2.5. Разработка электрической схемы вэс

Исходными данными для расчета являются:

Установленная номинальная мощность ВЭС и ВЭУ;

Вариант по расчету ТР;

Справочные данные по оборудованию

2.5.1.Общие замечания

В составе ВЭС имеются силовые электрические трехфазные сети для передачи в энергосистему мощности отдельных ВЭУ. Эти сети называются внутренними силовыми сетями объединения мощности ВЭУ.

Кроме того, имеются электрические цепи собственных нужд ВЭС, которые выполняются как трехфазные, так и однофазные, в зависимости от вида потребителей СН. Цепи СН также относятся к внутренним сетям ВЭС.

Номинальные напряжения этих сетей и необходимость введения в них промежуточных ступеней трансформации определяются рядом причин:

- типом ВЭУ, номинальной мощностью и номинальным напряженим генератора ВЭУ;

- общей установленной мощностью ВЭС;

- допустимым снижением напряжения ( 5% от номинального в точке подключения токопроводов ВЭС к шинам подстанций, где осуществляется объединение мощности).

Расчетным режимом для выбора параметров внутренних силовых сетей ВЭС является режим передачи установленной мощности ВЭУ, несмотря на величину КИУМ, которая обычно для ВЭУ значительно менше единицы.

Генераторы ВЭУ имеют существенные отличия от генераторов традиционных теплових, атомных и других электростанций, что отражается в построении силовых электрических трехфазных сетей внтренней сети ВЭС.

Во-первых, в составе ВЭУ по КР используются асинхронные ЭГ, включение которых невозможно без подключния к сети. По этой причине, хотя ВЭУ относятся по надежности электропитания к установкам второй категории, подключение ЦПС ВЭС к линии РП должно иметь повышенную надежность и производится, как правило, по двухпроводной линии.

Во-вторых, номинальное линейное напряжение генераторов ВЭУ имеет низкую величину – 0,69 кВ. Потому схема объединения мощности ВЭУ для выдачу в существующую традиционную высоковольтную сеть выполняется двухуровневой, с двумя ступенями трансформации.

В третьих, мощность генераторов ВЭУ невелика, в состав ВЭС входит достаточно много ВЭУ, потому на первом уровне несколько генераторов могут в зависимости от варианта ТР объединяться в трансформаторные модули –(ПВЭМ) для повышения мощности ТР первого уровня.

2.5.2. Внутренняя схема вэс

В КР предлагается вполнить внутреннюю схему ВЭС следующей:

- первый уровень в зависимости от варианта:

– генераторы ВЭУ – индивидуальный ТР для ВЭУ 0,69 / 10 кВ;

– генераторы ВЭУ – групповой ТР модуля ПВЭМ, 0,69/10 кВ;

- второй уровень – трансформаторы 0,69/10 кВ – трансформатор ЦПС, 10/35 кВ.

Внутренняя сеть ВЭС выполняется одно- или двухступенчатой, в зависимости от варианта ТР. При одноступенчатой схеме индивидуальные ТР каждой ВЭУ присоеди-няются к ЦПС по радиальной схеме. В основу построения двухступенчатой внутренней сети положен модульный принцип - соединение отдельных ВЭУ в группы ( модули ), которые имеют один электрическый канал передачи мощности. Обозначение такого модуля – ПВЭМ. ПВЭМ образуется путем присоединения нескольких ВЭУ по радиальной схеме к шинам 0,69 кВ повышающей подстанции модуля - ТР 10 / 0,69 кВ.

ПЭВМ соединяются с ЦПС по магистральной схеме.

В составе ЦПС находится ТР СН. Цепи СН к ТР и шкафам управления каждой ВЭУ выполняются по радиальной схеме. Остальные цепи СН подключаются по магистральной схеме.

Радиальная схема соединения ВЭУ в один модуль ПВЭМ приведена на рис.2.14.

На схеме (рис.2.14) показан один ПВЭМ, к которому по радиальной схеме ( т.е. каждый генератор – по индивидуальной линии ) подключены четыре генератора ВЭУ.

В подключаемой цепи установлено два аппарата: главный линейный трехфазный контактор GF-1 и автомат А-137… А-140.

Контактор GF-1 входит в состав силового шкафа ВЭУ. Его включение производится аппаратурой автоматики ВЭУ при увеличении скорости вращения генератора свыше синхронной, при скольжении, равном примерно минус 0,015 %. Выключение GF-1 производится автоматикой в различных аварийных режимах работы ВЭУ.

Автоматы А-137… А-140 в составе силового шкафа ВЭУ служат для оперативных включений и выключений ВЭУ, а также для защиты в аварийных режимах со стороны сборных шин (СШ) - СШ-0,69 кВ.

Модуль ПВЭМ содержит комплектную трансформаторную подстанцию КТП 0,69 / 10 кВ с выходными сборными не секционированными шинами СШ-10 кВ.

Между входными сборными шинами СШ-0,69 кВ и выходными не секционированными СШ-10 кВ включены ( рис.2.14.):

1. Повышающий трансформатор Т-1, 0,69 / 10 кВ, соединение обмоток

«звезда» / «звезда» с нулевым выводом на стороне 0,69 кВ, типа ТМ;

2. Главный рубильник на стороне 0,69 кВ;

3. Главный автомат ВЭМ на стороне 0,69 кВ;

4. Разрядник РВО-10 на стороне 10 кВ для защиты от атмосферных перенапряжений;

5. Заземляющий разъединитель ( нож ) ЗН на стороне 10 кВ для заземления отключенной с двух сторон цепи ПВЭМ во время ремонтных и регламентных работ;

6. Предохранитель ПК-10 на стороне 10 кВ;

7. Высоковольтный разъединитель ( нож ) ВН-10 на стороне 10 кВ;

8. Измерительные трансформаторы тока в каждой из трех фаз генератора –ТТ-0,69; измерительный трансформатор напряжения Т-1 на стороне 0,69 кВ;

измерительный трансформатор тока в нейтральном проводе ТТ-0,69.

