книги из ГПНТБ / Церазов, А. Л. Электрическая часть тепловых электростанций учебник

больших мощностей и напряжений.

Первичную обмотку трансформаторов тока включа­ ют последовательно в цепь измеряемого тока (рис. 5-15), первичную обмотку трансформатора напряжения вклю­ чают параллельно в цепь измеряемого напряжения. Цепи приборов подключают к вторичной обмотке транс­ форматора тока последовательно; к вторичной обмотке трансформатора напряжения — параллельно.

Номинальным коэффициентом трансформации явля­ ется отношение номинальных первичных тока и напря­ жения к номинальным вторичным току и напряжению

Рис. 5-15. Схемы устройства измерительных транс­ форматоров тока (а) и напряжения (б).

Обмоточным коэффициентом трансформации назы­ вается отношение чисел витков

Номинальный и обмоточный коэффициенты транс­ формации не равны друг другу. Шкалы измерительных приборов градуируются с помощью номинальных коэф­ фициентов трансформации в первичных величинах тока и напряжения. Измерительные трансформаторы должны отвечать требованиям обеспечения заданной точности измерения.

Точность измерения зависит от погрешностей измери­ тельных трансформаторов. Схема замещения, представ-

150

ленная на рис. 5-16, является схемой замещения и транс­ форматора тока и трансформатора напряжения. Она по­ зволяет записать два основных уравнения

матора появляются большие, опасные для изоляции и обслуживающего персонала напряжения. Поэтому холо­ стой ход для трансформатора тока не допускается. Источником погрешности трансформатора тока являет­

ся ток намагничивания.

Напротив, для трансформатора напряжения предпоч­ тительным является режим холостого хода, т. е. токи в его обмотках должны быть по возможности малы и следовательно сопротивления этих обмоток велики. Ре­ жим работы трансформатора напряжения определяется (5-37). Источником погрешности трансформатора напря­ жения являются падения напряжения в сопротивлениях его обмоток.

151

Наряду с погрешностью по величине измеряемого па­ раметра измерительные трансформаторы имеют погреш­ ности и по фазе. Токовой погрешностью (погрешностью по напряжению) называют разность между измеренны­ ми с помощью прибора током (напряжением) и дейст­ вительным током (напряжением) в процентах от вели­ чины действительного тока (напряжения)

Эти погрешности всегда отрицательны. Угловая по­

грешность измеряется углом § между токами / 2 и Д (на­

Таким образом, и токовая и угловая погрешности оп­ ределяются относительной величиной тока намагничива­ ния lo/h.

Для повышения точности измерения прибегают к раз­ личным способам компенсации погрешностей. Наиболее простым способом, использующимся во всех трансфор­ маторах тока, является способ подгонки витков. Заклю­ чается он в том, что уменьшая число витков wz и сни­ жая таким образом обмоточный, т. е. действительный коэффициент трансформации, получают искусственное увеличение вторичного тока. Остальные способы компен­ сации погрешностей направлены в основном на сниже-

152

ние тока /0. Если представить отношение h/Ii, пользуясь законом полного тока

то можно видеть, что снижения погрешностей можно до­ биться уменьшением индукции В (увеличением сечения сердечника), сокращением периметра магнитопровода, увеличением р, (применение лучших сортов стали), уве­ личением намагничивающей силы первичной обмотки liWi (у одновитковых трансформаторов тока обеспечи­ вается большой величиной первичного тока, у многовитковых — большим числом первичных витков). Погреш­ ность трансформатора тока не должна превышать до­ пускаемую для данного класса точности измерения. Установлено пять классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3; 10. За величину класса точности принята наибольшая допуска­

с классом 0,2 используют для лабораторных измерений, с классами 0,5; 1—для щитовых приборов, с классами 3; 10—для грубых измерений.

Конструктивно трансформаторы тока различаются по роду установки на внутренние и наружные; по количест­ ву ступеней изоляции — с одной ступенью и двумя (кас­ кадные); по количеству витков первичной обмотки — на одновитковые или многовитковые; по типу изоляции (фарфор, эпоксидная смола, трансформаторное масло); по способу установки — на опорные или проходные; по количеству вторичных обмоток (от одной до четырех). Все трансформаторы тока имеют однофазное исполнение.

Трансформаторы тока внутренней установки изготов­

витковые трансформаторы тока по способу выполнения первичной обмотки делятся на катушечные п петлевые; одновитковые — па стержневые и шинные. У последних первичной обмоткой служит ошиновка РУ.

