Основное электрическое оборудование станции

1. ОСНОВНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

1.1 Схема электрических соединений

Схемы электрических соединений и соответствующие им распределительные устройства, являются важными элементами электрических станций. Главные схемы отображают цепи, по которым обеспечивается транспорт энергии от источников к потребителям в соответствии с назначением электроустановки.

Выбранная главная схема является исходной при составлении принципиальных схем электрических соединений, схем собственных нужд, схем вторичных соединений, монтажных схем и др.

Требования, предъявляемые к электрической схеме станции, следует понимать как требования к самой установке, поскольку схема определяет основное

К схемам электрических соединений предъявляются следующие основные требования:

1)надежность работы и надежность электроснабжения потребителей;

2)экономичность;

3)гибкость и удобство эксплуатации;

4)безопасность обслуживания;

5)возможность расширения.

При выборе схем электроустановок должны учитываться следующие факторы:

1)значение и роль электростанции для энергосистемы;

2)положение электростанции в энергосистеме, схемы и напряжения прилегающих сетей;

3)категория потребителей по степени надежности электроснабжения;

Также при выборе главной схемы учитывается тип электростанции, число и мощность генераторов и блочных трансформаторов, величина нагрузки, количество линий и др.

Рассмотрим главную схему электрических соединений ТЭЦ-2 (рис.2.1).

Все генераторы на схеме блока генератор-трансформатор подключаются на шины 110 кВ - к распределительному устройству высокого напряжения (ОРУ 110 кВ).

Для выдачи электроэнергии и связи с энергосистемой на ТЭЦ-2 сооружено открытое распределительное устройство ОРУ 110 кВ. Мощность ТЭЦ-2 выдается в городские сети 110 кВ.

Соединение блока с ОРУ 110кВ применены гибкие шины, выполненные проводом марки АСО-600/72, сечением алюминиевой части провода 580,0 ммІ, стального сердечника 72,2 ммІ, с допустимым продолжительным длительным током 1050 А.

Главная схема должна удовлетворять режимным требованиям энергосистемы, обеспечивать минимальные расчетные затраты.

ОРУ 110 кВ является также узловой подстанцией Кишиневской городской сети 110 кВ. На ОРУ кроме трех блоков генератор-трансформатор и пускорезервных трансформаторов с.н. коммутируются линии электропередачи 110 кВ городского кольца, а также линии связи с Кишиневской ТЭЦ-1 и сетевыми подстанциями (всего 11 линий электропередачи).

Согласно представленным требованиям, для ТЭЦ-2 на напряжение 110 кВ принята схема с двумя рабочими и обходной системами сборных шин с установкой одного выключателя на цепь.

Для увеличения надежности питания потребителей, а также в связи с большим числом присоединений, одна из рабочих систем сборных шин секционируется на две секции секционным выключателем, обходная система шин соответственно разделена на две секции.

На всех секциях сборных шин, включая обходные, устанавливаются трансформаторы напряжения, а разрядники - только на рабочих секциях.

Достоинства данной схемы ОРУ 110 кВ:

1)возможность поочередного ремонта сборных шин без перерыва работы присоединений;

2)возможность деления системы на две части в целях повышения надежности;

3)возможность ограничения тока к.з. в сети;

4)является гибкой и достаточно надежной.

Недостатки схемы ОРУ 110 кВ:

отказ одного выключателя при аварии приводит к отключению всех источников питания и линий, присоединенных к данной системе шин, а если в работе находится одна система шин, отключаются все присоединения;

присоединение шиносоединительного выключателя равноценно к.з. на обеих системах шин, т.е. приводит к отключению всех присоединений;

наличие большого числа разъединителей, изоляторов, токоведущих материалов и выключателей, более сложную конструкцию РУ, что ведет к увеличению капитальных затрат на сооружение ГРУ;

использование разъединителей в качестве оперативных аппаратов;

большое количество операций разъединителями приводит к возможности ошибочного отключения тока нагрузки разъединителями.

Нормальный режим работы схемы имеет место при фиксированном присоединении элементов, шиносоединительный выключатель включен, его обходной разъединитель отключен, а обходная система шин обесточена. При ремонте одной системы сборных шин или ее шинных разъединителей все присоединения переводятся на другую систему сборных шин.

