6. Выбор схемы собственных нужд электрических станций.

Основные требования, предъявляемые к системе собственных нужд, состоят в обеспечении надежности и экономичности работы механизмов собственных нужд. Первое требование является наибо­лее важным, поскольку нарушение работы механизмов с. н. влечет за собой расстройство сложного технологического цикла производ­ства электроэнергии, нарушение работы основного оборудования, а иногда и станции в целом и развитие аварии в системную.

С истема питания с. н. электрических станций занимает особое положение среди других потребителей энергосистемы. Действитель­но, нарушение электроснабжения механизмов с. н. вызывает нару­шение работы не только самой станции, но и потребителей энерго­системы в случае недостатка мощности.

О

5.2

чень важным является и требование экономичности, поскольку потребление энергии на с. н. больше, чем в любой отрасли промыш­ленности. Повышение экономич­ности достигается за счет сни­жения расхода электрической и тепловой энергии в системе с. н., совершенствования основного и вспомогательного оборудования, разумного сокращения капита­ловложений в систему с. н., применения рациональных спо­собов регулирования произво­дительности механизмов с. н. С другой стороны, простота и свя­занная с ней надежность функ­ционирования системы с. н. имеют не меньшее значение, чем эко­номия расхода электроэнергии. Поэтому в настоящее время общепризнано, что электроснабже­ние механизмов с. н. тепловых электростанций на органическом и ядерном топливе и гидроэлек­тростанций может быть обеспе­чено наиболее просто, надежно и экономично от генераторов станции и энергосистемы (рис. 5.2).

Схемы питания собственных нужд тепловых электростанций.

Т

5.3

ребования к схемам питания с. н. Схемы рабочего и резерв­ного питания с. н. являются составной частью главной схемы элект­рических соединений станции. От построения этих схем зависит устойчивость технологического режима выработки электроэнергии, расход электроэнергии на с. н., капитальные вложения в систему электроснабжения механизмов с. н.

К схемам питания с. н. предъявляются следующие требования.

1. Схемы рабочего и резервного питания с. н. должны обеспе­чить надежную работу отдельных агрегатов и электростанции в целом.

2. Схема с. н. должна быть экономичной и допускать расшире­ние более мощными агрегатами, не требуя изменения схемы и элек­трооборудования с. н. ранее установленных агрегатов меньшей мощности.

3

5.3

. Источники питания и схема электрических соединений должны обеспечить успешный самозапуск электродвигателей ответствен­ных механизмов.

Кроме того, к схемам с. н. блочных электростанций предъяв­ляются дополнительные требования: схема питания с. н. должна быть такой же блочной, как и основная электрическая и тепловая схема; на секциях с. н. каждого блока должно осуществляться не­зависимое регулирование напряжения под нагрузкой. Сохранение блочного принципа в структуре схемы питания с. н. увеличивает надежность работы электростанции, так как при любых режимах работы повреждение любого элемента схемы с. н. может привести к отключению не больше чем одного блока.

Основными источниками питания потре­бителей с. н. являются генераторы и энергосистема. Исходя из принципа блочности, экономичности, надежности и облегчения условий самозапуска собственные нужды каждого блока должны получать питание от рабочего трансформатора с. н., присоединенного к ответвлению блока генератор—трансформатор (рис. 5.3— 5.5). Достоинством такого присоединения является уменьшение колебаний напряжения в системе с. н. при коротких замыканиях в системе или за трансформатором блока и сохранение питания с. н. от генераторов даже при коротких замыканиях на шинах повышенного напряжения и при отключении от них всех блоков.

У

5.3

читывая применение комплектных закрытых экранированных шинопроводов с раздельными фазами, коммутационную аппаратуру в цепи ответвления не устанавливают. Отсоединение трансформа-гора с. н. от генератора во время проведения ревизий и ремонтов осуществляется при помощи шинных разъемов.

При наличии выключателя в цепи генератора (рис. 5.3, б—г) для уменьшения числа коммутаций при пуске и остановке блока и для использования рабочего трансформатора с. н. в качестве пускового ответвления обычно присоединяются между выключате­лем и трансформатором блока.

Распределительное устройство с. н. выполняется с одной систе­мой сборных шин. На блочных электростанциях большую часть нагрузки составляют электродвигатели напряжением 6 кВ; осталь­ные двигатели мощностью менее 170 кВт и осветительная нагрузка питаются от сети 380/220 В. В соответствии с этим применяются две ступени трансформации: с генераторного напряжения (10,5;15,75; 18; 20 или 24 кВ) на напряжение основной сети с. н. (6 кВ) и далее с напряжения 6 кВ на напряжение 380/220 В.

