РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ Советский патент 1972 года по МПК H02B5/00 

Изобретение относится к электрически.м распределительным устройствам трехфазного тока высокого нанряжения,

В связи с ростом мощности агрегатов на электрических станциях, трансформаторов или автотрансформаторов на электрических подстанциях увеличением мощности электростанций до нескольких миллионов киловатт, а лодсталций 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 элект ростанций 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 нарущается электроснабжение больщих районов сураны.

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 компенсатор, трансформатор - мост передачи постоянного тока и т. д.) присоединены не через один, а через два нли более выключателя.

Известны такого рода схемы, как четырехугольники, шестиугольники, восьми-, двенадцати и более угольники, два связанных перемычками треугольника, четырехугольника, шестиугольника, схемы Ш1П1Ы-трансформаторы, генератор - трансформатор - линия, полуторная схема н т. д., в частности схема двенадцатиугольн ка с четырьмя параллельными перемычками с двумя выключателями в калчдой и элементом электрической сети, присоединенным между ними, а также полуторная схема, последняя схема еоедннения распределительного устройства считается наиболее надежной.

Несмотря на ряд преимуществ, обеснечиваемых известными схе.мами, они имеют недостаток, заключающийся в том, что нри отключенни выключателя в кольце для ревизии и ремонта н одновременной аварии с выключателем или элементом электрической сети, присоединенным в другой стороне кольца, известные схемы разделяются иа две несвязанные электрическне части. Во многих случаях это приводит к нарушению синхронной работы разделившнхся частей и к небалансу

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 трех 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 присоедиценными элементами электрической сети (3-20) в различном изображении; на фиг. 5-6 - пример выполнения распределительного устройства на щестнадцать присоединений в двух изображениях; на фиг. 7- пример распределительного устройства на восемь присоединений с двумя нормально отключенными выключателями; на 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 13-20, 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 изображенной 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, 3, 6 -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 трех или даже более элементов электрической сети, в схеме по фиг. 1, с числом присоединений восемь илн 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 13, 15, 18 и 20 и четыре трансформатора 14, 16, 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

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 транснортируется.

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 элементы электрической сети. Из фиг. 4 видна полная симметричность и заверщенность схемы, что и обеспечивает ее указанные выще достоинства.

На фиг. 5 и б приведен в 2-х изображениях пример выполнения распределительного устройства на больщее четное количество присоединенных элементов, в данном случае на щестнадцать от увеличения числа присоединений указанные выще положительные свойства схемы не ухудщаются, в противоположность известным схемам, например с двойной системой щин или полуторной, в которых размеры аварий при этом возрастают.

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

Существенно, что постепенное развитие схемы, в связи с возрастанием числа присоединений (например, от первоначальных щести 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 ло 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 дополнительному отключению всего одного элемента.

В описанных выше схемах каждый элемент сети нрисоединен через три выключателя, что и обеспечивает хорошие связи в схемах и высокую надежность. Однако при отключениях линий электропередач, которые происходят чаще, чем отключения трансформаторов, существует онасность отказа выключателя и расщирения из-за этого объема аварии. Хотя вероятность этого невелика и воздействие отключаемого тока на три выключателя не больще, 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 // (/, 2, 5 или 6} выключатель tl на Это время включается. Аналогично при выводе в ремонт одного из выключателей 3, 4, 7, 8 включается выключатель 12.

При выводе в ремонт выключателя 9 или 10 включаются оба выключателя 11 и 12.

Таким образом, сокращением обнхего времени включения линий 13-18 через три выключателя без каких-либо ухудшений свойств уменьшается вероятность аварий нри отказе выключателей.

На фиг. 8 пзображет пример распределительного устройства, соединенного по кольцевой схеме, в которой в из перемычек включено не одни, а дна выключателя с элементом электрической сети, включенным между ними. Хотя надежность этой схемы несколько ниже, чем onncaiiHbix выше схем, и в ней возможно отключение при некоторых авариях трех присоединенных элементов, эта схема экономичнее, так как требует не 1,5, а 1,33 выключателя на присоединенный элемент. Схема по фиг. 8 предназначена для менее ответственных установок.

Описанное распределительное устройство предназначено преимущественно для установок высокого напряжения, но в некоторых случаях при особо высоких требованиях к надежности может быть применено и в установках средннх или низких напряжений.

Предмет изобретения

1. Распределительное устройство высокого напряжения, содержащее 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 щунтирует три последовательно соединенных выключателя кольцевой схемы, при этом каждый элемент электрической сети присоединен посредством трех выключателей.

2. Устройство ио п. 1, отличающееся тем, что часть перемычек кольцевой схемы снабжеь а дополнительным выключателем, а к общей точке доиолиительного и основного выключателей присоединен элемент электрической сети.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что все перемычки кольцевой схемы снабжены донолнительным выключателем, а к общей точке донолнительного и основного выключателей нрисоединеп элемент электрической сети.