При необходимости вывода в ремонт выключателя присоединения обходная система шин опробуется путем подачи напряжения с соответствующей секции сборных шин обходным выключателем. При исправности обходной системы шин подключают обходной разъединитель данного присоединения и вновь включают обходной выключатель, затем отключают выключатель присоединения и его шинный и линейный разъединители.

Конструкция ОРУ 110 кВ принята типовой по разработанным чертежам института “Энергопроект”. Планировка ОРУ 110 кВ - двухтеррасная, деление происходит по секциям систем шин, с проездом в разрыве между террасами.

Размещение выключателей однорядное за исключением секционных выключателей, которые размещены в разрыве между террасами ОРУ. Выключатели распологаются около второй системы шин. Рядом с выключателями со стороны обходной системы шин предусмотрен асфальтированный проезд для возможности механизации монтажа и ремонта оборудования, а со стороны рабочих систем шин проложены железобетонные лотки с кабелями оперативных цепей (управления, релейной защиты, автоматики) и приводов выключателей. Под выключателями уложен слой гравия в маслосборные ямы и проложен магистральный трубопровод для слива масла из баков полюсов выключателей. В блоке генератор-трансформатор выключатель на генераторном напряжении отсутствует. Включение и отключение блока в нормальном и аварийном режимах проводится выключателем со стороны повышенного напряжения. Соединение генератора с блочным трансформатором и отпайка к трансформатору с.н. выполнено закрытым комплектным токопроводом с расщепленными фазами, типа ТЭКН-Е-20-10000-300, который практически исключает междуфазные к.з. в этом соединении. Это позволяет не устанавливать коммутационную аппаратуру между генератором и повышающим трансформатором, а также на ответвлении к трансформатору с.н. Недостатком такой схемы является необходимость отключения всего блока при повреждении в трансформаторе с.н.

Всего на ОРУ 110 кВ предусмотрено 19 ячеек, в том числе:

3 - для блочных трансформаторов;

2 - для резервных трансформаторов с.н.;

2 - для совмещенных шиносоединительных и обходных выключателей;

11 - для отходящих линий электропередачи;

1 - необорудованная резервнвя ячейка.

Длина (шаг) ячейки - 9 м.

Ошиновка ОРУ выполнена гибким сталеолюминиевым сдвоенным проводом 2АСО-500. Линейные и шинные порталы и все опоры под аппаратами - железобетонные, стандартные.

Аппаратура, установленная на ОРУ 110 кВ ТЭЦ-2 следующая:

1.Выключатель высоковольтный 110 кВ типа У-110А-2000-50У1.

Выключатель - маслянный баковый, фазы расположены в отдельных баках; со встроенными трансформаторами тока в водах; с пневматическим приводом.

2.Разъединители 110 кВ типа РНД-110У.2000У1; РНДЗ.1-110У.2000У1; РНДЗ.2-110У/2000У1.

Разъединители первой рабочей и обходной системы шин - горизонтально-поворотного типа с одним ручным приводом на три фазы.

Разъединители второй рабочей системы шин аналогичного типа, но однополюсные с пофазным управлением и ручным приводом.

Заземляющие ножи типа РОНЗ-110/2000.

3.Трансформаторы тока, встроенные в выключатели типа ТВУ-110-II-2000.1.

Всего на фазу выключателя установлено четыре трансформатора тока, по два на каждый ввод (линейный и шинный).

4.Трансформаторы напряжения 110 кВ типа НКФ-110-57.

На ОРУ 110кВ на каждой секции рабочих систем шин установлена группа из трех трансформаторов напряжения, соединенных в звезду. На каждой секции обходной системы шин установлен один трансформатор напряжения.

5. Разрядники типа РВМГ-110МУ1.

Разрядники установлены в каждой фазе для всех секций рабочих систем шин (в цепях трансформаторов напряжений) и в цепях трансформаторов, подключенных к ОРУ 110 кВ (повышающие трансформаторы блоков и резервные трансформаторы системы с.н.).

В таблице 2.1 приведены технические характеристики аппаратов, установленных на ОРУ 110 кВ.

Таблица 2.1

Технические характеристики аппаратуры ОРУ 110кВ

2.2 Генераторы

Для выработки электроэнергии на электростанциях применяют синхронные генераторы трехфазного переменного тока.

