Сборные шины распределительных устройств

Необходимость соединения между собой подводящих и отводящих электроэнергию линий обусловливает применение на станциях, подстанциях, распределительных устройствах и пунктах сборных шин.

К сборным шинам присоединяют все генераторы или трансформаторы, вводы и отходящие линии. Электрическая энергия поступает на сборные шины и по ним распределяется к отдельным отходящим линиям. Таким образом, сборные шины являются узловым пунктом схемы соединения, через который протекает вся мощность станции, подстанции или распределительного пункта . Повреждение или разрушение сборных шин означает прекращение подачи электроэнергии потребителям. Поэтому сборным шинам уделяют серьезное внимание при проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок.

Простейшей системой является так называемая одиночная система шин (рис. 1), применяемая в электроустановках малой мощности с одним источником питания.

Рис. 1. Одиночная система шин

На станциях и подстанциях, имеющих два и более трансформатора или генератора, в целях повышения надежности снабжения потребителей электроэнергией шины секционируют, т. е. делят на две, а иногда и большее число частей. К каждой секции должно быть присоединено по возможности равное число генераторов или трансформаторов и отходящих линий (рис. 2).

Рис. 2. Одиночная секционированная система шин с межсекционным разъединителем

Секционирование шин сообщает схеме большую эксплуатационную гибкость (при выходе из работы одной секции шин отключается только часть вводов и отходящих линий).

Отдельные секции шин могут быть соединены между собой разъединителями или выключателями. При секционировании шин разъединителем последний большей частью разомкнут. При этом обе секции работают раздельно, и при повреждении одной из секций питания лишается только часть потребителей. Кроме того, при раздельной работе трансформаторов снижаются токи короткого замыкания на стороне вторичного напряжения.

В случае повреждения трансформатора его отключают и обе секции соединяют между собой разъедиителем, отключив предварительно для предотвращения перегрузки неответственные потребители.

Допустима также работа с включенным разъединителем для обеспечения равномерного распределения нагрузки между питающими линиями. В этом случае при аварии на одной из секций прекращается питание электроэнергией всех потребителей на время, необходимое для разделения секций. В случае же автоматического отключения одного из источников питания второй источник будет перегружен в течение времени, необходимого для отключения неответственных потребителей.

При наличии межсекционного выключателя (рис. 3) последний может быть также при работе замкнутым или разомкнутым.

Рис. 3. Одиночная секционированная система шин с межсекционным выключателем

При работе с замкнутым выключателем его снабжают максимальной токовой защитой, которая автоматически отключает поврежденную секцию. Однако такое решение не рекомендуется, поскольку оно не дает существенных преимуществ по сравнению со схемами с межсекционными разъединителями.

Применение межсекционного выключателя рекомендуется только в тех случаях, когда он используется для автоматического включения резервного питания от другого рабочего источника и при нормальной работе электроустановки находится в разомкнутом состоянии.

При наличии на подстанции одиночной секционированной системы шин резервирующие друг друга отходящие линии следует присоединять к различным секциям шин.

Для большей надежности питания и большего удобства эксплуатационных переключений на крупных станциях и подстанциях применяют двойную систему шин (рис. 4), которая допускается только при наличии соответствующего обоснования в каждом отдельном случае.

Рис. 4. Двойная система сборных шин

При нормальной работе электроустановки одна система шин является рабочей, а другая — резервной. Обе системы шин могут быть соединены между собой шиносоединительным выключателем, который позволяет осуществить переход с одной системы шин на другую без перерыва в подаче энергии, а также может быть использован в качестве замены любого из выключателей электроустановки. В последнем случае линию, с которой выключатель снят для ремонта, присоединяют к резервной системе шин и соединяют рабочую и резервную системы шин шиносоединительным выключателем.

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

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Чем отличается система шин от секции шин: определим основные признаки

Первоначально надо понять, что такое система шин и секции шин отдельно, а потом уже разбираться, чем отличается система шин от секции шин. На первый взгляд, кажется, что несложно найти пояснения всем специализированным терминам, но намного сложнее разобраться в исключениях из правил или многоплановом использовании шинопроводов разных типов и категорий. Постараемся в статье распознать, чем отличается система шин от секции шин, более подробно, делая акценты на основные технические характеристики и спектры возможностей.

Что такое система шин и почему могут возникать путаницы при определении силового кабеля?

Первоначально воспользуемся определением «система шин» из технической литературы, и поймем, что под данным понятием подразумевается специальный комплект элементов. Эти элементы могут быть связаны между собой, формируя работоспособную энергосистему. Абсолютно все элементы присоединены к электрическим распределительным устройствам, поэтому и способны бесперебойно и по назначению функционировать.

Важно помнить! Все существующие распределительные устройства на подстанциях отличаются номинальным, то есть прописанным в технических документах, уровнем напряжения, а также определенной мощностью генераторов, трансформаторов. Каждая созданная сеть рассчитана на определенную мощность, режим работы и на количество обслуживаемых объектов.

И если, например, потенциальному заказчику для реализации проекта будет необходимо использовать распределительные устройства с одной системой шин, то само энергооборудование будет содержать выключатель и два разъединителя. Один – шинный, а второй – линейный.

В кругу специалистов для понятия «система шин» ввели синоним – «сборные шины». И если о них заходит разговор, то каждый понимает, что речь идет о стандартном устройстве, которое представляет собой продуманную систему шинопроводов. И все элементы системы фиксируются на специальных опорах, при этом защищены изоляционным материалом или специальными внешними коробами. Их монтаж проходит в специально отведенных для этого помещениях, технических коридорах. Первостепенная задача системы шин или сборных шин – сформировать энергетический канал с бесперебойной подачей необходимых силовых импульсов к имеющимся объектам и ответвленным магистралям.

