ЭлектрО

СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЯ КОНДЕНСАЦИОННЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Конденсационные электростанции (КЭС) исторически получили наименование государственных районных электрических станций (ГРЭС). Они проектируются с агрегатами мощностью в 100, 150, 200, 300, 500, 800 и 1200 МВт и с номинальным напряжением генераторов от 10,5 до 24 кВ.

Основными агрегатами на большинстве сооружае­мых в настоящее время КЭС приняты агрегаты в 300 и 500 МВт. Установленная мощность типовых электро­станций принимается равной 2400, 3600, 5000, 6000 МВт. Ввод в работу таких электростанций возможен только в мощных энергосистемах.

Агрегаты мощностью 100—1200 МВт с промежуточ­ным перегревом пара работают по блочной схеме ко­тел — турбина — генератор — трансформатор. Агрега­ты мощностью в 100 МВт без промперегрева пара могут работать по полублочной схеме с поперечными связями по пару и питательной воде.

Конденсационные электростанции всю вырабатывае­мую энергию, за исключением энергии, потребляемой на собственные нужды, выдают в сеть повышенного напря­жения.

Характерными для КЭС являются большие номи­нальные токи генераторов (5,5—22 кА) и повышен­ный уровень токов к. з. в сети генераторного напряже­ния. КЭС могут работать по свободному, т. е. не лими­тированному тепловыми отборами, графику нагрузки, но так же, как и ТЭЦ, они имеют низкую режимную ма­невренность.

 

 

Схемы на генераторном напряжении

Электрическая схема КЭС на генераторном напря­жении строится по блочному принципу с питанием соб­ственных нужд блока от сети генераторного напряже­ния. Параллельная работа блоков осуществляется на повышенном напряжении.

 

Рис. 8-15. Варианты блочных схем.

 

С учетом наличия оборудования и ограничений, налагаемых системой, блоки выпол­няются простыми или укрупненными, с простыми или расщепленными трансформаторами, а в отдельных слу­чаях и с автотрансформаторами. Применение автотрансформаторов в блоке оправдано только тогда, ког­да помимо мощности, передаваемой из сети низшего на­пряжения (НН) в сеть высшего напряжения (ВН), существует постоянный переток мощности из сети сред­него напряжения (СН) в сеть высшего напряжения.

Варианты блочных схем даны на рис. 1. В схеме простого блока (рис. 1, а) выключатель установлен на стороне ВН, а в схеме на рис. 1, б — на стороне НН. Блок по схеме рис. 1, в имеет один генератор, но два трансформатора и общий выключатель на стороне ВН. В схеме укрупненного блока (рис. 1, г) два гене­ратора с помощью соответствующих выключателей под­ключены к одному трансформатору. Укрупненный блок по схеме рис. 1, д содержит два выключателя нагруз­ки генераторного напряжения (на ГЭС возможна установка двух разъединителей при наличии системы груп­повой синхронизации генераторов) и выключатель на стороне высшего напряжения. На рис. 1, е дана схема укрупненного блока с расщепленным трансформатором и с двумя генераторами, а на рис. 1, з — с тремя ге­нераторами. На рис. 1, ж представлен простой блок с включением параллельных обмоток мощного генерато­ра на отдельные обмотки расщепленного трансформато­ра. Объединенный блок с подключением двух простых блоков через общий выключатель на стороне ВН дан на рис. 1, и. При наличии связи блока с шинами двух повышенных напряжений могут быть в принципе при­менены схемы на рис. 1, к и л. Последняя схема пригодна только для сетей с эффективно-заземленными нейтралями.

Для исключения возможности междуфазных к. з. в сети генераторного напряжения соединение генераторов с трансформаторами (автотрансформаторами) блоков, а также ответвления к трансформаторам собственных нужд выполняют закрытыми токопроводами.

Мощность трансформаторов (автотрансформаторов) блоков согласовывается с мощностью генераторов. Она должна обеспечивать выдачу всей энергии, вырабатыва­емой генераторами, за вычетом энергии, потребляемой на собственные нужды, в сеть повышенного напряжения. Мощность двухобмоточных (и трехобмоточных) трансформаторов определяется по выражению (1). Номинальная мощность автотрансформаторов блоков должна удовлетворять условию:

 

    (1)

 

где Sс.н.макс — нагрузка собственных нужд при макси­мальной нагрузке генератора; kвыг — коэффициент вы­годности или коэффициент типовой мощности автотранс­форматора,.

