1.3. Режимы энергосистемы и участие электростанций в выработке электрической энергии

Нагрузка электрической системы слагается из: 1) нагрузок потребителей, присоединенных к сетям системы; 2) мощ­ности собственных производственных нужд электростанций; 3) потерь мощ­ности в сетях. Поскольку потребление электроэнергии неравномерно, нагрузка системы в целом также неравномерна. Суточный график системы для зимнего дня (рис. 1.6) имеет два максимума и два минимума. Дневной максимум имеет место приблизительно от 8 до 11 ч по местному времени, вечерний — приблизи­тельно от 16 до 20 ч. Ночной минимум имеет место приблизительно от О до 6 ч и дневной— приблизитель-

но от 11 до 13 ч. В суточном графике различают: базовую часть, соответст-

вующую нагрузкеполупико-

вую часть, соответствующую условию пиковую часть, соот­ветствующую нагрузке

Нагрузка электрической системы должна быть распределена между всеми электростанциями, суммарная установ­ленная мощность которых несколько превышает наибольший максимум си­стемы. Покрытие базовой части суточ­ного графика возлагают: а) на АЭС, регулирование мощности которых за­труднительно; б) на ТЭЦ, максимальная экономичность которых имеет место, когда электрическая мощность соответ­ствует тепловому потреблению (пропуск пара в ступени низкого давления турбин в конденсаторы должен быть минималь­ным); в) на ГЭС в размере, соответствую­щем минимальному пропуску воды, необ­ходимому по санитарным требованиям и условиям судоходства. Во время павод­ка участие ГЭС в покрытии базовой части графика системы может быть увеличено с тем, чтобы после заполнения водохра­нилищ до расчетных отметок не сбрасы­вать бесполезно избыток воды через водосливные плотины. Покрытие пико­вой части графика возлагают на ГЭС и ГАЭС, агрегаты которых допускают-частые включения и отключения, быстрое изменение нагрузки. Остальная часть графика, частично выравненная нагруз­кой ГАЭС при работе их в насосном режиме, может быть покрыта КЭС, работа которых наиболее экономична при равномерной нагрузке.

Чем неравномернее график нагрузки системы, тем большая мощность ГЭС и ГАЭС необходима, чтобы обеспечить экономичную работу КЭС, без резкого снижения их нагрузки в ночные часы, а также в выходные и предпраздничные дни или отключения части агрегатов в эти часы. Таким образом, участие ГЭС и ГАЭС в покрытии графика системы при достаточной мощности их позволяет выравнять графики нагрузки КЭС, ТЭЦ и АЭС и обеспечить наибольшую экономичность энергосистемы в целом.

Режимы работы электростанций раз­личного типа, объединенных в электри­ческую систему, назначаются группой

режимов диспетчерского управления системой с учетом особенностей их производственного процесса и состава энергосистемы, с тем чтобы получить наибольший экономический эффект по системе в, цел ом.

Установленная мощность электро­станций энергосистемы. Чтобы обеспе­чить нормальную работу энергосистемы, установленная мощность электростан­ций должна превышать наибольшую нагрузку системы. Мощность, равная разностипредставляет собой

некоторый запас установленной мощ­ности, необходимый для резервирования агрегатов электростанций в случае их повреждения и проведения плановых ремонтов.

Резервная мощность подразделяет­ся на вращающийся или горячий резерв и холодный резерв. Вращающийся резерв, как говорит само название, сосредо­точен в агрегатах, нагрузка которых меньше номинальной мощности; холод­ный резерв — это мощность в нерабо­тающих агрегатах, которые в случае необходимости могут быть быстро вве­дены в работу.

С учетом резервной мощности, а также требований устойчивости и надеж­ности работы энергосистем мощность наиболее мощного агрегата в энерго­системе, как показывает опыт эксплуата­ции, не должна превышать 2% установ­ленной мощности энергосистемы. Мощ­ность же наиболее крупной электростан­ции не должна по тем же соображениям превышать 8 — 12% установленной мощ­ности энергосистемы. Отсюда«следует, что агрегаты (блоки) мощностью в 500, 800, 1000, 1200 МВт и выше могут быть установлены только в мощных энерго­системах с надежными внутрисистем­ными связями.

Практика эксплуатации энергосистем показывает, что резервная мощность должна быть не менее 10—15% суммар­ной установленной мощности. Увеличе­ние резервной мощности ведет к ухуд­шению технико-экономических показа­телей энергосистемы, а ее уменьше­ние — к понижению надежности электро­снабжения потребителей.

