Потребители с.н. электрических станций. Схемы питания и резервирования с.н

ТЭС

При рассмотрении технологических схем ТЭС можно отметить, что производство тепловой и электрической энергии полностью механизировано. Большое количество механизмов обеспечивает работу основных агрегатов электростанции – питательных насосов, дутьевых вентиляторов, дымососов, конденсатных насосов, дробилок, мельниц, циркуляционных насосов и др.

Для привода большинства рабочих механизмов используют трёхфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Для очень мощных механизмов могут использоваться синхронные электродвигатели. Для механизмов, требующих регулирования частоты вращения, применяют электродвигатели постоянного тока.

Нормальная работа электростанции возможна только при надёжной работе всех механизмов с.н., что возможно лишь при надёжном электроснабжении их. Потребители с.н. относятся к потребителям I категории.

Основными напряжениями, применяемыми в настоящее время в системе с.н., являются 6 кВ (для электродвигателей мощностью более 200 кВт) и 0,38/0,23 кВ для остальных электродвигателей и освещения. Для мощных блочных ТЭС возможно применение напряжения 0,66 кВ для электродвигателей 16-630 кВт и напряжения 10 кВ для крупных электродвигателей.

б)

а)

Рис.1. Структурные схемы рабочего питания собственных нужд

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 с. н. Т (рис. 1, а).

Если генераторы электростанции соединены в энергоблоки, то питание с. н. осуществляется отпайкой от энергоблока (рис. 1, б).

С увеличением мощности энергоблоков растет потребление на соб­ственные нужды, следовательно, увеличивается и мощность трансформато­ра с. н. Чем больше мощность, тем больше токи КЗ в системе с. н., тем тяжелее установленное оборудование. Для ограничения токов КЗ можно применять трансформаторы с повышенным напряжением КЗ или транс­форматоры с расщепленными обмотками 6 кВ, которые применяются при мощности трансформаторов 25 MB-А и более.

Значительного уменьшения токов КЗ в системе с. н. можно добиться, применив вспомогательный турбоагрегат, пар для которого поступает от отбора главной турбины (рис. 1, в), а генератор не имеет электрической связи с основными генераторами электростанции. Однако установка тур­бины малой мощности неэкономична, и такая система может оправдать себя только в сочетании со схемой питания отпайкой от энергоблока. В этом случае часть потребителей с. н. присоединяют к трансформаторам с. н., а часть — к вспомогательному турбоагрегату. При уменьшении на­грузки энергоблока 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.

Все рассмотренные схемы не могут обеспечить надежного питания с.н., так как при повреждениях в генераторах, на шинах ГРУ или в тепломеха­нической части нарушается питание РУСН. Поэтому кроме рабочих источ­ников с. н. должны предусматриваться резервные источники питания. Та­кими источниками могут быть трансформаторы, присоединенные к шинам повышенного напряжения, имеющим связь с энергосистемой. Даже при отключении всех генераторов электростанции питание с. н. будет осущест­вляться от энергосистемы. На тот редкий случай, когда авария на электро­станции совпадает с аварией в энергосистеме и напряжение с. н. не может быть подано от резервного трансформатора, для наиболее ответственных потребителей, которые обеспечивают сохранность оборудования в работо­способном состоянии (масляные насосы смазки, уплотнений вала, валоповоротные устройства и др.), предусматриваются аккумуляторные батареи и дизель генераторы. На ряде зарубежных электростанций в качестве ава­рийных источников питания с. н. установлены газовые турбины, которые подхватывают питание с. н. энергоблока при снижении частоты в энергоси­стеме.

Рабочие трансформаторы с. н. блочных ТЭС присоединяются отпайкой от энергоблока (рис. 1,6).

Распределительное устройство с. н. выполняется с одной секциониро­ванной системой шин.

Количество секций 6-10 кВ для блочных ТЭС принимается: две на каждый энергоблок (при мощности энергоблока более 160 МВт).

Каждая секция или секции попарно присоединяются к рабочему транс­форматору с. н.

рис. 2. схема питания с. н. части блочной КЭС с тремя энергоблоками по 300 МВт

Рабочие трансформаторы с.н. неблочной части ТЭЦ присоединяются к шинам генераторного напряжения. Число секций с.н. 6 кВ выбирается равным числу котлов. В некоторых случаях выделяют секции для питания общестанционных потребителей.

Резервный ТСН присоединяется к шинам ГРУ (при схеме с двумя систе­мами шин) или отпайкой к трансформатору связи (при схеме с одной си­стемой шин).

На рис. 2, а показано присоединение рабочего и резервного транс­форматоров с.н. к двойной системе шин ГРУ: рабочий трансформатор Т2 присоединен к первой системе шин А1, а резервный РТ— ко второй систе­ме шин. Шиносоединительный выключатель QA нормально включен, трансформатор связи присоединен к шинам А2. При повреждении в рабо­чем ТСН отключаются Q2, Q3 и автоматически включаются Q6, Q4. При повреждении на рабочей системе шин А1 отключаются Ql, QA и Q3. На­пряжение на резервной системе шин сохраняется благодаря трансформато­ру связи, соединенному с шинами ВН, поэтому автоматически включаются Q6, Q4, восстанавливая питание секции с.н.

