9.2 Управление тепловой электростанцией.

Оперативное управление на блочной тепловой электростанции (КЭС, ТЭЦ) тепловым и электри­ческим оборудованием блока, включая выключа­тели со стороны высшего напряжения, ведут цен­трализованно с БЩУ (рисунок 9.1).

Щиты двух бло­ков располагают между этими блоками на отметке основного обслуживания.

У основных агрегатов блока: котла, турбины, генератора, питательных насосов  сооружают местные щиты, на которых устанавливают необходимые приборы и аппараты управления и контроля.

Распределительные устройства (РУ) повышен­ных напряжений выделяют в самостоятельный опе­ративный участок с ЦЩУ. На ЦЩУ сосредоточива­ется также информация о работе блоков, сигнализа­ция, централизованная система управления.

Для оперативной двусторонней связи на ЦЩУ устанавливают комбинированные коммутаторы громкоговорящей и телефонной связи, дополнен­ные промышленными многоканальными телеви­зионными установками.

На ЦЩУ выносят управ­ление и контроль следующими элементами ТЭС: выключателями РУ высшего и среднего напряже­ния, резервными трансформаторами собственных нужд, включая магистральные и секционные вы­ключатели, общестанционными трансформаторами (220/6-10 кВ), резервными возбудителями, производственно-противопожарными насосами, телеуправляемыми насосами (осветленной во­ды I и II подъема, насосами химводоочистки I и II подъема), общестанционными трансформаторами 6-10/0,4 кВ главного корпуса. Осветление воды  Удаление из воды взвешенных и коллоидных веществ.

1  котел; 2  турбина; 3  генератор; 4  транс­форматор;

5  РУ повышенного напряжения; 6  линии электропередачи;

7  центральный шит управления; 8  блочный щит управления

Рисунок 9.1  Размещение оперативных участков

и щитов управления на блочной ТЭС

На ЦЩУ предусмотрены сигнализация положе­ния выключателей в цепи генератора (если они уста­новлены) и вводов резервного питания секций 6-10 кВ собственных нужд блоков, измерение и суммирова­ние активной и реактивной мощности, сигнализа­ция вызова персонала, сигнализация о неисправно­стях на блоке, а также общестанционные средства центральной сигнализации, телемеханика, противоаварийная автоматика, системы автоматического регулирования частоты и активной мощности (САРЧМ), группового управления возбуждением (ГУВ), автоматики пожаротушения.

С каждого БЩУ осуществляют операции пуска и останова и нормальную эксплуатацию двух блоков.

На БЩУ выносится функция управления выключателями в цепи генератора (если предусмотре­ны), системой возбуждения генераторов, переводом генератора с рабочего возбуждения на резервное и обратно, выключателями вводов рабочих трансфор­маторов собственных нужд блока, выключателями вводов резервного питания секции (6 кВ) собствен­ных нужд блока, выключателями и автоматами блочных рабочих и резервных трансформаторов 6/0,4 кВ СН, 0,4 кВ главного корпуса, электродвига­телями СН блока, дизель-генераторной станцией, трансформаторами электрофильтров, а также сигна­лизацией вызова персонала при неисправностях на местных щитах управления и в электроустройствах, относящихся к данному блоку.

Для управления тепловой электростанцией с поперечными связями (ТЭЦ) создается централь­ный оперативный пункт управления, который но­сит название ГЩУ  главный щит управления (рисунок 9.2, позиция 10). На ГЩУ из-за отсут­ствия блочных щитов сосредоточивается значи­тельно большее, чем на ЦЩУ блочной электростан­ции, количество панелей и установленных на них различных приборов и аппаратов, с помощью кото­рых ведется управление всей электрической частью электростанции (генераторами, трансформатора­ми, кабельными и воздушными линиями). Управле­ние электрической частью ТЭЦ отделено от управления тепломеханической частью.

Для оперативного обслуживания котлов и тур­бин предусмотрены групповые щиты (на три-че­тыре агрегата) Эти щиты располагаются по воз­можности в центре обслуживаемого оборудова­ния. Управление общестанционным технологическим оборудованием осуществляется с групповых щитов, расположенных в одном помещении с обо­рудованием, или с агрегатных (местных) щитов, находящихся непосредственно у соответствующей рабочей машины.

