Распределительное устройство высокого напряжения

Распределительное устройство высокого напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 349053

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Со1оа Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 29.Х.1966 (¹ 1109588/24-7) с присоединением заявки ¹ 1123634/24-7

Приоритет

Опубликовано 23Х11!.1972. Бюллетень ¹ 25

Дата опубликования описания 28Л III.1972

Ч. 1iл. Н 02Ь 5 00 комитет по делам иаобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УД1 621.316.3,061 (088.8) Авторы изобретения

Заявитель

А. Н. Филимонов и Ю. А. Якуб

Северо-Западное отделение Всесоюзного государственного проектноизыскательского и научно-исследовательского института

«Энергосетьпроект»

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВЬ1СОКОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электрическим распределительным устройствам трехфазного тока высокого напряжения.

В связи с ростом мощности агрегатов на электрических станциях, трансформаторов или автотрансформаторов на электрических подстанциях увеличением мощности электростанций до нескольких миллионов киловатт, а подстанций до нескольких миллионов ква, повышением напряжения до 330 — 500 и выше киловольт, причем по линии электропередачи передается мощность миллион и более киловатт, в связи с объединением электростанций и подстанций в крупные энергосистемы мощностью во много десятков миллионов киловатт, — вопросы надежности электрических распределительных устройств электростанций и подстанций приобретают большое значение, так как недостаточная надежность их приводит при авариях к выпадению большой мощности, к потере устойчивости и к крупным системным авариям, при которых нарушается электроснабжение больших районов страны.

Преимущественное распространение в мощных установках получили так называемые замкнутые кольцевые или многоугольные схемы, в которых элементы электрических сетей (к которым относятся трансформаторы, автотрансформаторы, линии электропередачи, а также реакторы, батареи конденсаторов, блоки генератор-трансформатор, трансформатор-синхронный компснсатор, трансформатор — мост псрсдачи постояш1ого тока и т. д.)

IlpHcocäèíñíû нс через один, а через два нли более выключателя.

Известны такого рода схемы, как четырехугольники, шестиугольники, восьми-, двенадцати и более уголы1ики, два связанных перемычками треугольника, четыреятолыти10 ка, шестиугольника, схемы шины — трансформаторы, генератор — трансформатор — линия, полуторная схема н т. д., в частности схема двснадцатиугольннка с четырьмя параллельными псремычкамп с двумя выключателями

15 в каждой и элементом электрической сети, присоединенным между ними, а также полуторная схема, последняя схема соединения распределительного устройства считается наиболее надежной.

20 Несмотря на ряд преимуществ, обеспечиваемых известными схсмамн, онн имеют недостаток, заключающийся в том, что при отключенпп Выкл1очателя В кольце для ревизи!1 и ремонта и одновременной аварии с выклю25 чатслем нли элсмснтом электрической сети, присоединенным в другой стороне кольца, известные схемы разделяются на две несвязанные электрические части. Во многих случаях это приводит к нарушению синхронной

30 работы разделившихся частей и к небалансу

349053 мощностей в них, что имеет результатом крупные системные аварии с тяжелыми последствиями. Полуторная схема, а также ряд других схем, подвержены, хотя и редким, но тяжелым по последствиям авариям, когда при ревизии одной системы шин происходит авария с выключателем, присоединенным к другой системе шин, в этом случае вся схема разваливается на несвязанные друг с другом части по два элемента в каждой.

Во многих из указанных схем авария с выключателем приводит к отключению не двух элементов в замкнутой электрической схеме, что неизбежно, а трех или даже более. Все это снижает надежность известных схем.

Предложенное распределительное устройство высокого напряжения свободно от указанных недостатков, благодаря тому, что с целью повышения надежности каждая перемычка с выключателем шунтирует три последовательно соединенных выключателя кольцевой схемы, при этом каждый элемент электрической сети присоединен посредством трек выключателей. Часть перемычек кольцевой схемы снабжена дополнительным выключателем, а к общей точке дополнительного и основного выключателей присоединен элемент электрической сети. В защищаемом распределительном устройстве дополнительным выключателем могут быть снабжены все перемычки кольцевой схемы.

На фиг. 1 — 4 приведены примеры распределительного устройства, включенного по кольцевой схеме, с перемычками с одним выключателем (1 — 12) и с восемью присоединенными элементами электрической сети (18 — 20) в различном изображении; на фиг. 5 — 6 — пример выполнения распределительного устройства на шестнадцать присоединений в двух изображениях; на фиг. 7— пример распределительного устройства на восемь присоединений с двумя нормально отключенными выключателями; HB фиг. 8— пример распределительного устройства, выполненного по кольцевой схеме с перемычками, содержащими два выключателя, с присоединенным между ними элементом электрической сети.

