Схемы питания собственных нужд тепловых электростанций - ­­­Электрическая часть электростанций

Требования к схемам питания собственных нужд Схемы рабочего и резервного питания собственных нужд являются составной частью главной схемы электрических соединений станции. От построения этих схем зависит устойчивость технологического режима выработки электроэнергии, расход электроэнергии на собственных нужд, капитальные вложения в систему электроснабжения механизмов собственных нужд К схемам питания собственных нужд предъявляются следующие требования: Схемы рабочего и резервного питания собственных нужд должны обеспечивать надежную работу отдельных агрегатов и электростанции в целом. Схема собственных нужд должна быть экономичной и допускать расширение ее более мощными агрегатами, не требуя изменения схемы и электрооборудования собственных нужд ранее установленных агрегатов меньшей мощности. Источники питания и схема электрических соединений должны обеспечивать успешный самозапуск электродвигателей ответственных механизмов. Кроме того, к схемам собственных нужд блочных электростанций предъявляются дополнительные требования: схема питания системы собственных нужд должна быть такой же блочной, как и основная электрическая и тепловая схемы; на секциях собственных нужд каждого блока должно осуществляться независимое регулирование напряжения под нагрузкой. Блочный принцип в структуре схемы питания собственных нужд увеличивает надежность работы электростанции, так как при любых режимах работы повреждение любого элемента схемы собственных нужд может привести к отключению не больше чем одного блока. Как уже отмечалось, основными источниками питания потребителей собственных нужд являются генераторы и энергосистема. Исходя из принципа блочности, экономичности, надежности и облегчения условий самозапуска цепи собственных нужд каждого блока должны получать питание от рабочего трансформатора собственных нужд, присоединенного к ответвлению блока генератор — трансформатор (рис. 3-10— 13). Достоинством такого присоединения является уменьшение колебаний напряжения в системе собственных нужд при коротких замыканиях а системе или за трансформатором блока и сохранение питания собственных нужд от генераторов даже при коротких замыканиях на шинах повышенного напряжения и при отключении от них всех блоков. Учитывая высокую надежность комплектных закрытых экранированных шинопроводов с раздельными фазами, коммутационную аппаратуру в цепи ответвления не устанавливают. Отсоединение трансформатора собственных нужд от генератора во время ревизий и ремонтов осуществляется при помощи шинных разъемов.

Рис. 3-10. Схемы присоединения рабочих трансформаторов собственных нужд блочных электростанций: а — одиночные блоки генератор—трансформатор; б — блоки, объединенные по электрической части через трансформатор с расщепленными обмотками; в и г — блоки, включенные через общий выключатель высокого напряжения При наличии выключателя в цепи генератора (рис. 3-10, б—г) для уменьшения числа коммутаций при пуске и остановке блока и для использования рабочего трансформатора собственных нужд в качестве пускового трансформатора ответвления к рабочим трансформаторам обычно присоединяются между выключателем и трансформатором блока. На некоторых атомных электростанциях, оборудованных главными циркуляционными насосами с малыми маховыми массами, может оказаться целесообразным выполнить присоединение ответвления так, как это показано штриховой линией на рис. 3-10, б ив, или даже применить два последовательно включенных генераторных выключателя с ответвлением на собственных нужд между ними.

