Что входит в секцию шин

Системы сборных шин распределительных и трансформаторных подстанций

Для передачи и распределения электрической энергии используются воздушные линии или кабели электропередачи разного уровня напряжений, причем их выбор проводится на основе анализа технических и экономических аспектов.

В целях обеспечения высокой надежности электроснабжения электрические сети могут быть в большей или меньшей мере многоконтурными. Это позволяет при выходе из строя отдельных линий передачи продолжать электроснабжение потребителей по другим линиям.

Точки сетей, в которых сходятся две или больше линий, принято называть узловыми точками. В этих узловых точках всегда устанавливаются коммутационные устройства, предназначенные для отсоединения отдельных цепей линий при авариях или проведении работ по техническому обслуживанию и ремонту.

Все необходимые для этого коммутационные устройства, а также измерительная, контрольная, защитная и вспомогательная техника, размещаются в распределительной подстанции.

Если помимо этих устройств в распределительной подстанции установлены трансформаторы для изменения уровня несмотря, такая подстанция называется трансформаторной подстанцией.

Распределительные подстанции оборудованы следующими основными конструктивными элементами:

  • Сборная шина ;
  • Разъединитель ;
  • Силовой выключатель ;
  • Преобразователи тока и напряжения ;
  • Разрядник для защиты от перенапряжений ;
  • Заземляющий разъединитель ;
  • Возможно: трансформатор .

Подстанции оснащаются узлами и компонентами с техническими характеристиками, соответствующими предъявляемым требованиям и возможным механическим и электрическим нагрузкам.

Поскольку современные подстанции управляются преимущественно в дистанционном режиме, они оборудованы дополнительными контрольными и управляющими устройствами. Кроме того, на подстанциях стоят приборы измерения и учета электроэнергии, поставляемой потребителям, а также устройства защиты от перенапряжения.

Главным элементом распределительной подстанции является сборная шина. Как правило, она имеет вид короткой воздушной линии. При очень высоких токах она прокладывается в трубе с внутренним масляным охлаждением.

Существует несколько типов компоновки сборных шин, и выбор конкретной компоновки зависит от различных факторов, таких как напряжение в системе, положение подстанции в системе, надежность электроснабжения, гибкость и стоимость.

С физической точки зрения сборная шина является узловой точкой сети. В этой точке начинаются и заканчиваются отдельные линии, которые в этом контексте носят название фидеров.

Фидеры могут включаться и выключаться с помощью выключателей. Поскольку через эти выключатели течет рабочий ток, а в случае сбоев – аварийный ток, они называются силовыми выключателями.

Современные силовые выключатели высоковольтных установок уровня до 380 кВ способны надежно и без повреждений включать-выключать токи до 80 кА. Силовые выключатели требуют регулярного технического обслуживания.

Для обеспечения безопасности таких работ силовые выключатели оборудуются так называемыми разъединителями. В отличие от силовых выключателей разъединители могут включаться-выключаться только в обесточенном состоянии, т.е. только после размыкания соответствующих силовых выключателей.

Во избежание ошибочных коммутационных операций разъединители и соответствии силовые выключатели имеют взаимную механическую блокировку.

Помимо этого, разъединители предназначены для создания видимого места разъединения, поскольку в силовых выключателях это место находится в дугогасительной камере и скрыто от глаз. По правилам техники безопасности при отсоединении участков линий электропередач должно быть видным место разъединения.

Для проведения работ по техническому обслуживанию сборных шин без прерывания электроснабжения распределительная подстанция должна быть оснащена как минимум двумя параллельными сборными шинами.

Для повышения гибкости сети создается возможность подключения отдельных фидеров к сборным шинам с помощью разъединителей. Наряду с этим для повышения свободы действий сборная шина может быть подразделена на несколько секций (так называемое продольное секционирование шины).

Благодаря этим мерам крупная электрическая сеть может разбиваться на несколько участков с гальваническим разделением, чем ограничивается величина токов при возможном коротком замыкании.

Описанные действия принято называть корректирующими коммутационными операциями, причем оптимальная конфигурация сети предварительно определяется с помощью программ распределения нагрузок и защиты от короткого замыкания.

Путем оптимизации этих операций можно полностью использовать весь потенциал сети по передаче электроэнергии без возникновения опасных эксплуатационных состояний.

Распределительные и трансформаторные подстанции подразделяются на отдельные панели, выполняющие определенные функции. Существуют панели питания, панели с отходящими фидерами и соединительные панели.

Конструкция отдельных панелей в основном унифицирована. На электрических схемах панели всегда изображаются в однополюсном виде. Это значит, что на схемах подобного рода с помощью стандартных символов изображаются только устройства, необходимые для работы установки.

