12. Схемы электрических соединений конденсационных электростанций. Выбор трансформаторов.

Конденсационные тепловые электрические станции (КЭС) сооружаются вблизи месторождений топлива, вдали от крупных узлов электрической нагрузки. Поэтому всю вырабатываемую электрическую энергию, за вычетом расхода на собственные нужды, КЭС выдают в сеть повышенного напряжения. С целью улучшения экономических показателей станций на них устанавливают агрегаты мощностью 100, 160, 200, 300, 500, 800 МВт. Учитывая сказанное выше, схемы КЭС строят по блочному принципу: котёл — турбина — генератор — трансформатор без сборных шин на генераторном напряжении. В отдельных случаях блок охватывает также и линию электропередачи.

В зависимости от мощности генераторов различают блоки единичные (рис. 1, а), укрупнённые (рис. 1, б, 1, в) и объединённые (рис. 1, г). Укрупнённый блок при прочих равных условиях имеет лучшие технико-экономические показатели, чем сумма простых блоков. Однако с увеличением мощности блока возрастает его роль в энергосистеме и требования к надёжности работы. Мощность укрупнённого блока должна быть соизмерима с аварийным резервом энергосистемы, который в современных условиях принимают равным 10–12% мощности энергосистемы.

Если кратко, то единичный блок самый дорогой и самый надёжный. Объединённый экономичнее, но менее надёжный. Укрупнённый самый дешёвый, но и самый ненадёжный. Надёжность зависит от того, сколько присоединений мы теряем при авариях трансформатора и выключателей.

Так же есть ещё разновидности единичных блоков:

Применение трансформаторов с расщепленными обмотками в укрупнённых блоках позволяет снизить уровень токов короткого замыкания в сети генераторного напряжения.

Тип блока выбирается на основании технико-экономического сопоставления целесообразных вариантов с учётом режимов и надёжности работы электростанции, затрат на оборудование генераторного и повышенного напряжений, стоимости потерь энергии в повышающих трансформаторах, удобств эксплуатации, конструктивно-компоновочных решений и др.

Во всех электрических блоках между генераторами и повышающими трансформаторами, как правило, устанавливаются выключатели.

Применение генераторных выключателей снижает число коммутаций в РУ повышенного напряжения и РУ собственных нужд, повышает надёжность работы РУ за счёт локализации отказов генератора и турбины. Генераторный выключатель повышает в целом надёжность блока, так как упрощает эксплуатацию и позволяет пускать и останавливать блок без переключений СН на резервный трансформатор. С другой стороны, наличие генераторного выключателя, как дополнительного элемента, понижает безотказность самого блока. Кроме того, для блоков мощностью 500 МВт и выше существуют технические трудности в изготовлении генераторных выключателей. До настоящего времени в блоках 500 МВт устанавливались воздушные выключатели, а для блоков 800 МВт и более освоен выпуск выключателей нагрузки типа КАГ (комплекс аппаратный генераторный), которые предназначены для включения и отключения генератора в нормальном режиме, но не позволяют отключать токи к. з.

В объединённых и укрупнённых блоках, а также в блоках с автотрансформаторами генераторные выключатели ставятся всегда, как и в единичных блоках пиковых электростанций. Генераторные выключатели необходимы и в единичных блоках, если РУ выполняется по схеме многоугольника, схеме 3/2 или 4/3.

Честно, схема в методичке другая почему-то (методичка: С.С. Петрова О.А.Васильева ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, страница 17). Я переделал её так, как мы на лекции рисовали. А схему Г мы вообще не проходили. И от РУ ВН идёт подключение к энергосистеме, а от РУ СН нагрузка, на которой дано S_наг.min и S_наг.max.

Структурные схемы электростанций с мощными блоками показаны на рис. 2. Схема 2, а применяется в случае выдачи мощности в сеть одного напряжения.

Блочные электрические станции нередко имеют несколько повышенных напряжений, например, 110 и 220 кВ, 110, 220 и 500 кВ, 110, 330 и 750 кВ и т.д. В этом случае для связи сетей разных напряжений, как правило, используют автотрансформаторы (АТ). Как известно, автотрансформатор имеет электрическую связь между обмотками высокого (ВН) и среднего напряжения (СН). Третья обмотка низкого напряжения (НН) соединена в треугольник и имеет трансформаторную связь с обмотками ВН и СН.

Автотрансформатор характеризуется номинальной (проходной) мощностью S_ном и типовой мощностью S_тип, которая связана с номинальной коэффициентом типовой мощности k_тип: S_тип = k_типS_ном. В свою очередь k_тип=1– (1/k_ат), где k_ат — коэффициент трансформации.

Типовая мощность определяет расход материалов, а, следовательно, вес, размеры и стоимость трансформаторов. Чем ближе напряжения друг к другу, тем меньше k_тип, и тем более выгоден по экономическим соображениям автотрансформатор по сравнению с трансформатором.

При выборе схем с AT необходимо тщательно анализировать возможные режимы их работы. Наиболее экономичными для AT являются автотрансформаторный режим с передачей S_ном из сети ВН в сеть СН и обратно и комбинированный с передачей типовой мощности со стороны НН и мощности S_ном-S_тип со стороны СН в сеть ВН. В этом режиме автотрансформатор работает со сниженными потерями. На подстанциях используется также комбинированный понижающий режим с передачей мощности из сети ВН в сеть СН и НН, который также является выгодным.

В структурной схеме КЭС (рис. 2, б) суммарная мощность блоков, присоединяемых к РУ СН, должна примерно соответствовать нагрузке сети СН. Схему рис. 2в составляют таким образом, чтобы в РУ СН был некоторый избыток генераторной мощности, и AT работал в выгодном режиме.

В случае, когда сеть среднего напряжения имеет незаземлённую или компенсированную нейтраль (35 кВ), вместо автотрансформаторов предусматривают трехобмоточные трансформаторы. При этом необходимо иметь в виду, что все три обмотки такого трансформатора рассчитаны на S_ном.

Схема рис. 2г целесообразна лишь при малой нагрузке на среднем напряжении (не более 15% номинальной мощности генератора).