книги из ГПНТБ / Грудинский, П. Г. Техническая эксплуатация основного электрооборудования станций и подстанций

стоты, диспетчер включает резервные агрегаты. Наиболее оперативным резервом диспетчера в этом случае являются агрегаты гидростанций, которые могут быть быстро вклю­ чены в сеть и взять на себя активную и реактивную на­ грузки.

При резком снижении напряжения в энергосистеме, на­ пример при к. з. в сети, на генераторах автоматически фор­ сируется возбуждение и ток ротора может увеличиться вплоть до значения двойного номинального.

Продолжительность времени работы форсировки по условиям теплового нагрева обмоток допускается для гене­ раторов с косвенной системой охлаждения 120 с, для гене­ раторов с непосредственным охлаждением обмоток 20 с. За указанное время должны сработать средства автоматики и защиты, обеспечивающие отключение места к. з., после чего форсировка автоматически прекращается.

Если по истечении допустимого времени действие форси­ ровки не прекращается (например, при отключении мощных источников активной и реактивной мощности в какойлибо отделившейся части энергосистемы при недостаточном объеме разгрузки по частоте в этой части), защита ротора генераторов с непосредственным охлаждением ограничит действие форсировки до длительно допустимой величины тока ротора или автоматически отключит генератор от сети.

На генераторах с косвенным охлаждением, где защита ротора обычно не устанавливается, дежурный персонал обязан по истечении 120 с отключить форсировку возбуж­ дения генератора и снизить величину тока ротора до дли­ тельно допустимой величины.

14-3. Разделение энергосистемы на части и потеря напряжения частью энергосистемы

Системные аварии с разделением энергосистемы на части могут возникнуть в результате выпадения частей си­ стемы из синхронизма из-за перегрузки связывающих ли­ ний, в результате неправильной работы защиты или отказа выключателей при к. з. При этом возможны случаи, когда на отдельных электростанциях отключаются все линии связи с энергосистемой и при отсутствии местного района электростанция полностью сбрасывает нагрузку. В этих условиях, если имеется технологическая возможность, тур­ боагрегаты должны оставаться в работе с нагрузкой с. н.,

551

чтобы при первой возможности быть готовыми синхронизи­ роваться с сетью.

Отделение от системы и полный сброс нагрузки могут иметь место и на мощных блочных электростанциях с агре­ гатами 300 МВт и более, работающих па сверхкритических параметрах пара, связанных с центрами нагрузки тремячетырьмя линиями. Такие станции при этом оказываются в особо тяжелых условиях, так как их агрегаты, как пра­ вило, не приспособлены к работе с малой нагрузкой (около 6—8% номинальной), равной нагрузке с. н. блока, остаю­ щейся после отключения блоков от энергосистемы. При таких авариях обычно работают технологические защиты и блоки идут на останов, а повышающие подстанции остаются без напряжения; поскольку резервные трансформаторы с. н. приключены к повышающим РУ, они также остаются без напряжения. Блоки идут на останов при отсутствии с. н. При этом аккумуляторные батареи обеспечивают питание только оперативных цепей управления и защиты, а также питание аварийных маслонасосов турбоагрегатов в процессе их останова.

Первоочередной задачей дежурного персонала при та­ кой аварии является подготовка схемы на подстанции для приема напряжения от энергосистемы на шины 6 кВ резерв­ ного питания с. н. Эта подготовка должна быть проведена в минимальное время с тем, чтобы, как только диспетчер энергосистемы подаст напряжение по какой-либо линии, поставить под напряжение шины с. н.

Особенно опасно длительное отсутствие напряжения с, н. для турбоагрегата. Это вызвано тем, что аккумуляторная батарея выбирается для работы при максимально допусти­ мой нагрузке только в течение 30 мин (времени, необходи­ мом для работы аварийных маслонасосов турбин до момента останова турбоагрегата). Однако и после останова турбины прокачка масла через подшипники еще необходима длитель­ ное время для охлаждения подшипников, Поэтому если через 30 мин после включения аварийных маслонасосов не будет подано напряжение на шины с, н. 0,4 кВ, откуда питаются рабочие масляные насосы, подшипники турбины будут подплавлены.

Кроме того, так как будет исчерпана емкость батареи, погаснет аварийное освещение. После остановки турбины для обеспечения равномерного охлаждения ротора турбины его. необходимо медленно проворачивать, что делается при помощи валопроворотного устройства.