 

    (2)

 

Блочные двухобмоточные трансформаторы принима­ются без регулирования напряжения под нагрузкой. Трехобмоточные трансформаторы и автотрансформаторы (как блочные, так и связи) должны иметь устрой­ство регулирования напряжения под нагрузкой на од­ном из повышенных напряжений (ВН или СН).

 

Схемы на повышенных напряжениях

Учитывая ответственную роль КЭС в энергосисте­мах, к схемам РУ35—750 кВ КЭС предъявляют (в со­ответствии с действующими НТП) следующие требова­ния:

а) На электростанциях с агрегатами 300 МВт и вы­ше повреждение или отказ любого из выключателей (за исключением секционного и шиносоединительного) не должны, как правило, приводить к отключению более одного блока и одной или нескольких линий, если при этом обеспечивается устойчивость параллельной рабо­ты генераторов энергосистемы или ее части.

б) Повреждение секционного или шиносоединитель­ного выключателя, а также совпадение отказа одного из выключателей с ремонтом любого другого не должны приводить к отключению более двух энергоблоков и линий, если при этом также сохраняется устойчи­вая работа генераторов энергосистемы или ее части. В отдельных случаях, при специальном обосновании, допускается одновременная потеря более двух блоков мощностью 300 МВт и ниже, если при этом сохраняется устойчивость работы энергосистемы или ее части, ис­ключается полная остановка электростанции и обеспе­чивается нормальная работа остальных блоков.

в) Повреждение или отказ любого выключателя не должны, как правило, приводить к отключению более одной цепи (двух линий) двухцепной транзитной линии 110 кВ и выше. В случае, если одновременное отключе­ние одной цепи (двух линий) транзитной линии недо­пустимо по условию устойчивой работы энергосистемы или ее части, необходимо, чтобы выходило из работы не более одной линии транзита.

г) Отключение линий электропередачи следует про­изводить не более чем двумя выключателями; отключе­ние энергоблоков, трансформаторов (автотрансформа­торов) связи, трансформаторов собственных нужд — не более чем тремя выключателями в РУ каждого напря­жения. При прочих равных условиях предпочтение отдается схеме, в которой отключение цепей осуще­ствляется меньшим числом выключателей.

д) Секционирование сети выключателями должно обеспечивать требования по режиму работы (распреде­ление перетоков мощностей, потери энергии, устойчивость и т. п.) энергосистемы.

е) Должна быть обеспечена возможность ремонта выключателей с номинальным напряжением 110 кВ и выше без отключения энергоблоков, трансформаторов (автотрансформаторов) связи, пускорезервных трансформаторов собственных нужд и без разрыва транзита.

ж) При питании от данного распределительного устройства двух и более пускорезервных трансформато­ров собственных нужд повреждение или отказ любого выключателя, в том числе секционного или шиносоеди­нительного, не должны приводить к потере в нормаль­ной (неремонтной) схеме более чем одного трансформа­тора.

При прочих равных условиях предпочтение отдают варианту более простому и экономичному, при котором число операций разъединителями в случаях перехода на ремонтные схемы и обратно, а также выделения по­врежденных участков в аварийных ситуациях сведено к минимуму.

Если на повышенных напряжениях КЭС имеется не­большое число присоединений, то применяются следую­щие схемы: блок трансформатор — линия (с выключателем или без выключателя), мостики, треугольник, четырехугольник, ответвление от магистральных линий 220 кВ и выше (при наличии достаточных обоснований). Компоновка РУ с указанными схемами должна преду­сматривать возможность перехода на схемы полного развития.

 

Рис. 1. «Полуторная» схема.

При большом числе присоединений применяются сле­дующие схемы: две системы сборных шин с тремя вы­ключателями на две цепи («полуторная» схема), две несекционированные системы сборных шин с обходной системой, два связанных четырехугольника с выключа­телями в перемычках, одна секционированная система сборных шин с обходной системой, блок генератор — трансформатор — линия (ГТЛ). Кроме того, в отдель­ных случаях могут применяться схемы: шестиугольник, два связанных шестиугольника с выключателями в пе­ремычках, две системы сборных шин с двумя выключа­телями на цепь, блок генератор — трансформатор — ли­ния с уравнительной системой шин или с уравнительным многоугольником. При необходимости сборные шины, включая обходную систему шин, секционируют. При проектировании КЭС помимо рекомендованных схем могут быть рассмотрены их разновидности, а также некоторые другие известные схемы, например две сис­темы шин с четырьмя выключателями на три цепи, схе­ма сетки и т. п.

