Виды схем распределительных устройств электростанций

Наиболее простым видом главной схемы, появившемся раньше других, является схема с одной несекционированной системой шин (рис. 4.1, а), достоинства которой заключаются в крайней простоте, хорошей наглядности в натуре и минимальных затратах на сооруже­ние РУ. Однако такая схема не обеспечивает достаточной надеж­ности электроснабжения. Повреждение шин, шинных разъедини­телей или любого выключателя вызывает полное погашение всех присоединений. Ремонт шин требует прекращения электроснабже­ния всех потребителей. Ревизия любого выключателя также сопряжена с необходимостью погашения его присоединения на

все время производства работ.

Уменьшить объем погашении при одной системе шин возможно ее секционированием (рис. 4-1, б). Однако существенного уменьшения

объема погашении в такой схеме при авариях можно добиться только при глубоком ее секционировании, когда число секций равно числу присоединений. Это делает схему неэкономичной, причем необходимость погашении присоединений при ремонте их выклю­чателей остается. Замена части выключателей секционными разъединителями для удешевления секционированной схемы значительно понижает ее надежность и может быть допущена только на небольших мало­ответственных установках в тех случаях, когда определяющими являются ремонтные условия. Повышение надежности схемы с одной системой шин может быть достигнуто превращением ее в кольцевую путем соединения между собою концов шин (рис. 4.1, в).

Схема с одной рабочей и одной обходной системами шин обла­дает достоинствами: ревизия любого выключателя может выпол­няться без перерыва работы присоединения;

отсутствуют разъеди­нители шинной развилки (исключаются ошибки персонала).

С хема имеет следующие недостатки: необходима установка обход­ного и секционного выключателей, ревизия основной рабочей сис­темы шин невозможна без погашения присоединений; короткое замыкание на рабочей системе шин приводит к погашению всех присоединений одной секции; повреждение секционного выключа­теля приводит к погашению всех присоединений обеих сек­ций.

Схема с двумя рабочими системами шин (рис. 4.6). Наличие шиносоединительного выключателя позволяет осуществлять произвольное раз­деление присоединений между си­стемами шин, при этом создаются различные варианты эксплуата­ционных схем сети в зависимости от требований системы и условий работы электростанции. Секцион­ные выключатели уменьшают воз­можный объем погашении при ко­ротких замыканиях на шинах.

Преимущества схемы с двумя рабочими системами шин заклю­чаются, во-первых, в возможности быстрого восстановления пита­ния присоединений при коротком замыкании на одной из секций путем переключения их на неповрежденную систему шин и, во-вторых, в значительном облегчении ремонта шин и шинных разъеди­нителей.
Ремонт выключателя присоединения здесь возможен только при установке съемных обходных перемычек и переводе действия релей­ной защиты присоединения на

шиносоединительный выключатель, который в этой схеме заменяет ревизуемый выключатель. Так как установка перемычек вместо выключателя производится при снятом с присое­динения напряжении, подготовка выключателя к ремонту неизбежно вызывает перерыв в работе этого присоединения.
Схема с двумя основными и одной обходной системами шин (рис. 4.7) с одним выключателем на цепь, обладая всеми достоинствами простой схемы с двумя системами, имеет более высокую ремонтопригодность.

Для мощных блочных электростанций широкое приме­нение получили полуторные схемы и схемы 4/3, а также схемы “чистых” блоков генератор — трансформатор — линия (Г—Т—Л). Полуторная схема (рис. 4.8,а) имеет следующие преимущества:

ревизия любого выключателя или системы шин производится без нарушения работы присоединений и с минимальным количеством операций при выводе этих элементов в ремонт, разъединители выполняют только ремонтные функции (обеспечение видимого раз­рыва до элементов РУ, находящихся под напряжением); обе системы шин могут быть отключены одновременно без нарушения работы присоединений. Как видно, полуторная схема сочетает надежность схемы со сборными шинами и маневренность схемы многоуголь­ника. К недостаткам полуторной схемы относят большое число выклю­чателей и трансформаторов тока, усложнение релейной защиты присоединений и необходимость выбора выключателей и всего остального оборудования на удвоенные номи­нальные токи.

Повышенное количество выключателей в полуторной схеме частично компенсиру­ется отсутствием междушинных выключа­телей.