5 5 2

Если пуск этого устройства задержится более чем на 15 мин после останова турбины, неравномерное охлаждение ее ротора вызовет прогиб вала и в течение многих часов, пока турбина не остынет, а прогиб вала не ликвидируется, пуск ее будет задержан.

На случай длительного исчезновения напряжения с. н. при системных авариях на некоторых мощных блочных электростанциях устанавливаются дизель-генераторы мощ­ ностью в несколько сот киловатт; они подключены к шинам 0,4 кВ блоков (один дизель-генератор на два блока) и обес­ печивают питание особо ответственных потребителей с. н., таких как аварийные маслонасосы и валоповоротные уст­ ройства турбоагрегатов, двигатель-генераторы для подза­ рядки батарей, КИП и автоматика, включая и противопо­ жарные устройства и аварийное освещение [Л. 14-7].

Подача напряжения на шины РУ для разворота электро­ станций, потерявших питание, осуществляется диспетчером энергосистемы при помощи гидростанций и электростан­ ции типа ТЭЦ; последние при авариях с разделением си­ стемы, как правило, сохраняют работоспособность, отде­ лившись от энергосистемы со своей местной нагрузкой.

Большей частью при авариях с распадом системы сохра­ няют работоспособность и электростанции с конденсацион­ ными агрегатами мощностью до 100 МВт включительно. Даже при отсутствии нагрузки в местном районе такие тур­ боагрегаты способны после отключения от сети нести на­ грузку с. н. и тем самым обеспечить быстрое включение тур­ богенераторов обратно в сеть по первому требованию дис­ петчера. Задача диспетчера энергосистемы — быстро вы­ делить наиболее удобную схему сети для подачи напряже­ ния от оставшихся работоспособными электростанций, в первую очередь для разворота наиболее мощных блочных электростанций.

Задача персонала мощных блочных электростанций после получения напряжения на шины повышающей под­ станции — немедленно подать его на шины 6 и 0,4 кВ всех блоков и обеспечить возможность быстрого разворота блоков из горячего состояния (для этого необходимо время около 30—40 м). Одновременно необходимо разгрузить аккуму- . ляторную батарею, переводя смазку турбоагрегатов на ра­ бочие маслонасосы, освещение с аварийного на рабочее и др., обеспечив подзарядному агрегату возможность под­ зарядить батарею для нормальной работы приводов выклю­ чателей.

5 6 3

14-4. Ликвидация аварии при исчезновении напряжения на шинах основной электрической схемы

При к. з. на сборных шинах (с. ш.) или присоединениях к шинам, а также при к. з. на отходящей линии и отказе релейной защиты линии или линейного выключателя, в том числе при его неполнофазном отключении, должна срабо­ тать соответственно дифференциальная защита шин (ДЗШ) или устройство резервирования отказа выключателей (УРОВ) и отключить все присоединения повредившейся с. ш. Ввиду значительных расстояний между фазными проводами, а также проводом и заземленными частями в распредустройсгвах повышенного напряжения самоликви­ дация аварий на шинах при повторном их включении весьма вероятна; успешность работы АПВ шин, учитывая и случаи неправильной работы ДЗШ и УРОВ, за последние годы составляет 70%. Применение АПВ шин получило широкое распространение, так как этим способом наиболее быстро восстанавливается напряжение на шинах.

На электростанциях с блочными установками при таких авариях отключаются от сети генераторы, присоединенные к повредившимся шинам, и первоочередной заботой персо­ нала является обеспечение питания с. н. отключившихся блоков. При сбросах нагрузки на отключившихся блоках мощностью по 300 МВт-в большинстве случаев закрываются стопорные клапаны турбин, и по блокировке отключаются выключатели питания шин 6,0 кВ с. н. и работает АВР, пере­ ключающее с. н. на питание от резервного трансформатора.

Как правило, резервные трансформаторы подключены к шинам повышающей подстанции, поэтому понятно, на­ сколько важно иметь АПВ шин, чтобы в случае его успеш­ ного действия обеспечить питание с. н. от резервного тран­ сформатора и его готовность принять на себя нагрузку от­ ключившихся блоков. Если АПВ шин неуспешно и резерв­ ный трансформатор с. н., резервирующий рабочие тран­ сформаторы с. и. отключившихся блоков, остался без на­ пряжения, необходимо подать питание от другого резерв­ ного трансформатора (если он имеется и остался под напря­ жением) или, наконец, обеспечить питание с. и. отключив­ шихся блоков от наименее загруженного рабочего трансфор­ матора блоков, оставшихся в работе и связанных с энерго­ системой через другую с. ш. или секцию.

