LEKTsII_EChS_2010

§6 Схемы электрических соединения ПС 6 10 кВ

Р У В Н

РУ НН (6-10кВ)

Рис. 58 – Принципиальная схема понижающей подстанции

Типовой схемой для ПС 6-10 кВ является одиночная, секционированная выключателем, система сборных шин. Рассмотрим некоторые тонкости, характерные для понижающих подстанций.

1яч 2яч

Рис. 59 – Схема соединений понижающей подстанции

Для потребителей ПС существет два питающих источника – два силовых трансформатора. Соединения секций выполнены двумя ячейками, одна с выключателем, другая без.

Трансформатор напряжения

На каждую секцию обязательно подключается трансформатор напряжения (ТН). Так как наша схема должна быть наблюдаемой и управляемой, к ТН подключается комлекс измерительной техники и релейной защиты. Одну из обмоток ТН обязательно выполняют по схеме

Секционный выключатель

Рассмотрим режимы работы секционного выключателя (СВ). Если СВ включен, то при КЗ на первой секции отключаться выключатели ввода, выключатели присоединений и сам СВ. Отказ СВ в этом случае приведет к потере всех присоединений на данной ПС.

По этой причине СВ на понижающих подстанциях держат в нормально отключенном состоянии.

Это приводит к повышению надежности подстанции.

СВ должен находиться в состоянии АВР (автоматического ввода резерва), чтобы при потере одно из присоединений запитать потребителей его секции.

При отключенном СВ происходит снижение уровня токов КЗ, а следовательно применяем менее дорогостоящее оборудование.

Рис. 61 – Эквивалентная схема понижающей ПС при включенном СВ (а) и при отключенном СВ (б)

Эквивалентное индуктивное сопротивление схемы – рисунок 61, при включенном СВ вычисляется по формуле:

А при отключенном СВ:

Отсюда:

Нагрузка по секциям распределяется неравномерно.

При возможности возникновении перекоса напряжения по секциям , рекомендуется установка Трансформаторов с РПН с

автоматическим изменением номера отпайки.

По нормам технологического проектирования рекомендуется раздельная работа секций.

Силовые трансформаторы

Во-первых, силовые трансформаторы (СТ) должны быть всегда снабжены РПН. Во-вторых, СТ на 25 МВА и выше существуют только с расщепленной обмоткой низшего напряжения. Ее применяют для снижения уровня токов КЗ.

Рассмотрим несколько схем включения силовых трасформаторов.

Схема 1: Одиночная, секционированная выключателем, система сборных шин

CB

Рис. 62 – Первая схема включения силовых трансформаторов

Ограничения:

1)По числу отходящих линий на секцию – не более шести.

2)По уровню токов КЗ (по возможностям КА) – можем включить токоограничивающий реактор

Постоянные потери энергии;

Постоянное падение напряжения, при ограниченном диапазоне РПН;

Количество ячеек в схеме вычисляется по формуле:

Схема 2: Две одиночные, секционированные выключателем, системы сборных шин

CB

Рис. 63 – Вторая схема включения силовых трансформаторов

1)24 отходящие линии.

2)Переход от первой схемы ко второй сопровождается большим увеличением количества ячеек.

Количество ячеек в схеме вычисляется по формуле:

Схема 3: Три (четыре) одиночные, секционированные выключателем, системы сборных шин

Рис. 64 – Третья схема включения силовых трансформаторов

1)48 отходящих линий

2)Применение токоограничивающих реакторов позволяет скомпенсировать величины токов КЗ.

ГЛАВА 4: Источники активной и реактивной мощности в энергосистемах

§1 Проблемы роста единичной мощностей в турбогенераторах

В20е годы XX века по плану ГОЭРЛО предполагаля ввод мощностей от 6 до 20 МВТ.

В1941 году был введен первый генератор единичной мощностью 100 МВт, изготовителем этого генератора выступила фирма Brown Bowery (родоначальник АВВ).

В60е годах появился турбогенератор единичной мощностью 300 МВт – изготовитель Харьковский завод, генераторы серии ТГВ мощностью 300 МВт установлены на РефтГРЭС.

