3032

9.1.3. Схемы на генераторном напряжении ТЭЦ

Характерным для ТЭЦ является наличие значительной местной нагрузки в радиусе 2 10 км от станции. Такую нагрузку целесообразно питать на генераторном напряжении. Избыток мощности ТЭЦ отдают в сети повышенных напряжений энергосистемы. Отсюда для ТЭЦ характерно наличие распределительных устройств генераторного и повышенных напряжений. Скелетная схема ТЭЦ дана на рис. 9.2.

РУ

ВН

РУ СН

РУ

НН

НГ СН

G

Рис. 9.2. Скелетная электрическая схема ТЭЦ

Рассмотрим вначале схемы распределительных устройств, применяемые на генераторном напряжении ТЭЦ.

Схемы распределительных устройств рассмотрим на примере условной станции с двумя генераторами.

201

Схема с одной несекционированной системой сборных шин (рис. 9.3)

Схема простая, наглядная; распределительное устройство, выполненное по этой схеме, сравнительно дешево. Если обозначить общее число присоединений в схеме m, число отходящих от сборных шин распределительных линий mл, а число секций mс, то число выключателей в рассматриваемой схеме nв = m, а число разъединителей nр = m + mл.

Рис. 9.3. Схема с одной несекционированной системой сборных шин

Недостатком схемы является ее невысокая надежность: при КЗ на сборных шинах, а также при ремонте сборных шин или любого шинного разъединителя нарушается электроснабжение всех потребителей. Этот недостаток сказывается тем сильнее, чем больше присоединений. Поэтому данная схема может применяться только на электростанциях небольшой мощности; она нашла применение в установках

380/220 В.

202

Схема с одной секционированной системой сборных шин (рис. 9.4)

G1 G2

Рис. 9.4. Схема с одной секционной системой сборных шин

Схема также достаточно проста и наглядна, как и предыдущая. Наличие секционного выключателя удорожает распределительное устройство, но существенно повышает его надежность: короткое замыкание на сборных шинах приводит к отключению только половины источников и трансформаторов связи с энергосистемой. Ремонт сборных шин или любого шинного разъединителя требует обесточивания только одной секции станции и, следовательно, не ведет к нарушению электроснабжения ответственных потребителей. Схема широко применяется на ТЭЦ средней мощности с агрегатами 12-60 МВт.

При числе присоединений на секцию более 6-8 вероятность повреждения и нахождения в ремонте сборных шин возрастают. В этом случае целесообразно увеличивать число секций или использовать схему с двумя системами сборных шин.

203

Схема с двумя системами сборных шин, одна из которых секционирована (рис. 9.5).

Рис. 9.5. Схема с двумя системами сборных шин, одна из которых секционирована

Рабочая система шин секционируется на 2 секции, резервная система шин не секционируется. В нормальном режиме станция работает на рабочей системе шин: шиносоединительные выключатели Q1 и Q2 отключены. Резервная система шин используется для восстановления электроснабжения после КЗ на сборных шинах, а также для замены любой выводимой в ремонт секции сборных шин. При КЗ на сборных шинах возникают те же условия, что и при схеме с одной секционированной системой сборных шин; однако в дальнейшем схема позволяет относительно быстро (через 30-60 мин) восстановить электроснабжение потребителей, переведя их на резервную систему сборных шин. Данная схема менее наглядная и более сложная, чем предыдущие схемы, а соответствующее распределительное устройство оказывается более дорогим. Однако маневренность сделала ее одной из основных схем на

204

генераторном напряжении ТЭЦ с большим числом присоединений.

Наличие шиносоединительных выключателей позволяет переводить нагрузку с рабочей системы шин на резервную без разрыва цепи тока, заменять любой из линейных выключателей шиносоединительным и отключать с помощью шиносоединительного выключателя линию при отказе ее выключателя.

9.1.4. Ограничение токов КЗ

На электростанциях с крупными генераторами возникает проблема ограничения уровня токов КЗ. Большой уровень токов КЗ удорожает распределительные устройства и распределительную сеть, так как требует установки мощных, дорогих выключателей и прокладки термически устойчивых кабелей больших сечений, повышает требования к динамической устойчивости шин и аппаратов.

Для ограничения токов КЗ на ТЭЦ применяются следующие способы:

раздельная работа частей ТЭЦ (генераторов, трансформаторов, секций);

использование секционных реакторов;

использование линейных реакторов (индивидуальных, групповых, групповых-сдвоенных).

Раздельная работа позволяет существенно снизить уровень токов КЗ на станции. Однако при раздельной работе схема становится менее маневренной, на секциях могут быть разные уровни напряжения, что нежелательно с точки зрения электроснабжения потребителей, оборудование может загружаться не наилучшим образом, в связи с чем возрастают потери мощности по сети. Поэтому раздельная работа применяется только на мощных ТЭЦ с агрегатами 100 МВт и выше, а также на последующих очередях существующих ТЭЦ

205

при их расширении крупными агрегатами, когда оказывается целесообразным вновь вводимые агрегаты включать по блочной схеме.

