Производство электроэнергии менеджеры
.pdfсторон отключается дистанционно разъединитель Р1 и схема со стороны ВН восстанавливается включением всех выключателей 1СШ.
В зависимости от числа линий 330 - 500 кВ возможно применение кольцевых схем или схемы 3/2 выключателя на цепь.
На стороне среднего напряжения 110 - 220 кВ мощных подстанций применяется схема с одной рабочей и обходной системой шин при количестве одиночных линий до шести, а параллельных до десяти. При большем числе линий применяется схема с двумя рабочими и обходной СШ.
При выборе схемы на стороне НН в первую очередь решается вопрос об ограничении тока к. з. Для этой цели можно применять трансформаторы с повышенным значением UК, трансформаторы с расщепленной обмоткой НН или устанавливать реакторы в цепи трансформатора. В схеме, показанной на рис. 3.26,
на стороне НН установлены сдвоенные реакторы. Синхронные компенсаторы с пусковыми реакторами присоединены непосредственно к выводам НН
автотрансформаторов. Присоединение мощных СК к шинам 6 – 10 кВ привело бы к недопустимому увеличению токов к. з.
Рис. 3.26. Схема узловой подстанции.
91
СХЕМЫ ПИТАНИЯ СОБСТВЕННЫХ НУЖД
а) Источники питания собственных нужд:
Если на электростанции предусматривается ГРУ 6 - 10 кВ, то распределительное устройство собственных нужд (РУСН) получает питание непосредственно с шин ГРУ реактированными линиями или через понижающий трансформатор ТСН (рис. 3.27, а).
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.
92
Для мощных блочных ТЭС возможно применение напряжения 0,66 кВ для электродвигателей 16 - 630 кВт и напряжения 10 кВ для крупных электродвигателей.
Если генераторы электростанции соединены в блоки, то питание с. н.
осуществляется отпайкой от блока (рис. 3.27, б).
С увеличением мощности блоков растет потребление на собственные нужды,
следовательно, увеличивается и мощность трансформатора с. н. Чем больше мощность ТСН, тем больше токи к. з. в системе с. н., тем тяжелее установленное оборудование. Для ограничения токов к. з. можно применять трансформаторы с повышенным напряжением к. з. или трансформаторы с расщепленными обмотками 6 кВ; последние применяются при мощности ТСН 25 МВ·А и более.
Рис. 3.27. Структурные схемы рабочего питания собственных нужд:
а– от шин ГРУ; б – отпайкой от блока;
в– от вспомогательного турбоагрегата: 1 – главный турбоагрегат;
2 – вспомогательный турбоагрегат; г – от вспомогательного генератора.
Значительного уменьшения токов к. з. в системе с. н. можно добиться,
применяя вспомогательный турбоагрегат, пар для которого поступает от отбора главной турбины (рис. 3.27, в), а генератор не имеет электрической связи с основными генераторами станции. Однако установка турбины малой мощности неэкономична и такая система может себя оправдать только в сочетании со схемой питания отпайкой от блока. В этом случае часть потребителей с. н. присоединяют
93
к ТСН, а часть к вспомогательному турбоагрегату. При уменьшении нагрузки блока уменьшают частоту вспомогательного генератора, чем осуществляется плавное регулирование производительности подключенных механизмов
(питательных, циркуляционных, конденсатных насосов, дымососов,
вентиляторов). Такое частотное групповое регулирование позволяет снизить расход энергии на с. н., что может оправдать увеличение затрат на установку вспомогательного турбоагрегата.
Установка вспомогательного генератора на одном валу с главным генератором требует меньших капитальных затрат (рис. 3.27, г). Такая схема питания с. н. применяется на АЭС.
Все рассмотренные схемы не могут обеспечить надежного питания с. н., так как при повреждениях в генераторах, на шинах ГРУ или в тепломеханической части нарушается питание РУСН. Поэтому кроме рабочих источников с. н.
