Электростанции и подстанции / Лекции ЭСиП / лекции 13,14

Лекции 13,14

Схемы питания собственных нужд

Для обеспечения технологического процесса получения тепловой и электрической энергии на электростанциях необходимо запитывать электродвигатели, которые являются приводами для всевозможных механизмов ( насосов, вентиляторов, дымососов и т. д. ). Для привода большинства рабочих механизмов используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором или синхронные электродвигатели для мощных механизмов.Эти электродвигатели являются основными потребителями электроэнергии на самих электростанциях и образуют систему собственных нужд (с.н.)

Основными напряжениями, применяемыми в настоящее время в системе с.н., являются 6 кВ (для электродвигателей мощностью более 200 кВт) и 0,38/0,23 кВ для остальных электродвигателей и освещения. Применение напряжения 3 кВ не оправдало себя, так как стоимость электродвигателей 3 и 6 кВ мало отличается, а расход цветных металлов и потери электроэнергии в сетях 3 кВ значительно больше, чем в сетях 6 кВ.

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

Схема питания собственных нужд на ГРЭС

Рассмотрим схему питания собственных нужд 6 кВ ГРЭС, потребители 0,4 кВ запитываются от системы с.н.

На ГРЭС питание системы СН 6 кВ осуществляется отпайкой с выводов генератора с установкой в цепи отпайки силовых трансформаторов с РПН. С увеличением мощности энергоблоков растет потребление на собственные нужды, следовательно, увеличивается и мощность трансформатора с.н. Чем больше мощность, тем больше токи K3 в системе с.н., тем тяжелее установленное оборудование. Для ограничения токов K3 должны применяться трансформаторы с повышенным напряжением K3 или трансформаторы с расщепленными обмотками 6 кВ, которые применяются при мощности трансформаторов 25 МВ А и более.

Распределительное устройство с.н. выполняется с одной секционированной системой шин.

Каждая секция или секции попарно присоединяются к рабочему трансформатору с.н. При мощности генератора 160 МВт и выше – на каждый блок должны предусматриваться две рабочие секции шин собственных нужд. До 160 МВт – одна.

Для надежного питания потребителей с.н. сооружается резервная магистраль.

Питание на резервную систему шин подается от нескольких источников, их число зависит от количества блоков и от установки в цепи блока генераторных выключателей.

При отсутствии генераторных выключателей в цепи всех генераторов:

- один резервный трансформатор собственных нужд - при числе блоков один или два;

- два резервных трансформатора собственных нужд - при числе блоков от трех до шести включительно;

- два резервных трансформатора собственных нужд, присоединенных к источнику питания, и один резервный трансформатор генераторного напряжения, не присоединенный к источнику питания, но установленный на фундаменте и готовый к перекатке - при числе блоков семь и более.

При наличии генераторных выключателей в цепи каждого блока ТЭС:

- один резервный трансформатор, присоединенный к источнику питания (при числе блоков один или два);

- один резервный трансформатор, присоединенный к источнику питания и один резервный трансформатор генераторного напряжения, не присоединенный к источнику питания, но установленный на фундаменте и готовый к перекатке (при числе блоков три и более).

При установке на электростанции части блоков без генераторных выключателей и другой части с генераторными выключателями, число резервных трансформаторов определяется для общего числа блоков согласно блокам без генераторных выключателей.

Резервные трансформаторы с.н. должны присоединяться к сборным шинам повышенного напряжения, которые имеют связь с энергосистемой по линиям ВН (на случай аварийного отключения всех генераторов электростанции).

Допускается также резервный ТСН присоединять к обмотке НН автотрансформатора, если обеспечиваются допустимые колебания напряжения на шинах РУСН при регулировании напряжения автотрансформатора и условия самозапуска электродвигателей.

Резервная магистраль выполняется двумя, секционированными через каждые 2-3 блока , системами шин при питании от двух резервных трансформаторов собственных нужд. Если резервная магистраль запитывается от одного резервного трансформатора, секционирование резервной системы шин выполняется через 3-4 блока.

Пример питания собственных нужд ГРЭС от блоков без генераторных выключателей

Рабочие ТСН выбираются по мощности и напряжению:

;

2. ; ,

где – номинальное напряжение обмотки высокого напряжения трансформатора, кВ;

– номинальное напряжение обмотки низкого напряжения трансформатора, кВ;

– номинальная мощность трансформатора, МВА;

– мощность, расходуемая блоком на собственные нужды, МВА.

Мощность каждого резервного трансформатора с.н. на блочных электростанциях без генераторных выключателей должна обеспечить замену рабочего трансформатора одного энергоблока и одновременный пуск или аварийный останов второго энергоблока. Если точный перечень потребителей с.н. в таком режиме неизвестен, то мощность резервного трансформатора с.н. выбирается на ступень больше, чем рабочего. Если в схемах энергоблоков установлены генераторные выключатели, то мощность резервных трансформаторов принимается равной мощности рабочих трансформаторов.