Токоограничивающие реакторы предназначены для ограничения уровня токов КЗ и для поддержания на неповрежденных частях электроустановки достаточно высокого уровня остаточного напряжения ( желательно, чтобы Uост 0,6Uном). При этом сохраняется устойчивость работы генераторов и двигателей потребителей.

Схемы включения реакторов показаны на рис. 9.6.

Рис. 9.6. Схемы включения реакторов

Между условиями работы секционных и линейных реакторов есть существенная разница. В нормальном режиме переток мощности через секционный реактор мал; в пределе при симметричной схеме он равен нулю. Поэтому величина реактивности секционного реактора для увеличения его токоограничивающего действия может быть взята большой. Номинальный ток секционного реактора выбирается по режиму отключения одного генератора или трансформатора связи с системой, когда через реактор протекает недостающая (или избыточная) мощность секции. Практически оказывается,

что Хр (8 12) % и

206

Через линейные реакторы постоянно протекает ток нагрузки и поэтому в них постоянно имеют место потери мощности и напряжения, причем последние возрастают с увеличением реактивности реактора, так как

Отсюда реактивность линейного реактора не может быть взята очень большой. Обычно принимается, что потеря напряжения на линейном реакторе в рабочем режиме не должна быть больше 5 %.

Линейные реакторы выбирают либо по условиям ограничения тока КЗ до величины отключающей способности линейных выключателей, либо по условиям термической устойчивости кабелей распределительной сети. При определении термической устойчивости кабелей должно учитываться время действия основной защиты и полное время отключения соответствующего выключателя, ближайшего к месту повреждения. Ток КЗ следует вычислять с учетом активного сопротивления кабелей.

9.1.5. Схемы на повышенном напряжении

На повышенном напряжении ТЭЦ применяются следующие схемы:

Схема с одной секционированной системой шин.

Характеристика схемы была дана выше. Схема имеет 2 секции. По конструктивным соображениям секции обычно располагают в два ряда (Рис. 9.7), что позволяет сократить длину распределительного устройства и при увеличении числа присоединений сравнительно просто перейти к схеме с двумя системами шин.

207

2С

QS

Q

1С

Рис. 9.7. Двухрядное расположение однойсекционированной системы сборных шин

2С QS

Q

1С

Рис. 9.8. Схема с двумя несекционированными системами сборных шин при фиксированном присоединении элементов

208

Схема с двумя несекционированными системами сборных шин (рис. 9.8)

Нормально в работе находятся обе системы сборных шин и шиносоединительный выключатель включен. Источники и нагрузка по возможности равномерно распределяются между системами шин (фиксированное присоединение элементов). При ремонте какой-либо из систем сборных шин, а также при ремонте любого шинного разъединителя все присоединения переводятся на одну систему шин. Наличие двух разъединителей позволяет производить все операции, свойственные схеме с двумя системами сборных шин.

Схема с одной секционированной системой сборных шин и с обходной системой (рис. 9.9)

Наиболее часто КЗ возникают на линиях электропередачи. Поэтому линейные выключатели работают чаще, чем выключатели других присоединений. Масляные

выключатели требуют профилактического ремонта после 3 4 отключений КЗ, воздушные выключатели – после 6–12 отключений. Наличие обходной системы шин позволяет выводить в ремонт любой линейный выключатель без разрыва цепи тока. Присоединения трансформаторов ТЭЦ на обходную систему шин производят в следующей последовательности: в цепи обходного выключателя включают разъединители со стороны обходной системы шин и одной из систем шин, к которой подключена данная линия; обходным выключателем опробуют (ставят под напряжение) обходную систему шин; после чего обходной выключатель отключают, далее включают разъединитель линии на обходную систему шин; включают обходной выключатель, отключают линейный выключатель и, наконец, отключают оба разъединителя линейного выключателя. Обходная система шин выполняется при числе линий 5 7 и более.

209

осш

Рис. 9.9. Схема с одной секционированной системой шин и с обходной системой

Схема является достаточно простой и надежной и поэтому находит широкое применение.

9.1.6. Особенности КЭС

Конденсационные тепловые электрические станции (КЭС) сооружаются вблизи месторождений топлива, которые обычно находятся вдали от крупных узлов электрической нагрузки. Поэтому вся электрическая энергия, вырабатываемая КЭС, за вычетом расхода на собственные нужды, выдается в сеть повышенного напряжения. С целью улучшения экономических показателей станций на них устанавливают агрегаты мощностью в 100, 150, 200, 300, 500 и 800 МВт;

котлы и турбины работают с высокими параметрами пара:

Р = 230 300 ат; t = 565 650 0С.

Увеличение единичной мощности агрегатов накладывает определенные ограничения на выбор схемы

210