На ГЩУ находится начальник смены станции, который руководит работой оперативных бригад всех цехов. В соответствии с этим на ГЩУ уста­навливают приборы контроля за основными теп­ловыми показателями станции и предусматрива­ют двустороннюю связь начальника смены с опе­ративным персоналом и с дежурным диспетчером энергосистемы.

1  котел; 2  паровая магистраль; 3  турбина; 4  генератор;

5  РУ генераторного напряжения; 6  линии местной нагрузки;

7  трансформаторы связи с системой; 8  РУ повышенного напряжения;

9  линии электропередачи; 10  главный щит управления;

11  групповые щиты управления кот­лов и турбин;

I  оперативный участок котлотурбинного цеха;

II  оперативный участок электроцеха

Рисунок 9.2  Размещение оперативных участков

и щитов управления ТЭЦ с поперечными связями

9.3 Автоматизированные системы управления технологическим

процессом электростанций

Автоматизированной системой управлении технологическим процессом (АСУТП) называют человеко-машинную систему, в которой контроль за режимом оборудования, некоторые функции управления, регулирование отдельных параметров, управление коммутационными операциями и веде­ние части оперативной документации выполняют­ся на ЭВМ, а задачи принятия и реализации опера­тивных решений и взаимодействие с другими уров­нями управления решает человек.

Структура АСУТП. В соответствии с иерар­хической структурой управления энергетическими объектами АСУ в энергетике имеет несколько уровней. На высшем уровне находится отраслевая автоматизированная система управления (ОАСУ) «Энергия», в которую заложены функции как опе­ративного диспетчерского, так и производственно-хозяйственного управления. В состав ОАСУ «Энергия» входит автоматизированная система диспетчерского управления Единой энергетиче­ской системы страны. ОАСУ связана с АСУ произ­водственно-энергетических объединений (ПЭО) или энергосистем (ЭС) с производственными еди­ницами, входящими в данное объединение. Затем следуют АСУ электростанций и сетей, включаю­щие в себя АСУТП отдельных объектов  энерго­блоков, подстанций.

На рисунке 9.3 показана структурная схема АСУ ТЭС с двумя контурами управления:

1) автоматизиро­ванного управления технологическим процессом энергоблоков и энергооборудования общестанци­онного назначения (АСУТП);

2) автоматизированно­го производственно-хозяйственного управления (АСУПХ), куда входят подсистемы управления производственно-хозяйственной деятельностью и ремонтом, управления материально-техническим снабжением, технико-экономическою планирова­ния, учета и анализа трудозатрат, зарплаты и кад­ров, бухгалтерского учета.

В соответствии с выполняемыми функциями в АСУТП энергоблока можно выделить две основные части  информационную и управляющую (рисунок 9.4).

Информационная часть включает в себя подсистемы измерения и сигнализации. Первичная информация поступает от аналоговых и дискрет­ных датчиков, установленных непосредственно на оборудовании энергоблока. Подсистема произво­дит расчет и анализ технико-экономических пока­зателей (ТЭП) по отдельным агрегатам и по блоку в целом. После соответствующей обработки ин­формация, полученная от подсистем измерения, сигнализации, поступает к оператору на БЩУ, где для него организовано автоматизированное рабо­чее место (АРМ). Устройство отображения инфор­мации (УОИ) предоставляет оператору (Оп) необ­ходимую информацию в удобной для него форме.

Рисунок 9.3  Структурная схема АСУ ТЭС

Рисунок 9.4  Структурная схема АСУТП энергоблока

В управляющую часть АСУТП входят подсис­темы дистанционного и автоматического управле­ния, автоматического регулирования, защиты и блокировки. Все эти подсистемы осуществляют дискретное воздействие на исполнительные орга­ны  первичные регуляторы, коммутационные ап­параты электроприводов рабочих машин и запорно-регулирующей арматуры. Посредством индиви­дуальных или групповых ключей оператор может осуществлять дистанционное управление отдель­ными агрегатами блока, а все остальные подсисте­мы управляющей части обеспечивают автоматическое воздействие на оборудование блока согласно заданным логическим программам.

