Схемы электрических соединений электростанций и подстанций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Схемы электрических соединений электростанций и подстанций

Схемы электрических соединений различаются по назначению на принципиальные, оперативные и монтажные; по способу изображения на однолинейные и трехлинейные.

В зависимости от того, какая часть электрической установки изображена на схеме, следует отличать главные схемы первичных соединений от вторичных схем автоматики, релейной защиты, оперативного управления. Главной схемой называется однолинейная схема, на которой с помощью условных обозначений изображено основное оборудование [генераторы, силовые трансформаторы (автотрансформаторы), линии передач, токоведущие части и электрические аппараты] со всеми выполненными между ними соединениями. Кроме главной схемы электрических соединений электрических станций и подстанций, существуют схемы электрических соединений собственных нужд, схемы установок постоянного тока, схемы релейной защиты, автоматики и т.д. В рамках данного пособия рассматриваются главные схемы, применяемые на станциях и подстанциях.

Основные требования к главным схемам. Электрические станции обеспечивают потребителей тепловой и электрической энергией (ТЭЦ) или только электрической энергией (ГРЭС). Бесперебойное снабжение энергией может быть обеспечено только при правильно выбранной схеме электростанции или подстанции. Основными требованиями, предъявляемыми к схемам, являются: надежность; удобство проведения ремонтных работ; оперативная гибкость; экономичность. Степень надежности схемы должна соответствовать характеру потребителей, которые присоединены к электростанции или подстанции. Чем выше требование в отношении бесперебойности электроснабжения потребителей, тем надежнее должна быть схема. Все потребители с точки зрения надежности электроснабжения разделяются на три категории. При выборе схемы станции на генераторном напряжении 6 кВ или 10 кВ учитывается характер потребителей и схемы сетей электроснабжения (питание по одиночным или параллельным линиям, наличие резервных вводов у потребителей и т.д.). Если к шинам 6-10 кВ присоединены линии, питающие потребителя I категории (химический комбинат, шахты, городской водопровод и т.д.), то степень надежности схемы должна быть такова, чтобы при любой аварии на станции не прекращалось питание потребителей. При наличии потребителя II категории требование надежности схемы несколько снижается, так как при аварии на станции (отключение генератора, сборных шин, отказ работы выключателя) допускается прекращение питания потребителя на время оперативных переключений. Однако практически трудно выделить линии I, II или III категории. Обычно по одной линии 6-10 кВ питаются потребители как первой, так и второй категории, по другой - вторая и третья категории. Можно лишь говорить о большей или меньшей ответственности линий. При выборе электрической схемы станций или подстанций на стороне 110-500 кВ также нельзя говорить о неответственных линиях, так как каждая линия имеет высокую пропускную способность - по одной линии можно передавать 60-500 МВт, т.е. обеспечивать питание целого предприятия или промышленного района. Линии 110-500 кВ могут являться линиями связи между отдельными частями энергосистемы или между различными энергосистемами. Отключение таких линий приведет к снижению устойчивости параллельной работы или к нарушению её, что может развиться в крупную системную аварию. 70 Схемы станций на стороне 110-500 кВ должны обладать большой надежностью. В первую очередь это относится к крупным электростанциям с блоками 300, 500, 800 МВт. При коротком замыкании в какой-либо части электрической установки такой станции и одновременном отказе работы выключателя должно отключаться минимальное количество оборудования как правило, не более одного блока и одной или нескольких линий, если при этом сохраняется устойчивость энергосистемы. Схема станции должна обладать достаточной гибкостью, т.е. позволять отключение аппаратов или части установки для ремонтов и ревизий, обеспечивая при этом нормальную работу потребителей и не снижая общую надежность станции. С точки зрения удобства эксплуатации вывод в ремонт должен производиться при минимальном количестве операций коммутационной аппаратурой. Оперативная гибкость определяется приспособленностью электрической схемы для создания необходимых эксплуатационных режимов и проведения оперативных переключений. Наибольшая оперативная гибкость схемы достигается, если оперативные переключения в ней производятся посредством автоматики. Гибкость схемы выражается также в возможности деления установки на части, что широко практикуется для снижения токов короткого замыкания. Схема также должна предусматривать возможность расширения установки. Экономичность схемы в основном определяется количеством ячеек высоковольтного оборудования в распределительном устройстве (РУ). Обычно принимаются во внимание ячейки выключателей. Безусловно, увеличение числа разъединителей в схеме при одном и том же числе выключателей увеличивает затраты на сооружение РУ. Уменьшение количества установленных выключателей в схемах станции на стороне повышенного напряжения дает существенный экономический эффект, но это не должно приводить к снижению надежности и гибкости схемы. В противном случае экономия одной-двух ячеек РУ 330-500 кВ может привести к возможности аварийного отключения значительной генерирующей мощности. В системе предусматривается резерв для покрытия дефицита мощности при аварийных отключениях, величина которого определяется суммарной мощностью одновременно отключающихся агрегатов. Таким образом, чем больше агрегатов может отключиться при аварии в схеме РУ, тем больше должна быть резервная мощность системы. Установка дополнительной резервной мощности в системе приводит 71 к большим капитальным затратам и сводит на нет экономию за счет уменьшения числа выключателей в РУ. Требования к схемам станций достаточно разнообразны, выполнение их требует всестороннего анализа схемы станции и её связи с энергосистемой и потребителями. Окончательный выбор схемы производится на основании технико-экономического сравнения вариантов схем, обладающих одинаковой надёжностью.

