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

ка полностью выкатывается из ячейки). Механические блокировки предусматривают возможность выкатывания тележки из рабочего положения только при отключен­ ном положении, чтобы избежать разрыва цепи тока на контактах втычных разъединителей. Соответственно вка­

тить тележку возможно только при отключенном выклю­ чателе.

Рис. 7-4. Ячейка комплектного РУ 6—10 кВ.

181

лезобетонных опор дает большую экономию Металла. Они не требуют частой окраски, защищающей металл от коррозии, и поэтому удобнее в эксплуатации.

На рис. 7-6 приведена конструкция ОРУ с двойной системой сборных шин с обходной. В правой части ОРУ расположены две системы сборных шин, выполненных

Рис. 7-6. Открытое РУ 110 кВ, собранное по схеме двойной системы сборных шин с обходной.

гибкими проводами (подвешены к опорам 1 и 2). Слева аналогично проходит обходная система шин 3. Шинные разъединители 4 сборных шин расположены ступенчато под сборными шинами параллельно им. Спуски к шин­ ным разъединителям выполнены гибкими проводами. От разъединителей 4 к выключателю 5 шины выполне­ ны жесткими в виде алюминиевых труб, что уменьшает

количество Чорталов. Все выключатели расположены в один ряд. От выключателей цепь идет через трансфор­ маторы тока 6 к выходным разъединителям 7. От вы­ ходных разъединителей каждая цепь помимо основного' своего направления (воздушная линия 9 или цепь транс­ форматора 10) имеет ответвление на обходной разъеди­ нитель 8, через которые все цепи могут связываться с обходной системой сборных шин 3. В цепи основного трансформатора установлены разрядники 11. Между выключателями 5 и трансформаторами тока 6 предусма­ тривается подъездная дорога. Территория ОРУ ограж­ дается по правилам безопасности.

Глава вос ьма я

'СОБСТВЕННЫЕ НУЖДЫ ТЕПЛОВЫХ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

8-1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Кроме основных агрегатов — паровых котлов или атом­ ных энергетических реакторов, турбин, генераторов — электростанции оснащены большим числом механизмов, обслуживающих или автоматизирующих работу основ­ ных агрегатов и вспомогательных устройств станции. Все механизмы вместе с их приводными двигателями, источниками питания, внутристанциониыми электросетя­ ми и РУ, устройствами электроосвещения входят в комплекс, который принято называть установкой соб­ ственных нужд (с. н.).

На ТЭС к с. н. относятся механизмы: топливного склада и транспорта топлива в котельную (разгрузоч­ ные краны, скреперы, транспортеры, ковшовые конвейе­ ры, мазутные насосы и др.), угледробильной установки (грохоты и дробилки), пылеприготовления (угольные мельницы, питатели сырого угля, мельничные вентилято­ ры, шнеки для транспорта пыли и др.), котельных агре­ гатов (питатели угольной пыли, дутьевые вентиляторы, дымососы, питательные насосы, насосы гидрозолоудале­

На атомных электростанциях к собственным нуждам относятся механизмы: транспортно-технологической ча­ сти (перегрузочные краны, насосы охлаждения бассей-

нов выдержки), энергетических реакторов (главные циркуляционные насосы, насосы подпитки первого кон­ тура, аварийного расхолаживания), автоматики и управ­ ления стержнями защиты и компенсации, питательные насосы парогенераторов, механизмы турбоагрегатов.

Кроме перечисленных механизмов, обслуживающих основной технологический процесс, на электростанциях имеются механизмы вспомогательного назначения; насо­ сы технического водоснабжения, пожарные насосы, ком­ прессорные установки, двигатель-генераторы для заряд­

Надежность работы с. н. в значительной степени определяет надежность работы станции в целом. В зави­ симости от роли в технологическом процессе станции основные механизмы с. н. подразделяют на ответствен­ ные и неответственные. К ответственным относят меха­ низмы, прекращение работы которых даже на незначи­ тельное время приводит к снижению производительности или остановке основных агрегатов электростанции, т. е. к уменьшению выработки электрической или тепловой энергии. К наиболее ответственным механизмам с. н. принадлежат главные циркуляционные насосы и насосы аварийного расхолаживания ядерных реакторов, цирку­ ляционные, конденсатные, масляные насосы паротурбин­ ных установок, питательные насосы котлов, дымососы, дутьевые вентиляторы, питатели пыли, механизмы управления и защиты ядерных реакторов и т. д. К не­ ответственным относят механизмы, перерыв работы ко­ торых на некоторе время не вызывает снижения выдачи электрической или тепловой энергии.