9.4 Дистанционное управление на постоянном оперативном токе

9.4.1 Дистанционное управление выключателями с электромагнитным приводом

Схема со звуковым контролем цепей управ­ления (рисунок 9.5) позволяет обеспечить постоян­ный контроль целости цепей управления. Для кон­троля цепей последовательно с обмотками приво­да включаются промежуточные реле KQC, кон­тролирующее цепь отключения, и KQT, контроли­рующее цепь включения. При нормальном состоя­нии цепей управления цепь обмотки одного реле замкнута, а цепь обмотки другого разомкнута. При обрыве цепи управления оба реле оказываются обесточенными. Это используется для создания звукового сигнала обрыва цепи, который поступа­ет на шинки звуковой предупреждающей сигнали­зации ЕНР через последовательно соединенные размыкающие контакты обоих реле и табло HLA.

Схема позволяет отделить цепи управления от цепей сигнализации и выполнить последние через контакты реле контроля, косвенно отображающие положение выключателя. Схема сигнализации вы­полнена с двумя лампами. Лампы сигнализации положения могут быть погашены снятием питания с шинки (+) ЕН.

Данная схема управления выключателем предусматривает применение ключа с фиксацией по­ложений "Включено" и "Отключено". Сигнализация автоматических переключений осу­ществляется на принципе несоответствия положе­ний ключа и выключателя. Для прекращения мига­ния ламп сигнализации необходимо вручную квити­ровать ключ управления, (привести его в положе­ние, соответствующее положению выключателя).

Схема применяется на объектах с большим ко­личеством присоединений и постоянным дежур­ным персоналом.

Рисунок 9.5  Схема управления (а) и сигнализации выключателя со звуковым контролем цепей управле­ния (б), диаграмма ключа управления (в)

Схема с ключом без фиксации положений. При отсутствии на объекте постоянного дежурства персонала, который мог бы производить квитиро­вание ключей, применяют ключи управления без фиксации положений. После подачи командных сигналов такой ключ возвращается в нейтральное положение.

Для сигнализации аварийных отключений вы­ключателя в схеме используется двухпозиционное реле фиксации включенного положения выключателя, которое создает цепь несоответствия при ава­рийном отключении выключателя (рисунок 9.6).

При включении выключателя от контакта реле KQC срабатывает реле фиксации KQ и подготавливает цепи сигнализации аварийного отключения звуковую  через шинку ЕНА и световую  через шинку мига­ния (+) ЕР. При подаче оперативной команды на от­ключение подается сигнал от ключа SA на возврат реле KQ, что исключает аварийный сигнал.

Релейные схемы дистанционного управле­ния. В предыдущих схемах ключи совмещают функции органа команды при управлении и аппара­та сигнализации для создания цепей соответствия и несоответствия. Применение таких ключей, имею­щих большие габаритные размеры, к которым не­обходимо присоединять большое количество про­водов, приводит к необходимости создания круп­ных щитов управления. Увеличение мощности аг­регатов на электростанциях и переход на дистанци­онное управление ими с блочных или групповых щитов, на которые выносится управление все большим числом вспомогательных агрегатов, электродвигателями СН, задвижками, и т.п., приводят к такому увеличению размеров щитов, что обозреваемость их ухудшается, а обслужива­ние становится очень сложным.

В целях сохранения размеров щитов устанавли­ваются малогабаритные ключи управления.

Эти реле располагаются вне пульта или даже вне щита управления, например на релейном щите или в РУ. На рисунке 9.7 показана релейная схема управления, в которой в качестве аппарата управле­ния для операций включения и отключения выклю­чателя используется простейший ключ с самовоз­вратом. При подаче сигнала на включение ключом SA срабатывает реле команды КСС и своим контактом подает сигнал на промежуточный контактор КМ. Отключение производится тем же ключом SA и реле КСТ аналогично включению. Реле фиксации положения выключателя KQ срабатывает от реле команды КСС или КСТ, контакты которых замыка­ют цепь той или иной обмотки реле KQ в зависимо­сти от того, какая команда подана. Сигнализация положения выключателя осуществляется сигналь­ными лампами HLC и HLТ через контакты реле по­ложения KQT и KQC.