Принципиальная однолинейная схема (см. фиг. 1) распределительного устройства, содержит выключатели 1 — 12 и присоединенные элементы электрической сети 18 — 20, например линии электропередачи, трансформаторы и т. д. Разъединители, разрядники и другие на чертежах не показаны.

В известных схемах (например, двенадцатиугольник с четырьмя перемычками или полуторная схема) все перемычки в кольцевой схеме расположены в одном направлении (на чертеже — параллельно). Вследствие этого,при отключении одного из выключателей кольца и аварии с расположенным на противоположной стороне кольца элементом или выключателем схема разделяется на две не связанные электрически части. При изобра5

15 го

25 зо

65 женной на фиг. 1 схеме распределительного устройства указанное не имеет места. Например при выведенном в ремонт выключателе

10 и аварии с выключателем 2 отключатся выключатели 2, 8, б и 7, а также два присоединенных элемента электрической сети 14 и

15. Однако связь верхней и нижней частей схемы сохраняется по перемычкам противоположного направления с выключателями

4 и 12.

Аналогичные последствия в фиг. 1 имеют место и при выводе в ремонт любого другого выключателя и аварии с любым, другим выключателем или элементом электрической сети. Наличие перемычек в противоположных направлениях обеспечивает надежную связанность схемы и отсутствие ее разделения на части. В известных схемах возможны при выводе в ремонт одного из выключателей и аварии с другим выключателем, отключения трек или даже более элементов электрической сети, в схеме по фиг. 1, с числом присоединений восемь или более, отключается не более двух элементов.

В некоторых известных схемах, например даже в такой надежной как полуторная, при выводе выключателя в ремонт и при аварии с одним из элементов электрической сети имеют место отключения других исправных элементов сети.

В схеме на фиг. 1 таких аварий не бывает, в ней нет также несекционированных шин, на которые коммутировалось бы .несколько элементов, вследствие этого отсутствуют тяжелые аварии, имеющие место в схемах с шинами, например в полуторных схемах.

Увеличение количества присоединений сверх восьми свойств схемы не изменяет, в то время как в полуторной схеме объем аварий с ростом числа присоединений возрастает.

Количество выключателей, приходящихся на одно присоединение, как и в,полуторной схеме, равно 1,5. Поэтому предложения схема с учетом ее преимуществ является улучшенной полуторной схемой.

На фиг. 2 та же схема на восемь присоединений изображена в виде кольца из совмещенных двумя сторонами четырехугольников.

Электрически эта схема, как и схемы фиг. 3 и 4, полностью идентична со схемой фиг. 1, при показанной на них нумерации выключателей и элементов электрической сети. На фиг. 3 та же схема на восемь присоединений изображена в виде, более удобном для применения в технических чертежах. Здесь четыре линии электропередачи 18, 15, 18 и 20 и четыре трансформатора 14, 1б, 17 и 19 на подстанции (или четыре блока генератортрансформатор на электростанции) размещены в шахматном порядке, т. е. включены на расстоянии двух выключателей. При таком размещении при выводе в ремонт любого выключателя и при аварии с любым другим выключателем или элементом сети иногда не отключаются одновременно два или более

349053

65 трансформатора (или блока генератор— трансформатор) или же две линии, а отключаются линия и трансформатор, т. е. отключается как потребитель или источник мощности, так и линия, по которой она транспортируетсяя.

Так как в полуторной схеме при любом размещении присоединенных элементов не удается избежать отключений, при некоторых авариях, двух (или более) блоков генератор — трансформатор или линий (например, параллельных), что значительно тяжелее по последствиям, то указанное свойство является важным дополнительным преимуществом схемы.

На фиг. 4 та же схема на восемь присоединений изображена в виде пространственного тела — куба, в грани которого включены выключатели, а к углам присоединены элементь1 электрической сети. Из фиг. 4 видна полная симметричность и завершенность схемы, что и обеспечивает ее указанные выше достоинства.

На фиг. 5 и 6 приведен в 2-х изображениях пример выполнения распределительного устройства на большее четное количество присоединенных элементов, в данном случае на шестнадцать от увеличения числа присоедиHeEIHH указанные выше положительные свойства схемы не ухудшаются, в противоположность известным схемам, например с двойной системой шин или полуторной, в которых размеры аварий при этом возрастают.

