LEKTsII_EChS_2010

1.Станции, работающие на каменном угле;

2.Станции, работающие на газе;

3.Гидро-электростанции;

4.Атомные электростанции;

5.Альтернативные источники энергии;

Рис. 28 – Структура выработки по ОЭС Урала за 2005 год, млн.кВтч. (В целом по ОЭС Урала: 220827 млн.кВт.ч.,

источник – сайт ОДУ Урала)

По агрегации основного оборудования:

1.Блочные электрические станции;

2.Не блочные электрические станции (станции типа «ТЭЦ» -

теплоэлектроцентраль);

РУВН

Рис. 31 – Мультиблок

Мультиблоки устанавливаются преимущественно на ГЭС. Так как гидроэлектростанции обычно имеют много генераторов малой мощности – по 2,5-10 МВт. В своем составе мульти блок может иметь до пяти расщепленных обмоток.

Выбирая схему электрических соединений ЭС, следует помнить, что генератор – самый важный элемент в энергосистеме. Возникновение аварийной ситуации, приводящее к отключению генератора, сопряжено с очень тяжелыми, а иногда и катастрофичными последствиями.

При любом отклонении от частоты и работе с частотой меньше номинальной мы всегда имеем неявный недоотпуск электроэнергии. Для выравнивания частоты мы вынуждены будем отключить некоторых потребителей.

Рис. 32 – Рабочая точка энергосистемы

Здесь следует ввести определение граничной мощности. Это такая мощность, отключение которой приводит к отклонению частоты не более

чем на 0,4% от номинальной частоты, то есть не превосходит 49,8 Гц. Для уральской энергосистемы величина граничной мощности составляет

200 МВт.

Чаще всего блоки генераторов блочных ЭС выдают в сеть мощность по 300, 500, 800 МВт. Блоки с генераторами такой мощности чаще всего включаются на класс напряжения 500 кВ.

Поэтому, создавая схему электрических соединений энергообъекта, мы в первую очередь должны заботиться о том, чтобы связность блока с энергосистемой не прерывалась.

Схема соединения РУ 500 кВ.

ÐÓ 500 êÂ

Рис. 33 – Принципиальный вид искомого распредустройства

Рассмотрим создание схемы электрических соединений распредустройства 500 кВ. К РУ подключены 3 генератора мощностью 300 МВт, а также 3 ВЛ 500 кВ. Типовой схемой для класса напряжения 500 кВ является схема 3/2 или 4/3. Возьмем за основу схему 3/2.

СШ1

СШ2

Рис. 34 – Первый вариант схемы соединений РУ 500 кВ

Выбор структуры схемы соединения – важная задача, но не менее важная задача – это распределение присоединений по выбранной схеме.

Проанализируем аварийные ситуации, возможные при данной схеме соединения РУ.

Отказ В1 (В2, В3): связь с энергосистемой осуществляется по второй и третьей линиям, все блоки в работе.

Отказ В4 (В5, В6): теряем один блок на время оперативных переключений.

Отказ В7 (В8, В9): теряем один блок на время оперативных переключений.

Отсюда делаем вывод, что ремонт оборудования в этой схеме не приводит к потере блоков. Тогда смоделируем возникновение двойной аварийной ситуации.

Ремонт В1 + Отказ В4: эту ситуацию не учитываем, так как отказ В4 происходит независимо от ремонта В1.

Отказ сборных шин не приводит к потере генерирующих мощностей.

Ремонт В4 + Отказ В7: Теряем Б1 на всё время ремонта.

Ремонт В4 + Отказ В8: Отключаем В5, В7, В9 теряем Б! и Б2 на время оперативных переключений.

Ремонт В4 + Отказ В6: Отключаем В7, В8, В6 – потеря первого и третьего блоков на всё время оперативных переключений.

Аналогичные ситуации наблюдаем при отказах и ремонте на параллельных ячейках.

Делаем вывод, что такое подключение присоединений недопустимо.

Поэтому располагаем присоединения как можно дальше друг от друга( здесь «расстояние» измеряется в количестве выключателей между присоединениями).