Все три турбины ТЭЦ-2 комплектуются турбогенераторами типа ТВФ-120-2УЗ, номинальной мощностью 100 тыс. кВт, напряжением 10,5 кВ.

Быстроходность турбогенератора определяет особенности его конструкции. Эти генераторы выполняются с горизонтальным валом. Ротор выполнен неявнополюсным. Статор турбогенератора состоит из корпуса и сердечника.

Завод-изготовитель предназначает генератор для определенного длительного допустимого режима работы, который называют номинальным. Этот режим работы характеризуется

параметрами, которые носят название номинальных данных генератора и указываются на его табличке, а также в паспорте машины.

Схема соединения обмоток статора - двойная звезда.

В таблице 2.2 приведем технические характеристики турбогенераторв, установленных на ТЭЦ-2.

Таблица 2.2

Технические характеристики турбогенератора типа ТВФ-120-2УЗ

Обмотки роторов синхронных генераторов получают питание от специальных источников постоянного тока, называемых возбудителями. Мощность возбудителей составляет 0,3-1% мощности генератора.

Система возбуждения генераторов ТЭЦ-2 - высокочастотная независимая. Возбуждение от машинного возбудителя типа ВТД-490-3000УЗ переменного тока повышенной частоты, соединенного непосредственно с валом генератора. Ток возбуждения подается на обмотку ротора через отдельно стоящее выпрямительное устройство. Ручное регулирование тока возбуждения генератора I_ѓ осуществляется изменением напряжения на коллекторе возбудителя.

В таблице 2.3 приведены основные данные возбуждения.

Таблица 2.3

Данные возбуждения

Основные параметры возбуждения:

1.Скорость нарастания напряжения возбуждения двукратного номинального за 1 сек.

2.Отношение предельного потолка напряжения возбудителя к напряжению на контактных кольцах ротора при номинальном режиме равно 2.

3.Возбудитель и ротор генератора допускают двукратный ток возбуждения генератора в течение 20 сек.

В таблице 2.4 приводятся технические характеристики возбудителя типа ВТД-490-3000УЗ.

Таблица 2.4

Технические характеристики возбудителя ТЭЦ-2

Для резервирования основного возбуждения генераторов предусматривается установка одного резервного возбудителя на всю станцию типа ГПС-900-100 с приводом от асинхронного электродвигателя типа ДА-1612-6У4 мощностью 800 МВт и скоростью вращения 1000 об/мин.

Нагрев турбогенераторов определяется потерями мощности в обмотках статора и ротора, потерями в стали статора, механическими потерями (на трение и вентиляцию). Для отвода тепла от активных материалов (обмоток статора и ротора, стали статора) используют системы непосредственного охлаждения.

Для обмотки статора принято косвенное водородное (КВ) охлаждение, для обмотки ротора и стали статора - непосредственное водородное (НВ).

2.3 Блочные трансформаторы

При выборе мощности трансформаторов нельзя руководствоваться только их номинальной мощностью, т.к. в реальных условиях температура охлаждающей среды, условия установки трансформатора могут быть отличными от принятых. Нагрузка трансформатора меняется в течение суток, и если мощность выбрать по максимальной нагрузке, то в периоды спада ее трансформатор будет не загружен, т.е. недоиспользована его мощность. Опыт эксплуатации показывает, что трансформатор может работать часть суток с перегрузкой, если в другую часть суток его нагрузка меньше номинальной. Критерием различных режимов является износ изоляции трансформатора.

Основными требованиями, предъявляемыми к трансформаторам, являются надежность и экономичность.

Мощность всех блочных трансформаторов ТЭЦ-2 принята 125МВА. Тип блочного трансформатора - ТДЦ-125000/110.

В таблице 2.5 представлены технические характеристики блочного трансформатора.

Таблица 2.5

Технические характеристики трансформатора типа ТДЦ-125000/110

В цепях 110кВ всех силовых трансформаторов предусмотрена установка разрядников, ввиду превышения при принятой компановке нормированного расстояния между трансформаторами и разрядниками на сборных шинах. Разрядники также устанавливаются на обмотках 6кВ резервного трансформатора 110/6, т.к. оно длительно могут находиться под напряжением на холостом ходу.