Раздел 3. Электрические схемы электростанций

Классификация электрических схем. Требования, предъявляемые к схемам электрических соединений.

Структурные схемы КЭС, АЭС, ГЭС. Виды электрических блоков. Структурные схемы ТЭЦ.

Распределительные устройства (РУ) и их схемы. Классификация схем распределительных устройств. Схемы РУ радиального, кольцевого и упрощенного типов.

Релейная защита сборных шин распределительных устройств. Изоляция закрытых и открытых РУ. Молниезащита оборудования станции.

Ограничение токов коротких замыканий на электростанциях. Учет различных способов ограничения при построении схем станции. Применение секционных, линейных реакторов и трансформаторов с расщепленной обмоткой.

Методические указания

В первичных (силовых) цепях различают главные схемы и схемы собственных нужд. По назначению и изображению схемы делятся на главные, принципиальные (структурные), оперативные, монтажные и др.

Главные схемы охватывают все основное оборудование (генераторы, линии, трансформаторы), сборные шины, коммутационную и другую первичную аппаратуру и выполняются с указанием всех существующих между ними электрических соединений.

Схемы трансформаторных соединений между генераторами и распределительными устройствами основных напряжений называются структурными (принципиальными) схемами. Структурные схемы служат для дальнейшей разработки более полных главных схем.

Электростанции типа КЭС, АЭС в большинстве случаев выдают энергию в сети двух напряжений – высшего и среднего (реже одного). Поскольку нагрузка на генераторном напряжении отсутствует, то в основу положен блочный принцип: генератор – трансформатор. Рекомендуется ознакомиться с различными вариантами исполнения блоков: единичный, объединенный, укрупненный блоки, автотрансформаторный блок. В структурных схемах АЭС, КЭС часть блоков подключается к РУ ВН (которое связано линиями с энергосистемой), часть – к РУ СН (от которого по линиям идет питание потребителей местного района). Связь между РУ ВН и РУ СН осуществляется с помощью автотрансформаторов.

Станции типа ТЭЦ обычно имеют потребителей на генераторном напряжении, что вызывает необходимость сооружения генераторного распределительного устройства (ГРУ), к которому подключаются генераторы. Для связи ТЭЦ с системой устанавливаются трансформаторы связи (между ГРУ и РУ ВН). В отличие от КЭС данная схема носит название не блочной, а схемы с поперечными электрическими связями на генераторном напряжении. При наличии на ТЭЦ мощных генераторов (100 МВт и более) их целесообразно подключать непосредственно к РУ ВН, минуя ГРУ(схемы полублочные и блочные).

Распределительные устройства повышенных напряжений предназначены для коммутации основного оборудования и распределения потоков электроэнергии. Как правило, их главными элементами являются коммутационные аппараты и сборные шины. В зависимости от количества выключателей, через которые подключаются присоединения, РУ делятся на три группы: радиальные, кольцевые и упрощенные. Студентам рекомендуется ознакомиться со следующими радиальными схемами: РУ с одной системой сборных шин; РУ с двумя системами шин; РУ с обходной системой сборных шин. Следует изучить назначение основных элементов, условия и режимы работы схем. Обратить внимание на достоинства и недостатки отдельных схем, способы повышения надежности этих схем, области применения. Среди кольцевых схем следует обратить внимание на схемы многоугольников (треугольник, четырехугольник), схемы 3/2 и 4/3. Из упрощенных схем чаще всего применяют схемы мостика, сдвоенного мостика. Рекомендуется проанализировать схемы всех трех групп по степени надежности и экономичности.

При построении схем электростанций вопрос ограничения тока КЗ является одним из наиболее важных, так как от него зависит как экономичность сооружаемой электроустановки, так и техническая возможность работы электрооборудования (аппаратов, токопроводов, кабелей, трансформаторов и пр.). Рассматривая методы ограничения токов КЗ, рекомендуется остановиться на схемах ТЭЦ. Так, например, для ограничения токов КЗ в области ГРУ применяют секционные реакторы, реже трансформаторы с расщепленной обмоткой низшего напряжения. Для снижения токов КЗ на отходящих кабельных линиях (обеспечения их термической стойкости) и уменьшения требуемой отключающей способности выключателей устанавливают линейные реакторы.

Контрольные вопросы

1. Каковы характерные особенности структурных схем электростанций блочного типа и электростанций с поперечными связями?

2. Приведите два варианта наиболее распространенных структурных схем КЭС при выдаче энергии на двух повышенных напряжениях.

3. В чем главное различие между схемами РУ радиального и кольцевого типа?

4. Какие меры применяют для повышения надежности схем радиального типа?

5. Дайте сравнительную оценку схем с одной и двумя системами сборных шин.

6. Чем характеризуются схемы РУ упрощенного типа?

7. Поясните назначение обходной системы сборных шин в РУ.

8. С какой целью и где устанавливают линейные реакторы?