15Н

Трансформаторы тока наружной установки напряже­ нием 35 кВ и выше могут быть одновитковыми — встро­ енными в выводы многообъемных масляных выключате­ лей и силовых трансформаторов (находятся под крыш­ кой бака) или многовитковыми—отдельно стоящими, для которых кожухом служит изолятор, заполненный транс­ форматорным маслом. Обмотки трансформатора изоли­ руются с помощью кабельной бумаги, пропитанной мас­ лом. При Нп> 35 кВ трансформаторы тока изготовляют каскадными —с двумя ступенями изоляции, рассчитан­ ными на половину напряжения.

Для трансформаторов напряжения, пользуясь выра­ жением (5-36), можно представить выражение (5-37) в виде

где

^2 4"i O^Tl— & 1 Х . Х

равно напряжению Ut при холостом ходе трансформато­ ра напряжения.

Так как Ui изменяется в небольших пределах, то /о можно считать постоянным и тогда основным изменя­

ющимся параметром нагруженного трансформатора на-

о

пряжения будет являться его нагрузка — ток / 2 или

Основным способом компенсации погрешностей транс­ форматоров напряжения является подгонка числа вит­ ков W\, что позволяет искусственно увеличить L^. Для трансформаторов напряжения установлены классы точ­

количеству фаз в одном корпусе (однофазные или трех­ фазные); по количеству ступеней изоляции (одна или больше, т. е. каскадные); по типу изоляции (сухие или масляные); по количеству вторичных обмоток (одна или

154

две). Трансформаторы напряжения, сухие, однофазные или трехфазные с воздушным охлаждением изготовля­ ются только для внутренней установки напряжением до 6 кВ включительно (HOC, HOCK, НТС). Остальные име­ ют масляное охлаждение, помещаются либо в стальной бак (НОМ, НТМК, НТМ И— однофазные и трехфазные) или в фарфоровый корпус (НКФ —только однофазные).

Трансформаторы типа НОМ, НТМИ изготовляют для напряжения до 35 кВ включительно, трансформаторы

напряжения НКФ (каскадные) — начиная с напряжения ПО кВ.

5-12. ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Выбор электрических аппаратов основывается на соблю­ дении следующих условий:

Uном ^раб» ^ном - Iраб.форс»

обеспечивающих длительные режимы работы и стой­ кость для сквозных токов к. з.

Для трансформаторов тока два последние условия записываются в виде

где Ат= /т.номДшом представляет собой односекундную кратность термической стойкости (нормируется изгото­

вителем) .

Кроме того, выбор трансформаторов тока должен обеспечивать его работу в требуемом классе точности и потому необходимо соблюдение условия нагрузки вто­

ричной цепи: ггном^гг^гг, гДе и /"г — полное и актив­ ное сопротивления всех приборов, последовательно вклю­ ченных во вторичную цепь трансформатора тока; г2ном— номинальное сопротивление нагрузки трансформатора тока в требуемом классе точности (нормируется изгото­

вителем) .

155

Для трансформаторов напряжения последнее усло­ вие проверяется по полной мощности потребления па­ раллельно включенных приборов

(5-29)]. Для реакторов надо учитывать условия ограни­ чения токов к. з., величины потерь напряжения и оста­ точного напряжения (см. §5-10).

Глава шес тая

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

6-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

На электростанциях (подстанциях) для связи цепей од­ ного и того же напряжения (источников тока, потреби­ телей, связи с системой) создаются распределительные устройства (РУ). В РУ все цепи через выключатели и разъединители присоединяются к общему участку токо­ ведущих шин (сборные шины). В общем случае на ТЭС сооружаются РУ нескольких напряжений: генераторного (ГН), высшего (ВН), среднего (СН) и собственных нужд (СН) (рис. 6-1). Распредустройство генераторного на­ пряжения имеется на ТЭС в тех случаях, когда значи­ тельная доля электроэнергии передается потребителям на генераторном напряжении. Такие РУ, как правило, предусмотрены на ТЭЦ. Однако в последнее время ТЭЦ сооружают с агрегатами большой мощности (100—250 МВт) и располагают за чертой населенных пунктов. Это приводит к тому, что передачу электроэнергии от них выгоднее производить на повышенном напряжении, как это имеет место на конденсационных блочных ТЭС. В последнем случае необходимость в РУ генераторного напряжения отпадает.