Рисунок 9.6  Схема управления и сигнализации выключателя

с ключом без фиксации положений

При отключении выключателя от релейной за­щиты реле KQ не изменяет своего положения, соз­давая цепь несоответствия для звукового аварий­ного сигнала через шинку ЕНА и подавая питание на лампы HLT через шинку мигающего света (+) ЕР. При включении выключателя от автомати­ки создается цепь несоответствия для питания от шинки (+) ЕР лампы HLC. Снятие мигания и пере­вод сигнальных ламп на нормальное свечение про­изводятся путем переориентации двухпозиционного реле KQ с помощью центральной кнопки сня­тия мигания ВВР, являющейся общей для несколь­ких выключателей. При замыкании кнопки ВВР меняют свою ориентацию реле KQ присоедине­ний, находящихся в положении несоответствия. Реле KQ других присоединений, находящихся в положении соответствия, своей ориентации не изменяют, так как цепь, связывающая их с шинкой ЕРД, разомкнута контактом KQC или KQT.

Рисунок 9.7  Релейная схема управления и сигнализации выключателя

В цепи снятия мигания предусмотрен размыкающий кон­такт реле КСС или КСТ, исключающий ложное действие сигнализации при подаче команд. Приме­нение в схеме малогабаритного ключа и двух ком­мутаторных ламп с подводом проводов в задний торец этих аппаратов позволяет сосредоточить на небольшой площади щита аппараты управления большим количеством объектов.

Управление выключателем с помощью проме­жуточных реле команды КСС и КСТ дает возмож­ность применять контрольные кабели с малым се­чением жил для связи пункта управления с объек­том управления.

Схема применяется на телемеханизированных объектах и объектах без постоянного оперативного обслуживания.

9.4.2 Электромагнитная блокировка разъединителей

Блокировка разъединителей с выключателями выполняется согласно условиям, соблюдение кото­рых исключает возможность операций с разъеди­нителями под током.

Основные условия:

1 При двойной системе шин операции с шин­ными разъединителями развилки разрешаются (рисунок 9.8,а):

а) при включенных парном разъединителе QS1, QS2, шиносоединительном выключателе QP и его разъединителях QSP1, QSP2;

б) при отключенных парном разъединителе QS1, QS2, заземлителе QSG1 и выключателе данного присоеди­нения Q.

2 При наличии заземлителей на шинных разъе­динителях со стороны выключателя должна быть обеспечена невозможность включения заземлителя при включенном парном разъединителе и включения этого разъединителя при включенном заземлителе.

3 Операции с линейными и шинными разъеди­нителями при одной системе шин разрешается только при отключенных выключателях и заземли­теле данного присоединения.

Блокировка для разъединителей с дистанцион­ным приводом осуществляется размыканием соот­ветствующих контактов цепей управления, а для разъединителей с ручным приводом  механиче­ским запиранием привода.

В схемах управления разъединителями с руч­ными приводами наибольшее применение находит электромагнитная блокировка, что обусловлено ее универсальностью и простотой операций Эта бло­кировка состоит из механического замка, устанав­ливаемого на приводе каждого разъединителя, электрической розетки около привода и перенос­ного ключа с электромагнитом, общего для всех замков распределительных устройств (рисунок 9.9). Переносный электромагнитный ключ имеет внут­ри корпуса электромагнит с обмоткой и сердечни­ком, который выдвигается при обтекании обмотки током. Для возврата сердечника в ключе имеется специальная пружина.

Напряжение на блокировочную розетку подает­ся через блок-контакты блокируемых аппаратов лишь в том случае, когда разрешается производство операций с данным разъединителем.

Для отпирания замка вилка ключа вставляется в блокировочную розетку. При этом ключ должен быть предварительно вставлен в блок-замок. Если в розетке есть напряжение (операция с разъедини­телем разрешается), сердечник ключа выдвигается и его паз захватывает соответствующий выступ замка. После этого поворотом ключа в замке на 180° отпирается привод разъединителя, произво­дится его включение или отключение, затем пово­ротом ключа в первоначальное положение привод снова

запирается. Только после этого ключ может быть снят. Надевание и снятие ключа возможны только при положении замка "Заперто"  когда запорный стержень выдвинут и запирает привод разъединителя. При этом обмотка электромагнита ключа должна быть обесточена.

