lektsii
.pdf1.Станции, работающие на каменном угле;
2.Станции, работающие на газе;
3.Гидро-электростанции;
4.Атомные электростанции;
5.Альтернативные источники энергии;
Рис. 28 – Структура выработки по ОЭС Урала за 2005 год, млн.кВтч. (В целом по ОЭС Урала: 220827 млн.кВт.ч.,
источник – сайт ОДУ Урала)
По агрегации основного оборудования:
1.Блочные электрические станции;
2.Не блочные электрические станции (станции типа «ТЭЦ» -
теплоэлектроцентраль);
§1 Схемы электрических соединений блочных ЭС
Основа схемы блочной электростанции – энергоблок, который представляет собой генератор, работающий последовательно с повышающим трансформатором, который, к тому же, имеет отбор на собственные нужды. Генератор приводится во вращение турбиной, вращаемой за счет энергии котла и т.д.
Существует несколько видов блочных ЭС:
1.Моноблок – рисунок 29;
2.Дубль-блок – рисунок 30;
3.Мультиблок – рисунок 31;
РУВН
ПАР
К
КОНДЕНСАТ
Рис. 29 – Схема моноблока
РУВН
Рис. 30 – Схема – Дубль-блок
РУВН
Рис. 31 – Мультиблок
Мультиблоки устанавливаются преимущественно на ГЭС. Так как гидроэлектростанции обычно имеют много генераторов малой мощности – по 2,5-10 МВт. В своем составе мульти блок может иметь до пяти расщепленных обмоток.
Выбирая схему электрических соединений ЭС, следует помнить, что генератор – самый важный элемент в энергосистеме. Возникновение аварийной ситуации, приводящее к отключению генератора, сопряжено с очень тяжелыми, а иногда и катастрофичными последствиями.
При любом отклонении от частоты и работе с частотой меньше номинальной мы всегда имеем неявный недоотпуск электроэнергии. Для выравнивания частоты мы вынуждены будем отключить некоторых потребителей.
P |
|
2 |
|
|
|
|
1 |
|
P гран |
P |
|
|
|
|
0 |
50 Гц |
f |
|
||
|
|
|
|
49.8 Гц |
|
Рис. 32 – Рабочая точка энергосистемы
Здесь следует ввести определение граничной мощности. Это такая мощность, отключение которой приводит к отклонению частоты не более
чем на 0,4% от номинальной частоты, то есть не превосходит 49,8 Гц. Для уральской энергосистемы величина граничной мощности составляет
200 МВт.
Чаще всего блоки генераторов блочных ЭС выдают в сеть мощность по 300, 500, 800 МВт. Блоки с генераторами такой мощности чаще всего включаются на класс напряжения 500 кВ.
Поэтому, создавая схему электрических соединений энергообъекта, мы в первую очередь должны заботиться о том, чтобы связность блока с энергосистемой не прерывалась.
Схема соединения РУ 500 кВ.
ÐÓ 500 êÂ
Рис. 33 – Принципиальный вид искомого распредустройства
Рассмотрим создание схемы электрических соединений распредустройства 500 кВ. К РУ подключены 3 генератора мощностью 300 МВт, а также 3 ВЛ 500 кВ. Типовой схемой для класса напряжения 500 кВ является схема 3/2 или 4/3. Возьмем за основу схему 3/2.
Л1 |
Л2 |
Л3 |
СШ1
В1 |
|
В2 |
|
В3 |
|
|
|
|
|
В4 |
|
В5 |
|
В6 |
|
|
|
|
|
В7 |
|
В8 |
|
В9 |
|
|
|
|
|
СШ2
Б1 |
Б2 |
Б3 |
Рис. 34 – Первый вариант схемы соединений РУ 500 кВ
Выбор структуры схемы соединения – важная задача, но не менее важная задача – это распределение присоединений по выбранной схеме.
Проанализируем аварийные ситуации, возможные при данной схеме соединения РУ.
Отказ В1 (В2, В3): связь с энергосистемой осуществляется по второй и третьей линиям, все блоки в работе.
Отказ В4 (В5, В6): теряем один блок на время оперативных переключений.
Отказ В7 (В8, В9): теряем один блок на время оперативных переключений.
Отсюда делаем вывод, что ремонт оборудования в этой схеме не приводит к потере блоков. Тогда смоделируем возникновение двойной аварийной ситуации.
Ремонт В1 + Отказ В4: эту ситуацию не учитываем, так как отказ В4 происходит независимо от ремонта В1.
Отказ сборных шин не приводит к потере генерирующих мощностей.
Ремонт В4 + Отказ В7: Теряем Б1 на всё время ремонта.
Ремонт В4 + Отказ В8: Отключаем В5, В7, В9 теряем Б! и Б2 на время оперативных переключений.
Ремонт В4 + Отказ В6: Отключаем В7, В8, В6 – потеря первого и третьего блоков на всё время оперативных переключений.
Аналогичные ситуации наблюдаем при отказах и ремонте на параллельных ячейках.
Делаем вывод, что такое подключение присоединений недопустимо.
Поэтому располагаем присоединения как можно дальше друг от друга( здесь «расстояние» измеряется в количестве выключателей между присоединениями).