Главный автомат 0, 69 кВ служит для отключения генераторных цепей КТП ПВЭМ от шин СШ-0,69 кВ. Разъединители ( рубильники ) со стороны СШ-0,69 кВ и СШ- 10 кВ служат для отсоединения с двух сторон обесточенной цепи КТП ВЭМ и создания видимого разрыва в цепи. Предохранитель ПК-10 защищает цепь трансформатора в аварийных режимах со стороны 10 кВ.

Измерительные трансформаторы ТТ, ТН необходимы для измерения токов, напряжения, активной и реактивной мощности и энергии ПВЭМ, а также для подключения аппаратуры защиты от токов короткого замыкания.

Для выбора аппаратуры ПВЭМ на стороне 0,69 кВ величина фазного тока ТР рассчитывается по формуле (2.51, см. далее) при U_Л - линейное напряжение сети 0,69 кВ. Монтаж электрической цепи 0,69 кВ от сборных шин СШ-0,69 до обмотки ТР выполняется параллельно включенными кабелями в связи с большими величинами тока.

Для выбора аппаратуры ПВЭМ на стороне 10 кВ величина фазного тока ТР рассчитывается также по формуле (2.51) при U_Л - линейное напряжение сети 10 кВ.

Монтаж электрической цепи 10 кВ от обмотки ТР 10 кВ до сборных шин СШ-10 выполняется шинами и кабелями.

Рисунок 2.14. Пример радиальной схемы соединения генераторов ВЭУ в один модуль ПВЭМ.

Напряжение генераторов 0,69 кВ; трансформатор ПВЭМ – 0,69 / 10 кВ;

Штриховым контуром обозначены аппараты, входящие в состав шкафа управления каждой ВЭУ

На рис.2.15. приведена внутренняя схема ВЭС с индивидульными ТР для 18 ВЭУ. Перечень аппаратов на рис.2.15. аналогичен вышеописанному.

2.5.3. Индивидуальный ТР и подстанция ПВЭМ. Расчет мощности трансформатора

Расчет мощности индивидуального ТР (в случае такого варианта) производится согласно приложению 1. Индивидуальные ТР 10 / 0,69 кВ размещаются непосредственно рядом с башней ВЭУ, возле шкафа с аппаратурой.

Подстанция ПВЭМ 10 / 0,69 кВ предназначена для концентрации мощности группы ВЭУ и передачи мощности группы ВЭУ во внутренние трехфазные электрические сети 10 кВ ВЭС. Размещается подстанция ПВЭМ поблизости геометрического центра площадки, на которой устанавливаются ВЭУ, которые соединяется в модуль.

На подстанции ПВЭМ должен устанавливаться один трансформатор 10 / 0,69 кВ. Мощность трансформатора выбирается с учётом использования стандартной перегрузочной способности трансформаторов (20%) в связи с низким коэффициентом использования номинальной мощности ВЭУ.

Целесообразная величина суммарной номинальной мощности ВЭУ, соедененных в один ПВЭМ, находится в пределах: 0,6 ... 2 МВт ( при мощности ВЭУ до 2 МВт ).

Номинальная мощность ТР ПВЭМ определяется по формуле:

(2.45)

где S_НОМ – номинальная расчетная мощность двухобмоточного трехфазного масляного

ТР , кВА;

– суммарная номинальная мощность ВЭУ, которая соединяется в

модуль, кВт;

Сosφ – коэффициент мощности на стороне низкого напряжения ТР в режиме отдачи установленной мощности всех ВЭУ модуля ( принимается по данным ЭГ ВЭУ – при номинальной мощности с компенсацией величины Сosφ ).

По величине номинальной расчетной мощности ТР по (2.45) из табл.2.10. выбирается серийный трансформатор 0.69/10 кВ мощностью S _ТР по условию

S_ТР ≥ S_НОМ (2.46 )

Указание. При выборе количества модулей ПВЭМ и выборе мощности ТР подстанции модулей ПВЭМ, следует для всех модулей принять ТР одинаковой мощности. Если при этом какой- то трансформатор будет недогружен ( к нему будет подключено меньше ВЭУ, чем к остальным ), то он будет считаться резервным для расширения мощности ВЭС в будущем.

Таблица 2.10. Характеристики трехфазных масляных трансформаторов типа ТМ, ТД

Тип трансформатора	Номинальная мощность, кВА	Верхний предел номинального напряжения обмоток		Масса, т
		НН	ВН	полная	масла
Трансформаторы ВЭМ
ТМ-630/10	630	0,4; 0,69	10	3,0	0,955
ТМ-1000/10	1000	0,4; 0,69	10	4,7	1,54
ТМ-1600/35	1600	0,4; 0,69	10	7.1	2,43
ТМ-2500/35	2500	0,4; 0,69	10	9.0	2,48
ТМ-4000/35	4000	0,4; 0,69	10	13,1	4,10
Трансформаторы ЦПС
ТМ-1000/35	1000	10	35	5,7	1,95
ТМ-1600/35	1600	10	35	7.1	2,43
ТМ-2500/35	2500	10	35	9.0	2,48
ТМ-4000/35	4000	10	35	13,1	4,10
ТМ-6300/35	6300	10	35	17,0	4,80
ТД-10000/35	10000	10	35	21,2	5,20
ТД-16000/35	16000	10	35	31,2	8,05