Номер патенту: 56760

Опубліковано: 25.01.2011

Автор: ТІТКОВ ЄВГЕН ПЕТРОВИЧ

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Розподільний пристрій високої напруги, що містить дві системи шин, які з'єднані ланцюжками з трьох та двох вимикачів і роз'єднувачів, встановлених з кожного боку кожного вимикача ланцюжків, а до кожної розвилки з двох послідовно з'єднаних роз'єднувачів двох вимикачів ланцюжків, через роз'єднувачі приєднань, підключені приєднання у вигляді ліній з іншим розподільним пристроєм і трансформаторів блоків (генератор - трансформатор з вимикачами генераторної напруги), який відрізняється тим, що коло між вимикачем і роз'єднувачем у його колі з боку лінії, підключеної цим вимикачем до однієї системи шин, з'єднане принаймні однією перемичкою й роз'єднувачем з іншою принаймні однією лінією, при цьому об'єднані принаймні однією перемичкою й роз'єднувачами лінії, через вимикачі й роз'єднувачі у колах вимикачів цих ліній і вимикачі й роз'єднувачі інших приєднань у ланцюжках цих ліній, підключені до іншої системи шин, причому при великій кількості ланцюжків з трьох вимикачів, секціонованих системами шин, ланцюжки, з об'єднаних перемичками ліній, встановлені на кожній секції шин.