Рис. 35 – Схема оптимального расположения присоединений для структуры

3/2.

Рассмотрим аварийные ситуации, приводящие к потере двух блоков:

Ремонт В4 + Отказ В9 (Рем В4+ОткВ7): Теряем Б1 и Б3 на время оперативных переключений.

Для полного устранения опасности потери блока надо изменить структуру(см. рисунок 36) или секционировать систему шин (синий цвет на рисунке 35).

отсутствуют аварийные ситуации приводящие к потере двух блоков одновременно.

Вывод: Выбираем второй вариант соединений РУ, так как схема «4/3» дешевле и безопаснее схемы «3/2».

§2 Схемы электрических соединений ТЭЦ

Характерные особенности ТЭЦ:

Находятся рядом с большими потребителями

Вырабатывают тепловую и электрическую энергию

Для того чтобы избежать ненужных потерь при двойной трансформации электроэнергии используют генераторные распредустройства (ГРУ). Непосредственная передача электроэнергии потребителю позволяет убрать затраты на сооружение блочных трансформаторов высшего напряжения, и снизить стоимость самой электроэнергии.

Как правило, ГРУ имеют класс напряжения 6-10 кВ, из этого следует, что генераторы большой мощности к ним подключать нельзя. Потому что возможности коммутационного оборудования данного класса не рассчитаны на токи К.З. генераторов большой мощности, от 200 МВт и выше.

Из-за небольшого объема выдаваемой мощности, ГРУ используются только в местах ограниченного потребления электроэнергии, на автономных объектах, не связанных с единой энергосистемой.

Теперь более подробно рассмотрим ГРУ.

Рис. 37 – Схема соединений ГРУ

Обычно, количество секций больше чем два.

Секции ограничены секционными выключателями и токоограничивающими реакторами.

Трансформаторы связи с системой, как правило, подключаются к крайним секциям.

В каждой секции, чаще всего, устанавливается по два повышающих трансформатора.

Мощность повышающего трансформатора выбирается по максимальному модулю мощности нагрузки на генератор в одной из четырех крайних точек:

a)При всех работающих генераторах в период максимальной нагрузки на низшей стороне, каждый трансформатор должен быть загружен не более чем на 140 % от своей номинальной мощности;

b)При всех работающих генераторах в период минимальной нагрузки на низшей стороне, каждый трансформатор должен быть загружен не более чем на 140 % от своей номинальной мощности;

c)При условии вывода одного генератора в ремонт в период максимальной нагрузки на низшей стороне, каждый трансформатор должен быть загружен не более чем на 140 % от своей номинальной мощности;

d)При условии вывода одного генератора в ремонт в период минимальной нагрузки на низшей стороне, каждый трансформатор должен быть загружен не более чем на 140 % от своей номинальной мощности;

Введение ремонтной системы шин позволяет при ремонте секции оставаться в работе.

Для устранения ненужных потерь в токоограничивающих реакторах при ремонте генератора, в схему вводятся ремонтные перемычки.

На реально существующих подстанциях принято соединять секции

вмногоугольник.

§3 Схемы электрических соединений ГЭС

Особенности схем электрических соединений ГЭС:

1.Большое число генераторов небольшой мощности

2.ГЭС, как правило, удалена от потребителей

Р У В Н 110 - 220 кВ

Рис. 38 – Принципиальная схема соединений гидроэлектростанции, где ГВ – генераторный выключатель (выключатель нагрузки).

Генераторные выключатели не способны отключать токи КЗ, его токи нагрузки могут измеряться десятками килоампер.

§4 Особенности применения генераторных выключателей

Для пояснения этого момента вернемся к схеме соединения блочной электростанции.

РУВН

Рис. 39 – Схема присоединения блочной подстанции

В схеме устанавливается коммутационный генераторный аппарат с током 24 кВ.

Возможность использовать трансформатор собственных нужд во время пуска или отключения блока позволяет использовать меньшее количество резервных ТСНов. Что, в свою очередь, уменьшает величину суммарных токов КЗ и приводит к снижению затрат на коммутационную аппаратуру.