Схемы сети 6,3 кВ на блочных электростанциях (КЭС)

К настоящему времени при проектировании и эксплуатации электростанций и подстанций определены общие принципы построения схем электроснабжения СН, основанные на опыте работы действующих предприятий и выполнении рекомендаций норм технологического проектирования.

Схемы СН КЭС, ТЭЦ.

Надежность электроснабжения собственных нужд электростанций в значительной степени определяется правильностью решений на стадии их проектирования. На действующих станциях аварии, связанные с потерей питания собственных нужд, составляют около 25 % их общего числа на блочных КЭС, более 40 % на КЭС с поперечными связями и 33 % на ТЭЦ. Ремонтные режимы схем СН в случаях аварий оборудования приводят к их полному погашению почти в 4 раза чаще, чем в рабочих режимах, в том числе из-за неправильного действия устройств РЗ и А.

Схемы рабочего и резервного питания собственных нужд должны обеспечить надежную работу отдельных блоков и всей электростанции, а повреждение любого ее узла должно приводить к отключению не более одного блока.

Состав электроприемников собственных нужд и потребляемая ими мощность зависят от типа электростанции (ТЭС или КЭС), вида сжигаемого топлива, единичной мощности агрегатов и т. д. Ориентировочно максимальная нагрузка собственных нужд пылеугольных ТЭС составляет 8 − 14 %, а КЭС 6 − 8 % от установленной мощности. На газомазутных ТЭС эта мощность на 25 − 30 % меньше.

Эти принципы сводятся к следующим:

1. Рабочее питание всех видов электроприемников СН, включая и особо ответственные, осуществляют путем отбора мощности на генераторном напряжении главной электрической схемы с помощью понижающих трансформаторов (реакторов). Последние работают раздельно, чем достигается ограничение токов КЗ в сети СН и уменьшение влияния КЗ на сети, подключенные к другим секциям.

2. Для питания электроприемников СН в большинстве случаев используют два уровня напряжения (рис. 4.1): U ₁ = 6 − 10 кВ − для питания мощных электродвигателей и U ₂ = 0,4 − 0,66 кВ − для питания мелких двигателей, электросветильников и прочей нагрузки. При этом используют принцип последовательной двухступенчатой трансформации. Лишь для СН маломощных ГЭС и подстанций оказывается возможным использовать одно напряжение 380/220 В.

3. Распределительные устройства СН выполняют с одной секционированной системой шин с одним выключателем на присоединение, с использованием ячеек КРУ на всех типах электростанций и ПС.

4. Резервное питание ответственных и неответственных электроприемников СН обеспечивают также отбором мощности от главной электрической схемы при соблюдении условия, что места присоединения цепей резервного питания должны быть независимы от мест присоединения цепей рабочего питания. Для особо ответственных потребителей СН предусматривают дополнительный независимый источник энергии.

Рис. 5.2.3.1. К определению расчетной мощности ТСН

В общем случае схему питания СН выбирают на основе технико-экономических вариантных расчетов. При составлении схем могут варьироваться: значения напряжений , и ; тип, число и мощность трансформаторов рабочего питания; число, мощность и место присоединения трансформаторов резервного питания. От параметров цепей питания СН и уровня напряжения зависят значение расчетного тока КЗ, а следовательно, типы и параметры электрических аппаратов и проводников (кабельной сети). Уровень напряжения влияет, кроме того, на типы и параметры электроприемников − электродвигателей и электросветильников.

Для электроснабжения СН современных отечественных тепловых и атомных электростанций применяют, как правило, напряжения 6 и 0,4 кВ, причем от РУ 6 кВ питают электродвигатели мощностью 200 кВт и более. При распределении электродвигателей между напряжениями 6 и 0,4 кВ учитывают, что: а) двигатели мощностью менее 200кВт на 6 кВ в 1,5 − 2,3 раза дороже двигателей на 0,4 кВ (при прочих одинаковых параметрах); б) применение электродвигателей мощностью более 200 кВт на напряжении 0,4 кВ потребовало бы нерационально больших сечений кабелей.

