Схемы с двукратным принципом подключения присоединений

В данном классе схем для коммутации присоединения требуется срабатывание двух выключателей. Сюда относятся схемы, наиболее широко применяемые в настоящее время в качестве схем РУ энергообъектов на напряжениях 330–500 кВ и выше.

Родоначальником данного класса является схема многоугольника (рис. 1.3).

Рис. 1.3 ‑ Схема многоугольника

Схема содержит выключатели (число выключателей равняется числу присоединений, соединенных в кольцо) и разъединители, которые расположены с обеих сторон выключателя (для проведения ремонтов). Присоединения подключены между выключателями и также снабжены разъединителями по условиям ремонтопригодности. Схема многоугольника обладает наибольшей устойчивостью в аварийных ситуациях типа «отказ»: короткое замыкание на любом присоединении или элементе данной схемы отключается всего двумя выключателями (в том числе и отказ любого выключателя схемы или любого ее присоединения). Данное свойство схемы особенно ценно с точки зрения ликвидации цепочечных аварий, которые локализуются всего одним дополнительным выключателем. Отметим, что из известных схем данным свойством обладает лишь схема многоугольника.

Рис. 1.4 – Схема многоугольника в период ремонта выключателя Q1

Основной недостаток схемы многоугольника заключается в резком изменении конфигурации схемы при ремонтах любого оборудования кольца (рис. 1.4.).

Схема из кольцевой превращается в разомкнутую цепочку. И в этот период любое повреждение может привести к тяжелым последствиям. Например, отказ W4 в период ремонта Q1 приводит к необходимости отключения Q4 и Q5, что приводит к делению схемы на части, а следовательно, к резкому изменению структуры энергосистемы.

Применяемые в настоящее время для высоких классов напряжения схемы «3/2» (рис. 1.5.) и «4/3»являются, по сути, схемами смежных многоугольников.

Существенное увеличение числа выключателей приводит к тому, что при ремонтах выключателей снижается надежность не всех, а части присоединений (размыкается не все кольцо, а только его часть). Так, например, при ремонте Q1 присоединения W1 и W4 становятся «односвязными» и отказы Q7, Q8, Q9 или A2 приводят к отделению этих присоединений от остальной части схемы и, как следствие этого, к существенному изменению структуры энергосистемы. Кроме этого, в названных выше схемах существуют режимы (ремонты систем сборных шин), при которых размыкаются все кольца и снижается надежность всех присоединений. На рис. 1.6 приведена структура схемы «3/2» в период ремонта системы шин. Из приведенного рисунка видно, что любая аварийная ситуация в районе второй системы сборных шин приводит к полному делению схемы на три несвязные цепочки, что безусловно повлечет за собой серьезную системную аварию.

Рис. 1.5 – Схема «3/2»

Поведение более экономичной схемы «4/3» качественно не отличается от поведения схемы «3/2», имеют место только количественные отличия. Так, например, в период ремонта выключателя в схеме «3/2» снижается надежность двух присоединений, а в период ремонта выключателя в схеме «4/3» снижается надежность трех присоединений.

Рис. 1.6 – Схема «3/2» в период ремонта системы шин

Одним из достоинств схем «3/2» и «4/3» в сравнении со схемой многоугольника считается то, что при отказе крайних выключателей цепочек на время оперативных переключений теряет питание одно присоединение. Однако это достоинство мнимое, поскольку при этом требуется срабатывание трех, а не двух выключателей, как в многоугольнике. И, кроме того, подобный результат можно получить и в схеме многоугольника, применив избыточное число выключателей. Так, например, если создать многоугольник из 9-ти выключателей и подключить к нему 6 присоединений, то отказы трех выключателей будут приводить к потере на время оперативных переключений двух присоединений, а отказы 6-ти выключателей – к потере одного. При этом локализация отказа всегда производится двумя выключателями.

Сохранение кольца в различных режимах работы, безусловно, является важной задачей. Решение ее позволило бы резко повысить надежность отдельных присоединений и целостность узла энергосистемы. Особенно важно решить эту задачу для высоких классов напряжения, на которых значимость отдельных присоединений велика, а деление узла на части приводит к тяжелым системным авариям.