Глава 1. Принципы построения схем электрических соединений энергообъектов

1.1. Общие сведения и определения

Главная схема (ГС) электрических соединений энергообъекта – это совокупность основного электротехнического оборудования, коммутационной аппаратуры и токоведущих частей, отражающая порядок их соединения между собой.

В общем случае элементы главной схемы электрических соединений можно разделить на две части:

- внешние присоединения (далее Присоединения) – генераторы, блоки «генератор–трансформатор», трансформаторы, автотрансформаторы, линии электропередачи, шунтирующие реакторы;

- внутренние элементы, которые в свою очередь делятся на:

· схемообразующие – элементы, образующие структуру схемы: коммутационная аппаратура (выключатели, разъединители, отделители и т.п.), токоведущие части (сборные шины, участки токопроводов), токоограничивающие реакторы;

· вспомогательные – элементы, предназначенные для обеспечения нормальной работы ГС: трансформаторы тока, напряжения, разрядники и т.п.

Неуклонная тенденция концентрации мощности на энергетических объектах остро ставит проблемы, связанные с надежностью и экономичностью электроэнергетических систем (ЭЭС) в целом и, в частности, с созданием надежных и экономичных главных схем электрических соединений энергообъектов и их распределительных устройств (РУ). Проблема надежности и экономичности ГС связана, с одной стороны, с повышением значимости ее присоединений для сохранения нормальной работы ЭЭС, а с другой – со значительным ростом единичной стоимости оборудования ГС. Прежде всего (но не исключительно) это касается РУ сверхвысокого и ультравысокого напряжения.

В связи с уникальностью объектов и значительной неопределенностью исходных данных процесс выбора главной схемы всегда является результатом технико-экономического сравнения конкурентоспособных вариантов, цель которого – выявить наиболее предпочтительный с точки зрения удовлетворения заданных качественных и количественных условий. Учет экономических, технических и социальных последствий, связанных с различной степенью надежности ГС, в настоящее время представляет наибольшую сложность этапа технико-экономического сравнения. Это связано, в первую очередь, с недостаточностью исходных данных (особенно статистических характеристик надежности), сложностью формулирования показателей надежности ГС в целом и определения ущербов от недоотпуска электроэнергии и нарушений устойчивости параллельной работы ЭЭС.

Основное назначение схем электрических соединений энергообъектов заключается в обеспечении связи ее присоединений между собой в различных режимах работы. Именно это определяет следующие основные требования к ГС:

- надежность – повреждения какого-либо присоединения или внутреннего элемента не должны, по возможности, приводить к потере питания исправных присоединений;

- ремонтопригодность – вывод в ремонт какого-либо присоединения или внутреннего элемента не должен, по возможности, приводить к потере питания исправных присоединений и снижению надежности их питания;

- гибкость – возможность быстрого восстановления питания исправных присоединений;

- возможность расширения – подключение к схеме новых присоединений без значительных изменений существующей части;

- простота и наглядность – снижение возможных ошибок эксплуатационного персонала;

- экономичность – минимальная стоимость при условии выполнения перечисленных выше требований.

Анализ надежности схем электрических соединений осуществляется путем оценки последствий различных аварийных ситуаций, которые могут возникать на присоединениях и элементах ГС (любое Присоединение и любой элемент ГС могут послужить источником отказа и любой из них необходимо периодически ремонтировать).

Условно аварийные ситуации в ГС можно разбить на три группы:

- аварийные ситуации типа “отказ” – отказ какого-либо Присоединения или элемента ГС, возникающий при нормально работающей ГС;

- аварийные ситуации типа «ремонт» – ремонт какого-либо Присоединения или элемента ГС;

- аварийные ситуации типа «ремонт+отказ» – отказ какого-либо Присоединения или элемента ГС, возникающий в период проведения ремонтов элементов ГС.

Все известные в настоящее время ГС построены на основных принципах подключения присоединений, которые будут рассмотрены далее.