Рис. 3-11. Схема питания и резервирования системы собственных нужд блочных станций с агрегатами до 165 МВт I  - рабочие трансформаторы собственных нужд; 2 — резервные трансформаторы собственных нужд; 3 — магистрали резервного питания; 4 — секционный выключатель резервной магистрали Распределительное устройство собственных нужд выполняется с одной системой сборных шин. На блочных электростанциях большую часть нагрузки составляют электродвигатели напряжением 6 кВ; остальные двигатели мощностью менее 170 кВт и осветительная нагрузка питаются от сети 380/220 В. В соответствии с этим применяются две ступени трансформации: с генераторного напряжения (10,5; 15,75; 18; 20 или 24 кВ) на напряжение основной сети собственных нужд (6 кВ) и далее с напряжения 6 кВ на напряжение 380/220 В (рис. 3-14). Число секций основной сети собственных нужд 6 кВ принимают равным числу блоков, если не требуется специальных мер для ограничения токов короткого замыкания. Начиная с мощности рабочего трансформатора собственных нужд 25 MB-А и выше по условиям ограничения токов короткого замыкания трансформаторы обычно выполняются с двумя расщепленными обмотками низшего напряжения или устанавливается несколько трансформаторов меньшей мощности. Тогда на каждый блок приходится по две секции с и. 6 кВ (рис. 3-12, 3-13). Наличие двух секций 6 кВ на блок позволяет присоединять ответственные дублированные механизмы собственных нужд (дымососы, вентиляторы, циркуляционные, питательные, конденсатные насосы) к разным секциям и тем самым оставлять блок в работе (со сниженной производительностью) даже при полной потере питания одной из секций. С учетом этого преимущества и на блоках меньшей мощности (при котлах производительностью 420 т/ч и выше) выполняются, как правило, две секции на котел (рис. 3-11), Каждая секция собственных нужд присоединяется к источнику через свой выключатель и обеспечивается автоматическим резервным питанием. Для сетей собственных нужд электрических станций параметры источников питания следует выбирать так, чтобы динамическая стойкость Рис. 3-12. Схема питания и резервирования системы собственных нужд мощных блочных станций без выделения общестанционных собственных нужд в отдельные секции: а — с присоединением пускорезервных трансформаторов собственных нужд к сборным шинам низшего из повышенных напряжений и к третичной обмотке автотрансформатора связи; б — то же при помощи ответвления от блока с генераторным выключателем и от близкорасположенной подстанции или электростанции t, 2i Si 4 ** то же что на рис. 3-11 Piic. 3-13. Схема питания и резервирования системы собственных нужд блочной станции с выделением общестанцнонных собственных нужд в отдельные секции с электроснабжением от последних трансформатора 110/6 или 220/6 кВ 1, 2, 3 — резервный, общестанционный и рабочий трансформаторы собственных нужд соответственно; 4  -  секционные выключатели резервных магистралей выключателей комплектных распределительных устройств 6 кВ (КРУ) использовалась до предела, так как с увеличением мощности короткого замыкания улучшаются условия пуска и самозапуска электродвигателей. Однако с увеличением мощности короткого замыкания растут габариты и стоимость КРУ, а следовательно, и стоимость главного корпуса станции, где располагается распределительное устройство собственных нужд Использование в КРУ выключателей типа ВМП-10 на ударный ток 52 кА позволяет иметь предельную мощность трансформаторов собственных нужд с расщепленными обмотками 6 кВ равной 25 MB-А при вык. 3 = 10 % и 32 MB-А при ик. 3=12 %. Освоение КРУ 6 кВ с выключателями ВМПЭ-10 на ударный ток 80 кА позволило применить трансформаторы с. и 32 MB-А при ык. а = 8 % и 40 MB-А при ик. 3 = 10 %. Наконец, оснащение КРУ 6 кВ выключателями с электромагнитным дутьем типа ВЭМ-6 на ударный ток 125 кА позволило применить трансформаторы собственных нужд 40 MB-А при «к, 3 = 8% и 63 MB-А при ик > 3 = = 10,5 %. Все эти трансформаторы с расщепленными обмотками снабжены устройствами регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) путем изменения числа витков первичной обмотки. Из соображений ограничения токов короткого замыкания недопустима параллельная работа рабочего и резервного трансформаторов собственных нужд или рабочего трансформатора с автономным источником соизмеримой мощности. На мощных блочных станциях обычно устанавливаются однотипные агрегаты (8x300 МВт; 4x500 МВт и т. д.); из соображений резервирования и ограничения токов короткого замыкания желательно, чтобы и рабочие трансформаторы собственных нужд имели одинаковую мощность.

Для этого общестанционцую нагрузку (пылезавод, резервный возбудитель, противопожарный насос, насос кислотной промывки, трансформаторы 6/0,4 кВ открытого распределительного устройства, компрессорной, объединенного вспомогательного корпуса и их резервные трансформаторы 6/0,4 кВ — рис. 3-14) стремятся распределить по рабочим секциям 6 кВ всех блоков равномерно без выделения отдельных секций и трансформаторов для питания общестанционной нагрузки (см. рис. 3-11, 12). С учетом очередности ввода блоков и необходимости включения большей части общестанционной нагрузки уже при пуске первых блоков большая часть общестанционных собственных нужд питается от секций собственных нужд 6 кВ именно первых двух блоков (рис. 3-15). Поэтому рабочие трансформаторы собственных нужд первых блоков имеют либо большую загрузку, либо даже несколько большую мощность, чем та, какая была бы при включении общестанционной нагрузки на отдельные трансформаторы собственных нужд (32 MB.А вместо 25 MB-А). Существуют схемы, получившие, правда, меньшее распространение, в которых общестанционные собственных нужд питаются от специально выделенных секций 6 кВ, в свою очередь получающих питание от распределительного устройства высокого напряжения с помощью отдельного трансформатора, аналогичного резервному трансформатору собственных нужд (см. рис. 3-13). При этом помимо уменьшения нагрузки или номинальной мощности рабочих трансформаторов собственных нужд первых двух блоков повышается надежность работы блочного распределительного устройства собственных нужд из-за уменьшения числа присоединений к секциям 6 кВ. Основной недостаток схемы на рис. 3-13 состоит в дополнительных секциях 6 кВ и трансформаторе 110/6 или 220/6 кВ. Это связано с увеличением капитальных затрат и потерь энергии. Трансформаторы собственных нужд 6/0,4 кВ присоединяются к секциям распределительного устройства собственных нужд 6 кВ. Схема собственных нужд на напряжение 0,4 кВ строится по тем же принципам, что и схема сети собственных нужд высокого напряжения. В зависимости от мощности потребителей на каждом блоке устанавливается необходимое число трансформаторов 6/0,4 кВ по 0,63—1,0 MB. А для питания потребителей машинного и котельного отделений. Кроме трансформаторов блочных потребителей, устанавливаются дополнительные трансформаторы общестанционных собственных нужд (рис. 3-14).