Число секций основной сети с. н. 6 кВ принимают равным числу блоков, если не требуется специальных мер для ограничения токов короткого замыкания. Начиная с мощности рабочего трансформа­тора с. н. 25 МВ-А и выше по условиям ограничения токов корот­кого замыкания трансформаторы обычно выполняются с двумя расщепленными обмотками низшего напряжения или устанавли­вается несколько трансформаторов меньшей мощности. Тогда на каждый блок приходится по две секции с. н. 6 кВ (рис. 5.5). Наличие двух секций 6 кВ на блок позволяет присоединять ответ­ственные дублированные механизмы с.н. (дымососы, вентиляторы, циркуляционные, питательные, конденсатные насосы) на разные секции и тем самым оставлять блок в работе (со сниженной про­изводительностью) даже при полной потере питания одной из сек­ций. С учетом этого преимущества и на блоках меньшей мощности (при котлах производительностью 420 т/ч и выше) выполняется, как правило, две секции на котел (рис. 5.4). Каждая секция с. н. присоединяется к источнику через свой выключатель и обеспечи­вается автоматическим резервным питанием.

Резервирование питания осуществляется от резервных ма­гистралей, питающихся от пускорезервных трансформаторов собственных нужд ПРТ.

Пускорезервные трансформаторы с.н., каждый из которых должен обеспечить замену рабочего трансформато­ра с. н. одного блока и одновременный пуск или аварийную остановку второго блока. На ТЭС с блоками, имеющими пускорезервные питательные насосы о элек­троприводом, принимаются следующие расчетные условия при выборе резервных трансформаторов с. н.: а) замена рабочего трансформатора с. н. блока, работающего со 100%-ной нагрузкой (при работе блока на турбопитательном насосе), е одновре­менным пуском второго блока; б) замена рабочего трансформатора с. н. блока (при работе на электропитательном насосе) с одновременным пуском второго блока или одного котла при дубль-блоке.

Резервные трансформаторы подключа­ются к сети более низкого из повышенных напряжений ТЭС, к третичным обмоткам автотрансформаторов связи или к другим независимым источникам питания. Они могут также подключаться на ответвлении к блокам, имеющим генераторные выклю­чатели.

Резервный трансформатор с.н. должен обеспечивать самозапуск электродвигате­лей ответственных механизмов с. н. (допу­стимо отключение неответственных меха­низмов) при расчетном времени перерыва питания 2,5 с, определяемом временем дей­ствия релейных защит, временем отключе­ния выключателей, временем действия си­стемы автоматического включения резерва (АВР) и взаимодействия электрических и технологических защит и блокировок.

На электростанциях всех типов дол­жен быть обеспечен самозапуск механиз­мов с.н., без мероприятий по ступенчатому включению электродвигателей.

5.4

Особенности схем питания с.н. ТЭЦ. Схемы питания и резер­вирования механизмов с. н. электрических станций с поперечными связями по воде и пару (ТЭЦ) имеют свои особенности. Теплофика­ционные станции с агрегатами

5.5

30, 60, 100, 250 МВт имеют по срав­нению со станциями блочного типа более сложную тепловую схему; на них часто устанавливается разнотипное оборудование; число котлов, как правило превышает число турбин, а их суммарная паропроизводительность вдвое больше, чем у конденсационной станции той же мощности. В от­личие от блочных электростан­ций ТЭЦ обычно имеет распре­делительное устройство генера­торного напряжения (ГРУ), к которому подключена хотя бы часть турбогенераторов.

О сновными источниками пи­тания с. н. по-прежнему яв­ляются генераторы и энергоси­стема. Однако на ТЭЦ имеется возможность присоединения ис­точников питания с. н. (транс­форматоры или реактированные кабельные линии) непосредст­венно к шинам ГРУ.

На ТЭЦ, где часть генераторов присоединена к шинам генераторного напряжения, а другая—к шинам повышенного напряжения в блоке с трансформаторами, электроснабжение с. н. может быть выполнено или только от шин ГРУ, или одновременно и через ответвления от генераторов блоков (рис. 5.7, 5.8). При выполнении ГРУ с тремя-четырьмя секциями 6 кВ и установке на ТЭ1 лишь одного-двух генераторов, включенных по блочной схеме (рис. 5.7), целесообразно питание с. н. этих блоков осуществит] также от генераторного напряжения. Особенно целесообразна такая схема, если в блоках генераторы сочленены с противодавленческими турбинами (типа Р и ВР), которые не могут обеспечит электроэнергией с. н. без паровой нагрузки.