Принципиальная схема фидера

По схеме, показанной на рисунке, построены как панели питания, так и панели с отходящими фидерами. Оба разъединителя предназначены для отсоединения силового выключателя вместе с измерительными трансформаторами тока и напряжения.

Читайте также:  Какие шины подходят для шевроле авео

Если установка состоит из нескольких сборных шин, количество разъединителей сборных шин должно быть увеличено в соответствующее число раз для двух сборных шин.

Измерительные трансформаторы регистрируют соответствующие параметры, необходимые для рабочих, счетных и защитных устройств.

Для защиты линии от индуктивных и емкостных воздействий соседних линий при проведении работ по техническому обслуживанию, а также для защиты от ударов молний применяется заземляющий разъединитель. Из-за своей функции заземляющий разъединитель иногда называется рабочим заземлителем.

Для отключения более крупных участков сети в случае аварии или для проведения необходимых работ по техническому обслуживанию, как правило, используются как минимум две параллельные сборные шины.

Система с двумя сборными шинами

С помощью силового выключателя соединительной панели обе сборные шины могут быть соединены в одну узловую точку. Этот вид соединения называется поперечным соединением. Благодаря поперечному соединению, можно проводить замену сборных шин без прерывания электроснабжения.

Панели питания и панели с отходящими фидерами при необходимости могут быть подключены к разным сборным шинам, в результате чего энергоснабжение не нарушается.

Поскольку разъединители могут включаться-выключаться только в обесточенном состоянии, в соединение двух сборных шин должен быть встроен силовой выключатель. Если сборные шины соединяются между собой то сначала необходимо замкнуть оба разъединителя, и только после этого – силовой выключатель.

При соединении сборных шин нужно выполнить соответствующие действия (например, переключить ступенчатые выключатели трансформаторов) для выравнивания их потенциалов, поскольку в противном случае при соединении шин в них возникнут высокие токи неустановившегося режима.

После соединения сборных шин можно проводить любое подключение и отключение фидеров, поскольку разности потенциалов в шинах больше нет.

Нужно следить только за тем, чтобы перед размыканием одного разъединителя замыкался другой разъединитель того же фидера. В противном случае разъединитель будет находиться при размыкании под нагрузкой, что может вызвать его разрушение и даже повреждение других компонентов установки. Поэтому разъединители защищены от случайного размыкания специальными блокирующими устройствами (электрического и пневматического действия).

Для изучения основных процессов, протекающих на распределительной подстанции, можно собрать экспериментальную схему, с помощью которой можно выполнять основные коммутационные операции.

Принципиальная схема экспериментального стенда

Такой экспериментальный стенд для исследования систем сборных шин распределительных и трансформаторных подстанций (лабораторный стенд немецкой компании Lucas-Nuelle) есть в ресурсном центре «Эконтехнопарк Волма».

Скриншот SCADA for power Lab: двойная сборная шина

Анализ параметров напряжения и тока проводится с помощью программного обеспечения SCADA for power Lab (SO4001-3F). Для использования всех возможностей системы двойных сборных шин рекомендуется подключить каждую сборную шину к собственному источнику напряжения.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Энерголикбез

Простыми словами об энергетике

Энергетика для начинающих. Часть вторая.

Опубликовано: admin-operby 25 ноября 2012

Внимание, статья участвовала в конкурсе , сохранена авторская стилистика и орфография.

[/note]
Распределение электроэнергии.

Производство электрической энергии мы рассмотрели в первой части статьи. Во второй мы узнаем, почему же электростанции работают параллельно, в объединенной энергосистеме, а не отдельно, каждая на своего потребителя. Так же посмотрим на элементы энергосистем, без которых они не могут существовать.

Понять, почему же энергосистемы работают параллельно, нам поможет суточный график производства и потребления электроэнергии, который был взят с сайта «СО ЕЭС». На верхнем графике показана частота в ЕЭС России, а точнее в объединенных энергосистемах Центра, Северо-запада, Юга, Средней Волги, Урала и Сибири, а на нижнем ОЭС Востока, которая хоть и имеет электрические связи с остальной энергосистемой, но работает не синхронно с ЕЭС России.

По оси 0Х откладывается время в часах, а по оси 0У – частота электрического тока в герцах. Шаг точек, по которым был построен график – 1 час.

Частота является показателем равенства производства и потребления активной энергии. Если частота больше 50 Гц, то энергии производиться больше, чем потребляется. Если частота меньше 50 Гц, то наоборот, энергии производиться меньше, чем нужно. Частота – это один из самых важных показателей энергосистемы. Именно при номинальной частоте все движущиеся механизмы – генераторы, двигатели работают в наиболее экономичном режиме.

