество резервных трансформаторов принимается по одному на два энергоблока. Каждый РТСН должен быть предназначен для расхолаживания одного энергоблока.

Резервные трансформаторы с.н. целесообразно присоединять к сборным шинам РУ низшего из повышенных напряжений станции при условии, что эти шины могут получать питание от внешней сети при остановке генераторов станции, в том числе и через трехобмоточные трансформаторы, соединенные в блок с посторонними источниками питания, расположенными вблизи АЭС (сетевая подстанция или другая электростанция) с проверкой обеспеченности самозапуска электродвигателей с.н.

 

Резервные трансформаторы с.н. должны присоединятся к разным источникам питания:

· РУ разных напряжений;

· разные секции одного РУ;

· третичные обмотки автотрансформаторов связи.

Во всех этих случаях должна исключаться одновременная потеря энергоблока и соответствующего ему резервного трансформатора с.н. При питании от одного РУ двух резервных трансформаторов должна быть исключена возможность потери обоих трансформаторов при повреждении или отказе выключателя, в том числе секционного и шиносоединительного. В случае ремонта или при аварийном повреждении одной системы шин повышенного напряжения резервные трансформаторы должны оставаться в работе.

Резервный трансформатор с.н. может присоединяться к обмотке низкого напряжения автотрансформатора связи, если обеспечиваются необходимые уровни напряжения на шинах с.н. и условия самозапуска.

Допускается присоединять резервный трансформатор с.н. к обмотке среднего напряжения автотрансформатора связи таким образом, чтобы при повреждении или ремонте автотрансформатора он оперативно мог пересоединяться на одно из повышенных напряжений.

При наличии нескольких вариантов схем, удовлетворяющих перечисленным выше требованиям, предпочтение отдается:

· более простому и экономичному варианту;

· варианту, по которому требуется наименьшее количество операций с выключателями и разъединителями РУ повышенного напряжения при режимных переключениях, выводе в ремонт отдельных цепей и при отключении поврежденных участков в аварийных режимах.

«Нормы технологического проектирования атомных электростанций» при составлении вариантов схемы РУ для сравнения рекомендуют:

· при малом числе присоединений применять кольцевые схемы (схемы многоугольников);

· в РУ напряжением 35...220 кВ и с большим количеством присоединений использовать схемы с двумя рабочими и третьей обходной системами сборных шин, с одной секционированной и обходной системами сборных шин, блочные схемы генератор-трансформатор-линия;

· в РУ напряжением 330...750 кВ и выше с большим количеством присоединений применять схемы с подключением присоединений через два выключателя (схема 4/3, схема 3/2, схемы с одним или двумя многоугольниками с числом присоединений к каждому многоугольнику до шести включительно, объединенными двумя перемычками с выключателями в перемычках).

Рассмотрим основные виды схем, применяемые в схемах РУ АЭС.

 

 

Рис. 3.1. Кольцевые схемы распределительных устройств

кольцевые схемы (рис. 3.1). В кольцевых схемах выключатели соединяются между собой, образуя кольцо. Каждый элемент - линия, трансформатор - присоединяются между двумя соседними выключателями. Самой простой кольцевой схемой является схема треугольника (см. рис. 3.1,а). Основные свойства этой схемы:

· на три выключателя - три присоединения, поэтому она экономична;

· ревизия любого выключателя производится без перерыва работы какого-либо элемента;

· опробование выключателя путем его отключения не нарушает работу присоединенных элементов и не требует никаких переключений в схеме.

Следующая распространенная схема - схема четырехугольника (см. рис. 3.1,б). Эта схема экономична (четыре выключателя на четыре присоединения), позволяет производить опробование и ревизию любого выключателя без нарушения работы ее элементов. Схема четырехугольника применяется в РУ 330 кВ и выше электростанций как один из этапов развития схемы.

Достаточно широкое распространение получила схема шестиугольника (см. рис. 3.1,в), обладающая всеми особенностями разобранных выше схем. Наиболее слабым местом схемы являются выключатели Q2 и Q5, так как их повреждение может привести к нарушению транзита мощности.

Достоинством всех кольцевых схем является использование разъединителей только для ремонтных работ. Количество операций разъединителями в таких схемах невелико.

К недостаткам кольцевых схем следует отнести более сложный выбор трансформаторов тока, выключателей и разъединителей, установленных в кольце.

 

 

 

Рис. 3.2. Схема с двумя рабочими и обходной системой шин

Схема с двумя рабочими и обходной системами шин (рис. 3.2).

Эта схема применяется в РУ 110...220 кВ с большим числом присоединений и с одним выключателем на каждое присоединение. Как правило, обе системы шин находятся в работе при соответствующем фиксированном распределении всех присоединений: линии W1, W3, W5 и трансформатор Т1 присоединены к первой системе шин А1, а линии W2, W4, W6 и трансформатор Т2 - ко второй системе шин А2, шиносоединительный выключатель QA включен. Такое распределение присоединений увеличивает надежность схемы, так как при КЗ на шинах отключаются шиносоединительный выключатель QA и только половина присоединений. Рассмотренная схема рекомендуется для РУ 110...220 кВ на электростанциях при числе присоединений до 12.

