Типы электрических схем ЭС
Лекция 9
Основные механизмы СН ЭС
Собственные нужды – важный элемент электростанций и подстанций. Повреждения в системе с.н. неоднократно приводили к нарушению работы основного оборудования
Основными потребителями собственных нужд является вспомогательное оборудование, необходимое для экономичной и надежной работы станции: асинхронные электродвигатели различных исполнений, синхронные двигатели для очень мощных механизмов, электродвигатели постоянного тока, для механизмов, требующих регулирование частоты вращения.
На электростанциях обычно имеются два напряжения с.н., высшее – 6 или 10 кВ (для электродвигателей мощностью более 200 кВт) и низшее – 0,4 кВ для остальных электродвигателей и освещения. Применение напряжения 3 кВ не оправдало себя, так как стоимость электродвигателей 3 и 6 кВ мало отличается, а расход цветных металлов и потери электроэнергии в сетях 3 кВ значительно больше, чем в сетях 6 кВ.
Для мощных блочных ТЭС возможно применение напряжения 0,66 кВ для электродвигателей 16 - 630 кВт и напряжения 10 кВ для крупных электродвигателей
Мощность и энергия, потребляемая системой СН, зависят от типа ЭС, вида топлива, типа и мощности турбин, типа ядерного реактора и других условий. Максимальные нагрузки системы СН отечественных ЭС различных типов в процентах составляют:
1. АЭС с водяным теплоносителем – 5-8%;
2. КЭС на пылеугольном топливе - 6-8%;
на газомазутном топливе - 3-5%;
3. ТЭЦ на пылеугольном топливе - 8-14%;
на газомазутном топливе - 5-7%;
4. ГЭС большой мощности - 0,5-1,0%;
малой и средней мощности - 2-3%/
Потребители СН ЭС относятся к 1 категории по надежности питания и делятся на ответственные и неответственные. К ответственным относят электроприемники выход из строя которых может привести к нарушению нормальной работы или возникновению аварии на электростанции. У неответственных потребителей допускается кратковременное прекращение подачи энергии.
К ответственным механизмам тепловых станций относятся дымососы, дутьевые вентиляторы, питатели пыли, питательные, циркуляционные, конденсатные и маслонасосы. Их электроснабжение должно осуществляться от двух независимых источников. Перерыв электроснабжения допускается лишь на действие устройств автоматического ввода резерва (АРВ).
К числу особо ответственных потребителей СН, не допускающим перерыва питания относятся маслонасосы системы смазки турбогенераторов и уплотнения вала генератора. Их электроснабжение должно осуществляться от трех независимых источников – рабочего и двух резервных. В качестве резервных источников, независимых от питающей сети могут использоваться:
1. Автономные агрегаты, состоящие из первичного двигателя в виде дизеля и синхронного генератора.
2. Вспомогательные генераторы, установленные на валу главных агрегатов.
3.Аккумуляторные батареи (АБ).
Автономные агрегаты требуют для пуска и набора нагрузки несколько минут. Они получили применение ТЭС и АЭС для приемников энергии, допускающих такой перерыв.
Прекращение питания дымососов, дутьевых вентиляторов и питателей пыли приводит к погашению факела и остановке парового котла. Важное место в технологическом цикле станции занимают питательные насосы, подающие питательную воду в парогенератор. Мощность электропривода ПН высокого давления составляет 40% общей мощности потребителей СН, т.е. несколько МВт. Остановка ПН приводит к аварийному отключению ПГ технологическими щитами.
К неответственным потребителям СН ТЭС или общестанционным можно отнести дренажные, сетевые насосы, насосы химводоочистки и хозяйственного водоснабжения, системы топливоприготовления и топливоподачи, крановое хозяйство и т.д.
Потребители СН АЭС разделяют на три группы:
К особо ответственным потребителям СН АЭС относятся электроприемники системы управления и защиты реактора, системы контроля и измерений реактора , системы управления и автоматики и т.п.
К ответственным, допускающим перерыв питания на 1-3 мин для автоматического ввода резервного питания, относятся электродвигатели насосов, обслуживающих первый радиоактивный контур и его вспомогательные устройства.
К неответственным потребителям СН АЭС относятся электроприемники аналогичные СН ТЭС.
Источниками питания СН АЭС являются генераторы станции, энергосистема со связью не менее чем по 3 линиям и автономный аварийный источник (аккумуляторные батареи и дизель-генераторы).