С хема 4/3 (рис. 4.8, б) сходна с полутор­ной, но более экономична, так как в ней приходится не на 1/2 выключателя на цепь больше, чем в схеме с двойной системой шин, а только на 1/3.

Схемы «чистого» блока Г—Т—Л приме­няются только пои напояжениях 110 — 220 кВ и при относительно малых длинах блочных линий, так как в этих схемах плохо используются возможности блочных ли­ний: их пропускная способность при напряжениях 330—750 кВ значительно превышает мощность блочных генераторов, а при ос­тановке генератора в ремонт линия блока не может быть использова­на для уменьшения потерь в сети (рис. 4.9).

Технико-экономическое сравнение двух вариантов структурных схем проектируемой электростанции

Определим потери электроэнергии трансформаторов подключенных к шинам высокого и среднего напряжения:

∆W=∆P_x∙Т+∆ P_к ∙τ, (15)

где ∆P_x - потери холостого хода, кВт;

Т- время эксплуатации, равное 8760 ч;

∆Р_к - потери к.з. трансформатора, кВт;

S_max – максимальная мощность нагрузки трансформатора, МВА;

S_ном – номинальная мощность силового трансформатора, МВА;

τ – продолжительность максимальных потерь, ч.

τ=(0,124+Т_уст∙10^-4)²∙Т, (16)

где Т_уст – установленная продолжительность работы энергоблока, ч.

Определим потери электроэнергии в автотрансформаторе связи:

∆W=∆P_x∙Т+∆ P_кв ∙τ+∆ P_кс ∙τ, (17)

где ∆Р_кв– удельные потери в обмотке высокого напряжения, кВт;

∆Р_кс - удельные потери в обмотке среднего напряжения, кВт;

S_{max с} - наибольшая нагрузка обмоток среднего напряжения, МВА;

S_{max в} – наибольшая нагрузка обмоток высокого напряжения, МВА.

Определим потери в обмотках высокого и среднего напряжения:

∆Р_кв =0,5∙(∆P_{к в-с}+ - ), (18)

где ∆Р_в-с – потери к.з. для высокого и среднего напряжения, кВт;

∆Р_с-н - потери к.з. для среднего и низкого напряжения, кВт;

К_выг – коэффициент выгоды.

К_выг= , (19)

где U_в – сторона высокого напряжения, кВ;

U_с - сторона среднего напряжения, кВ.

∆Р_кс =0,5∙(∆P_{к в-с}+ - ), (20)

где ∆Р_в-н - потери к.з. для высокого и низкого напряжения, МВт.

Определим наибольшую нагрузку обмоток высокого и среднего напряжения, аварийный режим не учитывать:

(21)

где S_maxрасч – наибольшая нагрузка обмотки высокого и среднего напряжения, МВА.

Определим суммарные годовые потери электроэнергии:

∆W_∑=n∙∆W_блочн+∆W_АТС , (22)

где ∆W_блочн - суммарные годовые потери электроэнергии блочного трансформатора, кВт∙год;

∆W_АТС - суммарные годовые потери электроэнергии автотрансформатора связи, кВт∙год.

Определим суммарные капиталовложения вариацию:

∑К =n∙К_блочн+ n∙К_АТС, (23)

где К – стоимость одного трансформатора, тыс.руб.

Определим годовые эксплуатационные издержки:

И= ∙∑К+β ∙∆W_∑∙10^-5, (24)

где Р_а - нормативные отчисления на амортизацию, %. Принимать 6,4;

Р_о - нормативные отчисления на обслуживание, %. Принимать 2;

β - стоимость потерь электрической энергии, кВт∙год. Принимать 0,5.

Определим общие затраты:

∑З=Р_н∙∑К+И, (25)

где Р_н – нормативный коэффициент экономической эффективности. Принимать 0,12

Для более удобного и наглядного сравнения двух вариантов структурных схем составим таблицу.

Таблица 5.1 – Сравнение двух вариантов структурных схем

Номер схемы	Суммарные годовые потери , ч	Суммарные капиталовложения , тыс.руб.	Годовые эксплуатационные издержки , тыс.руб.	Общие затраты , тыс.руб

После заполнения таблицы необходимо сделать вывод, какой вариант структурной схемы является наиболее выгодным.