В России принят стандарт, по которому частота не должна выходить за пределы в 50+-0.05 Гц. Как видите, осуществить такую точную уставку в несинхронной зоне не получается. Плюс не забываем, что мощность нагрузки меняется каждую секунду, а график построен с интервалом в час.

Читайте также:  Шины для honda varadero

Если частота опустится ниже 48,5 Гц, а к тому времени не удалось поднять мощность генерации (такое бывает при аварийном отключении крупного энергоблока электростанции), то начинает работу АЧР (Автоматическая частотная разгрузка), которая по нескольким ступеням, отключает потребителей. Ее главная задача – остановить снижение частоты в энергосистеме, т.к. генераторы, вращаются в электрическом поле с частотой, кратной частоте системы, а на низких частотах возможно появления сильных вибраций. К тому же уменьшается производительность питательных и прочих насосов на электростанциях, и приходиться вынужденно снижать мощность генерации, т.к. уменьшается количество теплоносителя – воды.

Но отключить можно не каждого потребителя, поэтому все они были разделены на 3 категории. Третья – это потребитель, который без проблем переживет сутки без электроэнергии. К этой категории относится население. Резерв не обязателен. Именно на эту категорию нацелена АЧР.

Вторая – более ответственные потребители, которые будут иметь большой ущерб, брак продукции или экономические потери при отключении. Поэтому таких потребителей можно отключать только на время, необходимое для ручного или автоматического ввода резерва. Таким образом, вторая категория не должна отключаться действием АЧР. Обязательно есть резерв.

Первая категория. Самая ответственная нагрузка. При отключении электроэнергии возможны человеческие жертвы, техногенные катастрофы и прочие прелести человеческой цивилизации. Поэтому эта категория может быть отключена только на время, необходимое для автоматического включения резерва. Наличие резерва обязательно. Кроме того в первой категории выделяют еще одну – особую. Эта категория должна иметь третий резервный источник питания для безопасного завершения работы. Сюда, например, относятся АЭС.

Итак, первая причина объединения энергосистем – поддержание баланса производства и потребления. Вторая причина – при параллельной работе станций можно держать на каждой из них меньший резерв мощности. Он бывает:

1) Вращающийся. Это агрегаты электростанций, работающие в системе на мощности, меньшей максимальной. В среднем, это 50-80 %. В случае необходимости быстро поднять генерацию, в первую очередь использую именно этот резерв.

2) Горячий. К нему относятся агрегаты, которые не включены в систему, но при первой же необходимости могут быть включены за короткое время. В основном, к этому резерву стараются отнести ГЭС, т.к. та тепловых станциях такой режим работы крайне невыгоден.

3) Холодный. Агрегаты можно будет запустить в работу в течение довольно долгого времени.

Третья причина – в ЕЭС можно распределять нагрузку между станциями, для наиболее выгодной экономически работы как самих станций, так и системы. Не стоит забывать, что для ТЭЦ и АЭС наиболее выгодно и безопасно использовать базовый ражим работы. ГРЭС, ГАЭС и, частично, ТЭС нужно активнейшим образом привлекать к регулированию частоты.

Кроме того, мощность нагрузки меняется в течение суток и года. Традиционно в России суточный максимум нагрузки приходится на 11-00 и 19-00, а годовой – на зимнее время года. В течении ночи нагрузка минимальна, что требует разгрузки электростанций.

Основными элементами энергосистем являются сети и подстанции.

В России для сетей переменного тока принята стандартная шкала напряжений: 0.4, 3, 6, 10, 20, 35, 110, 220, 330, 500, 750 кВ. В распределительных сетях городов, в основном, используют напряжения 0.4, 6, 10, 110 кВ; и трансформацию 110/6(10) кВ, а затем 6(10)/0.4 кВ. В сельской местности, в основном, трансформация 35/6(10) кВ. Системные сети, из которых и состоит ЕЭС России, исторически разделились на 2 условные части: ОЭС С-З, часть ОЭС Центра (Брянск, Курск, Белгород), где использую шкалу 110 – 330 – 750 кВ, и остальную, где есть шкала 110 – 220 – 500 кВ. На Кавказе распространена шкала 110 – 330 – 500 кВ.

Сегодня при проектировании новых сетей используют ту шкалу напряжения, которая исторически сложилась в регионах.

Сети разных напряжений можно «узнать» по внешнему виду практически со 100% вероятностью, если они исполнены в виде ВЛ. Не забываем, что система электроснабжения трехфазная, поэтому одна цепь содержит 3 провода (3 фазы). В сетях 0.4 кВ 4 провода (3 фазы и ноль).

1) ВЛ 6 (10) кВ. Один – два изолятора.

2) ВЛ 35 кВ. 3 – 5 изоляторов в гирлянде.

