Теория(30 вопросов)

17. Основные потребители собственных нужд э/ст. Принципы построения схем СН.

На любой электростанции существует множество машин и механизмов, которые обеспечивают нормальное функционирование основного технологического процесса. Диапазон мощностей этого оборудования может варьироваться от милливатт до мегаватт. Самые мощные потребители СН связаны с тепловой частью станции.

Для всех этих потребителей необходимо обеспечить требуемы уровень надежности:

1 группа - Особо ответственные потребители – перерыв питания приводит к нарушению основного технологического процесса и порче оборудования. К этой группе относят валоповорот, маслонасосы, агрегат связи с системой, системы контроля и сигнализации, телемеханики, связи, а также аварийное освещение.

2 группа - Ответственные потребители – перерыв питания может привести к нарушению основного технологического процесса. К этой группе относятся системы охлаждения и возбуждения.

3 группа – Все остальные.

Так же все машины и механизмы нуждаются в регулировании производительности этих механизмов. Состав потребителей собственных нужд подстанции зависит от типа подстанции, мощности

трансформаторов, наличия синхронных компенсаторов, типа оборудования. Наиболее ответственными потребителями СН подстанции являются оперативные цепи, система связи телемеханики, система охлаждения трансформаторов, аварийное освещение, система пожаротушения и так далее. Мощность потребителей СН невелика (0-10 МВт), поэтому они присоединяются к сети 380/220 В, которая получает питание от понижающих трансформаторов. Мощность трансформаторов СН выбирается по нагрузке СН с учетом коэффициентов загрузки и одновременности, при этом отдельно учитывается зимняя и летняя нагрузка. Для питания оперативных цепей подстанции может применяться постоянный и переменный оперативный ток. Постоянный оперативный ток применяется на всех подстанциях 330– 750 кВ, на подстанциях 110–220 кВ с числом масляных выключателей 110 кВ или 220 кВ три и более. Применение выпрямленного оперативного тока возможно на подстанциях 110 кВ с одним или двумя

Основные принципы построения.

1. Питание потребителей СН Блоч. Эл. Ст. (БЭС) осуществляется с двух классов напряжения: 6/0,4 кВ и 10/0,66 кВ. Необходимо учесть, что увеличение класса U уменьшает надежность.

Для P=const:

2. Рабочими источником питания ПСН являются трансформаторы СН (ТСН), включенные в отпайку между генератороми его повышающим трансформатором.

3. Схемы электроснабжения.

1секционированная система сборных шин. На секции подключены потребители >200 кВт до 200 кВт – 0,4 (0,66) кВ >200 кВт – 6 (10) кВ

ТСНВ – ТСН второй ступени, число и мощность которых опр-ся составом потребителей и их расположением.

Класс U 6 кВ: Sед(ТСНВ) ≤ 630 кВА (из-за ограничения токов КЗ) Класс U 10 кВ: Sед(ТСНВ) ≤ 1000 кВА (из-за ограничения токов КЗ)

Секционный выключатель в схемах СН отсутсвует.

При выходе из строя ТСН вся система может потерять питание, следовательно устанавливают резервирование РТСН, который подключается:

1). РУ СН э/ст

2). Третичная обмотка АТ связи 3). Шины близлежащей п/ст (при строительстве рассматриваемой)

РМ – резервная магистраль, проходящая через всю ЭС; по условиям ограничения токов КЗ РМ секционируются через каждые два блока (для исключения параллельной работы резервных трансформаторов).

Мощность РТСН выбирается так, чтоб он мог обеспечить замену самого мощного ТСН + пуски остановку соседнего блока. При отключенном блоке ТСН не может служить источником питания СН, поэтому питание через РТСН.

По условию надежности устанавливают два РТСН на ЭС.

Недостаток ТСН – при откл генераторе ТСН не может быть ист-ом питания –> генераторный выключатель – выключатель нагрузки (не способен откл токи КЗ):

1). При наличии ГВ пуск и остановка блоков идет от ТСН, что позволяет снизить мощность РТСН,

т.е. SРТСН = SТСН.

2). Снижение мощности РТСН приводит к снижению токов КЗ на оборудовании СН, следовательноно облегчение коммутационной аппаратуры СН.

«-» добавляется элемент, отказ которого приведет к откл генератора на весь срок ремонта.

1). Все технологические пуски и остановки блока отключение-подключение блока требуется 8 операций 2). Наличие ГВ приводит к резкому снижению кол-ва (повышение надежности связи блока с ЭС).