Подача напряжения в первую очередь на с. н. отклю­ чившихся агрегатов повышает их мобильность и позволяет

6 5 4

в кратчайший срок подготовить турбоагрегаты для обрат­ ного включения в сеть. После подачи напряжения *на с. н. необходимо произвести осмотр ОРУ с целью выяснения, по­ вреждены ли шины или присоединения к ним.

Если повреждение обнаружено, то все присоединения, подключенные к поврежденной системе шин, переводятся на неповрежденную систему шин, включаются в работу отключившиеся линии и по мере готовности турбоагрега­ тов последние включаются в сеть.

Если при работе ДЗШ или УРОВ один из выключателей подстанции не отключился или отключился неполнофазно и АПВ шин действовало не успешно, то при дальнейшей ликвидации аварии следует исходить из того, что причина отключения с. ш. вызвана? неотключенным к. з. (или не­ полнофазным отключением к. з.) на присоединении с неотключившимся выключателем.

трансформатор связи.

При исчезновении напряжения на одной из с. ш. и отсутствии АПВ-шин на них со стороны сети подается на­ пряжение одной из отключившихся линий, оставшейся под напряжением, без отключения от шин выключателей, оставшихся во включенном положении после исчезновения напряжения. Исключение составляют случаи, когда в обесточившемся РУ работали люди или имеются явные приз­ наки повреждения шин (дым, гул, взрыв и пр.).

Если при включении выключателя, которым подается напряжение на сборные шины, возникнет толчок тока с от­ клонением стрелки амперметра до упора при одновремен­ ном снижении напряжения, выключатель необходимо не­ медленно отключить, не дожидаясь действия защиты. После этого отключаются все выключатели, оставшиеся включенными, и -напряжение подается на шины вто­ рично.

Если шины остались после этого под напряжением, по­ очередно включаются отключенные цепи вплоть до того выключателя, при включении которого обнаружатся при­ знаки к. з. Этот выключатель немедленно отключается, после чего продолжается восстановление схемы. Если повреждение окажется на сборных шинах, поврежденная

5 5 5

с. ш. или поврежденное присоединение выводится из ра­ боты.

После ликвидации аварии производится тщательный осмотр всего РУ.

14-5. Ликвидация аварий при повреждении основного оборудования

В современных объединенных энергосистемах с установ­ ленной мощностью в несколько десятков миллионов кило­ ватт отключение одного из мощных агрегатов какой-либо электростанции не представляет для энергосистемы серь­ езной опасности. За счет вращающегося резерва в первую очередь на этой же станции или на других станциях или, наконец, пуска резервных агрегатов на гидростанциях ча­ стота в системе будет быстро откорректирована.

Поэтому основная задача персонала электростанций при отключении турбоагрегата — во-первых, определить, не отразилось ли отключение генератора на питании какихлибо секций с. н. и, во-вторых, выяснить причину отклю­ чения генератора и, если она не обоснована (ложное или неселективное действие релейных или технологических защит), принять меры к обратному включению генератора в сеть; если генератор поврежден (что определяется по ука­ зателям действия защит от внутренних повреждений и внеш­ ним осмотром генератора), отделить его от схемы разъеди­ нителем и вывести в ремонт.

При действии защиты от внутренних повреждений гене­ ратора блочной установки, его повышающего трансформа­ тора или рабочего трансформатора с. н. отключаются выклю­ чатель блока на повышающей подстанции, автомат гашения поля (АГП) генератора и выключатели рабочего трансфор­ матора с. н. со стороны шин. Одновременно работают тех­ нологические защиты блока, под действием которых га­ сится топка котлоагрегата и турбина идет на останов (за­ крывается стопорный клапан).

При этом работает устройство АВР шин 6 кВ с. н. и переключает питание оставшихся ответственных двигателей с. н. (дымососов, циркуляционных и конденсатных насосов, трансформаторов 6/0,4 кВ) на резервный трансформатор. Если действие указанной автоматики не произошло, де­ журный персонал обязан немедленно произвести вручную все операции, которые должна была произвести авто­ матика,

5 5 6

Наличие напряжения* на шинах 6 кВ в этих условиях обеспечивает режим нормального останова блока или воз­ можность его немедленной подготовки к пуску в случае ложной работы релейной защиты; необходимо обратить осо­ бое внимание на наличие напряжения на шинах 0,4 кВ, от которых питаются двигатели рабочих механизмов, обес­ печивающих сохранность турбоагрегатов (маслонасосы смазки турбоагрегатов, водородных уплотнений, валоповоротные устройства, ’ необходимые немедленно после оста­ новки турбины), а также сеть приводов задвижек и конт­ рольно-измерительных приборов.

