Производство электроэнергии менеджеры
.pdfПрименение одиночной или двойной системы шин на генераторном напряжении определяется исключительно схемой распределительных сетей на этом напряжении, т. е. наличием или отсутствием сетевого резерва. Применение той или иной схемы на стороне повышенного напряжения определяется числом и характером отходящих линий. В России распространена схема ТЭЦ с двумя системами шин на стороне генераторного и высшего напряжения; на среднем напряжении (35 кВ) осуществляется питание удаленных потребителей.
Схема такой ТЭЦ представлена на рис. 3.19. Генераторы Г1, Г2, ГЗ работают на сборные шины 6 - 10 кВ, которые связаны с шинами 35 и 110 кВ с помощью трехобмоточных трансформаторов Т1, Т2. На стороне 35 кВ из-за небольшого числа линий и малой ответственности потребителей принята одиночная секционированная система шин. Питание потребителей на стороне генераторного напряжения осуществляется через групповые реакторы.
При росте тепловых нагрузок на ТЭЦ могут быть установлены турбогенераторы мощностью 120 МВт и более. Такие турбогенераторы к сборным шинам генераторного напряжения (6 - 10 кВ) не присоединяются, так как, во-
первых, это резко увеличит токи к. з., а во-вторых, номинальные напряжения этих генераторов 15,75;
18 кВ отличаются от напряжения распределительных сетей. Мощные генераторы соединяются в блоки, работающие на шины 110 - 220 кВ.
Схемы блочных ТЭЦ:
Рост единичной мощности турбогенераторов, применяемых на ТЭЦ (120, 250
МВт), привел к широкому распространению блочных схем. В схеме,
изображенной на рис. 3.20, потребители 6 - 10 кВ получают питание реактированными отпайками от генераторов Г1, Г2, более удаленные потребители питаются через подстанции глубокого ввода от шин 110 кВ. Параллельная работа генераторов осуществляется на высшем напряжении, что уменьшает ток к. з. на
81
стороне 6 - 10 кВ. Как всякая блочная схема, такая схема дает экономию оборудования, а отсутствие громоздкого ГРУ позволяет ускорить монтаж электрической части. Потребительское КРУ имеет две секции с АВР на секционном выключателе. В цепях генераторов для большей надежности электроснабжения устанавливаются выключатели В1, В2. Трансформаторы связи
Т1, Т2 должны быть рассчитаны на выдачу всей избыточной активной и реактивной мощности и обязательно снабжаются РПН.
Рис. 3.20. Схема блочной ТЭЦ
Отключение генераторов производится выключателями ВЗ, В4.
Связи между РУ 110 кВ и 220 кВ не предусмотрено, что значительно упрощает схему РУ 220 кВ. Как было отмечено выше, это допустимо в том случае,
если связь сетей 110 и 220 кВ осуществляется на ближайшей районной подстанции.
82
Назначение аппаратов первичных цепей
а) Особенности ГЭС:
При выборе главных схем гидроэлектростанций необходимо учитывать их особенности.
Как правило, ГЭС сооружаются вдали от потребителей, а поэтому вся мощность выдается на одном или двух повышенных напряжениях. Эта особенность ГЭС позволяет применить блочное соединение генератор -
трансформатор, не предусматривая сборных шин генераторного напряжения.
Увеличение установленной мощности ГЭС практически исключается, так как она проектируется по максимальному водотоку. Вследствие этого число линий высокого напряжения обычно не увеличивается, а поэтому расширения РУ высокого напряжения не требуется. Эта особенность ГЭС позволяет широко применять схемы многоугольников, сдвоенных квадратов, схемы с 3/2 и 4/3
выключателя на цепь.
Многие ГЭС работают в пиковой части графика энергосистемы, поэтому агрегаты часто включаются и отключаются, что требует предусматривать установку выключателей на генераторном напряжении.
ГЭС, как правило, сооружаются в местах со сложной топографией и ограниченной площадью для сооружения РУ повышенного напряжения и выхода линий. Это приводит к необходимости применения простых схем с наименьшим числом выключателей.
Главные повышающие трансформаторы на ГЭС устанавливаются на стороне нижнего или верхнего бьефа, в условиях ограниченной площадки. Это вызывает необходимость сооружения укрупненных блоков: два - три генератора на один повышающий трансформатор.
83
Собственные нужды ГЭС менее ответственны, чем на тепловых электростанциях, и потребляют значительно меньшую мощность, что влияет на схему питания с. н. ГЭС.