По ПУЭ: при отсутствии ГВ число РТ на ЭС должно быть 1). 1 блок – 1 РТСН 2). 2÷6 блоков – 2 РТСН (оба подключены)

3). 7 и более блоков – 3 РТСН (2 работают, 1 в состоянии холодного резерва)

При наличии ГВ: 1÷6 блоков – 1 РТСН

7 и более блоков - 2 РТСН (1 в состоянии холодного резерва. Т.к. он не подключен к схеме, то мы экономим на РУ СН)

На станции необходимо регулировать производительность механизмов. Это делается следующими путями:

1)регулирование производительности самого иханизма (регулирование заслонки, угла наклона лопаток).

2)Регулировние мрщности привода (зависит от типа двигателя). На СН ЭС применяются

1). АД (80%):

«+»: а. высокая надежность б. невысокая стоимость

«-»: а. нет возможности регулирования производительности приводимого во вращение им механизма.

2). СД а. При больших мощностях по экономичности АД и СД равнозначны;

б. если есть система возбуждения, то есть возможность регулировать потоки выдаваемой реактивной мощности, следовательно можно получить необходимый уровень напряжения.

« - » нет возможности регулирования частоты вращения.

3). ДПТ а. плавное регулирование производительности

б. можно подключить к надежному источнику питания (АБ)

Все ответственные приводы механизмов имеют в качестве привода ДПТ, подкл к АБ.

4). АБ – постоянный подзаряд. Емкость АБ должна быть рассчитана на случаи если ЭС работает в системе и изолированно в течении 1 часа.

Дизель-генератор – запанной источник питания (ед. мощность по 200 кВт на каждый блок).

Ответственные потребители СН:

-маслонасосы смазки

-аварийное освещение

-приводы коммут аппаратов

-агрегат связи с ЭС.

18. СН блочных тепловых электростанций.

ТЭЦ. (кроме выработки эл/энергии вырабатывается также тепловая)

Особенность для ТЭЦ, имеющих ГРУ:

-в качестве основного источника питания потребителей СН выступают два ТСН, подключенные к ГРУ. На классе U 6-10 кВ имеется секционный выключатель, так как имеем два независимых источника питания. Устройство ТСНВ такое же, как и на блочных п/ст.

-при большом количестве Г, подключенных к ГРУ, на каждый котел свой ТСН, но общее их число не более 2.

Для привода большинства рабочих механизмов используют трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Для очень мощных механизмов могут использоваться синхронные электродвигатели. Для механизмов, требующих регулирования частоты вращения, применяют электродвигатели постоянного тока.

Нормальная работа электростанции возможна только при надежной работе всех механизмов с.н., что возможно лишь при их надежном электроснабжении. Потребители с.н. относятся к потребителям 1 категории.

Основными напряжениями, применяемыми в настоящее время в системе с.н. являются 6кВ (для электродвигателей мощностью более 200кВт) и 0,38/0,23 кВ для остальных электродвигателей и освещения.

Для мощных блочных ТЭС возможно применение напряжения 0,66 кВ для электродвигателей 16-630 кВт и напряжения 10 кВ для крупных электродвигателей.

Если генераторы электростанции соединены в энергоблоки, то питание с.н. осуществляется отпайкой от энергоблока.

С увеличением мощности энергоблоков растет потребление на собственные нужды, следовательно, увеличивается и мощность трансформатора с.н. Чем больше мощность, тем больше токи КЗ в системе с.н., тем тяжелее установленное оборудование. Для ограничения токов КЗ можно применять трансформаторы с повышенным напряжением КЗ или трансформаторы с расщепленными обмотками 6кВ, которые применяются при мощности трансформатора 25 МВА и более.

19. Собственные нужды атомных электростанций.

Среди потребителей СН АЭС выделяют особо ответственных:

1)Не допускающие перерывов в питании даже на время действия АВР (устройства бесперебойной работы систем управления и защиты реактора)

2)Потребители, обеспечивающие работу вспомогательных устройств защиты реактора и допускающие отключение питания на время работы АВР.

3)самые ответственные потребители – устройства, которые обеспечивают циркуляцию теплоносителя через активную зону реактора (мощные потребители): главные циркуляционные насосы (ГЦН) для реакторов с жидким и жидко-металлическим теплоносителями; газодувки для реакторов с газовым теплоносителем.

4)Все остальные.

Схема РУ СН АЭС

I категория: основной источник – ТСН со схемой одиночного секционированная ССШ без секционного выключателя.