должны предусматриваться резервные источники питания. Такими источниками могут быть трансформаторы, присоединенные к шинам повышенного напряжения,
имеющим связь с энергосистемой. Даже при отключении всех генераторов электростанции питание с. н. будет осуществляться от энергосистемы. На тот редкий случай, когда авария на электростанции совпадает с аварией в энергосистеме, и напряжение на с. н. не может быть подано от резервного трансформатора, для наиболее ответственных потребителей, которые обеспечивают сохранность оборудования в работоспособном состоянии (масляные насосы смазки, уплотнений вала, валоповоротные устройства и др.),
предусматриваются аккумуляторные батареи и дизель-генераторы. На ряде зарубежных электростанций в качестве аварийных источников питания с. н.
установлены газовые турбины, которые подхватывают питание с. н. блока при снижении частоты в энергосистеме.
94
Лекция №14
ГРОЗОЗАЩИТНЫЕ, РАБОЧИЕ И ЗАЩИТНЫЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
Заземляющим устройством называют совокупность заземлителя - одного или нескольких проводников, заложенных в землю, и заземляющих проводников, при помощи которых металлические части электроустановки соединяются с заземлителем.
Преднамеренное электрическое соединение какой-либо части установки с заземлителем называют заземлением.
Заземление применяют для осуществления защиты сооружений от прямых ударов молнии, для сохранения на защищаемом объекте низкого потенциала относительно земли при воздействии на объект напряжений, возникающих при грозовых разрядах или при нарушении фазной изоляции.
По назначению различают следующие виды заземлений:
-грозозащитное заземление - для защиты сооружений, электрооборудования от прямых ударов молнии (молниеотводы) и для заземления объектов в схемах грозозащиты (опоры, разрядники и др.);
-рабочее заземление - для обеспечения нормальной работы электроустановки или ее элементов в выбранных режимах (заземление нейтралей силовых трансформаторов в сетях 110 кВ и выше, заземление нейтралей измерительных трансформаторов напряжения в сетях до 35 кВ и др.);
-защитное заземление - для создания безопасных условий обслуживания электроустановки (заземление неизолированных металлических частей машин и аппаратов, которые могут оказаться под напряжением при нарушениях изоляции или при коротких замыканиях, заземление станин, кожухов, металлоконструкций распределительных устройств, вторичных обмоток измерительных трансформаторов и др.).
95
ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
При сооружении заземляющих устройств используются естественные заземлители: проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы; металлические конструкции и арматура железобетонных зданий,
имеющих соединение с землей и др.
При невозможности обеспечить достаточную величину сопротивления заземления при помощи естественных заземлителей сооружают искусственные заземлители специально выполненные для проведения в землю расчетного тока в течение определенного времени, которые обычно выполняют из вертикально забитых в грунт стальных труб или уголковой стали длиной 2 - 3 м на расстоянии
3 - 6 м друг от друга.
Трубы забивают в грунт так, чтобы их верхний конец находился примерно на
0,7 м ниже уровня земли, чтобы большая часть трубы соприкасается с непромерзающими слоями почвы.
96
Трубы при помощи сварки соединяют стальными полосами, проложенными на глубине 0,7 м. Такой тип заземлителя часто применяют на электростанциях и подстанциях.
Внутреннюю сеть заземления выполняют в виде магистралей заземления,
проложенных во всех помещениях и этажах и связанных между собой вертикальными проводниками. В качестве заземляющих проводников используют металлоконструкции зданий, оболочки кабелей, трубопроводы и др.
Открыто проложенные заземляющие проводники (полосы, провода)
окрашивают в черный цвет.
Косновному (искусственному) заземлителю присоединяют:
1.Вспомогательные (естественные) заземлители.
2.Нейтрали генераторов, трансформаторов, подлежащие заземлению в соответствии с принятой системой рабочего заземления.
3.Разрядники и молниеотводы.