Как и в известных схемах, для дополнительного присоединения к схеме малоответственного элемента (реактор, короткая линия), возмо?кна установка рядом с одним из изображенных выключателей дополнительного выключателя и присоединение между ними этого элемента, что не изменяет существа

СХЕМЫ В ЦЕЛО;I.

Существенно, что постепенное развитие схемы, в связи с возрастанием числа присоединений (например, от первоначальных шести до шестнадцати при постепенной установке агрегатов на крупной электростанции) осуществляется без затруднений путем установки трех выключателей на каждые два дополнительных присоединения, как и в полуторной схеме.

Конструктивно распределительное устройство может быть выполнено как при расположении оборудования в плане,по фиг, 3, так и при однорядном двухрядном или трехрядном расположении выключателей.

При этом на фиг. 3 даже обрыв линии 21 и падение ее на перемычку,не вызывает тяжелых последствий и приводит к дополHèòåëbному отключению всего одного элемента.

В описанных выше схемах каждый элемент сети присоединен через три выключателя, что и обеспечивает хорошие связи в схемах и высокую надежность, Однако при отключениях линий электропередач, которые происходят чаще, чем отключения трансформаторов, су5

З0

50 ществует опасность отказа выключателя и расширения из-за этого объема аварии. Хотя вероятность этого невелика и воздействие отключаемого тока на три выключателя не больше, чем на два или один, однако в некоторых случаях целесообразно коммутировать большинство линий, в течение большей части времени, через два выключателя.

В описанных выше схемах указанное выполняется отключением в нормальном режиме (когда выключатели не выведены в ремонт) части выключателей, как это показано на фиг. 7, где изображен пример схемы на восемь присоединений.

Здесь выключатели 11 и 12 нормально отключены. Несмотря на это ни прикаких авариях с одним из присоединенных элементов сети или с выключателем не происходит разделения схемы на части или отключения больше, чем двух элементов сети.

В случае, когда выводится в ремонт один из выключателей расположенных вблизи выключателя 11 (1, 2, 5 илн б) выключатель 11 на это время включается. Аналогично прн выводе в ремонт одного из выключателей 8, 4, 7, 8 включается выключатель 12.

При выводе в ремонт выключателя 9 плн

10 включаются оба выключателя 11 и 12.

Таким образом, сокращением общего времени включения линий 18 — 18 через три выклlОчателя без каких-лllбс 3 худшениЙ свойств сымLI уменьшается вероятность аварий при отказе выключателей.

На фиг. 8 изображен llpH lcp pacllpc1C Hтельного устройства, соединенного пo кольцевой схеме, в которой в каждой нз перемычек включено не один, а дга выключателя с элементом электрической сети, включенным между кими. Хотя надежность этой сымы несколько ниже, чем описанных выше схем, и в Hell возможно отключение при некоторых авариях треx присоединенных элементов, эта схема экономичнее, так как требует не 1,5, а 133 выключателя на присоединенный элемент Схема по фиг. 8 предназначена для менее QTBETcTBOIIEIIlx. установок.

Описанное распределнтсльное устройство предназ1;ачено преимущественно для устаноBoI< высокого напряжения, но в некоторых случаях I ри особо высоких требованиях к надежности может быть применено и в установках средних илп низких напряжений.

Предмет изобретения

1. Распределительное устройство высокого напряжения, содержа1цее выключатели, соединенные по кольцевой схеме, с присоединенным между ними четным числом элементов электрической сети, например, линий электропередач и трансформаторов, перемычки с выключателями, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, каждая перемычка с выключателем шунтирует три после349053

Ьа 7 туг 3

Фыз 4

Фиг. 5

Составитель К. Фотина

Тскред А. Камышникова

Корректоры: Е. Талалаева и С. Сатагулова

Редактор В. Фельдман

Заказ 2637/!3 Изд. Jio o1166 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, >К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 довательно соединенных выключателя кольцевой схемы, при этом каждый элемент электрической сети присоединен посредством трсх выключателей.

2. Устройство по и. 1, отличаю!цееся тем, что часть перемычек кольцевой схемы снабжена донос!1!и!ельным выключателем, а к общей то.-!кс дополнительного и основного выкгпочатслсй присоединен элемент электри вской сети, 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что все перемычки кольцевой схемы снабжены дополнительным выключателем, а к общей точке дополнительного и основного выключателей присоединен элемент электрической сети.