Схемы мощных ГЭС:
Для мощных ГЭС характерно применение укрупненных блоков (рис. 3.21),
позволяющих уменьшить количество повышающих трансформаторов и число линий связи с ОРУ ВН. Конструкция самого ОРУ ВН также упрощается за счет
меньшего числа присоединений.
Рис. 3.21. Схема мощной ГЭС
Выключатели В1, В2 используются для включения и отключения генератора,
что особенно важно при пиковом режиме работы ГЭС. В качестве этих выключателей могут быть использованы упрощенные по конструкции выключатели нагрузки, в этом случае при повреждении в одном из генераторов отключается весь блок.
84
На мощных ГЭС выдача электроэнергии может производиться на двух повышенных напряжениях, связь между которыми обычно осуществляется с помощью автотрансформаторов.
На повышенных напряжениях мощных ГЭС при значительном числе присоединений применяются схемы с 3/2 и 4/3 выключателя на цепь,
зарекомендовавшие себя более высокой надежностью, чем другие схемы со сборными шинами.
На действующих ГЭС значительно чаще, чем на тепловых электростанциях применяются кольцевые схемы: трех-, четырех-, пяти- и шестиугольник.
В приведенной схеме ГЭС (рис. 3.21) ОРУ 500 кВ выполнено по схеме двух четырехугольников, соединенных выключателями ВС1 и ВС2. В отношении вывода в ремонт выключателей, шин, разъединителей схема обладает такой же гибкостью, как кольцевая. Отключение линии производится двумя выключателями, отключение блока — тремя. После отделения повредившегося блока разъединителем схему можно восстановить, включив отключившиеся выключатели. Для автоматизации этой операции в цепи ВН блоков следует установить разъединители с дистанционным управлением или выключатели нагрузки.
Несколько снижается надежность схемы при совпадении аварии в одном из блоков, например, в первом и отказе в работе выключателя ВС1, так как при этом отключаются все выключатели верхнего ряда, т. е. отключенным окажется не только первый, но и третий блок. Однако восстановить нормальную работу после отсоединения повредившегося блока нетрудно. Такая схема экономична, в ней десять выключателей на восемь присоединений.
Если шины ВН гидроэлектростанции не являются коммутационным узлом энергосистемы, то рекомендуются упрощенные схемы: ГТЛ, простые и двойные мостики, шины - линия, шины - трансформатор (см. рис. 3.26).
85
При большем числе присоединений на стороне 110, 220 кВ ГЭС применяют схемы с одной или двумя рабочими и обходной системами шин.
Как следует из краткого описания, схемы мощных ГЭС во многом сходны со схемами блочных ТЭС.
ГЛАВНЫЕ СХЕМЫ ПОДСТАНЦИЙ
Общие сведения:
Главная схема электрических соединений подстанции выбирается с учетом схемы развития электрических сетей энергосистемы или схемы электроснабжения района.
По способу присоединения к сети все подстанции можно разделить на тупиковые, ответвительные, проходные, узловые.
Тупиковая подстанция – это подстанция, получающая электроэнергию от одной электроустановки по одной или нескольким параллельным линиям.
Ответвительная подстанция присоединяется глухой отпайкой к одной или двум проходящим линиям.
Проходная подстанция включается в рассечку одной или двух линий с двусторонним или односторонним питанием.
Узловая подстанция – это подстанция, к которой присоединено более двух линий питающей сети, приходящих от двух или более электроустановок.
По назначению различают потребительские и системные подстанции. На шинах системных подстанций осуществляется связь отдельных районов энергосистемы или различных энергосистем. Как правило, это подстанции с высшим напряжением 750 - 220 кВ. Потребительские подстанции предназначены для распределения электроэнергии между потребителями.
Схема подстанций тесно увязывается с назначением и способом присоединения подстанции к питающей сети и должна:
86
- обеспечить надежность электроснабжения потребителей подстанции и перетоков мощности по межсистемным или магистральным связям в нормальном и в послеаварийном режиме,
учитывать перспективу развития;
-допускать возможность постепенного расширения;
-учитывать требования противоаварийной автоматики;
-обеспечивать возможность проведения ремонтных и эксплуатационных работ на отдельных элементах схемы без отключения соседних присоединений.
На подстанциях рекомендуется применение простейших схем с минимальным числом выключателей высокого напряжения.