Далее необходимо тщательно осмотреть генератор и опросить персонал, не были ли замечены какие-либо ненор­ мальные явления, и, если, несмотря на работу защит от внутренних повреждений, ничего подозрительного не обна­ ружено, проводить медленный контрольный подъем на­ пряжения на генераторе с нуля. При отсутствии признаков повреждения и действий реле в процессе подъема напряже­ ния генератор может быть включен в сеть, если он необхо­ дим энергосистеме. Однако при первой возможности гене­ ратор должен быть выведен из работы для выяснения при­ чины отключения.

Если по какой-либо причине закрываются стопорные клапаны турбины, генератор переходит в режим работы двигателем. Двигательный режим генератора характери­ зуется потреблением активной мощности из сети (примерно 2—3%). Напряжение генератора и величина реактивной мощности, как правило, остаются без изменения.

Для генератора такой режим не представляет опасности, однако работа турбины в беспаровом режиме длительно не допустима. Поэтому в соответствии с требованием турбин­ ных заводов при закрытии стопорных клапанов действует защита, которая с выдержкой времени 2—4 мин отключает турбогенератор от сети и действует на АГП. Если почемулибо при закрытии стопорных клапанов турбины отключе­ ние генератора не произойдет, персонал должен немед­ ленно перевести с. н. (если они питаются ответвлением от генератора) на резервный источник питания, убедиться по ваттметру, что нагрузка на генераторе отсутствует, и отклю­ чить его от сети.

Следует отметить, что современные мощные автоматы гашения поля генератора с деионной решеткой (типа АГП-1, АГП-30) не допускают отключения токов, меньших 10% номинального тока автомата, Поэтому после отключения

5 5 7

генератора от сети, если ток его холостого хода менее ука­ занной величины *, следует сначала полностью снять с него возбуждение введением шунтового реостата, а потом отклю­ чить АГП.

Если при нормальных операциях по включению или от­ ключению выключателя генератора (например, при синхро­ низации или при его выводе в ремонт или резерв) возникнет несимметричный режим генератора в результате неполно­ фазного действия выключателя, специальные защитные устройства могут оказаться нечувствительны к такому режиму (несимметрия токов статора тотчас после включе­ ния генератора или после разгрузки генератора перед его отключением невелика).

Как показали испытания, проведенные ВНИИЭ на ряде мощных генераторов в неполнофазном режиме, когда на генераторе сохраняется номинальное напряжение и он остается связанным с сетью на стороне высокого напряжения через две фазы (или через одну фазу и заземленную нейт­ раль обмотки высокой стороны повышающего трансформа­ тора) — несимметрия токов в, генераторе невелика (зна­ чительно менее 10%, допустимых по ПТЭ). При этом такой режим для генератора не опасен. В этом случае прежде всего необходимо восстановить доступ пара в турбину (если перед отключением выключателя генератора были закрыты стопорные клапаны турбины) и тем перевести ее из режима двигателя в режим холостого хода. Одновременно, если генератор подключен к шинам воздушным выключателем с воздухонаполненным отделителем, а катушки включения выключателя соединены параллельно, необходимо попы­ таться ликвидировать неполнофазный режим генератора подачей импульса на включение выключателя; в значи­ тельном числе случаев отключившаяся фаза при этом вклю­ чается (при включении выключателя воздух из него страв­ ливается).

Если попытка включения оказалась неудачной, необ­ ходимо подготовить схему для вывода из работы дефект­ ного выключателя генератора с помощью шиносоединительного, обходного или другого выключателя (в зависи­ мости от схемы). При этом, впредь до отключения генера­ тора другим выключателем, необходимо следить за тем,

* Номинальный ток АГП, как правило, в 2 раза и более превышает ток возбуждения генератора при номинальной нагрузке, так как АГП рассчитывается на форсировочный режим.

558

чтобы ток генератора был минимальным и несимметрия то­ ков не выходила за пределы, допустимые по ПТЭ.

