Распределительное устройство высокого напряжения

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сооз Советских Социалистических Республикубликов при Совете МиСССР Л 111,197 ования описания а опуо Авторызобретенпя А, Н. Филимонов и Ю, А. ЯкубСеверо-Западное отделение Всесоюзного государственногоизыскательского и научно-исследовательского инстЭнергосетьпроект аявител оектноа АСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВЬСОКО НАПРЯЖЕНИЯИзобретение относится к электрическим распределительным устройствам трехфазного тока высокого напряжения.В связи с ростом мощности агрегатов на электрических станциях, трансформаторов 5 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 10 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 кило ватт, - вопросы надежности электрических распределительных устройств электростанций и подстанций приобретают большое значение, так как недостаточная надежность их приводит при авариях к выпадению большой мощ ности, к потере устойчивости и к крупным системным авариям, при которых нарушается электроснабжение больших районов страны.Преимущественное распространение в мощных установках получили так называемые 25 замкнутые кольцевые или многоугольные схемы, в которых элементы электрических сетей (к которым относятся трансформаторы, автотрансформаторы, линии электропередачи, а также реакторы, батареи конденсаторов, 30 блоки генератор-трансформатор, трансформатор-синхронный компенсатор, трансформатор - мост псрсдачи постоянного тока и т. д.) присоединены нс через один, а через два или более выключателя.Известны такого рода схемы, как четырехугольники, шестиугольники, восьми-, двенадцати и более угольники, два связанных перемычками треугольника, четырехуголытика, шестиугольника, схемы шины - трансформаторы, генератор - трансформатор - линия, полуторная схема и т, д., в частности схема двенадцатиугольника с четырьмя параллельными псремычкамп с двумя выключателями в каждой и элементом электрической сети, присоединенным между ними, а также полуторная схема, последняя схема соединения распределительного устройства считается наиболее надежной.Несмотря на ряд преимуществ, обеспечиваемых известными схсмамн, они имеют недостаток, заключающийся в том, что при отключении Выклочателя В кольце для ревизи и ремонта и одновременной аварии с выключателем или элементом электрической сети, присоединенным в другой стороне кольца, известные схемы разделяются на две несвязанные электрические части. Во многих случаях это приводит к нарушению синхронной работы разделившихся частей и к небалансумощностей 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 (13 - 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; 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, двенадцати- угольник 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 изобра 5 10 15 го гь зо 35 40 45 50 55 60 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, 3, 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 13, 15, 18 и 20 и четыре трансформатора 14, 1 б, 17 и 19 на подстанции (или четыре блока генератор- трансформатор 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 более60 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 транспортируется.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 вы 1 лючатели, а к углам присоединены элементы 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 ца большее четное количество присоединенных элементов, в данном случае на шестнадцать от увеличения числа присоединений указанные выше положительные свойства схемы це ухудшаются, в противоположность известным схемам, например с двойной системой шиц или полуторной, в которых размеры аварий цри этом возрастают.Как и в известных схемах, для дополнительного присоединения к схеме малоответствецного элемента (реактор, короткая линия), возможна установка рядом с одним цз изображенных выключателей дополнительцого 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 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 трехрядцом 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 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, су 5 10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 ществует опасность отказа выключателя ц расширения из-за этого объема аварии. Хотя вероятность этого невелика ц 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 це 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 нц прикаких авариях с одним из присоединенных элементов сети илц 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 илц б) выключатель 11 на это время включается. Аналогично прн выводе в ремонт одного из выключателей 3, 4, 7, 8 включается выключатель 12.При выводе в ремонт выключателя 9 цлц 10 включаются оба выключателя 11 и 12,Таким образом, сокращением общего времени включения линий 18 - 18 через трц выклсчателя без каких либо у.ОдшециЙ сВОЙстВ схемы уменьшается вероятность аварий при отказе выключателей.На фиг. 8 изображен пример распределительного устройства, сосдццсццсго по кольцевой схеме, в которой В каждой цз перемычек Вкл 1 ОчецО це Однц, а дВа Выключателя с элементом электрической сети, включенным между кими. Хотя надежность этой схемы несколько ниже, чем описанных выше схем, ц в цей возможно отключение прц некоторых авариях трех присоединенных элементов, эта схема экономичнее, так как требует це 1,5, а 1,33 выключателя на присоединенный элемент Схема по фиг. 8 предназначена для менее ответствс 1 гных установок.Описанное распределцтсльцое устройство предцаз 1;ачецо преимущественно для установок высокого напряжения, цо в некоторых случаях 1.ри особо высоких требованиях к надежности может быть применено и в устацовках средних цлп 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 шуцтцрует три после349053 Рог г ,Составитель К. Фотинаедактор В. Фельдман Тскред А. Камышникова Корректоры: Е. Талалаеваи С. Сатагулова Заказ 2637/3 Изд.1166 Тираж 406 ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Со Москва, )К, Раушская наб., д. 45пография, пр. Сапунова, 2 довательно соединенных выключателя кольцевой схемы, при этом каждый элемент электрической сети присоединен посредством трех выключателей,2. Устройство по и. 1, отличаюиееся тем, что часть перемычек кольцевой схемы снабжена донос 1 иельным выключателем, а к общси точке дополнительного и основого выкгпочателсй присоединен элемент электрической сети,3, Устройство по п. 1, отличающееся тем,что все перемычки кольцевой схемы снабжены5 дополнительным выключателем, а к общейточке дополнительного и основного выключателей присоединен элемент электрическойсети.