Рисунок 9.8  РУ с двойной системой шин (а) и схема

электромагнитной блокировки разъединителей (б)

1 замок; 2  запирающий стержень; 3  ключ;

4  подвижный сердечник; 5  катушка ключа;

6  розетка; 7  ручка ключа

Рисунок 9.9  Эскиз блокировочного замка и ключа к нему

Схема электромагнитной блокировки разъеди­нителей присоединений для РУ с двойной системой шин показана на рисунке 9.8,б. Напряжение на бло­кировочные розетки  разрешение на производ­ство операций, подается только при соблюдении указанных выше условий, отражаемых во вторич­ных цепях при помощи блок-контактов выключате­лей и разъединителей.

Все операции с разъединителями производятся при отключенных выключателях Q и QP, за исклю­чением операции перевода присоединения с одной системы шин на другую, условием допустимости проведения которой является включенное положе­ние параллельного выключателя QP и его разъеди­нителей QSP1 и QSP2.

При отключенном положении разъединителей QS1 и QS2 и отключенных заземляющих разъеди­нителях присоединения QSG1, QSG2, QSG3, ис­ключающих возможность подачи потенциала зем­ли на общую точку разъединителей, оперативное питание подается на обе блокировочные розетки Y1 и Y2 или при дистанционном управлении  на контакты ключей управления соответствующими разъединителями и возможно включение любого из этих двух разъединителей. После включения од­ного из разъединителей QS1 (QS2) питание с бло­кировочной розетки парного разъединителя QS2 (QS1) снимается, так как одновременное включе­ние разъединителей QS1 и QS2 в данном случае за­прещено. Соответственно при дистанционном управлении реле блокировки снимает оператив­ный ток с ключа управления разъединителя, опера­ция с которым запрещается.

Между заземлителями QSG1, QSG2, QSG4 и спаренными с ними разъединителями QS1, QS2, QS3 имеется механическая блокировка непосредст­венного действия, например, заземлитель QSG1 может быть включен только при отключен­ном разъединителе QS1 и, наоборот, разъединитель QS1 может быть включен только при отключенном заземлителе QSG1. При этом включение заземлителя OSG1 допускается схемой электромагнитной блокировки только при отключенном разъедините­ле QS2, который может быть вклю­чен лишь при отключенном заземлителе QSG1  обеспечивается логическая система, исключающая подачу напряжения на заземленную точку.

Механическая блокировка обладает высокой надежностью, поскольку она заложена в самой ме­ханической конструкции привода. Естественно, что при наличии механической блокировки она не дублируется в схеме электромагнитной блокиров­ки. Однако механическая блокировка спаренных разъединителей и заземлителей выполняется толь­ко для разъединителей напряжением до 220 кВ, до­пускающих проведение операций непосредствен­но на месте установки аппарата. Для разъедините­лей напряжением 330 кВ и выше по условиям безопасности разрешаются только дистанционные коммутационные операции, и для них применяется электромагнитная блокировка между спаренными разъединителями и заземлителями, аналогичная описанной. Для спаренных шинных разъедините­лей QS1 и QS2 предусматривается следующая ло­гическая схема.

Включение разъединителя QS1 (QS2) при вклю­ченном парном разъединителе QS2 (QS1) возможно лишь тогда, когда шиносоединительный выключа­тель QP той же секции сборных шин и его разъеди­нители QSP1 и QSP2 находятся во включенном по­ложении. В этом случае нет опасности прохожде­ния уравнительного тока по разъединителям в мо­мент коммутации и разрешается замыкание двух систем шин разъединителями QS1 и QS2. Соответ­ственно через последовательную цепь блок-контак­тов QP, QSP1, QSP2 на шинку EBQ в этом случае подается оперативный ток и при включенных разъ­единителях QS1 и QS2 на их блокировочные розет­ки Y1 и Y2 подается питание  разрешается от­ключение любого из двух разъединителей, что и производится при переводе присоединений с одной системы шин на другую. После отключения одного из двух разъедините­лей QS1 или QS2 питание с блокировочной розетки парного разъединителя QS2 или QS1 снимается.