Системы шин перед эксплуатацией обязательно тестируются, то есть разработчики и производителя всегда планово проводят типовые испытания систем шин и секций шин, и в этом отличий нет.

Если к системе шин планируют создать отходящие присоединения, то применяют отпайки, через которые и запитывают новые элементы.

Что такое двойная система шин и как она формируется специалистами?

Первоначально представьте, что специалистами создана система шин, она успешно функционирует. Потом возникает необходимость расширять проект, увеличивать подачу мощности. Тогда специалисты могут посоветовать заказчику создать двойную систему шин. Она обычно создается для обеспечения резервирования одной системы шин.

Для монтажа и комплектации слаженной системы используются разъединители, рубильники, дополнительные выключатели органично дополняют уже имеющиеся присоединения с первой системы.

Иногда бывает так, что в двойной системе одна из шинных систем делается рабочей, а вторая – резервной, то есть вспомогательной, аварийной, запасной, на случай, если будет необходимо увеличить подачу напряжения, возобновить подачу импульса. Но чаще всего на силовых подстанциях коммутация или соединение электрических цепей происходит параллельно, то есть для одних присоединений формируется одна система шин, а вторая обслуживает другие участки.

Что такое обходная система шин или как прожить без форс-мажорных ситуаций?

Представим ситуацию, что одна из цепей была повреждена или замечены сбои в секции шин, нарушается работа целой системы. Нормально функционировать энергооборудование уже не может, поэтому необходимо проводить ремонтно-профилактические работы, выполнять диагностику цепи. И в таких форс-мажорных случаях при работе секций шин и системы шин в выигрыше остаются собственники объектов с обходной системой шин. В чем ее преимущества?

• Обходная система шин обеспечивает нормальную коммутацию на подстанциях, когда идет присоединение к распределительным устройствам нескольких систем, которые функционируют либо одновременно, либо попеременно.
• Обходная система шин обеспечивает должную защиту секций шин, позволяет переводить систему в ремонтный режим. А это значит, что когда одна из систем отключается или аварийно выходит из строя, то на подстанции срабатывает резервное подключение, то есть вступает в действие обходная система шин.
• Обходная система шин переводит в резерв не существующие две системы шинопроводов, а стандартные выключатели любого из имеющихся присоединений. И это становится возможным благодаря продуманным подключениям обходной системы к каждому присоединению через разъединитель.

Таким образом, становится понятнее, что ж такое система шин. Это понятие является широким в энергосистеме, так как существует несколько типов и видом систем шин, а все они могут секционироваться, то есть разделяться на секции шин распределительных устройств. И это свойство очень важное и полезное, так как при сегментации шин удается обеспечить подстанции большую надежность. И когда степень секционирования НКУ такова, что позволяет выделить поврежденный участок в системе шин, провести ремонтные работы, оставляя при этом в работе часть присоединений.

Что такое секции шин и насколько они важны для функционирования шинопроводов?

В технической литературе имеется определение «секций шин», и оно звучит следующим образом: секции шин – это определенные части системы шин, отделенные друг от друга коммутационными аппаратами. В сущесвующих ГОСТах прописаны различные типы секционирования. И чаще всего выделяют шесть типовых форм секционирования, а именно:

1. Системы шин без внутреннего разделения, когда главная шина, вводные и выводные функциональные блоки, распределительные шины функционируют одной системой, не разделяются на блоки перегородками или барьерами.
2. Системы шин с разделением шин и узлов функционирования, но при этом зажимы для внешних проводников от шин не разделяются барьерами из металла или пластика.
3. Сегментирование шин и функциональных узлов с зажимами внешних проводников.
4. Разделение функциональных узлов друг от друга, а также от имеющихся шин. Дополнительно барьерами отделены зажимы внешних проводников от блоков, но с шинами у них остается взаимосвязь.
5. Разделение всех имеющихся в системе функциональных узлов друг от друга, а также от шин. Зажимы внешних проводников находятся в одном блоке, поэтому отделены и от шин, и от функциональных узлов. При таком сегментировании легко проводить испытания секции сборных шин, ее ремонтировать и вводить в эксплуатацию.
6. Система шин, когда функциональные узлы находятся в одном отсеке с зажимами внешних проводников.

Таким образом, существует шесть типов сегментирования, когда проявляются разные варианты изоляции и взаимодействия главной шины, функциональных блоков, распределительных шин, зажимов для отходящих проводников. При любой комплектации система шин работоспособна.

Для чего надо рекомендуется выполнять сегментацию шин и почему без этого не обойтись?

Для разделения основных элементов системы шин используют перегородки или металлические барьеры. Они необходимы, чтобы повысить безопасность персонала, который обслуживает энергосистему и локализировать нежелательные процессы.

При правильной сегментации ремонтные работы не будут останавливать процесс, все формы секционирования НКУ позволяют все восстановить быстро, без остановки системы.

Таким образом, обходная секция шин позволяет создать достойную функционирующую систему шинопроводов, которые и легко монтировать, и обслуживать, то есть вовремя выполнять технические осмотры, тестирование, ремонтные работы. В итоге становится понятно, что система шин – это комплект шинопроводов, которые для оптимизации лучше поддавать сегментированию, чтобы улучшить процесс подачи энергоимпульса при обслуживании нескольких силовых линий или объектов.

Источник

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.

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!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник