Министерство образования и науки Российской Федерации

КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Конспект лекций

для студентов дневной формы обучения специальности

140211  Электроснабжение

Лекция 6

Главные схемы тепловых электростанций

и подстанций

(3 часа)

Краснодар

2010

6 Главные схемы тепловых электростанций и подстанций

6.1 Виды схем и их назначение

Главная схема электрических соединений электростанции (под­станции)  это совокупность основного электрооборудования (гене-раторы, трансформаторы, линии), сборных шин, коммутационной и другой первичной аппаратуры со всеми выполненными между ними соединениями.

Выбор главной схемы является определяющим при проектиро­вании электрической части электростанции (подстанции), так как он определяет полный состав элементов и связей между ними. Выбранная главная схема является исходной при составлении принципиальных схем электрических соединений, схем собствен­ных нужд, схем вторичных соединений, монтажных схем и т.д.

На чертеже главные схемы изображаются в однолинейном ис­полнении при отключенном положении всех элементов установ­ки. В некоторых случаях допускается изображать отдельные эле­менты схемы в рабочем положении.

В условиях эксплуатации наряду с принципиальной, главной схемой, применяются упрощенные оперативные схемы, в которых указывается только основное оборудование. Дежурный персонал каждой смены заполняет оперативную схему и вносит в нее необходимые изменения в части положения выключателей и разъединителей, происходящие во время дежурства.

При проектировании электроустановки до разработки главной схемы составляется структурная схема выдачи электроэнер­гии (мощности), на которой показываются основные функцио­нальные части электроустановки (распределительные устройства, трансформаторы, генераторы) и связи между ними. Структурные схемы служат для дальнейшей разработки более подробных и пол­ных принципиальных схем, а также для общего ознакомления с ра­ботой электроустановки.

На чертежах этих схем функциональные части изображаются в виде прямоугольников или условных графических изображений (рисунок 6.1). Никакой аппаратуры (выключателей, разъедините­лей, трансформаторов тока и т.д.) на схеме не показывают.

Рисунок 6.1  Структурная схема подстанции

На рисунке 6.2 показана главная схема этой же подстанции без некоторых аппаратов  трансформаторов тока, напряжения, ограничителей перенапряжений. Такая схема является упрощенной принципиаль­ной схемой электрических соединений.

Рисунок 6.2  Упрощенная принципиальная схема

электрических соединений

На полной прин­ципиальной схеме (рисунок 6.3) указывают все аппараты пер­вичной цепи, заземляющие ножи разъединителей и отделителей, указывают также типы применяемых аппаратов.

В оперативной схеме (рисунок 6.4) условно показаны разъединители и заземляющие ножи. Действительное положение этих аппаратов (включено, отклю­чено) показывается на схеме дежурным персоналом каждой смены.

Согласно ГОСТ 2.710-81 буквенно-цифровое обозначение в электрических схемах состоит из трех частей: 1-я указывает вид элемента, 2-я  его порядковый номер, 3-я  его функцию. Вид и номер являются обязательной частью условного буквенно-циф­рового обозначения и должны присваиваться всем элементам и устройствам объекта. Указание функции элемента (3-я часть обо­значения) необязательно.

В 1-й части записывают одну или несколько букв латинского алфавита, во 2-й части  одну или несколько арабских цифр, характеризующих порядковый номер элемента. Например, QS1  разъединитель № 1; Q2  выключатель № 2; QK  секционный выключатель.

Рисунок 6.3  Полная принципиальная схема

6.2 Основные требования к главным схемам электроустановок

При выборе схем электроустановок должны учитываться сле­дующие факторы.

1) Значение и роль электростанции для энергосистемы.

Ба­зисные электростанции несут основную нагрузку, пиковые электроснатции работают неполные сутки во время максимальных нагрузок, ТЭЦ несут электрическую нагрузку, определяемую их тепловыми потребите­лями.

2) Категория электроприемников по надежности электроснаб­жения.

Электроприемники первой категории  электроприемни­ки, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологичес­кого процесса, нарушение функционирования особо важных эле­ментов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.