Текст

Розподільний пристрій високої напруги, що містить дві системи шин, які з'єднані ланцюжками з трьох та двох вимикачів і роз'єднувачів, встановлених з кожного боку кожного вимикача ланцюжків, а до кожної розвилки з двох послідовно з'єднаних роз'єднувачів двох вимикачів ланцюжків, через роз'єднувачі приєднань, підключені приєднання у вигляді ліній з іншим розподільним пристроєм і трансформаторів блоків (генератор - трансформа 3 монтів вимикачів середнього ряду можлива одночасна втрата двох ліній або двох одиничних або спарених блоків. Використання такої схеми пристрою може бути тільки в енергосистемах зі значним резервом потужності, в яких одночасне відключення двох блоків або двох ліній не приведе до порушення стійкості енергосистеми, що обмежує застосування цієї схеми. До недоліків цього пристрою варто віднести також більші капітальні витрати на цей пристрій, що робить його не конкурентоздатним з пристроями, які володіють меншою надійністю, але менш витратними. При порівнянні варіантів схем пристроїв для вибору схеми РУ 500 кВ була віддана перевага іншому менш витратному пристрою. Найбільш близьким за технічною сутністю до пристрою, що заявляється, є розподільний пристрій 500 кВ третього заключного етапу розвитку відкритого розподільного пристрою 500 кВ однієї з АЕС, з двома системами шин, з'єднаними трьома ланцюжками з трьох вимикачів кожна, та двома ланцюжками з двох вимикачів кожна. При цьому до розвилок вимикачів ланцюжків із двох вимикачів підключені автотрансформатори зв'язку з іншим пристроєм, а до розвилок вимикачів ланцюжків з трьох вимикачів підключені три лінії й три трансформатори блоків «генератортрансформатор» із чергуванням підключення, через вимикач, ліній і трансформаторів блоків у двох суміжних чарунках, до різних систем шин. [Ю.Б.Гук. Анализ надежности электроэнергетических установок. М., Энергоиздат, 1988, стр. 153]. Зміна місць приєднань ліній і трансформаторів блоків у двох суміжних чарунках цього пристрою виключає одночасне відключення, у ремонтних режимах пристрою, двох відповідальних ліній, одночасне відключення яких може привести до аварії в енергосистемі, або двох трансформаторів двох блоків у цих чарунках, а підключення кожного автотрансформатора зв'язку до ланцюжка з двох вимикачів, забезпечує високу надійність видачі потужності блоків, через автотрансформатори зв'язку, у розподільний пристрій 220 кВ. Основним недоліком цього пристрою є його висока вартість. Порівняльна оцінка економічності варіантів схем, що визначається за числом вимикачів на одне приєднання кожного варіанта схем, показує, що число вимикачів на одне приєднання в даній схемі, при парному числі приєднань, дорівнює 14/8 = 1,63, а в полуторній схемі, при не секціонованих системах шин, при будь-якому парному числі приєднань, дорівнює 1,5. До недоліків відомої схеми цього пристрою, як і усіх схем пристроїв, виконаних за полуторною схемою, відноситься підвищена імовірність відмови повітряних вимикачів довгих ліній з більшим числом операцій вимикачами цих ліній під час їхніх ремонтів, що збільшує сумарну імовірність відмов вимикачів, до яких примикають трансформатори блоків, і відповідно, тривалість простою блоків. Під час видачі потужності трьох блоків «генератор - трансформатор», потужністю 500 MB кожний, електростанції, в енергосистему за трьома, середньої довжини 300 км., лініями 500 кВ і через два AT зв'язку в мережу більш низької напруги, 56760 4 сумарна імовірність відмов вимикачів, що приводять до відключення одного з блоків, обчислена за методикою аналогу та дорівнює 0,48 1/рік. При цьому складова відмов загальних вимикачів для трансформаторів трьох блоків та трьох ліній, середні вимикачі ланцюжків, що дорівнюють 0,39 1/рік, становлять 81% сумарної імовірності відмов вимикачів, які приводять до відключень блоків. В основу корисної моделі поставлене завдання удосконалення розподільного пристрою високої напруги, в якому з'єднання кола між вимикачем і роз'єднувачем у його колі збоку лінії, підключеної цим вимикачем до однієї системи шин, принаймні, з однією перемичкою й роз'єднувачем, з іншою, принаймні, однією лінією, підключення до іншої системи шин, об’єднаних, принаймні, однією перемичкою й роз'єднувачами, підключення до іншої системи шин ліній, які об'єднані, принаймні, однією перемичкою й роз’єднувачами, через вимикачі й роз'єднувачі у колах вимикачів цих ліній та вимикачі й роз'єднувачі інших приєднань у ланцюжках цих ліній, та встановлення на кожній секції шин, при великій кількості ланцюжків з трьох вимикачів, що секціоновані системами шин, ланцюжків з об'єднаних перемичками ліній, забезпечують зниження імовірності відмови повітряних довгих ліній, з більшим числом операцій