Читайте также:  Герметик для шин низкого давления long way

3) ВЛ 110 кВ 8 -10 изоляторов в гирлянде.

4) ВЛ 220 кВ 12 – 15 изоляторов в гирлянде.

Далее ВЛ можно различать по другим признакам

5) ВЛ 330 кВ. Расщепление фазных проводников на 2 провода.

6) ВЛ 500 кВ. Расщепление фазных проводников на 3 провода.

7) ВЛ 750 кВ. Расщепление фазных проводников на 4-5 проводов.

Вы скажете: «А зачем проводники фаз расщепляют?» Расщепление – это один из методов борьбы с «Коронным разрядом» или попросту – короной. Корона – это самостоятельный газовый разряд, происходящий в резко неоднородных полях. В процессе коронирования воздух вокруг провода нагревается и ионизируется, на это тратиться энергия, к тому же возникают радиопомехи и шумовое загрязнение. Поэтому всячески стараются не допустить резких изменений электромагнитного поля — устанавливают минимальное эквивалентное сечение проводов, экраны на изоляторах и т.д.

Вы могли заметить, что провода крепятся к опорам по-разному. Это связано с функциями опор. Все они делятся на:

1) Анкерные. Эти опоры держат тяжение проводов, а так же их вес и другие воздействия. Расстояние между двумя соседними анкерными опорами называется анкерным пролетом. Анкерные опору позволяют делать повороты линий, их заходы на ПС, а так же уменьшают зону аварии при обрыве проводов. Соседние анкерные пролеты соединяются электрически с помощью перемычки – т.н. шлейфа.

2) В промежутке между анкерными пролетами расположены промежуточные опоры. Они держат вес проводов и ветровые воздействия на провод, и саму опору. По длине линии их должно быть не менее 70% от всех опор.

3) Специальные опоры

Служат для преодолевания каких-либо преград, например, водохранилища. В отличие от предыдущих типов опор, специальные опоры обычно подбирают под каждый отдельный случай и не выпускаются серийно.

Итак, линии, напряжением выше 1 кВ, какие бы они не были – кабельные или воздушные, приходят на ПС – подстанции. Они состоят из силового оборудования – систем и секций шин, силовых и измерительных трансформаторов, выключателей; устройств РЗиА, средств связи и т.д.

Рассмотрим некоторые элементы ПС.

1)Силовой трехфазный трансформатор.

Служит для преобразования одного класса напряжения в другое. Трансформаторы бывают повышающими и понижающими. Трехфазный трансформатор – это фактически 3 однофазных трансформатора, имеющих общий магнитопровод.

При коэффициентах трансформации меньше 3 используют автотрансформаторы, у которых вторичная обмотка является частью первичной, то есть они имеют не только магнитную, но и электрическую связь. Это повышает КПД трансформации.

2) Измерительные трансформаторы.


Рис 14, Рис 14,1

Трансформаторы тока. Включаются в цепь, как и амперметр, последовательно. С их помощью меряют токи, это один из основных элементов РЗиА. Особенность работы состоит в том, что ни при каких условиях нельзя разрывать цепь вторичной обмотки, иначе ТТ выйдет из строя, при этом обязательно будут голливудские эффекты…

Трансформаторы напряжения. Включаются, как и вольтметр, параллельно. От вторичных обмоток помимо защит, питаются непосредственно силовые цепи РЗиА.


Рис 15, 15.1, 15.2
3) Выключатели. Они «немного» отличаются от тех выключателей, что мы привыкли видеть дома. Главные компоненты выключателя – это корпус, привод контактов, ножи контактов и дугогасительная камера. Служат выключатели для отключения токов нагрузки и КЗ. При этом образуется электрическая дуга, которая тем мощнее, чем больше ток в цепи.

Рис 16
Служат, в основном, для создания видимого разрыва для выполнения ремонтных работ и для оперативных переключений, а так же для заземления того, что к ним подключено.

5) Системы и секции шин

Системы и секции шин составляют основу распределительного устройства ПС. Системы шин разделяют на секции для того, чтобы при отказе выключателя присоединения была погашена только одна секция, а не вся система шин. Кроме того, в распределительных сетях секции работают разомкнуто, и в случае потери питания одной секции она сможет получить его с другой секции. Система шин отличается от секции тем, что присоединение на секцию «жесткое», то есть оно может получать питание только от этой секции. А вот если присоединение заведено на систему, то оно может получать питание от разных секций.

6) Распределительное устройство. Оно служит для распределения электрической энергии на одном классе напряжения. Делятся на: открытые (ОРУ)

Рис 18

Вот и все! На этом я заканчиваю свою басню, надеюсь, вам было интересно !

Автор: студент группы ЭС-11б ЮЗГУ Агибалов Сергей

Источник

Поделиться с друзьями
Шинбург