В70е годы появляются ТГ мощностью 500 и 800 МВт. И вплоть до нынешних времен основу энергетики России составляют ТГ 300,500,800 МВт.

В1980 году сконструирован ТГ единичной мощностью 1,2 ГВт.

На сегодняшний момент максимальная единичная мощность в России составляет 800 МВт. За 50 лет единичная мощность ТГ выросла в 100 раз.

Причины роста мощностей:

1)В 60е-70е годы наблюдался значительный рост потребления электроэнергии в стране.

2)Технология выработки электроэнергии.

Основным типом ЭС в нашей стране являются тепловые электростанции, где в качестве первичного топлива используется уголь.

Технологический процесс на ТЭЦ достаточно сложный и требует значительного расхода на дополнительное оборудование. Топливная составляющая и существующий технологический процесс.

МВт – только 300 . То есть при увеличении объема вырабатываемой энергии, уменьшается удельный расход топлива.

3) Габаритные размеры.

Блок 800 МВт занимает столько же места что и блок 100 МВт. При уменьшении габаритных размеров на единицу генерируемой мощности, уменьшается площадь застройки, а значит уменьшение объемов капитального строительства, эксплуатационных расходов и численность обслуживающего персонала.

Это важный социально-экономический фактор.

С точки зрения механической прочности максимальный диаметр ТГ был достигнут при 100 МВт.

Следует так же заметить, что почти 70 % материала бандажного кольца заложено для удержания самого бандажного кольца.

По вибрационным характеристикам этой системы: , обусловлено опасностью провисания ротора. Максимальная длина бочки ротора тоже была достигнута при 100 МВт.

При вес заготовки составлял около 200 тонн.

Ограничения по массе, способности к обработке, транспортировки

Все современные ТГ неявнополюсные. Резерв за счет числа полюсов давно исчерпан.

– угол между ЭДС генератора и напряжением на зажимах статорной обмотки генератора. Всегда - по причинам статической устойчивости.

– линейная нагрузка.

Весь рост единичной мощности от 100 МВт до 800 МВт произошел за счет роста линейной нагрузки.

, где

–сила тока в роторе (в проводнике);

–напряжение возбуждения;

–сечение проводников в роторе;

по вибрационной устойчивости.

На сегодняшний день постоянного тока. Так как увеличение требует роста габаритов изоляции, а углубление пазов невозможно, то

можем считать, что .

Отсюда делаем вывод, что рост единичной мощности ТГ происходит исключительно за счет увеличения силы тока в роторе .

Рост без увеличения сечения проводника приводит к росту плотности тока в проводнике и росту его температуры.

Начиная с ТГ 100 МВт, весть рост единичной мощности был достигнут за счет увеличения и интенсификации систем охлаждения.

§2 Системы охлаждения в современных ТГ.

Системы охлаждения принципиально делятся на два типа – косвенные и непосредственные. При косвенном охлаждении охлаждающий агент не соприкасается с источником тепловыделения. При непосредственном же охлаждении охлаждающий агент непосредственно соприкасается с источником тепловыделения.

Непосредственное охлаждение значительно эффективнее.

Побочным явлением непосредственного охлаждения являются тепловые перекосы и деформация в роторе.

Для достижения равномерного охлаждения ротора резервируются каналы – двух-, четыреходовые системы охлаждения. Срок службы должен быть достаточно большим.

Охлаждающие агенты систем косвенного охлаждения:

Основные характеристики охлаждающих агентов:

Удельная теплоемкость – с;

Плотность – ρ;

Диэлектрическая прочность;

Обычно пробивные характеристики разных газов сопоставляют при нормальных условиях (н.у.). Эти условия - давление 1 атм, температура 20 С, электроды, создающие однородное поле, площадью 1 см2, межэлектродный зазор 1 см. Воздух при н.у. имеет электрическую прочность 30 кВ/см. Коэффициент к, показывающий отношение электрической прочности газа к электрической прочности воздуха составляет для некоторых газов,