вимикачами цих ліній під час їхніх ремонтів, цим забезпечується зменшення тривалості простою блоків та сумарної імовірності відмов вимикачів, до яких примикають трансформатори блоків, зниження вартості пристрою. Поставлене завдання вирішується тим, що у розподільному пристрої високої напруги, що містить дві системи шин, які з'єднані ланцюжками з трьох та двох вимикачів і роз'єднувачів, встановлених з кожного боку кожного вимикача ланцюжків, а до кожної розвилки двох послідовно з'єднаних роз'єднувачів двох вимикачів ланцюжків, через роз'єднувачі приєднань, підключені приєднання у вигляді ліній з іншим розподільним пристроєм і трансформаторів блоків (генератортрансформатор з вимикачами генераторної напруги), згідно з корисною моделлю передбачені наступні конструктивні відміни: - коло між вимикачем і роз'єднувачем у його колі збоку лінії, підключеної цим вимикачем до однієї системи шин, з’єднане, принаймні, однією перемичкою й роз'єднувачем з іншою, принаймні, однією лінією; - лінії що об’єднані, принаймні, однією перемичкою й роз'єднувачами, через вимикачі й роз'єднувачі у колах вимикачів цих ліній і вимикачі й роз'єднувачі інших приєднань у ланцюжках цих ліній, підключені до іншої системи шин; - при великій кількості ланцюжків з трьох вимикачів, що секціоновані системами шин, ланцюжки, з об’єднаних перемичками ліній, встановлені на кожній секції шин. Розподільний пристрій (РП) високої напруги містить системи шин (СШ) 1 та 2 (СШ 1, СШ 2), вимикачі 3-8 ланцюжків з трьох вимикачів - кожний, роз'єднувачі 15-26 в колах вимикачів ланцюжків з трьох вимикачів, роз’єднувачі 27-38 в колах вимикачів ланцюжків з двох вимикачів, роз'єднувач 39, до якого підключається лінія 40 та лінії 41,42, 5 що підключаються до роз’єднувачів 23, 27, автотрансформатори (AT 1 і AT 2) зв’язку 43, 44, що підключаються до розвилок роз'єднувачів вимикачів двох ланцюжків з двох вимикачів, роз'єднувачі 45-47, до яких підключаються трансформатори 4850, та які іншим виводом, через вимикачі 51-53, приєднані до генераторів 54-56, утворюючи блоки «генератор-трансформатор» (блок І - блок III), перемичку 57 та роз'єднувач 58, якими можуть бути об’єднані дві лінії. Імовірність відмов кожного вимикача (1/рік) схеми Фіг.1, що розраховані за відомою методикою, показані поруч з вимикачем. При цьому у розрахунок приймалося: число операцій - 20 кожним вимикачем 4, 5 під час виводу у ремонт лінії 40, довжина якої складає 300 км, - 5 разів на рік, число операцій -10 кожним вимикачем 7, 9, при виводі у ремонт ліній 41, 42 такої ж довжини, число операцій - 0 вимикачами 3,8,10, при виводі у ремонт трансформаторів 48,49,50 блоків І - III. Пристрій працює наступним чином. У нормальному режимі роботи РП ввімкнені усі комутаційні апарати, крім вимикача 6 та роз'єднувачів 21,22 і 58, що примикають до цього вимикача. У нормальному режимі роботи РП блок II (генератор 55-трансформатор 49) та лінія 41 утворюють блок «генератор-трансформатор-лінія» (ГТЛ) 1. Блок III (генератор 56 - трансформатор 50) та лінія 42 утворюють блок ГТЛ 2, при цьому блоки ГТЛ 1 та ГТЛ 2, вимикачами 8, 10 та роз'єднувачами 25, 26 й 29,30 у колах цих вимикачів підключені, відповідно, до СШ 2. У нормальному режимі, відключення коротких замикань (к.з.) на лінії 40, відключення AT1 43 та АТ2 44 та трансформаторів блоків І - III при їх пошкодженнях виконується (як і у схемі прототипу) двома вимикачами, що примикають до цих приєднань. Відключення ліній 41, 42 виконується одним вимикачем - кожна. Відключення вимикачами 4, 5 к.з. на лінії 40 з відмовою вимикача 5, приводить до відключення вимикача 4 та вимикачів 8,10,12,14, що примикають до СШ 2, при цьому, блоки ГТЛ 1 та ГТЛ 2 переходять на блочну, ізольовану від інших приєднань в межах РП, роботу, що не приводить до порушення видачі потужності відповідальною лінією 41, та лінією 42, причому, при необхідності, наприклад, з метою збільшення потужності у мережі більш низької напруги, через AT 1 та AT 2, будь-який з блоків ГТЛ 1 або ГТЛ 2, може бути приєднаний до справної СШ 1 шляхом ввімкнення роз'єднувачів 21 та 22 або 58 та вимикача (В) 6. відключення к.з. на лінії 40 з відмовою вимикача 4 приведе, як і у схемі прототипу, до відключення вимикачами 5 та 3 лінії 40 та трансформатора 48 блоку І. Відключення к.