Для привода механизмов с. н. применяют электро­ двигатели. Объясняется это их высокой надежностью, экономичностью, сравнительно небольшой стоимостью и простотой эксплуатации. При электрическом приводе значительно упрощается автоматизация технологическо­

го процесса станции.

Паровой привод применяют для быстроходных мощ­ ных питательных насосов блоков с высокими парамет­

рами пара.

Максимальная мощность, потребляемая с. н., зави­ сит от типа и мощности электростанций, а для тепловых станций от рода и качества топлива, способа его сжига­ ния, параметров пара. В процентах от установленной

185

мощности станций она составляет: на ТЭЦ — 6—14%; на КЭС — 3—9%; на ГЭС 0,5—2%. Расход электроэнер­ гии на собственные нужды зависит также от правильноно выбора производительности механизмов, мощности электродвигателей и экономичности ведения режима ра­ боты оборудования в эксплуатации.

8-2. ЭЛЕКТРОПРИВОД МЕХАНИЗМОВ СОБСТВЕННЫХ НУЖД

Тип электродвигателя и его рабочие характеристики вы­ бирают, руководствуясь характеристикой механизма и условиями его работы: мощность электродвигателя должна быть достаточна для работы механизма с пол­ ной производительностью; электромагнитный момент на валу двигателя должен обеспечивать пуск механизма и разворот его до полной скорости вращения, при этом двигатель не должен перегреваться пусковыми токами выше допустимого предела даже в том случае, если до пуска он был нагрет вследствие длительной работы с полной нагрузкой; форма исполнения двигателя и спо­ соб его охлаждения должны соответствовать темпера­ туре, влажности и загрязненности окружающей среды; в ряде случаев электродвигатель должен иметь регули­ рование частоты вращения в требуемых пределах. Су­ щественными при выборе типа электродвигателя явля­ ются также требования простоты пуска, надежности конструкции, удобства обслуживания, малой стоимости и экономичности его работы. Исходя из указанных выше требований, рассмотрим возможность и целесообраз­ ность использования для привода механизмов собствен­ ных нужд асинхронных и синхронных двигателей пере­ менного и постоянного тока.

А с и н х р о н н ы е э л е к т р о д в и г а т е л и . Вслед­ ствие высокой надежности работы, дешевизны, простоты конструкции и простоты пуска для привода механизмов

с фазным ротором на собственных нуждах не приме­ няют.

По выполнению обмотки ротора различают двигате­ ли с одной и двумя короткозамкнутыми обмотками на роторе. Все они рассчитаны на пуск от полного напря­ жения электросети без пусковых устройств кроме вы­ ключателей, что упрощает управление ими и повышает надежность их работы.

186

Механическая характеристика асинхронного двига­ теля зависит от конструктивного выполнения обмотки ротора. На рис. 8-1 приведены примеры зависимостей вращающих моментов и токов статора от частоты вра­ щения: для двигателя с одной короткозамкнутой об­ моткой на роторе (кривые 1) и для двигателя с двумя— рабочей и пусковой — обмотками на роторе (кривые 2). Пусковая обмотка увеличивает пусковой вращающий момент и снижает пусковой ток двигателя.

Рис. 8-1. Характеристики асинхронных электродвига­ телей с короткозамкнутым ротором.

В зависимости от исполнения обмоток ротора пуско­ вые моменты вращения асинхронных двигателей могут иметь значения 0,5—2,5 поминального момента враще­ ния двигателя. Начальные пусковые токи в статоре при этом могут достигать 4,5—7-кратной величины номи­ нального тока. Лучшими пусковыми свойствами облада­ ют двигатели с двумя короткозамкнутыми обмотками.