- К 1н – подключаются мощные потребители II категории

ДГ – дизель-генератор (источник надежного питания), при этом часть ДГ работает в режиме ХХ, чтобы в случае потери питания не тратить время на запуск и разгон.

-к 2н – маломощные потребители II категории

-3н – потребители первой категории, имеющие привод переменного тока (большинство приводов I категории имеют привод постоянного тока – 4н).

-3н – 4н обратимый мотор-генератор.

Для самых ответственных потребителей предусмотрено 4х кратное дублирование (1н – 4н).

Характеристика потребителей собственных нужд АЭС:

Нормальная работа, пуск, останов, аварийное расхолаживание реакторных установок АЭС обеспечиваются многочисленными механизмами.

В зависимости от требований надежности электроснабжения потребители с.н. АЭС разделяются на три группы.

Первая группа – потребители, требующие повышенной надежности электроснабжения, не допускающие перерыв питания более чем на доли секунды во всех режимах, включая режим полного исчезновения напряжения переменного тока от рабочих и резервных трансформаторов с.н., и требующие обязательного питания после срабатывания аварийной защиты реактора.

К этой группе относятся: контрольно-измерительные приборы и автоматика защиты реактора; приборы технологического контроля реактора и его систем; некоторые системы дозиметрии; потребители постоянного тока 220 В, не допускающие перерывов; электропривод быстродействующих

клапанов, отсечной арматуры, аварийные маслонасосы генератора, бессальниковые ГЦН с малой инерционной массой.

Вторая группа – потребители, требующие повышенной надежности электроснабжения, допускающие перерывы питания на время, определяемое условиями аварийного расхолаживания (от десятков секунд до десятков минут), и требующие обязательного питания после срабатывания АЗ реактора.

Кэтой группе относятся: механизмы расхолаживания реактора и локализации аварии в различных режимах, насосы борного регулирования, аварийные питательные насосы, противопожарные насосы, механизмы, обеспечивающие сохранность основного оборудования при обесточивании АЭС: маслонасосы турбин и уплотнений вала генератора: системы биологической и технологической дозиметрии, приводные электродвигатели ГЦН.

Третья группа – потребители, не предъявляющие повышенных требований к надежности электроснабжения, допускающие перерывы питания на время автоматического ввода резерва (АВР) и не требующие обязательного наличия питания после срабатывания АЗ реактора.

Кэтой группе относятся: ГЦН с большой инерционной массой, конденсатные, циркуляционные

исетевые насосы, насосы технической воды неответственных потребителей.

20. Схемы питания ГЦН атомных электростанций.

В настоящее время применяются ГЦН двух типов: бессальникового и сальникового типа

ГЦН бессальникового типа ГЦН сальникового типа У ГЦН бессальникового типа прекрасно соблюдаются условия герметичности, а значит безопасности

обслуживающего персонала. У ГЦН сальникового типа есть некоторые утечки, однако такая конструкция позволяет установить маховик, т.е. не требует никаких мероприятий по обеспечению бесперебойного питания.

В результате чрезвычайно высокой ответственности ГЦН дублируется два или даже три раза.

Бессальниковые ГЦН относятся к первой группе потребителей, требующие повышенной надежности электроснабжения, не допускающие перерыв питания более чем на доли секунды во всех режимах, включая режим полного исчезновения напряжения переменного тока от рабочих и резервных трансформаторов с.н., и требующие обязательного питания после срабатывания аварийной защиты реактора.

ГЦН сальникового типа относятся к третьей группе, потребители, не предъявляющие повышенных требований к надежности электроснабжения, допускающие перерывы питания на время автоматического ввода резерва (АВР) и не требующие обязательного наличия питания после срабатывания АЗ реактора.

Приводные электродвигатели ГЦН относятся ко второй группе, потребители, требующие повышенной надежности электроснабжения, допускающие перерывы питания на время, определяемое условиями аварийного расхолаживания (от десятков секунд до десятков минут), и требующие обязательного питания после срабатывания АЗ реактора.

ВГ – выбег-генератор ВГ «сидит» на одном валу с основным генератором и питается от него в случае аварии (т.к. генератор продолжает вращаться).

21. Понятие распределительного устройства (РУ).

РУ – это электроустановка, предназначенная для приема и распределения электрической энергии, содержащая электрические аппараты, шины и вспомогательные устройсва.