Блокировка разъединителей шиносоединительного выключателя выполняется аналогично блоки­ровке разъединителей присоединения.

При дистанционном управлении разъедините­лями сохраняется вся логическая схема блокировки, но блокировочный сигнал подается через промежу­точное реле непосредственно в схему управления и блокирует выполнение дистанционной операции.

9.5 Сигнализация на постоянном оперативном токе

9.5.1 Виды сигнализации

На щитах управления электрических станций и подстанций предусматриваются следующие виды сигнализации:

1) сигнализация положения  сигналы на щите о положении коммутационных и регулирующих аппаратов (выключателей, разъединителей, контак­торов);

2) аварийная сигнализация  сигналы об ава­рийном отключении коммутационных аппаратов;

3) предупреждающая сигнализация  сигналы о наступлении ненормального режима в работе аг­регатов или ненормального состояния отдельных частей установки или установки в целом;

4) сигнализация действия зашиты  сигналы о действии защиты, выпадении флажка указательно­го реле и необходимости его ручного возврата;

5) сигнализация действия автоматики;

6) командная сигнализация  сигналы для пе­редачи из цеха в цех ограниченного количества наиболее важных и частых распоряжений.

9.5.2 Сигнализация положения

Для сигнализации положения разъединителей применяются специальные указатели  приборы сигнальные (ПС). Прибор состоит из неподвижного U-образного электромагнита с двумя обмотками и якоря, пово­рачивающегося в поле электромагнита в пределах 90⁰. Якорь связан с указателем, который поворачи­вается вместе с ним. Питание на обмотки ПС пода­ется через соответствующие блок-контакты разъе­динителей (рисунок 9.10). В зависимости от того, че­рез какую из двух обмоток проходит ток, указатель прибора занимает вертикальное или горизонталь­ное положение. При отсутствии тока в обеих об­мотках, например при обрыве цепи, указатель под действием пружины устанавливается в среднем по­ложении под углом 45° Таким образом, прибор сам осуществляет контроль целости цепей.

а  вид фасада с панели управления; б  схема сигнализации

Рисунок 9.10  Сигнализация положения разъединителей

Сигнализация положения коммутационных ап­паратов с дистанционным управлением со щита осуществляется с помощью сигнальных ламп Предусматривается сигнализация положений вы­ключателя в нормальном режиме ("Включено", "Отключено") и при автоматическом включении или отключении аппарата. В первом случае лампа сигнализации соответствующего положения горит ровным светом, во втором случае  мигает. Для обеспечения мигания ламп используется положе­ние несоответствия (положение ключа "Включе­но" при отключенном положении коммутационно­го аппарата и наоборот). В положении несоответствия питание на сиг­нальную лампу подается от специальной шины ми­гания (+) ЕН.

Мигающий свет применяется и в схемах преду­преждающей сигнализации. Для этих целей ис­пользуется пульс-пара. На рисунке 9.11 показана схе­ма пульс-пары, выполненная на простых реле.

Схема работает следующим образом При пода­че импульса на шинку (+) ЕР срабатывает реле KL1. Его контакты замыкаются (без выдержки времени), один контакт замыкает цепь KL2, второй  цепь лампы. Реле KL2 срабатывает и размыкает (без вы­держки времени) цепь KL1. Так как контакты KL1 имеют выдержку времени на размыкание, цепь ре­ле KL2 и контакты KL1 остаются на это время замк­нутыми. Этим определяется длительность импуль­са. После размыкания контактов KL1 реле KL2 обесточивается. Вторичный импульс подается че­рез время, определяемое выдержкой времени кон­такта реле KL2 на замыкание. Этим определяется интервал между двумя последовательными им­пульсами. Нормально схема мигания не работает, поскольку цепь несоответствия конкретных объек­тов разомкнута. При замыкании цепи несоответст­вия на шинку мигания (+) ЕР поступает через лам­пу HLT "минус" оперативного тока, срабатывает реле KL1 и пульс-пара запускается. При этом на лампу HLТ периодически поступает либо + ЕН че­рез контакт KL1, либо в цепь лампы вводится об­мотка KLI, благодаря чему лампа гаснет и обеспе­чивается эффект мигания.

Рисунок 9.11  Устройство мигающего света (релейная схема)