з. на лініях 41 або 42 виконується одним вимикачем 7 або 9, при цьому відмова вимикача 7 або 9, при відключенні вимикачами 8 або 10 трансформатора 49 або 50 блока II або III, і лінії 41 або 42, відключення трансформатора 49 або 50 блока II або III, при його пошкодженні, вимикачами 7,8 або 9,10, приведе до відключення пошкодженого трансформатора блока II або III та лінії 41 або 42, з імовірністю пошкодження (відмови) трансформатора 500 кВ, яке, згідно з довідковою літературою, дорівнює 0,024 1/рік - кожний. До відключення лінії 41 або 42 56760 6 приведе також відмова вимикачів 8 або 10 з імовірністю відключення 0,03 1/рік, кожний, при цьому, загальна імовірність відключення однієї з ліній 41 або 42 дорівнює (0,024+0,03) · 2 = 0,108 1/рік. У схемі прототипу до відключення однієї з таких ліній, як 41 або 42 приведуть відмови вимикачів цих ліній, що примикають до СШ 1, з сумарною імовірністю відмов - 0,26 1/рік. Таким чином, у нормальному режимі роботи РП запропонованої схеми частота відключень ліній 41 і 42, через відмови трансформаторів блоків та вимикачів, що примикають до цих ліній, зменшується у 2 рази у порівнянні з частотою відключень таких же ліній у схемі прототипу. Слід також відмітити, що для кожного варіанту порівнювальних схем (аналогу, прототипу та запропонованої РП), слід оцінити імовірність розвитку аварії на системах збірних шин. Показником імовірності розвитку аварії приймають суму ймовірності відмов вимикачів, які примикають до збірних шин. Для схеми прототипу вказаний показник дорівнює 0,64 1/рік, а для схеми запропонованого РП - 0,38 1/рік, тобто у схемі запропонованого РП імовірність аварії у 1,7 рази менша, ніж у схемі прототипу. При порівнянні варіантів схем за сумарною частотою відмов (пошкоджень) повітряних вимикачів, що примикають до трансформаторів блоків «генератор-трансформатор», імовірність відключень блоків І - III у схемі прототипу дорівнює 0,48 1/рік, а у запропонованій схемі, через відмови вимикачів 3,4,7,8,9,10 - 0,4 1/рік. Таким чином, у нормальному режимі роботи запропонованого РП, імовірність відключень блоків, через відмови вимикачів, менша у 1,2 рази, ніж у схемі прототипу. Основними ремонтними режимами РП є режими його вимикачів. Вивід у ремонт кожного вимикача виконується шляхом відключення вимикача, який ремонтують, та роз'єднувачів, які примикають до нього, та призначені для виводу вимикача у ремонт. При виводі у ремонт вимикача 4, відключають вимикач 4 та роз’єднувачі 17,18 у його колі, при цьому трансформатор 48 блоку І, вимикачем 3 й роз'єднувачами 15,16 і 45, підключений до СШ 1, а лінія 40, вимикачем 5 й роз'єднувачами 19,20 та 39, - до СШ 2. Відмова у цьому режимі будь-якого вимикача 3,11,13, що примикає до СШ 1, приведе до відключення, вимикачем 3, блоку І, а відмова будь-якого вимикача 5,8,10,12,14, що примикає до СШ 2 - до відключення, вимикачем 5, лінії 42, як і у схемі прототипу. При цьому, число вимикачів, що підключені до СШ 1, у запропонованому РП на два менше, ніж у схемі прототипу, це зменшує імовірність відключення блоку І у цьому режимі в 0,37:0,11 разів, як у схемі прототипу, тобто приблизно у 3 рази. У схемі прототипу, при виводі у ремонт середнього вимикача другого ліворуч ланцюжка, відключають цей вимикач та роз'єднувачі у його колі, при цьому лінія цього ланцюжка, через вимикачі й роз'єднувачі у його колі, підключена до однієї системи шин (СШ 1), а трансформатор блоку цього ланцюжка, вимикачем й роз'єднувачами в його колі, підключений до іншої системи шин (СШ 2). У цьому режимі відмова вимикача у суміжному, праворуч, ланцюзі, 7 що примикає до СШ 1, приведе до одночасного відключення двох ліній, а відмова вимикача цього ж ланцюжка, що примикає до СШ 2, приведе до одночасного відключення трансформаторів двох блоків. Аналогічно, під час ремонту середнього вимикача третього, ліворуч, ланцюжка та відмові вимикача суміжного, ліворуч, ланцюжка, що примикає до СШ 1, приведе до одночасного відключення двох ліній, відмова вимикача цього ж ланцюжка, що примикає до СШ 2, - до одночасного відключення двох блоків. Таким чином, під час ремонту середніх вимикачів другого та третього ланцюжків, за схемою прототипу, є імовірність дворазового одночасного відключення двох блоків й двох ліній. При цьому, одночасне відключення двох ліній може привести, для збереження стійкої роботи блоків в енергосистемі, до зниження, пристроями протиаварійної автоматики, потужності працюючих блоків або навіть до відключення одного з блоків. В запропонованій схемі РП, перед виводом у ремонт вимикача 7, включають роз’єднувачі 21,22 та вимикач 6, після чого відключають вимикач 7 й роз'єднувачі 23,24 в його колі у цьому режимі, лінія 43, роз’єднувачами 21,22 та вимикачем 6, підключена до СШ 1, а трансформатор 49 блока II, роз'єднувачами 25,26 та вимикачем 8, підключений до СШ 2. Відмова вимикача 10, у цьому режимі, приведе, при відключенні вимикачів 8,9, до одночасного відключення трансформатора 49 блока II, трансформатора 50 блока III та, на відміну від прототипу, лінії 42. Після відключення, роз'єднувачами 29,30, вимикача, що відмовив, ввімкненням вимикача 8, відновиться робота блока II, а