Рис. 2. Схемы резервирования с. н. ТЭЦ:

а - от шин ГРУ; б — отпайкой от трансформатора связи

На рис. 2,б показано присоединение рабочего и резервного транс­форматоров с. н. к ГРУ с одной системой шин. При аварии в ТСН отклю­чаются Q2, Q3 и автоматически включаются Q6, Q4, подавая питание от резервного трансформатора РТ. При аварии на шинах ГРУ отключаются Ql, Q7, затем защитой минимального напряжения — Q3, после чего авто­матически включаются Q6, Q4, восстанавливая питание с. н. от шин ВН че­рез трансформатор связи 77 и резервный РТ.

Обычно к одной секции ГРУ присоединяется один трансформатор с. н. или одна реактированная линия с. н. В этом случае мощность резервного источника должна быть не меньше любого из рабочих.

АЭС

Изучение схем с. н. АЭС, особенностей выполнения их тесно связано с технологическим циклом производства электроэнергии на АЭС с раз­личными типами ядерных реакторов

Схемы питания потребителей с. н. АЭС нормальной эксплуатации по­строены по тем же принципам, что и схемы питания с. н. КЭС.

В качестве аварийных источников питания собственных нужд АЭС предусматриваются: автоматизированные дизель-генераторы, газотур­бинные установки; аккумуляторные батареи; аккумуляторные батареи со статическими преобразователями; обратимые двигатель-генера­торы.

ГЭС

Технологический процесс получения электроэнергии на ГЭС значитель­но проще, чем на тепловых и атомных электростанциях, а поэтому требует значительно меньшего числа механизмов с.н.

Подсчет нагрузок с. н. ГЭС ведется конкретно для каждого проекта, так как эти нагрузки зависят не только от мощности установленных агрегатов, но и от типа электростанции (приплотинная, деривационная, водосливная и др.).

В отличие от тепловых электростанций на ГЭС отсутствуют крупные электродвигатели напряжением 6 кВ, поэтому распределение электроэнер­гии осуществляется на напряжении 0,4/0,23 кВ. Питание с.н. производится от трансформаторов, присоединенных :

к токопроводам генератор — трансформатор без выключателя со стороны генераторного напряжения;

к шинам генераторного напряжения;

к выводам НН автотрансформатора связи;

к местной подстанции.

Целесообразность установки отдельных трансформаторов, присоеди­ненных к РУ 220кВ и более, должка быть обоснована.

Потребители с.н. ГЭС делятся на агрегатные (маслонасосы МНУ, насосы откачки воды с крышки турбины, охлаждение главных трансформа торов и др.) и общестанционные (насосы технического водоснабже­ния, насосы откачки воды из отсасывающих труб, дренажные и пожарные насосы, отопление, освещение, вентиляция, подъемные механизмы и др.).

Часть этих потребителей является ответственными (техническое водо­снабжение, маслоохладители трансформаторов, маслонасосы МНУ, систе­ма пожаротушения, механизмы закрытия затворов напорных трубопрово­дов). Нарушение электроснабжения этих потребителей с. н. может привести к повреждению или отключению гидроагрегата, снижению выработки электроэнергии, разрушению гидротехнических сооружений. Такие потре­бители должны быть обеспечены надежным питанием от двух незави­симых источников.

На рис. 3 приведен пример схемы питания с. н. мощной ГЭС.

Агрегатные с. н. питаются от отдельных секций 0,4/0,23 кВ. Часть по­требителей общестанционных с. н. может быть значительно удалена от здания ГЭС, поэтому возникает необходимость распределения электро­энергии на более высоком напряжении (3,6 или 10 кВ). В этом случае предусматриваются главные трансформаторы с. н. Tl, T2 и агрегатные Т5 — Т8. Трансформаторы Т9 — Т12 служат для питания общестанцион­ных нагрузок. Резервное питание секций 6 кВ осуществляется от местной подстанции, оставшейся после строительства ГЭС. Резервирование агре­гатных с. н. осуществляется от резервных трансформаторов ТЗ, Т4. Ответственные потребители с.н., отключение которых может привести к отклю­чению гидроагрегата или снижению его нагрузки, присоединяются к разным секциям с.н.

Мощность трансформаторов агрегатных с. н. выбирается по суммарной нагрузке с.н. соответствующих агрегатов. Главные трансформаторы (Т1, Т2) выбираются с учетом взаимного резервирования и с возможностью их аварийной перегрузки.

Резервное питание

Рис. 3. Схема питания с. н. мощной ГЭС с общими питающими трансформаторами