Классификация РУ делится по типу исполнения и по типу конструкции По типу исполнения:

•открытые РУ (ОРУ) - оборудование расположено на открытом воздухе. Достоинства ОРУ - невысокая стоимость, хорошая обозримость, высокая ремонтопригодность. Недостатки - большая занимаемая площадь, незащищенность от воздействий внешней среды; ( от 35 кВ и выше)

•закрытые РУ (ЗРУ) - оборудование расположено внутри здания. Достоинства ЗРУ - малая занимаемая площадь, защищенность от воздействий внешней среды, высокая безопасность. Недостатки - высокая стоимость, плохая обозримость, затрудненность проведения ремонтов.

По типу конструкции:

•сборные РУ - оборудование РУ собирается на месте сооружения из отдельных элементов

«+» невысокая стоимость

• комплектные РУ (КРУ) - оборудование РУ собирается в блоки (ячейки) на заводе изготовителе, а на месте сооружения из блоков монтируется РУ. Достоинства КРУ - индустриальность изготовления и монтажа, резкое сокращение сроков монтажа (по сравнению со сборными РУ), высокая безопасность. Недостатки КРУ - относительно высокая стоимость и высокая металлоемкость.

Выбор типа конструкции определяется условиями площадки сооружения и климатическими условиями в районе сооружения. Так, если сооружение РУ осуществляется в условиях стесненной площадки (например, в черте города), то лучше применить ЗРУ, так как оно занимает меньшую площадь.

22. Общие требования и основные принципы сооружения распределительных устройств.

1) надежность конструкций: исключение случаев повреждения оборудования по вине конструкций а) в первую очередь: надежность конструкции достигается за счет соблюдения минимально допустимых расстояний между токоведущими частями, между токоведущими частями и землей, а также между токоведущими частями и заземленными конструкциями.

В зависимости от класса напряжения эти расстояния сильно отличаются Семь видов нормированных расстояний определяют компоновку РУ:

—от токоведуших частей до заземленных конструкций

—между проводниками разных фаз

—от токоведущих частей до постоянных ограждений, от контактов разъединителей (в любом положении) до токоведущих частей

—между токоведущими частями разных цепей в разных горизонтальных плоскостях для обеспечения обслуживания нижнего яруса при неотключенном верхнем

—от точки наибольшего провисания токоведушей части до земли или кровли зданий

—между токоведушнми частями в разных плоскостях и зданиями или верхними кромками заборов

—от токоведущих частей до ножа отключенного разъединителя.

б) надежность также обеспечивается за счет правильного взаимного расположения токоведущих частей и коммутационных аппаратов по возможности конструкция РУ должна исключать пересечение токоведущих частей, принадлежащих разным цепям.

Т. К. если оборвется провод у верхней цепи, то он обеспечит трехфазное кз у нижней цепи.

в) надежность достигается за счет правильной расстановки защитных аппаратов, обеспечивающих защиту как от грозовых, так и коммутационных перенапряжений.

2)Безопасность: безопасность обслуживающего персонала находящихся на территории РУ. Конструкция РУ должна быть такой, чтобы исключить попадание людей под напряжение. Обеспечение безопасности:

Расстояние от токоведущих частей до земли, не меньше чем 2,5 м Нельзя поставить с точки зрения надежности разъединитель на землю, но так как ходит персонал, то его

нужно поднять на недопустимую для человека высоту. Есть аппараты, которые не можем поднять над землей (заземленные ножи, разрядники), в этих случаях участки с этой аппаратурой дополнительно огораживаются.

3)Ремонтопригодность – ремонт оборудования РУ не должен приводить к отключению исправных присоединений.

Ремонтопригодность конструкции должна предполагать проезд крупногабаритной техники, работу этой техники (ремонтные проходы, проезды), достаточные расстояния между ЛЭП.

Сточки зрения габаритов электроустановки (чем больше габариты, тем больше вложения) требования по ремонту самые жесткие.

Все установки должны удовлетворять требованиям ремонтопригодности, следовательно они точно будут удовлетворять требованиям 1 и 2.

4)Взрывопожаробезопасность

Силовые трансформаторы, масляные выключатели – взрывоопасные элементы.

Врыв и пожар одного оборудования не должен приводить к повреждению нормально работающего оборудования.

5)Возможность расширения - возможность подключения к схеме новых присоединений без существенных изменений существующей части.

6)Простота и наглядность - для снижения возможных ошибок эксплуатационного персонала.

7)Экономичность - минимальная стоимость , при условии выполнения перечисленных выше требований.