Схемы сети 6,3 кВ собственных нужд

Схемы электроснабжения установок СН ТЭС должны проектироваться и эксплуатироваться таким образом, чтобы в различных режимах, в том числе и аварийных, обеспечивался определенный уровень надежности работы электростанции. Кроме того, должна быть обеспечена сохранность основного оборудования электростанций (котлов, турбин, генераторов и др.) при аварийном останове. Для обеспечения этих условий принимаются специальные меры. Шины распредустройств 6,3 кВ СН ТЭС секционируются, причем электроснабжение каждой секции осуществляется не менее чем от двух питающих элементов. Ответственные механизмы (механизмы, прекращение работы которых вызывает останов котлов или турбин) выполняются парными; один находится в работе, другой − в так называемом «горячем» резерве, т. е. может быть включен в работу автоматически в случае отказа первого. Питание электродвигателей таких механизмов осуществляется, как правило, от разных секций 6,3 кВ СН Некоторые механизмы оборудуются двухскоростными электродвигателями. Кроме того, электрические схемы СН ТЭС должны обеспечивать самозапуск электродвигателей СН в аварийных режимах, а для приводов механизмов, обеспечивающих сохранность основного оборудования (маслонасосы смазки и уплотнения вала турбин, генераторов и т. п.), − наличие питания от независимого источника (дизель-генератора или аккумуляторной батареи) в режиме полного исчезновения переменного тока на ТЭС.

Необходимая надежность работы СН ТЭС обеспечивается также наличием на всех элементах электрической сети СН устройств релейной защиты (РЗ), отключающих с минимально возможным временем защищаемые элементы при возникновении в них повреждений. Это предотвращает длительное понижение напряжения во всей сети СН в результате КЗ в элементах сети СН (электродвигателях, трансформаторах, кабелях), которое может приводить к затормаживанию неповрежденных электродвигателей и нарушению работы технологического оборудования электростанции. Той же цели служит автоматическое без дополнительной выдержки времени включение резервного питающего элемента (АВР) при отключении рабочего питающего элемента в случае повреждения в питающей сети СН, а также при ошибочном или самопроизвольном отключении этого элемента.

На электростанциях с блочной схемой в тепловой и электрической частях на каждом блоке выполняются две секции СН 6,3 кВ, что позволяет при соответствующем распределении нагрузок между ними сохранить блок в работе при повреждении одной секции. В качестве рабочих питающих элементов сети СН 6,3 кВ применяются специальные трансформаторы собственных нужд (ТСН). В зависимости от вида топлива, на котором работают ТЭС, наличия или отсутствия генераторных выключателей (выключателей нагрузки), а также в зависимости от мощности энергоблока мощность рабочих ТСН изменяется от 10 до 63 МВА. Рабочие ТСН присоединяются ответвлением к блоку между блочным трансформатором и генератором или между блочным трансформатором и генераторным выключателем. Выключатель на ответвлении к ТСН не устанавливается. Для повышения надежности все рабочие ТСН присоединяются к блоку с помощью закрытых комплектных пофазных токопроводов, что значительно снижает вероятность возникновения многофазных КЗ.

Каждый рабочий ТСН T _раб питает две секции СН 6,3 кВ ВА1 и ВВ1, причем у ТСН мощностью 10 и 16 МВА к обмотке низшего напряжения (НН) 6,3 кВ через отдельные выключатели , называемые выключателями вводов рабочего питания, присоединяются обе секции (рис. 5.2.3.2), а у ТСН мощностью 25 − 63 МВА, которые выполняются с расщепленной обмоткой НН, вводы рабочего питания секций с.н. 6,3 кВ электрически не связаны (рис. 4.3). Использование ТСН с расщепленными обмотками НН значительно повышает надежность работы СН энергоблока, так как при КЗ на секции, питающейся от одной обмотки 6,3 кВ, напряжение на другой секции, питающейся от второй расщепленной обмотки, снижается не более чем на 3 − 7 %, что практически предотвращает «опрокидывание» электродвигателей СН, питающихся от этой секции. Это объясняется тем, что параметры схемы замещения трансформатора, обмотка низшего напряжения которого расщеплена на n цепей, равны

где К = − коэффициент расщепления; − сопротивление между выводами обмоток ВН и НН1 (НН2); − сопротивление между выводами НН1 и НН2 расщепленной обмотки.

