Лекция №10

Тема 3.3. Собственные нужды электростанций и подстанций.

Технология производства эл. энергии на эл. станциях любого типа такова, что для обеспечения работы котлов, турбо-, а также гидрогенераторов требуется достаточно большое количество различных механизмов, имеющих электрический привод. Это т.н. собственные нужды ЭС. Причем основным требованием ко всей системе собственных нужд является обеспечение бесперебойности их работы. В зависимости от типа эл. станции, а также от вида топлива мощность ЭП с.н. составляет от 0,5 до 15% мощности ЭС (меньшая цифра относится к ГЭС, а большая – к тепловым ЭС, работающим на угле).

Несравнимо меньшая мощность эл. приемников собственных нужд требуется для работы подстанций. Она на 23 порядка меньше, чем на ЭС.

Остановимся сначала на системе с.н. тепловых ЭС. на рис. 1 приведена классификация эл. приемников по технологической цепочке. Это т.н. агрегатные с.н. для тепловой ЭС, работающей на угле.

Для обеспечения высокой степени надежности работы ЭП системы ЭС схемы питания их должны иметь 100% резерв. На рис. 2 представлен один из вариантов таких схем.

Рис. 2

Кроме того, в системе с.н. предусматривается двойной технологический резерв, т.е. все ответственные агрегаты всегда в двойном количестве.

Система собственных нужд подстанций напряжением 110 кВ и выше не идет ни в какое сравнение с с.н. ЭС ни с т. зр. мощности эл. приемников, ни с т. зр. требований по бесперебойности их питания. Таблица 1 дает представление об этих ЭП.

Таблица 1

	Вид ЭП системы с.н.	Мощность в кВт
1	Устройства охлаждения трансформаторов мощностью до 63 МВА	1,55,5
2	То же мощностью свыше 63 МВА	2252
3	Подогрев выключателей и проводов	454
4	Отопление, освещение здания щита управления	60110
5	Освещение ОРУ	210
6	Компрессория (для ведущих выключателей)	2040
7	Маслохозяйство (для крупных п/ст)	75400
8	Подзарядно - зарядный агрегат для аккумулятора батареи	2050

Схема питания СН ГПП с оперативным переменным током (TS– стабилизатор напряжения для питания оперативных цепей)

Схема питания СН ГПП с оперативным постоянным током

Если отсутствует РУ 6 – 35кВ, ТСН присоединяются к обмотке НН основных трансформаторов.

Мощность трансформаторов с.н. определяется по суммарной установленной мощности всех ЭП с учетом коэффициента разновременности максимума.

,

где 0,85 – коэффициент разновременности максимума.

Лекция №11.

Тема 3.4. Системы управления и измерения. Источники оперативного тока на электростанциях и подстанциях.

В самом широком смысле управление сложной энергосистемой включает в себя две составляющие: оперативное обслуживание и производственно-хозяйственную деятельность.

В более узком смысле, например, если говорить об управлении подстанцией, то следует различать три вида управления: автоматизированное, автоматическое и ручное. И, наконец, если говорить об управлении отдельным аппаратом, то здесь всего 2 вида: дистанционное (включая телеуправление) и местное. Устройства дистанционного управления и сигнализации, измерительные приборы. Аппараты релейной защиты и автоматики размещают на щитах управления (ЩУ). Щиты управления состоят из отдельных панелей или шкафов, на лицевой стороне которых находятся рукоятки ключей дистанционного управления, сигнальные устройства, измерительные приборы, а также мнемоническая схема.

Контроль за режимом работы основного и вспомогательного эл. оборудования осуществляется с помощью контрольно-измерительных приборов. Перечень основных измерительных приборов, устанавливаемых на подстанциях 110 кВ и выше, приводится ниже:

1. Амперметры (устанавливаются на вводах, на перемычках между секциями, на отходящих фидерах).

2. Вольтметры (устанавливаются на сборных шинах 6 – 10 кВ, а также на стороне высшего напряжения).

3. Ваттметры (устанавливаются на стороне высшего и низшего напряжения трансформаторов).

4. Счетчики активной эл. энергии (устанавливаются на трансформаторах, причем, как правило, на стороне низшего напряжения, а также на отходящих фидерах).

5. Счетчики реактивной эл. энергии (устанавливаются на трансформаторах).

Рассмотрим далее вопросы управления коммутационными аппаратами. На рис. 1 приведена типичная схема дистанционного управления выключателем с использованием ключа управления типа ПМО.

или так

Рис. 1

Для производства операций по включению, отключению выключателей необходим оперативный ток, а, следовательно, и источник оперативного тока. Основное требование, которое предъявляется к источникам оперативного тока – это его независимость от работы основного эл. оборудования и высокая надежность. С этой точки зрения, аккумуляторная батарея является наилучшим решением. Однако её высокая стоимость и большие эксплуатационные расходы оправдывают себя лишь на ЭС и крупных районных подстанций. В остальных случаях используется переменный оперативный ток, а в качестве источника - трансформаторы собственных нужд, трансформаторы напряжения и тока, или их комбинации.

При необходимости устанавливать аккумуляторную батарею надо уметь правильно выбрать её режим работы, а также число элементов и емкость.

Число элементов, т.е. банок в батарее, определяется исходя из ном. напряжения в системе оперативного тока:

,

где 2,2 – ном. напряжение одной банки.

Емкость батареи определяется так:

,

- ток разряда в течение Т мин, - коэффициент емкости, который зависит от времени разряда (рис. 2).

Рис. 2

Т.о. зная график нагрузки электроприемников в цепи оперативного тока нетрудно определить и емкость батареи. Электроприемниками, определяющими емкость батареи, как показывает практика, являются катушки включения выключателей, имеющими большую мощность.

Что касается режима работы батареи, то чаще всего это режим постоянного подзаряда.

Переменный оперативный ток широко используется на подстанциях, где нет постоянного обслуживающего персонала. Относительно независимым источником питания оперативных цепей в этом случае служат, как уже отмечалось выше, трансформаторы собственных нужд. На рис. 3 приведена схема их подключения к основным трансформаторам.

Рис. 3

В отдельных случаях для питания оперативных цепей находят применение трансформаторы тока (рис. 4). Правда, только для токовых цепей релейной защиты.

Рис. 4

В нормальном режиме трансформаторы тока имеют мощность несколько десятков ВА, но при К.З. мощность их возрастает пропорционально квадрату тока, что достаточно для работы катушки отключения выключателя.

Для маломощных эл. приемников в оперативных цепях могут быть использованы также и трансформаторы напряжения в комбинации с предварительно заряженным конденсатором. Один из вариантов такого решения показан на рис. 5.

Рис. 5

Универсальными источники комбинированного питанияот трансформаторов токаТАи напряженияTVодновременно. Применяется для питания оперативных цепей защит, автоматики и управления легкими приводами (пружинными).

БПТ, БПН – блоки питания тока и напряжения Трансформаторы напряжения и собственных нужд, наоборот, не пригодны для питания оперативных цепей при КЗ, так как при этом снижается напряжение в питающей сети, но они могут использоваться для управления аппаратами в режимах работы, близких к нормальным. Таким образом, каждый из рассмотренных источников переменного тока имеет Ограниченную область применения и используется в качестве источника индивидуального децентрализованного питания.