4.2. Проектування структурної схеми
4.2.1. Загальні положення
Структурна (принципова) схема електричної частини ЕС визначає розподіл генераторів між РП різних напруг і виконання електромагнітних зв'язків (трансформаторних, автотрансформаторних) між останніми. При проектуванні структурної схеми електростанції районного типу визначається вид виконання блоків генератор – трансформатор.
У більшості випадків вибір структурної схеми базується на техніко - економічному порівнянні варіантів. Лише для простих вихідних умов (наприклад, підстанція з двома рівнями напруг) структурна схема визначається однозначно і її проектування зводиться до вибору необхідних в цьому випадку трансформаторів.
Порядок вибору структурної схеми наступний:
а) складається ряд технічно можливих варіантів структурної схеми;
б) для кожного варіанта вибираються трансформатори і автотрансформатори;
в) визначають техніко-економічні показники і цільову функцію;
г) на підставі аналізу результатів розрахунку, а також факторів, що не ввійшли в цільову функцію, вибирають кращий варіант.
При складанні структурної схеми електричних станцій (підстанцій) в розподільчих пристроях враховують лише вимикачі (комірки) трансформаторних зв'язків, умовно приймаючи один вимикач на приєднання. На цьому етапі розрахунок струмів КЗ не виконують; типи вимикачів намічають згідно їх номінальних напруг і максимальних робочих струмів.
4.2.2. Структурні схеми електростанцій районного типу
У зв’язку з тим, що місцеве навантаження (за винятком власних потреб) на генераторній напрузі ЕС районного типу відсутнє, в основу побудови структурної схеми покладено блочний принцип: одиничний блок генератор-трансформатор без генераторного вимикача (Рис. 4.2,а) або з генераторним вимикачем ВГ (Рис. 4.2,б), об’єднаний (Рис. 4.2,в) або укрупнений блок (Рис. 4.2,г). Одиничні і об’єднані блоки використовують на теплових та атомних станціях, укрупнені – на гідроелектростанціях.
Потужність блоку не повинна перевищувати допустимого по системних вимогах значення ΔРГ,доп.. По цій умові іноді на ГЕС можна об'єднати всі генератори в один блок. При цьому додатково повинні перевіряться умови роботи гідротехнічного устаткування і економічно допустимий пропуск води.
Генераторний вимикач є додатковим елементом ланцюга і тому надійність блоку знижується. Однак при цьому знижується і число комутаційних операцій у РП вищих та середніх напруг, що підвищує їх надійність. Остаточне рішення про ВГ приймається на підставі аналізу всієї схеми електричних з'єднань.
В об'єднаних і укрупнених блоках, а також у блоках з АТР, генераторні вимикачі встановлюють завжди. В одиничних блоках ВГ рекомендується встановлювати на ЕС, що працюють у піковому режимі, і тоді, коли відключення блоку з боку високої напруги змінює схему підключення інших приєднань (схеми багатокутника, три вимикачі на два приєднання та таке інше.
Рис. 4.2. Схеми блоків. а - одиничний блок генератор-трансформатор без генераторного вимикача; б - одиничний блок генератор-трансформатор з генераторним вимикачем; в - об'єднаний блок; г - укрупнений блок.
Якщо потужність електричної станції видається на одній підвищеній напрузі, то всі блоки приєднуються до РП цієї напруги (Рис. 4.3,а). Враховується тільки питання про спосіб виконання блоку (на Рис. 4.3 умовно показані одиничні блоки без генераторних вимикачів).
Рис. 4.3 Структурні схеми електростанцій районного типу. а – з одною підвищеною напругою; б – з окремим автотрансформатором зв’язку АТЗ між РП високої та середньої напруги; в - з використанням блочних автотрансформаторів АТБ; г – з двома двохобмотковими трансформаторами в блоці.
Якщо на електричній станції передбачаються дві підвищені напруги, до того ж мережі обох напруг ефективно заземлені, то можливі наступні варіанти побудови структурної схеми:
- з окремими автотрансформаторами зв’язку (АТЗ) між розподільчими пристроями високої і середньої напруги (Рис. 4.3,б),
- з використанням для одного (двох) генераторів блочних автотрансформаторів (АТБ), що одночасно забезпечують зв'язок між РП двох напруг (Рис. 4.3,в),
- з двома двохобмотковими трансформаторами різної потужності в блоці (Рис. 4.3,г). Така схема доцільна при малому навантаженні на середній напрузі (СН) (не більше 15% потужності генератора).
У схемі з окремими АТЗ (Рис. 4.3,б) сумарна потужність блоків, приєднаних до РП СН, повинна відповідати максимальній потужності, що видається в мережу СН. Схему з підвищувальними блочними АТБ складають таким чином, щоб у РП СН був деякий надлишок генерованої потужності. Така рекомендація викликана тим, що підвищувальний АТР за умовою завантаження спільної обмотки (при номінальному навантаженні третинної обмотки) допускає передачу додаткової потужності з боку СН в бік ВН, але не в зворотному напрямку.
У випадку, коли мережа середньої напруги незаземлена або компенсована (35 кВ), замість автотрансформаторів (Рис. 4.3,б,в) передбачають трьохобмоткові трансформатори.