Лекция13
Синхронные генераторы
Если подстанция включена в рассечку линии с двусторонним питанием, то в цепях трансформаторов устанавливаются отделители, а в перемычке — выключатель (рис. 3.23). В нормальном режиме выключатель В1 включен,
ремонтная перемычка разомкнута разъединителем РЗ или Р4.
87
Рис. 3.23. Схема проходной подстанции с выключателем в перемычке.
При повреждении Т1 включается К31, отключается В1, а затем В2 на опорной подстанции А. В бестоковую паузу отключится отделитель ОД1, затем включаются В1 и В2. Переток мощности не нарушен, трансформатор отключен.
При повреждении на одной линии, например Л2, отключится В2, затем В3 на опорной подстанции Б. Если АПВ линии оказалось неуспешным, отключится В5, и
действием АВР будет включен выключатель ВС. Таким образом,
электроснабжение потребителей не нарушится.
При необходимости ревизии выключателя В1 включается перемычка РЗ, Р4,
через которую осуществляется переток мощности.
Значительная экономия средств может быть достигнута внедрением схем подстанций с выключателями нагрузки 110 - 220 кВ. Выключатели нагрузки с элегазом на одно, два и три направления (ВНЭ I, ВНЭ II, ВНЭ III) позволяют создать схемы автоматического секционирования сети. На подстанции 1 (рис. 3.24) установлены три выключателя нагрузки на одно направление каждый, на подстанции 2 - один выключатель нагрузки на три направления (третья камера использована для установки трансформатора тока) и один - на два направления.
Подстанцию можно оборудовать одним выключателем нагрузки на три направления, что еще больше упростит ее конструкцию и снизит капитальные затраты.
88
Рис. 3.24. Схема проходной подстанции с выключателями нагрузки:
а – с ВНЭ I, б – с ВНЭ II и ВНЭ III.
Линия между опорными подстанциями А и Б разделена на три участка. При повреждении на Л2 отключатся В1, В2, автоматически отключатся ВН2 и ВН4 в
сторону линии Л2, а затем АПВ включит В1, В2. Работа подстанций не нарушена.
Если подстанцию 1 присоединить глухой отпайкой по схеме рис. 3.7, б, то при повреждении Л2 она потеряет питание на время, необходимое для прибытия персонала, отыскания места повреждения, и отсоединения поврежденного участка. Ущерб от недоотпуска электроэнергии в этом случае может быть значительным.
Для двухтрансформаторных подстанций, присоединяемых к двухцепным линиям, секционирование линий с помощью выключателей нагрузки также целесообразно.
Освоение выпуска таких выключателей позволит широко применить секционирование сетей, автоматизировать работу сетевых подстанций и увеличить надежность электроснабжения.
На проходных подстанциях возможно также применение схем мостика с выключателями (см. рис. 3.8). В сетях 220 - 330 кВ применяют также кольцевые схемы, обеспечивающие более высокую надежность и оперативную гибкость. В
отличие от схемы по рис. 3.9, а трансформаторы (автотрансформаторы)
присоединяются через отделители в вершинах четырехугольника (рис. 3.25): АТ1
соединен в блок с Л1, АТ2 - в блок с Л4. Линии Л1, Л4 - радиальные, линии Л2, ЛЗ
89
- транзитные. В цепях линий могут устанавливаться отделители или
разъединители с дистанционным приводом.
Рис. 3.25. Схема расширительного четырехугольника.
Это позволит восстановить работу схемы на стороне 220 - 330 кВ после отключения поврежденной линии.
г) Схемы мощных узловых подстанций:
На шинах 330 - 750 кВ узловых подстанций осуществляется связь отдельных частей энергосистемы или связь двух систем, поэтому к схемам на стороне ВН
предъявляют повышенные требования в отношении надежности. Как правило, в
этом случае применяют схемы с многократным присоединением линий:
кольцевые схемы (см. рис. 3.9), схемы 3/2 выключателя на цепь (см. рис. 3.12) и
схема шины - трансформатор.
На рис. 3.26 показана схема мощной узловой подстанции. На стороне 330 - 500 кВ применена схема шины - автотрансформатор. В цепи каждой линии - два выключателя, автотрансформаторы присоединяются к шинам без выключателя
(устанавливаются разъединители с дистанционным приводом или отделители).
При повреждении АТ1 отключаются все выключатели, присоединенные к 1СШ,
работа линий 330 - 500 кВ при этом не нарушается. После отключения АТ1 со всех
90