Если на низкой стороне автотрансформатора есть напряжение 6 кВ, то вместо РТСН устанавливается реактор.

Схема электроснабжения собственных нужд ТЭЦ

На ТЭЦ можно выделить блочную и неблочную часть, поэтому питание собственных нужд должно осуществляться частично от шин РУ генераторного напряжения и частично от блоков генератор-трансформатор.

Питание потребителей СН в блочной части осуществляется также, как и на ГРЭС.

В неблочной части питание СН осуществляется с шин ГРУ, причем с одной секции шин ГРУ можно запитать не более двух рабочих секций СН. Количество рабочих секций СН определяется количеством котлов в неблочной части (обычно на 1 или 2 больше или меньше количества генераторов или равно их числу).

На ТЭЦ с поперечными связями по пару должно устанавливаться не менее одного резервного трансформатора. При этом должно устанавливаться по одному резервному трансформатору или реактированной линии питания собственных нужд 6-10 кВ на каждые четыре рабочих трансформатора или линии. Число источников рабочего питания собственных нужд, присоединяемых к одной секции шин РУ генераторного напряжения, не должно быть более двух и они должны быть присоединены к шинам РУ генераторного напряжения таким образом, чтобы источник рабочего питания и резервирующий его источник были присоединены к разным секциям РУ генераторного напряжения. Источник резервного питания может также присоединяться к ответвлению от трансформатора связи. При РУ генераторного напряжения с двумя системами шин резервный источник питания может присоединяться ко второй системе шин вместе с трансформатором связи.

Магистрали резервного питания с.н. 6 (10) кВ секционируются выключателями при наличии поперечных связей в тепловой части - на 2 части.

Схемы питания собственных нужд подстанций.

Выбор источников питания СН

Состав потребителей с.н. подстанций зависит от типа подстанции, мощности трансформаторов, наличия синхронных компенсаторов, типа электрооборудования. Наименьшее количество потребителей с.н. на подстанциях, выполненных по упрощенным схемам, без синхронных компенсаторов, без постоянного дежурства. Это электродвигатели обдува трансформаторов, обогрев приводов QR и QN, шкафов КРУН, а также освещение подстанции.

На подстанциях с выключателями ВН дополнительными потребителями являются компрессорные установки (для выключателей ВНВ, ВВБ), а при оперативном постоянном токе — зарядный и подзарядный агрегаты. При установке синхронных компенсаторов необходимы механизмы смазки их подшипников, насосы системы охлаждения GC.

Наиболее ответственными потребителями с.н. подстанций являются оперативные цепи, система связи, телемеханики, система охлаждения трансформаторов , аварийное освещение, система пожаротушения.

Мощность потребителей с. н. невелика, поэтому они присоединяются к сети 380/220 В, которая получает питание от понижающих трансформаторов.

Мощность трансформаторов с.н. выбирается по нагрузкам с.н. с учетом коэффициентов загрузки и одновременности, при этом отдельно учитываются летняя и зимняя нагрузки, а также нагрузка в период ремонтных работ на подстанции.

Приемники собственных нужд ПС

Все приемники с. н. подстанций можно классифицировать по степени ответственности:

А-1. Приемники, отключение которых приводит к нарушению нормального режима работы: к частичному или полному отключению ПС, и аварии основного оборудования.

А-2. Приемники, отключение которых допускается на 20-40 мин. на ПС с дежурством или до приезда ОВБ. Восстановление питания осуществляется вручную.

А-3. Приемники, терпящие более длительные перерывы.

По длительности выключения могут быть:

Б-1. Приемники, постоянно включенные в сеть (в том числе цепи управления и релейной защиты).

Б-2. Приемники, включаемые периодически (в зависимости от температуры наружного воздуха или с технологическими перерывами в работе).

Б-3. Приемники, включаемые во время ремонта.

Таблица 1- Характеристика приемников с. н. ПС по ответственности и длительности включения

№	Наименование приемника с. н.	Характеристика
пп.		по ответственности	по длительности включения
1	Оперативные цепи	А-1	Б-1
2	Электродвигатели системы охлаждения	А-1	Б-1
3	Электродвигатели компрессоров	А-2	Б-2
4	Панель зарядно-подзарядного устройства АБ	А-2	Б-2
5	Освещение	А-2	Б-2
6	Электроотопление помещения	А-2	Б-2
7	Электроподогрев коммутационных аппаратов и шкафов	А-2	Б-2
8	Вентиляция и технологическая нагрузка вспомогательных зданий	А-3	Б-2
9	Прочие нагрузки ОПУ	А-3	Б-2
10	Связь и телемеханика	А-1	Б-1
11	Эл. двигатели механизмов смазки СК	А-1	Б-1
12	Насосы технического водоснабжения СК	А-1	Б-1
13	Эл. двигатели насосов пожаротушения	А-1	Б-3
14	Маслоочистительная установка	А-3	Б-3
15	Подъемные устройства	А-3	Б-3