Ремонт основного оборудования энер­госистемы. Ремонт агрегатов энерго­системы должен проводиться без ущерба для ее нормальной работы и электро­снабжения потребителей. Наибольшая нагрузка энергосистемы увеличивается из года в год. Увеличивается и установ­ленная мощность электростанций по мере ввода в работу новых агрегатов. На рис. 1.7 приведен график суточных макси-

мумов системы в течение года, из которого видно, что суточный максимум в начале года равен, В течение весен­них и летних месяцев он уменьшается, достигает некоторого минимума, затем быстро увеличивается и к концу года достигает значения . Установленная мощность электростанций увеличивается в течение года ступенями по мере установки новых агрегатов. В начале года она составляет , в конце года . Разность ординат

графиков и определяет

мощность, используемую в качестве ре­зервной мощности, а также мощность, которая может быть использована для ремонта агрегатов. Последняя, как видно из рисунка, непостоянна и имеет макси­мальное значение в течение летних ме­сяцев при снижении нагрузки системы. Агрегаты КЭС, ТЭЦ и АЭС, как правило, • выводят в плановый ремонт лётом, аг­регаты ГЭС — зимой, когда речной сток воды резко снижается и агрегаты ГЭС не могут быть полностью использованы. Заштрихованная часть графика опреде­ляет время и мощность агрегатов, кото­рые могут быть одновременно выведены в ремонт в течение года без ущерба для нормальной работы системы.

Глава вторая

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ

УСТРОЙСТВ

2.1. Основные понятия и определения параты управления, контроля, измерений,

релейной защиты и автоматики, образую-

Электрические машины и трансфор- щие вторичные цепи электрической

маторы, установленные на электростан- установки. Перечисленные элементы

циях и подстанциях, линии электри- электрического оборудования первичных

ческих сетей нуждаются в управлении и вторичных цепей вместе с вспомога-

и защите от повреждений и анормаль- тельными устройствами и строительной

ных режимов. Для этого необходимы частью образуют распределитель-

коммутационные аппараты, измеритель- ное устройство (РУ) станции или

ные трансформаторы, токоограничи- подстанции.

вающие реакторы, разрядники и другое Различают внутренние и на-

электрическое оборудование первичных р у ж н ы е РУ с электрическим оборудо-

(силовых) цепей. Необходимы также ап- ванием, размещенным в зданиях и вне

зданий, В последнем случае оно должно быть приспособлено для работы при температуре воздуха, изменяющейся в широких пределах, под дождем и снегом, при ветре и гололеде.

На станциях имеются РУ нескольких ступеней номинального напряжения, связанные через силовые трансформа­торы или автотрансформаторы. Каждое РУ, как правило, содержит сборные шины (трехфазную систему провод­ников) и ряд присоединений или ответвлений от сборных шин с соответ­ствующим оборудованием. В зависи­мости от назначения электроустановки, номинального напряжения, числа и мощ­ности присоединений РУ может быть выполнено с одной или двумя системами сборных шин; с одним или двумя выклю­чателями в каждом присоединении и другими особенностями, определяю­щими эксплуатационные свойства РУ и его стоимость.

Наглядное представление о РУ или установке в целом дает электри­ческая схема — графическое изображение электроустанов­ки с помощью условных сим­вол о в в соответствии с действительным составом электрического оборудования и порядком электрических соединений. Степень детализации схемы, может быть различной. В дальнейшем широко используются однолинейные схемы, в которых указаны элементы оборудова­ния и проводники одной фазы. Приборы, аппараты управления и релейной защиты, а в ряде случаев измерительные транс­форматоры в таких схемах опускают.

В качестве примера на рис. 2.1 приве­дена однолинейная схема станции сред­ней мощности с РУ 10 и 110 кВ. Чтобы не усложнять схемы, для обоих РУ услов­но приняты одиночные системы сборных шин. К сборным шинам 10 кВ присоеди­нены два генератора G1 и G2, два глав-

ных трансформатора Т1 и Т2, два пони­жающих трансформатора собственных нужд станции Т3 и Т4 и четыре линии местной распределительной сети с токоограничивающими реакторами LR. К сборным шинам 110 кВ присоединены два главных трансформатора и две линии W, связывающие станцию с систе­мой.