Ë1 |
|
Ë2 |
Ë3 |
ÑØ 1 |
|
|
|
Â1 |
Â2 |
|
Â3 |
Â4 |
Â5 |
|
Â6 |
Â7 |
Â8 |
|
Â9 |
ÑØ 2 |
|
|
|
Á1 |
Á2 |
Á3 |
|
Рис. 35 – Схема оптимального расположения присоединений для структуры
3/2.
Рассмотрим аварийные ситуации, приводящие к потере двух блоков:
Ремонт В4 + Отказ В9 (Рем В4+ОткВ7): Теряем Б1 и Б3 на время оперативных переключений.
Для полного устранения опасности потери блока надо изменить структуру(см. рисунок 36) или секционировать систему шин (синий цвет на рисунке 35).
Ë1 |
Ë1 |
Ë1 |
ÑØ 1 |
|
|
Â1 |
Â2 |
Â3 |
Â4 |
Â5 |
Â6 |
Â7 |
Â8 |
Â9 |
Â10 |
Â11 |
Â12 |
ÑØ 2 |
|
|
Á1 |
Á2 |
Á3 |
Рис. 36 – Второй вариант схемы соединений РУ 500 кВ |
||
При выборе схемы соединения |
по принципу «4/3», в структуре |
отсутствуют аварийные ситуации приводящие к потере двух блоков одновременно.
Вывод: Выбираем второй вариант соединений РУ, так как схема «4/3» дешевле и безопаснее схемы «3/2».
§2 Схемы электрических соединений ТЭЦ
Характерные особенности ТЭЦ:
Находятся рядом с большими потребителями
Вырабатывают тепловую и электрическую энергию
Для того чтобы избежать ненужных потерь при двойной трансформации электроэнергии используют генераторные распредустройства (ГРУ). Непосредственная передача электроэнергии потребителю позволяет убрать затраты на сооружение блочных трансформаторов высшего напряжения, и снизить стоимость самой электроэнергии.
Как правило, ГРУ имеют класс напряжения 6-10 кВ, из этого следует, что генераторы большой мощности к ним подключать нельзя. Потому что возможности коммутационного оборудования данного класса не рассчитаны на токи К.З. генераторов большой мощности, от 200 МВт и выше.
Из-за небольшого объема выдаваемой мощности, ГРУ используются только в местах ограниченного потребления электроэнергии, на автономных объектах, не связанных с единой энергосистемой.
Теперь более подробно рассмотрим ГРУ.
1секция |
2секция |
3секция |
Рис. 37 – Схема соединений ГРУ
Обычно, количество секций больше чем два.
Секции ограничены секционными выключателями и токоограничивающими реакторами.
Трансформаторы связи с системой, как правило, подключаются к крайним секциям.
В каждой секции, чаще всего, устанавливается по два повышающих трансформатора.
Мощность повышающего трансформатора выбирается по максимальному модулю мощности нагрузки на генератор в одной из четырех крайних точек:
a)При всех работающих генераторах в период максимальной нагрузки на низшей стороне, каждый трансформатор должен быть загружен не более чем на 140 % от своей номинальной мощности;
Σген − нагрmax ≤ 1,4 нт
b)При всех работающих генераторах в период минимальной нагрузки на низшей стороне, каждый трансформатор должен быть загружен не более чем на 140 % от своей номинальной мощности;
Σген − нагрmin ≤ 1,4 нт
c)При условии вывода одного генератора в ремонт в период максимальной нагрузки на низшей стороне, каждый трансформатор должен быть загружен не более чем на 140 % от своей номинальной мощности;
Σ( ген − 1) − нагрmax ≤ 1,4 нт
d)При условии вывода одного генератора в ремонт в период минимальной нагрузки на низшей стороне, каждый трансформатор должен быть загружен не более чем на 140 % от своей номинальной мощности;
Σ( ген − 1) − нагрmin ≤ 1,4 нт
Введение ремонтной системы шин позволяет при ремонте секции оставаться в работе.
Для устранения ненужных потерь в токоограничивающих реакторах при ремонте генератора, в схему вводятся ремонтные перемычки.
На реально существующих подстанциях принято соединять секции в многоугольник.
§3 Схемы электрических соединений ГЭС
Особенности схем электрических соединений ГЭС:
1.Большое число генераторов небольшой мощности
2.ГЭС, как правило, удалена от потребителей
Р У В Н 110 - 220 кВ
Рис. 38 – Принципиальная схема соединений гидроэлектростанции, где ГВ – генераторный выключатель (выключатель нагрузки).
Генераторные выключатели не способны отключать токи КЗ, его токи нагрузки могут измеряться десятками килоампер.
§4 Особенности применения генераторных выключателей
Для пояснения этого момента вернемся к схеме соединения блочной электростанции.
РУВН
ГВ ТСН
Рис. 39 – Схема присоединения блочной подстанции
В схеме устанавливается коммутационный генераторный аппарат с током 24 кВ.
Возможность использовать трансформатор собственных нужд во время пуска или отключения блока позволяет использовать меньшее количество резервных ТСНов. Что, в свою очередь, уменьшает величину суммарных токов КЗ и приводит к снижению затрат на коммутационную аппаратуру.