Таблица 2 - Мощности устройств охлаждения трансформаторов

Тип трансформатора (автотрансформатора)	Количество и мощность эл. двигателей, кВт
	насосов	вентиляторов	всего
Uвн= 110 кВ
ТДН-16000/110	–	2	2
ТДТН-16000/110	–	12 х 0,25	3,0
ТДТН -20000/110	–	16 х 0,2	4,0
ТДТН -25000/110	–	14 х 0,25	3,5
ТДТН -40000/110-67	–	20 х 0,25	5
ТДТН -63000/110	–	30 х 0,25	7,5
ТДТН -80000/110	–	34 х 0,25	8,5
ТДЦ-125000/110	7 х 2,5	14 х 2,8	56,7
ТДЦ-200000/110	7 х 2,5	14 х 2,8	56,7
ТДЦ-400000/110	12 х 2,5	24 х 2,8	97,2
ТРДН-25000/110	–	3	3
ТРДЦН-63000/110	3 х 2,8	6 х 1,1	15
Uвн=220 кВ
АТДТН-30000/220	–	4,5	4,5
АТДЦТН-63000/220/110	–	30	30
АТДЦТН-125000/220/110	4 х 2,8	8 х 2,8	33,6
АТДЦТН-200000/220/110	5 х 2,8	10 х 2,8	42
ТДТН-20000/220	–	3	3
ТДТН-40000/220	–	7	7
ТДЦ-200000/220	7 х 2,8	14 х 2,8	58,8
ТДЦ-250000/220	9 х 2,8	18 х 2,8	75,6
ТДЦ-400000/220	12 х 2,8	24 х 2,8	100,8
ТРДН-32000/220	–	5	5
ТРДЦН-63000/220	–	30	30
ТЦ-630000/220	10 х 5	–	50
Uвн=330 кВ
ТДЦТН-200000/330/110	9 х 2,8	18 х 2,8	75,6
ТДЦ-400000/330	10 х 2,8	20 х 2,8	84
Uвн=500 кВ
АОДЦТН-167000/500/220	4 х 2,8	8 х 2,8	33,6
АОДЦТН-267000/500/220	5 х 2,8	10 х 2,8	42
ОЦ-417000/500	4 х 6,5	–	26
ТДЦ-206000/500	8 х 2,8	16 х 2,8	67,2
ТДЦ-400000/500	10 х 2,8	2,8	30,8
ТЦ-206000/500	2 х 6,5	–	13

Таблица 3 - Маслохозяйство и вспомогательное оборудование

Наименование приемников	Мощность, кВт
Электроподогрев и сушка трансформатора	100
Маслоочистительная установка	28
Фильтрпресс	2 – 4
Насосы	2 – 4
Электродвигатель лебедки	16
Электродвигатель крана	28
Подзарядно-зарядный агрегат ВАЗП–350/240	23 х 2
Постоянно включенные сигнальные лампы	0,5 х 2

Таблица 4 - Подогрев выключателей и проводов (при ^–20°C)

Тип выключателя	На 3 полюса
	выключатель	привод
ВМК–35	1,4	–
МКП–35	3,6	0,8
С–35–630–40	2,4	0,4
С–35–3200–50	3,6	0,8
У–35	3,6	0,8
ВВБ–110	1,8	–
МКП–110	15	0,8
У–110–2000–50	10,5	0,8
ВВБ–220	1,8	–
ВВБ–220У–15	3,6	–
У–220–10	42	2,4
У–220–25	40,5	2,4
У–220–2000–40	50	4,8
У–220–3200–40	40,5	2,4
ВВБ–330	4,6	–
ВВБ–500	5,8	–
ВНВ–500	1,8	0,4

Таблица 5 - Подогрев шкафов

Наименование	Мощность на единицу, кВт
КРУН–10, КРУ–10	1,0
Подогрев приводов разъединителей, отделителей, шкафа зажимов и т.д.	0,6
Подогрев релейного шкафа	1,0

Насосы пожаротушения – (100 – 250) * 2 кВт

Отопление насосной пожаротушения – 20 кВт

Таблица 6 - Мощности приемников Таблица 7 - ЗРУ, совмещенное

с.н. ОПУ с ОПУ

Тип ОПУ	I	II	III		Тип ОПУ	I	II
Наименование приемников	Мощность, кВт				Наименование приемников	Мощность, кВт
Освещение	11	10	6		Освещение	2,2	2,0
Отопление (от –20° до –40°)	84-100	72-90	54-75		Отопление (от –20° до –40°)	18-28	18-25
Силовая нагрузка	5	5	5		Аварийная сигнализация	0,2	0,2
Устройство связи	1-6	1-6	1-6