Кроме указанных двигателей отечественные заводы изготовляют асинхронные двигатели, короткозамкнутые обмотки ротора которых в сечении представляют про­ фили различной формы (бутылочной, трапецеидальной и т. п.) . Пусковые характеристики таких двигателей рас­ полагаются между кривыми 1 в 2. При этом мощные асинхронные двигатели с профилированными стержнями

187

сти регулировать частоту вращения механизмов без применения промежуточных устройств. Вместе с тем они имеют преимущества (по сравнению с асинхронными двигателями): более высокий к. п. д., способность гене­ рировать реактивную мощность (т. е. снижать потери в сетях с. н.), могут изготовляться на большую мощность по сравнению с асинхронными. На режимы работы син­ хронных двигателей меньше сказывается влияние от­ клонений питающего напряжения, так как электромаг­ нитный момент СД пропорционален величине напряже­ ния (электромагнитный момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения).

Некоторые особенности поведения многополюсных СД в процессе самозапуска являлись причиной, сдержи­ вавшей их внедрение в качестве привода механизмов с. н. ТЭС. Однако это препятствие имеет место только у ряда двигателей и может быть устранено путем соз­ дания необходимых пусковых характеристик, обеспечи­ вающих безусловную ресинхронизацию таких многопо­ люсных двигателей в процессе самозапуска. Таким об­ разом, начиная от единичной мощности двигателей 8 МВт и выше, для привода скоростных насосов выбор производится между паровым и СД на основе технико­ экономического сравнения. Для механизмов с малой частотой вращения более экономичны СД.

Э л е к т р о д в и г а т е л и п о с т о я н н о г о т о к а в системе с. н. применяют лишь на пылеугольных элек­ тростанциях для привода питателей пыли, требующих регулирования производительности в широких пределах, для привода резервных маслонасосов и насосов систем регулирования турбин, т. е. для привода механизмов весьма малой мощности. Объясняется это тем, что дви­ гатели постоянного тока значительно дороже асинхрон­ ных двигателей переменного тока, для них необходимы специальные источники питания постоянного тока. На­ личие коллектора у двигателей постоянного тока, тре­ бующего тщательного ухода, делает их неудобными и мало надежными в эксплуатации.

8-3. ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕХАНИЗМОВ СОБСТВЕННЫХ НУЖД

Для выбора мощности и характеристики приводного двигателя необходимо знать мощность на валу механиз­ ма и ее зависимость от частоты вращения.

188

Для центробежных вентиляторов (дымососов) и На­ сосов, составляющих группу основных и наиболее ответ­ ственных механизмов с. н., необходимую мощность на валу определяют, исходя из производительности и сум­ марного напора. Мощность двигателя для центробежно­ го вентилятора, кВт, определяют по формуле [Л. 26]

пор, м; Нт— геодезический напор (сумма высот всасы­ вания и нагнетания), м; рг — давление в резервуаре, ку­ да перекачивается жидкость, Н/м2; pi— давление в ре­ зервуаре, откуда перекачивается жидкость, Н/м2;

циент сопротивления сети, зависящий от шероховатости сети, ее протяженности и сечения, от вязкости жидко­ сти, с2/м5; т]нас, Цпер — к. п. д. насоса и передачи.

При отсутствии противодавления на напоре насоса или вентилятора расход пропорционален частоте враще­ ния механизма, так как объем передающегося в едини­ цу времени вещества через постоянное сечение пропор­ ционален скорости в первой степени.

При этих же условиях вентилятор и насос сообщают

mv2

веществу кинетическую энергию ~2 ~, т- е- напор, рав­ ный — пропорционален квадрату скорости. Необ­ ходимая для этого мощность насоса, по (8-1) и (8-2),

189

Пропорциональна Q-H и частоте вращения в кубе. Вели­ чина момента

Это значит, что момент на валу пропорционален квад­ рату частоты или скорости вращения.

В действительных условиях в зависимости от величи­ ны статического напора и конструктивных особенностей вентилятора и насоса указанные соотношения могут быть несколько иными. В общем виде можно написать следующую зависимость:

190