Соединение электрических аппаратов, генераторов, сборных шин в единый комплекс изображается с помо­ щью схем электрических соединений. Они разделяются

156

личаются на принципиальные, оперативные и монтаж­ ные, по способу изображения — на однолинейные и трехлинейные (трехфазные).

Рис. 6-1. Принципиальные блок-схемы электрической части тепло­ вых электростанций,

а - Т Э Ц ; б — ГРЭС.

Главные схемы в силу их громоздкости делят на схе­ мы, показывающие отдельные участки. В настоящей гла­ ве рассматриваются главные схемы электростанций, схе­ мы РУ различных напряжений.

6-2. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ВЫБОР СХЕМЫ

К схемам электрических соединений предъявляются сле­ дующие общие требования: надежность, экономичность, гибкость и удобство эксплуатации, безопасность обслу­ живания, возможность расширения.

По степени надежности схемы должны соответство­ вать требованиям бесперебойности питания электриче­ ских систем или конкретных потребителей. В первом случае должна быть выяснена роль станции в системе (сравнением мощности, выдаваемой станцией в систему, с резервом мощности в системе). Во втором случае тре­ бования к схеме определяются степенью ответственности потребителей. Все потребители разделяются на три кате­ гории [Л. 18]:

157

1 - я к а т е г о р и я — электроприемники, нарушени электроснабжения которых может повлечь за^собой опас­ ность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического про­ цесса, нарушение особо важных элементов городского

хозяйства.

Такие потребители должны обеспечиваться электро­ энергией от двух независимых источников тока, должны иметь 100%-ный резерв по питающим линиям. Перерыв в электроснабжении таких потребителей допускается лишь на время автоматического ввода резервного пита­

мышленного транспорта, нарушением нормальной дея­ тельности значительного количества городских жителей.

Для таких потребителей допускается перерыв в элек­ троснабжении на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. Допускается питание таких потребителей через один силовой трансформатор

не подходящие под определения 1-й и 2-й категорий (на­ пример, электроприемники цехов несерийного производ­ ства, вспомогательных цехов, небольших поселков ит.п.).

Для таких потребителей допустимы перерывы элек­ троснабжения на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента сети, но не более одних суток.

Экономичность схемы оценивается расчетными годо­ выми затратами

#пот — стоимость потерь электроэнергии в рассматривае­ мой схеме, руб/год; И0— годовые издержки на обслужи­ вание оборудования (текущий ремонт, зарплата персо­ нала), руб/год; К — капитальные вложения в рассматри­ ваемую схему, руб; /?н=0,12—нормативный коэффициент

158

эффективности капитальных вложений в народное хозяй­ ство, 1/год; У — народнохозяйственный ущерб, приноси­ мый перерывом в электроснабжении и недоотпуском электроэнергии, руб/год.

Под гибкостью 'схемы понимают способность схемы допускать отключение аппаратов или части схемы для производства ремонтов, не нарушая электроснабжения потребителей и не снижая существенно надежности работы установки в целом.

В настоящее время ведутся интенсивные работы по части разработки методики, позволяющей производить объективные количественные оценки надежности и гибко­ сти схем на основе статистических данных об аварийно­ сти отдельных элементов и продолжительности ремонтов и переключений в схемах [Л. 23].

На выбор схемы любого напряжения оказывают влияние совокупность следующих факторов: тип элек­ тростанции; число и мощность генераторов станций; количество линий связи с системой и категория их ответ­ ственности; схемы и напряжение сетей энергосистемы; величина токов к. з.; наличие оборудования требуемых параметров и его надежность; наличие территории для сооружения РУ по намечаемой схеме; возможная конст­ рукция РУ (открытая, закрытая).

6-3. СХЕМЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ НА ГЕНЕРАТОРНОМ НАПРЯЖЕНИИ

(на сборные шины). Помимо выключателей, в каждой цепи предусмотрены шинный и выходной разъединители, обеспечивающие отделение выключателя от других ча­ стей схемы (от шин и от сети) во время его ремонта.

Для ремонта любого выключателя и выходного разъединителя необходимо отключение соответствующей цепи. Ремонт сборных шин и шинных разъединителей требует отключения всей установки. При к. з. на сборных шинах отключается вся установка. Поэтому такие схемы могут применяться лишь на ТЭЦ, снабжающих электро­ энергией потребителей 2-й категории надежности.

159