4.Металлические части электрооборудования, нормально не находящегося под напряжением изоляции.
5.Вторичные обмотки измерительных трансформаторов, нейтрали обмоток
380/220 В силовых трансформаторов.
При рассмотрении вопросов рабочего заземления электрических сетей под термином сеть следует понимать совокупность электрически соединенных линий одной ступени напряжения и присоединенных к ним обмоток генераторов и сило-
вых трансформаторов той же ступени напряжения.
Рабочее заземление сети - это преднамеренное соединение с землей некоторых точек сети, обычно нейтралей, для снижения коммутационных перенапряжений, эффективной защиты сети вентильными разрядниками от
97
перенапряжений, упрощения релейной защиты, гашения дуговых замыканий на землю, возможности удержания поврежденной линии в работе и др.
Перечисленные свойства сеть приобретает в зависимости от способа ее заземления.
Нейтралями электроустановок называют общие точки обмоток генераторов или трансформаторов, соединенных в звезду.
В зависимости от режима нейтрали электрические сети разделяют на четыре группы: 1) сети с незаземленными нейтралями; 2) сети с резонансно-
заземленными нейтралями; 3) сети с эффективно-заземленными нейтралями; 4)
сети с глухозаземленными нейтралями.
Трехфазные сети с незаземленными нейтралями
В сетях с незаземленными нейтралями токи при однофазном замыкании на землю протекают через распределенные емкости фаз, которые условно заменяют емкостями, сосредоточенными в середине линий. Междуфазные емкости при этом не рассматриваются, так как при однофазных повреждениях их влияние на токи в земле не сказывается.
При замыкании на землю напряжение неповрежденных фаз относительно земли увеличивается в 
3 раз по сравнению с нормальным значением, поэтому
98
изоляция в сетях с незаземленной нейтралью должна быть рассчитана на междуфазное напряжение. Это ограничивает область использования этого режима работы нейтрали сетями с напряжением 35 кВ и ниже, где стоимость изоляции электроустановок не является определяющей и некоторое ее увеличение компенсируется повышенной надежностью питания потребителей.
Недостатки:
1.Вероятность повреждения соседней фазы и возникновение межфазного к.з. через землю
2.Вероятность возникновения дуги в месте замыкания на землю
ВРоссии к данной группе относятся сети напряжением 3—35 кВ.
Лекция № 15
Трехфазные сети с резонансно-заземленными нейтралями
Всетях 3—35 кВ для уменьшения тока замыкания на землю применяется заземление нейтралей через дугогасящие катушки, индуктивное сопротивление которых соответствует емкостному сопротивлению цепи.
Внормальном режиме работы ток через катушку практически равен нулю. При пробое изоляции емкостной ток Iс в месте повреждения компенсируется индуктивным током IL дугогасящих реакторов, что способствует погасанию дуги, поэтому реакторы называются дугогасящими. Если дуга не возникает, то компенсация емкостного тока позволяет замедлить процесс разрушения изоляции и тем самым отдалить переход повреждения в междуфазное короткое замыкание на время, достаточное для отыскания поврежденного участка и его отключения.
99
Наличие дугогасящих катушек особенно ценно при кратковременных замыканиях на землю, так как при этом дуга в месте замыкания гаснет, и линия не отключается.
Трехфазные сети с глухо- и эффективно-заземленными нейтралями
Глухое заземление нейтрали применяется в России в сетях 220 и 380 В. При этом все нейтрали источников питания соединяются с землей.
В сетях 110 кВ и выше применяется эффективное заземление нейтралей, при котором во время однофазных замыканий напряжение на неповрежденных фазах равно примерно 0,8 междуфазного напряжения в нормальном режиме работы. Это основное достоинство такого способа заземления нейтралей.
Недостатки:
1. при замыкании одной из фаз на землю образуется короткозамкнутый контур через землю и нейтраль, вследствие чего возникает режим к. з., который быстро отключается релейной защитой.
100