Схема с двумя системами сборных шин и с тремя выключателями на две цепи (рис. 1). В этой схеме на каждое присоединение приходится 1,5 выключателя. Схема достаточно проста, наглядна и обеспечивает весьма большую надежность работы установки. Однако отключение поврежденных линий и трансформаторов, так же как и в схемах многоугольников, производится двумя выключателями. Схема может выполняться с симметричным (рис 1, а) и с чередующимся (рис 1, б) подключением блоков и линий. Последний вари­ант может обеспечить большую схемную надежность работы распределительного устройства, но приводит к более сложным конструктивным решениям. Определен­ными недостатками полуторных схем являются отклю­чение значительного числа выключателей при повреж­дении на сборных шинах и необходимость установки двух выключателей на последнюю цепь при нечетном числе цепей. Если число цепей велико, то первый недо­статок частично устраняют, секционируя сборные шины (обычно через шесть цепей).

Схема с двумя связанными четырехугольниками и выключателями в перемычках применяется в двух вари­антах: с симметричным и с чередующимся подключени­ем блоков и линий. Повреждения в любой цепи отключа­ются двумя или тремя выключателями. Схема достаточ­но проста и обеспечивает большую надежность. При большом числе цепей она может быть развита в схему с несколькими связанными четырехугольниками.

Схема шестиугольника обладает качествами, прису­щими всем схемам многоугольников. Она фактически является разновидностью схемы с двумя системами сборных шин, с шестью выключателями на шесть цепей (элементы полуторной схемы и схем шины—линия, ши­ны—трансформатор). Любая поврежденная цепь отклю­чается двумя выключателями данного РУ. Схема может иметь различные конструктивные решения в зависимости от требований дальнейшего расширения распредустройства.

Схема двух связанных шестиугольников с выключа­телями в перемычках обладает свойствами схем много­угольников. Поврежденные цепи отключаются двумя или тремя выключателями, а поврежденные сборные шины — тремя выключателями. Наиболее тяжелым с точки зре­ния работы аппаратуры является повреждение секционных выключателей (выключателей в перемычках), требующее отключения четырех выключателей присоеди­нений.

Схема с двумя системами сборных шин и с двумя выключателями на цепь. Каждое присоединение (цепь) в схеме защищено двумя выключателями. Отсюда высо­кая надежность при высокой стоимости распредустрой­ства.

Рис. 2. Схема генератор — трансформатор — линия с уравнитель­ной системой шин.

 

Рис. 3. Схема генератор — трансформатор — линия с уравнительным многоугольником

 

Схема генератор — трансформатор — линия (ГТЛ) с уравнительной системой шин (рис. 2) обладает качествами блочных схем. Наличие уравнительной системы шин, к которой каждый блок подключен через выключа­тель, обеспечивает связь блоков и позволяет получить необходимое по режиму работы экономичное распреде­ление перетоков мощностей. Поврежденный блок отклю­чается от уравнительной системы шин. Повреждение на уравнительной системе шин приводит к распадению электростанции на отдельные блоки, работающие на приемные подстанции системы. При необходимости (большое число цепей, требования системы) уравнитель­ная система шин секционируется выключателями или разъединителями.

Схема генератор — трансформатор — линия с уравни­тельным многоугольником отличается от предыдущей схемы тем, что вместо уравнительной системы шин здесь применен уравнительный многоугольник (рис. 3), который обеспечивает более жесткую связь между бло­ками.

Поврежденные блоки отключаются двумя выклю­чателями распредустройства. В случае ремонта какого-либо выключателя многоугольник разрывается. При этом повреждение в любом блоке приводит к отключе­нию только данного блока.

Одновременно может нарушиться непосредственная связь между остальными блоками, но работа блоков на сеть системы не нарушается.

Схема с двумя системами сборных шин и с четырьмя выключателями на три цепи. В этой схеме любая по­врежденная цепь отключается двумя выключателями, а поврежденные сборные шины—двумя и более выклю­чателями в зависимости от числа присоединений на си­стеме шин и наличия секционирования. Схема имеет практически те же качества и свойства, что и полутор­ная схема, но меньшее число выключателей на цепь (1,33 вместо 1,5), однако ей соответствует более слож­ная конструкция распредустройства.