Рисунок 6.4  Оперативная схема

Из состава электроприемников первой категории выделяется осо­бая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с це­лью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.

Электроприемники второй категории  электроприем­ники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятель­ности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники третьей категории  все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй кате­горий.

Электроприемники первой категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от тре­тьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи.

Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.

Электроснабжение электроприемников первой категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.

Электроприемники второй категории в нормальных режимах должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Для электроприемников третьей категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 суток.

3) Перспектива расширения и промежуточные этапы развития элек­тростанции, подстанции и прилегающего участка сети.

Основ­ные требования к схемам:

 надежность электроснабжения потребителей;

 приспособленность к проведению ремонтных работ;

 оперативная гибкость электрической схемы;

 экономическая целесообразность.

6.3 Структурные схемы электростанций

Структурная электрическая схема зависит от состава оборудо­вания (числа генераторов, трансформаторов), распределения ге­нераторов и нагрузки между распределительными устройствами разного напряжения и связи между этими РУ.

На рисунке 6.5 показаны структурные схемы ТЭЦ. Если ТЭЦ со­оружается вблизи потребителей электроэнергии U = 6-10 кВ, то необходимо иметь распределительное устройство генераторного напряжения (ГРУ). Количество генераторов, присоединяемых к ГРУ, зависит от нагрузки 6-10 кВ. На рисунке 6.5,а два генератора присоединены к ГРУ, а один, как правило, более мощный,  к распределительному устройству высокого напряжения (РУ ВН). Линии 110-220 кВ, присоединенные к этому РУ, осуществляют связь с энергосистемой.

Рисунок 6.5  Структурные схемы ТЭЦ

Если вблизи ТЭЦ предусматривается сооружение энергоемких производств, то питание их может осуществляться по ВЛ 35-110 кВ. В этом случае на ТЭЦ предусматривается распределительное уст­ройство среднего напряжения (РУ СН) (рисунок 6.5,б). Связь меж­ду РУ разного напряжения осуществляется с помощью трехобмоточных трансформаторов или автотрансформаторов.

При незначительной нагрузке (6-10 кВ) целесообразно блоч­ное соединение генераторов с повышающими трансформаторами без поперечной связи на генераторном напряжении, что умень­шает токи КЗ и позволяет вместо дорогостоящего ГРУ применить комплектное РУ для присоединения потребителей 6-10 кВ (рисунок 6.5,в). Мощные энергоблоки 100 250 МВт присоеди­няются к РУ ВН без отпайки для питания потребителей.

На рисунке 6.6 показаны структурные схемы электростанций с пре­имущественным распределением электроэнергии на повышенном напряжении (КЭС, ГЭС, АЭС). Отсутствие потребителей вблизи таких электростанций позволяет отказаться от ГРУ. Все генерато­ры соединяются в блоки с повышающими трансформаторами. Параллельная работа блоков осуществляет­ся на высоком напряжении, где предусматривается распредели­тельное устройство (рисунок 6.6,а).

Если электроэнергия выдается на высшем и среднем напряже­нии, то связь между РУ осуществляется автотрансформатором связи (рисунок 6.6,б) или автотрансформатором, установленном в бло­ке с генератором (рисунок 6.6, в).

Рисунок 6.6  Структурные схемы КЭС, ГЭС, АЭС

На рисунке 6.7 показаны структурные схемы подстанций. На под­станции с двухобмоточными трансформаторами (рисунок 6.7,а) электроэнергия от энергосистемы поступает в РУ ВН, затем транс­формируется и распределяется между потребителями в РУ НН. На узловых подстанциях осуществляется связь между отдельными ча­стями энергосистемы и питание потребителей (рисунок 6.7,б). Воз­можно сооружение подстанций с двумя РУ среднего напряже­ния, РУ ВН и РУ НН. На таких подстанциях устанавливают два автотрансформатора и два трансформатора (рисунок 6.7,в). Выбор той или иной структурной схемы электростанции или подстанции производится на основании технико-экономического сравнения двух-трех вариантов, для чего в первую очередь необ­ходимо выбрать количество и мощность трансформаторов (авто­трансформаторов) .

Рисунок 6.7  Структурные схемы подстанций