Анализ этой схемы показывает, что для нее характерны следующие недостатки:

· 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;

· ликвидация аварии затягивается, так как все операции по переводу с одной системы шин на другую производятся разъединителями;

· 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;

· необходимость установки шиносоединительного, обходного выключателей и большого количества разъединителей увеличивает затраты на сооружение РУ.

Некоторого увеличения гибкости и надежности схемы можно достичь секционированием одной или обеих систем шин. На АЭС при числе присоединений 12 - 16 секционируется одна система шин, при большем числе присоединений - обе системы шин [1,2]. В схеме с секционированными шинами при повреждении на шинах или КЗ в линии и отказе выключателя теряется только 25 % присоединений (на время переключений), а при повреждении в секционном выключателе теряется 50 % присоединений.

Однако если к РУ с двумя системами рабочих шин подключены два резервных трансформатора собственных нужд, то обе системы шин секционируются независимо от числа присоединений [1].

Для АЭС увеличить надежность схемы можно, присоединив источники или автотрансформаторы связи через развилку из двух выключателей. Эти выключатели в нормальном режиме выполняют функции шиносоединительного. При повреждении на любой системе шин автотрансформатор или генератор остается в работе, а также исключается возможность потери обеих систем шин.

Схема с двумя системами шин и тремя выключателями на две цепи (рис. 3.3). В распределительных устройствах 330...750 кВ применяется схема с двумя системами шин и тремя выключателями на две цепи.

Как видно из рис. 3.3, на четыре

 

присоединения необходимо шесть выключателей, то есть на каждое присоединение - "полтора" выключателя (отсюда происходит второе название схемы: "схема 3/2 выключателя на цепь"). Каждое присоединение включено через два выключателя. В нормальном режиме все выключатели включены, обе системы шин находятся под напряжением. Для ревизии любого выключателя отключают его и разъединители, установленные по обе стороны выключателя. Количество операций для вывода в ревизию - минимальное, разъединители служат только для отделения выключателя при ремонте, никаких оперативных переключений ими не производят. Достоинства рассматриваемой схемы:

· при ревизии любого выключателя все присоединения остаются в работе;

· высока надежность схемы;

· опробование выключателей производится без операций с разъединителями. Ремонт шин, очистка изоляторов, ревизия шинных разъединителей производятся без нарушения работы цепей;

· количество необходимых операций разъединителями в течение года для вывода в ревизию поочередно всех выключателей, разъединителей и сборных шин значительно меньше, чем в схеме с двумя рабочими и обходной системами шин.

Недостатки рассматриваемой схемы:

· отключение КЗ на линии двумя выключателями, что увеличивает общее количество ревизий выключателей;

· удорожание конструкции РУ при нечетном числе присоединений, так как одна цепь должна присоединяться через два выключателя;

· снижение надежности схемы, если количество линий не соответствует числу трансформаторов. В данном случае к одной цепочке из трех выключателей присоединяются два одно-именных элемента, поэтому возможно аварийное отключение одновременно двух линий;

· усложнение релейной защиты;

· увеличение количества выключателей в схеме.

Схема с двумя системами шин и с четырьмя выключателями на три присоединения (рис. 3.4). В схеме на 6 присоединений требуется 8 выключателей, то есть на каждое присоединение - 4/3 выключателя. Наилучшие показатели схема имеет, если число линий в 2 раза меньше или больше числа трансформаторов.

Достоинства схемы:

· схема 4/3 выключателя на присоединение имеет все достоинства присущие полуторной схеме;

· схема более экономична по сравнению с полуторной схемой (1,33 выключателя на присоединение вместо 1,5);

· секционирование сборных шин требуется только при 15 присоединениях и более;

· надежность схемы практически не снижается, если к одной цепочке будут присоединены две линии и один трансформатор вместо двух трансформаторов и одной линии;

· конструкция ОРУ по рассмотренной схеме достаточно экономична и удобна в обслуживании.

Недостатки схемы 4/3 аналогичны рассмотренным выше для схемы 3/2, но отличаются некоторыми особенностями.

· при ремонте любого из выключателей, примыкающих к шинам, отказ другого примыкающего к шинам выключателя в этой же цепочке приводит к потере трех присоединений, поэтому присоединения в одной цепочке не следует делать одноименными;

· при ремонте любого из выключателей, не примыкающих к шинам, отказ примыкающего к шинам выключателя соседней цепочки приводит к отключению двух присоединений, причем это могут быть как одноименные элементы, так и разноименные. Рекомендуется поэтому чередовать цепочки с подключением в их середины то блока, то линии, но при этом в целом по РУ число разноименных присоединений должно быть одинаковым;

· при общем числе присоединений, не кратном трем, увеличивается число выключателей, то есть одну или две цепочки в РУ приходится включать по схеме 3/2 или даже включать одно присоединение через два выключателя;

· номинальный ток выключателей определяется режимом ремонта одного из выключателей, примыкающих к шинам, когда по несмежному с ремонтируемым выключателю среднего ряда рассматриваемой цепочки может протекать суммарный ток двух присоединений, а по другому, не примыкающему к шинам выключателю данной цепочки – суммарный ток трех присоединений.