Если при нормальных операциях по включению или отключению выключателя генератора блочной установки произойдет неполнофазное отключение выключателя, то положение осложняется в связи с тем, что перед отключе­ нием выключателя блока в соответствии с действующими инструкциями турбоагрегат разгружается, закрываются стопорные клапаны и'гасится топка котла. Таким образом, при неполнофазном отключении выключателя турбоагрегат работает двигателем в беспаровом режиме, что очень опасно с точки зрения перегрева выхлопной части турбины из-за отсутствия протока пара. Как уже указывалось, в этом случае несимметрия токов в статоре генератора невелика и для него не представляет опасности. Турбостроительные заводы допускают работу мощных турбин в беспаровом ре­ жиме в течение не более 2—4 мин. Таким образом, при не­ полнофазном отключении выключателя блока, выводимого в ремонт, перед дежурным персоналом стоит задача в те­ чение 2—4 мин ликвидировать беспаровой режим тур­ бины.

До последнего времени в соответствии с действующими инструкциями персонал обязан был за указанное время обесточить систему шин высокого напряжения, к которой подключен генератор с дефектным выключателем (т. е. разгрузить и отключить другие блоки и отходящие линии, подключенные к этой же системе шин), после чего турбо­ агрегат, отключенный от сети, должен был идти на оста­ нов. Такой метод ликвидации беспарового режима блока с неполнофазно отключившимся выключателем связан с по­ терей значительной мощности для энергосистемы и в неко­ торых случаях с недоотпуском энергии.

Как показали исследования, проведенные ОРГРЭС в 1971—1972 гг., на блочных электростанциях с барабанными и прямоточными котлами после погашения топки за счет инерции котла имеется полная возможность подавать пар в турбину и поддерживать ее работу на холостом ходу около 40 мин.

Результаты этих исследований открывают возможность при неполнофазном отключении выключателя генератора ликвидировать работу турбоагрегата двигателя более про­ стым способом, а именно:

подать импульс на открытие главной паровой задвижки, открыть стопорные клапаны и подать пар в турбину, пере­

5 5 9

ведя ее в режим холостого хода. Проведение указанной опе­ рации при соответствующих указаниях в инструкции мо­ жет быть обеспечено в течение допустимых 2—4 мин;

поскольку в режиме холостого хода работа турбины до­ пустима в течение до 40 мин, оперативный персонал имеет возможность снять напряжение турбогенератора одним из двух способов в зависимости от схемы повышающей подстан­ ции. При схеме с двумя системами шин и одним выключате­ лем на цепь — заменой дефектного выключателя обходным или снятием напряжения с него при помощи шиносоеди­ нительного выключателя. При схеме с тремя выключателями на две цепи — отключением выключателей других присое­ динений системы шин, к которой подключен дефектный выключатель.

На станциях типа ТЭЦ с секционированными шинами генераторного напряжения при отключении одного из двух трансформаторов связи с системой нарушается электриче­ ский режим работы схемы. Прежде всего может значи­ тельно перегрузиться второй трансформатор связи с систе­ мой и увеличиться переток мощности через реакторную связь на секцию, потерявшую связь с РУ повышенного напряже­ ния. Персонал обязан в первую очередь снять перегрузку с оставшегося в работе трансформатора до длительно допу­ стимой величины, разгрузив с ведома диспетчера энергоси­ стемы соответствующие генераторы, если ТЭЦ работает в режиме отдачи мощности в энергосистему, и максимально загрузив генераторы, если ТЭЦ работает в режиме приема мощности. Если в последнем случае полная загрузка гене­ раторов не обеспечит снятие перегрузки с трансформатора, необходимо соответственно ограничить нагрузку потреби­ телей, питающихся с шин ТЭЦ. Далее персонал должен выяснить причину отключения трансформатора; если тран­ сформатор по данным работы защиты и внешнему осмотру поврежден, вывести его в ремонт. Если нет оснований сделать заключение о его повреждении, необходимо выяс­ нить причину отключения трансформатора и по ее устране­ нии включить его в работу.

Практически все воздушные линии 35 кВ и выще в энер­ госистемах оборудованы устройствами для автоматического повторного включения (АПВ). Поэтому, так как большая часть повреждений на линиях имеет преходящий харак­ тер, при отключении линии дуга гаснет и АПВ происходит успешно. При этом в процессе АПВ имеет место некоторая разгрузка потребителей за счет механизмов, отключающихся

5 6 0