Электроприемники СН ГЭС делятся на агрегатные, обслуживающие гидрогенераторы и общестанционного значения. Кроме того, к СН ГЭС могут быть присоединены приемники, не имеющие к ней отношения: судоходный шлюз, поселок и т.д.
Ответственными на ГЭС являются насосы системы регулирования, смазки гидротурбин, технического водоснабжения, насосы и вентиляторы системы охлаждения генераторов и трансформаторов, вспомогательные устройства системы возбуждения генераторов, пожарные насосы. Все эти устройства допускают только кратковременный перерыв электроснабжения в течение действия АВР. Источниками питания являются гидрогенераторы, энергосистема и АБ
Электрические схемы СН ЭС
1. ТЭЦ. Электрическая схема системы СН должна быть согласована с тепловой схемой ТЭЦ. Целесообразно секционировать систему СН по числу котлов. Достаточно иметь только один РТСН, при числе рабочих ТСН не более 6.
Если на электростанции предусматривается ГРУ 6 - 10 кВ, то распределительное устройство собственных нужд (РУСН) получает питание непосредственно с шин ГРУ реактированными линиями или через понижающий трансформатор ТСН (рис. 1, а).
Рис. 1. Структурные схемы рабочего питания собственных нужд:
а – от шин ГРУ; б – отпайкой от блока;
в – от вспомогательного турбоагрегата: 1 – главный турбоагрегат; 2 – вспомогательный турбоагрегат; г – от вспомогательного генератора
2. КЭС. Так как главные схемы КЭС строятся по блочному принципу, то и схема СН строится также по блочному принципу. Для каждого блока предусматривается свой ТСН, который подключается на участке между генератором и повышающим трансформатором. (рис 1.б)
Имеется также один или два РТСН, которые могут быть присоединены:
а) к сборным шинам РУ СН,
б) к третичным обмоткам автотрансформаторов связи,
в) к тоководам блоков при наличии выключателей у генераторов,
г) к линиям 110-220 кВ от ближайших п/с.
С увеличением мощности блоков, мощность ТСН составляет 25 МВА и более. Для ограничения токов короткого замыкания в сети 6 кВ можно применять трансформаторы с расщепленными обмотками и устройством РПН для регулирования напряжения.
Также для уменьшения токов к. з. в системе с. н. можно применить вспомогательный турбоагрегат, пар для которого поступает от отбора главной турбины (рис. 1, в), а генератор не имеет электрической связи с основными генераторами станции. Однако установка турбины малой мощности неэкономична и такая система может себя оправдать только в сочетании со схемой питания отпайкой от блока. В этом случае часть потребителей с. н. присоединяют к ТСН, а часть к вспомогательному турбоагрегату.
При уменьшении нагрузки блока уменьшают частоту вспомогательного генератора, чем осуществляется плавное регулирование производительности подключенных механизмов (питательных, циркуляционных, конденсатных насосов, дымососов, вентиляторов). Такое частотное групповое регулирование позволяет снизить расход энергии на с. н., что может оправдать увеличение затрат на установку вспомогательного турбоагрегата.
3. Для снижения токов к.з. на одном валу с главным генератором устанавливается вспомогательный генератор. Такая схема требует меньших капитальных вложений (рис.1 г).
Типы электрических схем ЭС
Схемы электрических соединений могут быть выполнены в однолинейном или трехлинейном изображении. В однолинейных схемах все соединения показаны только для одной фазы. Они используются наиболее широко при проектировании, расчетах режимов, разработке схем релейной защиты и автоматики. В процессе эксплуатации применяются упрощенные однолинейные схемы, называемые оперативными. В них для наглядности показано только основное оборудование. А положение выключателей и разъединителей соответствует действительному в момент составления схемы.
Трехлинейные схемы составляют для всех трех фаз с указанием на них всех соединений вторичных цепей и применяют при монтажных работах, эксплуатационных проверках и ремонтах отдельных фаз.
Контрольные вопросы:
- Что является потребителями с.н. станции? Какие стандартные напряжения с.н. используются на станции?
- Приведите структурную схему рабочего питания с.н. выполненную от шин ГРУ. На станциях какого типа такая схема используется наиболее часто?
- Приведите структурную схему рабочего питания с.н. выполненную отпайкой от блока. На станциях какого типа такая схема используется наиболее часто?