П ри меньшем числе секций ГРУ или при большем числе блоков электроснабжение с. н. осуществляется частично от шин генераторного напряжения и частично ответвлением от генераторные токопроводов блоков (рис. 5.8). В этом случае получается более надежное электроснабжение с. н , так как в каждой секции ГРУ можно присоединить не более двух линий рабочего питания с. н. В свою очередь, к каждой линии (источнику) рабочего питания обыч­но присоединяется не больше двух секций с н.

Питание с. н. от шин ГРУ более надежно, чем через ответвление от генератора, так как вероятность повреждения сборных шин генераторного напряжения в десятки раз меньше, чем отклю­чение блока из-за аварий в его тепловой и электрической ча­сти.

Резервирование питания с. н. про­изводится от шин генераторного напря­жения.

Число резервных трансформаторов или линий (на ТЭЦ с напряжением с. н., рав­ным генераторному напряжению) на элек­тростанциях с поперечными связями при­нимается по одному на каждые шесть рабочих трансформаторов с. н. или линий. При этом к одной секции шин генератор­ного напряжения (ГРУ) не должно при­соединяться более двух рабочих трансфор­маторов с. н. Рабочие и резервные источ­ники (трансформатор, линия) присоединя­ются к разным секциям ГРУ. При двух системах сборных шин в ГРУ резервный ис­точник вместе с трансформатором связи может быть подключен к резервной си­стеме шин, а в случае одной системы сбор­ных шин в ГРУ — к ответвлению от трансформатора связи. Рабочие транс­форматоры с. н. должны обеспечивать без перегрузки питание всех потребителей со­ответствующих секций.

Мощность резервных источников пита­ния с. н. выбирается с учетом следующего:

1. При питании рабочих и резервных источников от шин ГРУ и подключении к секции ГРУ одного рабочего источника мощность резервного источника принима­ется не менее мощности наиболее крупного рабочего источника.

2. При питании рабочих и резервных источников от шин ГРУ и подключении к секции ГРУ двух рабочих источников мощность резервного источника должна быть на 50% выше мощности наиболее крупного ра­бочего источника.

3. При питании рабочих источников от­ветвлениями от блоков без генераторных вы­ключателей мощность резервного источника должна быть достаточной для замены наи­более крупного рабочего источника и одно­временного пуска одного котла или тур­бины.

4. При питании рабочих источников от блоков, имеющих выключатели генераторно­го напряжения, мощность резервного источ­ника должна быть равна мощности рабочего источника.

Схемы питания собственных нужд гидроэлектростанций

Схемы с. н. гидроэлектростанций имеют существенные отличия от схем с. н. тепловых электростанций, несмотря на то что источ­ники энергии для системы собственных нужд остаются прежними — генераторы и энергосистема. Эти различия проявляются в су­щественно меньшей доле энергии, потребляемой механизмами с. н. ГЭС, в очень малой доле или полном отсутствии мощных электро­двигателей напряжением 6 кВ, в относительно бoльшей доле обще­станционной нагрузки по сравнению с агрегатной и, наконец, в зна­чительной территориальной разобщенности общестанционных ме­ханизмов с. н. При построении схем с. н. следует учитывать, что многие ГЭС работают в пиковой или полупиковой части графика системы с несколькими пусками и остановками в течение суток, когда коммутации, связанные с переходом с рабочих на пускорезервные трансформаторы с. н. и обратно, весьма нежелательны.

Структура системы с. н. ГЭС в первую очередь зависит от при­нятого способа электроснабжения основных групп потребителей с. н.: агрегатных и общестанционных. Возможны два принципиаль­ных подхода при создании схем с. н.: объединенное питание агре­гатных и общестанционных нагрузок (рис. 5.9, 5.10) и их раздель­ное питание (рис. 5.11).

Резерв может быть как в явном, так и в скрытом виде. Секция 0,4 КВ оборудуется устройством АВР. Источник резервного питания может быть подключен к ближайшей подстанции к третичной обмотке трансформатора связи, а при их отсутствии к специально установленному дизель генератору с автоматическим пуском.

Выбор мощности трансформаторов с. н.

Мощность рабочего трансформатора с. н. блока выбирается на основании подсчета действительной нагрузки секций, питаемых этим трансформатором, с учетом как блочной, так и общестанционной нагрузки.

Определение действительной нагрузки трансформаторов с.н. оказывается очень сложным, поэтому для определения мощности трансформатора с.н. рекомендуется приближенный метод:

Мощность резервного трансформатора выбирается из условия замены рабочего трансформатора с одновременным обеспечением пуска или аварийной остановки генератора. Для расчет мощности резервного трансформатора используется следующая формула:

S_ртсн = 1,5, S_тсн

Технические данные сводятся в таблицу аналогично силовым трансформаторам.