ввімкненням вимикача 9 - робота блока III за схемою ГТЛ, з видачею усієї потужності в енергосистему. Аналогічно, перед виводом у ремонт вимикача 9, включають роз’єднувачі 21, 58 та вимикач 6, після чого відключають вимикач 9 та роз’єднувачі 27, 28, у цьому режимі лінія 42, роз'єднувачами 21,58 та вимикачем 6, підключена до СШ 1, а трансформатор блока III, роз'єднувачами 29, 30 та вимикачем 10, підключений до СШ 2. Відмова вимикача 8, відключенням вимикачів 7, 10, приведе до одночасного відключення трансформаторів 49,50 блоків II - III, та лінії 41. Після відключення роз'єднувачами 25, 26, ввімкненням вимикача 10, відновлюють роботу блока III, а ввімкненням вимикача 7 відновлюють роботу блока III за схемою ГТЛ на енергосистему. Одночасне відключення, за схемою прототипу, двох блоків та одночасне відключення двох блоків й однієї лінії у запропонованому РП, події приблизно однакові по важкості наслідків. При цьому, імовірність вказаних відключень двох блоків під час ремонту середніх вимикачів вказаних ланцюжків, як у схемі прототипу, так і у схемі запропонованого РП, при відносній тривалості планового ремонту вимикача 500 кВ, що дорівнює 0,02 (в аналогові), та відмові, у цей період, вимикача суміжної чарунки, що примикає до СШ 2, незначна. Імовірність збігу вказаних подій, дорівнює витворенню відносної тривалості 56760 8 планового ремонту одного вимикача на імовірність відмови іншого вимикача. Наприклад, імовірність відключення двох блоків та лінії при ремонті вимикача 7 й відмові вимикача 10, у запропонованому РП, дорівнює 0, 02·0,03 = 0,0006 1/рік. Відрахована, аналогічним способом, сумарна імовірність відключень блоків та ліній у схемі прототипу, в режимах ремонту середніх вимикачів другого та третього ланцюжків, та у схемі запропонованого РП, дорівнюють, відповідно, 0,0064 та 0,0012 1/рік, що свідчить про те, що імовірність аварійних подій у вказаних ремонтних режимах у запропонованому РП у 5 разів менша, ніж у схемі прототипу. Таким чином, у ремонтних режимах схема запропонованого РП, у порівнянні зі схемою РП прототипу, під час ремонту вимикача 4, через зменшення на два підключених до СШ 1 вимикачів, зменшується імовірність відключення блоку І, приблизно, у 3 рази, а під час ремонту вимикачів 7, 9 ліній 41,42 забезпечується більш надійна видача потужності блоків електростанції в енергосистему. Крім того, зменшення числа вимикачів у схемі запропонованого РП на один, зменшує об’єм ремонтно-відновних робіт під час обслуговування вимикачів. Підвищення надійності запропонованого РП як у нормальному режимі, так і у ремонтних режимах, експлуатаційної надійності, при зменшенні вартості РП на величину вартості одного вимикача, підвищує його конкурентоздатність під час вибору оптимальних схем видачі потужності електростанцій. При використанні як у схемі прототипу, так і у схемі запропонованого РП, елегазових вимикачів (імовірність відмови яких більш ніж на порядок зменшує імовірність відмов повітряних вимикачів, та не залежить від числа операцій вимикачами під час виводу приєднань у ремонт, внаслідок великого механічного ресурсу), імовірність відмов вимикачів, які приводять до відключення блоків у нормальних режимах РП за схемою прототипу та імовірність відмов вимикачів, які приводять до відключення блоків у запропонованому РП - менші або рівні з прототипом. При цьому, залишаються кращими співвідношення відмов вимикачів у ремонтних режимах вимикачів у схемі запропонованого РП у порівнянні зі схемою прототипу, зменшується вартість РП. Запропонована схема роботи РП у полуторній схемі, при числі ланцюжків з трьох вимикачів, три і більше, принаймні, двох блоків «генератортрансформатор», з двома лініями, на роботу за схемою ГТЛ, може бути використана в схемах гідроелектростанцій, в схемах КРПЕ, а також у схемах підстанцій 220-750кВ, як при проектуванні нових, так й під час реконструкції розподільних пристроїв діючих електростанцій та підстанцій, як із заміною всього обладнання РП на більш надійне, так і з заміною вимикачів різних типів на елегазові у некомплектних елегазових розподільних пристроях. 9 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 56760 Підписне 10 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

High-voltage distributing gear

Автори англійською

Titkov Yevhen Petrovych

Назва патенту російською

Распределительное устройство высокого напряжения

Автори російською

Титков Евгений Петрович

МПК / Мітки

МПК: H02J 3/00

Мітки: розподільний, напруги, високої, пристрій

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/5-56760-rozpodilnijj-pristrijj-visoko-naprugi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Розподільний пристрій високої напруги</a>

Подібні патенти