Анализ принципиальной схемы мощной ТЭЦ Мощные ТЭЦ с агрегатами 50, 100, 135, 250 МВт имеют потребителей электрической энергии как на генераторном напряжении 6 кВ или 10 кВ, так и на повышенном напряжении, что вызывает необходимость часть генераторов (обычно наиболее мощных) соединять в блоки с повышающими трансформаторами. В данной схеме два генератора (G1 и G2) мощностью 60-63 МВт или 100-110 МВт присоединяются к шинам генераторного распределительного устройства (ГРУ) 6 кВ или 10 кВ. Суммарная мощность генераторов G1 и G2 должна обеспечить нагрузку потребителей, присоединённых к шинам ГРУ (с учётом с.н. генераторов G1, G2) и шинам РУ 35 кВ, в противном случае не исключена двойная трансформация электроэнергии. На шинах ГРУ поддерживается напряжение, равное номинальному напряжению источника (генератора), - 6,3-10,5 кВ. Другие два генератора (G3 и G4), такой же мощности или боль - шей, работают в блоке с повышающими трансформаторами (Т3 и Т4) и выдают электроэнергию на шины ВН - 220 кВ. На ТЭЦ в блоке между генератором и повышающим трансформатором необходимо устанавливать генераторный выключатель [12]. Количество РУ на ТЭЦ определяется напряжениями выдачи электроэнергии к потребителям и напряжением связи электростанции с энергосистемой. Местные потребители получают электроэнергию на напряжении 10 (6) кВ с шин ГРУ ТЭЦ. На схеме (см. рис. 1.19) 12 линий напряжением 10 кВ питаются от шин ГРУ станции через два сдвоенных реактора. Таким образом, число присоединений к шинам ГРУ уменьшается по сравнению со схемой без групповых реакторов на 10 ячеек, что значительно увеличивает надежность работы ГРУ, снижает затраты на сооружение ГРУ за счет уменьшения числа реакторов.

теплоэлектростанция электростанция схема

От шин ГРУ также питаются собственные нужды генераторов G1 и G2. В случае если ГРУ имеет напряжение 6 кВ, питание собственных нужд осуществляется через редактированные линии. Потребители районного значения присоединяются к шинам РУ более высокого напряжения - 35 кВ (на рис. 1.19 показано 4 линии). Даль - нее электроснабжение и связь с энергосистемой осуществляются с шин 220 кВ. Связь между ГРУ и РУ 35 кВ и 220 кВ осуществляется двумя трехобмоточными трансформаторами связи. Такая связь необходима для резервирования нагрузок 6-10 кВ и 35 кВ при плановом или аварийном отключении одного из генераторов станции, а в нормальном режиме - для выдачи в систему избыточной мощности генераторов. Трехобмоточные трансформаторы связи могут работать как повышающие в режиме выдачи мощности в систему и как понижающие при передаче мощности из системы на шины 10 кВ или 35 кВ для покрытия дефицита мощности при ремонте самого мощного генератора. Реверсивная работа вызывает необходимость применения трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой. ГРУ 10 кВ выполнено по схеме с одной секционированной системой шин. С целью ограничения токов КЗ между секциями установлен секционный реактор. Секционный реактор выбирается на ток, равный 50-70% номинального тока генератора с наибольшим реактивным сопротивлением по каталогу на соответствующий номинальный ток. Секционный реактор позволяет облегчить аппаратуру в цепях генераторов и трансформаторов связи. В настоящее время рекомендуется установка шунтирующих разъединителей для секционных реакторов взамен шунтирующих выключателей. Шунтирование секционного реактора необходимо при выводе в ремонт одного из генераторов, например G2, для поддержания одинакового уровня напряжения на соседних секциях и исключения потерь в реакторе при больших перетоках мощности, которые возникают при питании нагрузки, подключенной ко второй секции, от генератора G1. РУ 35 кВ также имеет одну секционированную систему шин. В цепи секционирования для повышения надежности рекомендуется устанавливать два последовательно включенных секционных выключателя. ОРУ 220 кВ выполнено с двумя рабочими и обходной системами шин с отдельными обходным и шиносоединительным выключателями. Обходная система шин предназначена для возможности ревизий и ремонтов выключателей без перерыва питания. Выводимый в ремонт (ревизию) выключатель заменяется обходным выключателем, который 74 в нормальном режиме работы отключен. Следовательно, обходная система шин находится без напряжения, разъединители QS, принадлежащие обходной системе шин, также отключены. При числе присоединений 12 и более секционируют обе рабочие системы шин [12], при этом устанавливаются два секционных, два шиносоединительных и два обходных выключателя. Схемы электрических соединений в РУ разных напряжений приведены в [3, 4, 21] с подробным описанием их работы.

Размещено на Allbest.ru