Расщепленные трансформаторы, выпускаемые в РФ, имеют n = 2 и = 3,5 (ГОСТ 11677-85). Тогда при трехфазном металлическом замыкании на шинах ВВ1 (рис. 5.2.3.3) напряжение на шинах ВА1 равно

Рис. 5.2.3.2. Схема питания секций 6,3 кВ с.н. энергоблоков мощностью 60-200 МВт

Это соотношение относится в равной мере к фазным и линейным напряжениям. Из сказанного следует также независимость напряжения на одной обмотке НН при изменении в широких пределах нагрузки, питающейся от другой обмотки НН (например, при пусках и отключениях двигателей СН).

Выключатели вводов резервного питания на каждую секцию СН 6,3 кВ Qрез включены по схеме так называемого «явного резерва», т.е. нормально они отключены и включаются вручную или автоматически при отключении источника рабочего питания. Каждый выключатель подключен к секции СН и к одной из магистралей резервного питания 6,3 кВ L01 и М01, которые питаются от резервного трансформатора собственных нужд (РТСН).

Рис. 5.2.3.3. Схема питания секций 6,3 кВ с.н. энергоблоков мощностью 200-1200 МВт

В отличие от рабочих ТСН, имеющих схему соединения обмоток D/D − 0 при мощности 10 − 16 МВА и схему − 0 при мощности 25 − 63 МВА, РТСН на электростанциях с блоками 120 − 1200 МВт всегда устанавливаются с расщепленными обмотками НН и, как правило, со схемой соединения Y/D/D − 11. Обмотка высшего напряжения (ВН) РТСН подключается, как правило, к сети, работающей с заземленной нейтралью (ОРУ 110 − 330 кВ электростанции или ВЛ 110 − 220 кВ). Для предотвращения повреждения электродвигателей от перенапряжений, возникающих при удаленных однофазных КЗ в сети 110 − 330 кВ, нейтраль обмотки ВН РТСН также заземляется. Иногда встречаются схемы подключения РТСН к третичной обмотке автотрансформатора связи АТ, в этом случае РТСН, как и рабочие ТСН, выполняется со схемой соединения обмоток D/D/D - 0 (рис. 5.2.3.4).

Рис. 5.2.3..4. Схема подключения резервного ТСН к автотрансформатору связи ТЭС

Если в цепи генераторов энергоблоков установлен генераторный выключатель или выключатель нагрузки (рис. 5.2.3.3),то пуск энергоблока и разворот электродвигателей механизмов СН, а также останов блока производится от рабочего ТСН. В этом случае резервный ТСН предназначен только для замены рабочего ТСН одного блока в случае его неисправности и мощность РТСН выбирается равной мощности самого мощного рабочего ТСН. Если в цепи генераторов этих энергоблоков выключатель не устанавливается, то пуск и останов энергоблока производится от резервного ТСН, который в этом случае называется пускорезервным трансформатором собственных нужд (ПРТСН). Для ПРТСН наиболее тяжелым режимом является режим пуска одного блока, в то время когда другой блок переведен на резервное питание от этого ПРТСН. Исходя из этого режима мощность ПРТСН выбирается следующей по шкале ГОСТ 11677−85 по сравнению с мощностью рабочего ТСН.

На электростанциях с блочными агрегатами при одном или двух блоках устанавливается один РТСН (ПРТСН), а при числе блоков три и более − два РТСН (ПРТСН), подсоединенных со стороны ВН к разным источникам питания. В этом случае магистрали резервного питания 6,3 кВ L01 и М01 секционируются выключателями через два-три блока. При наличии генераторных выключателей каждая магистраль резервного питания 6,3 кВ секционируется на две части.

Секции СН 6,3 кВ блочных электростанций монтируются из серийно выпускаемых электропромышленностью ячеек (шкафов) комплектных распределительных устройств (КРУ) 6,3 кВ. Каждая ячейка КРУ состоит из так называемого «высоковольтного» («первичного», силового) отсека с оборудованием ВН (выключателями, разъединителями, кабелями, шинами, ТН и др.) и «релейного» отсека с оборудованием вторичных цепей (реле, переключателями, шинками управления и сигнализации и др.). Такое выполнение секций СН 6,3 кВ значительно упрощает и удешевляет монтаж и наладку устройств СН 6,3 кВ. В то же время установка в разных отсеках одной ячейки КРУ оборудования высокого напряжения и устройств релейной защиты низкого напряжения и управления не исключает выгорания вторичной коммутации при дуговых коротких замыканиях в отсеке высокого напряжения КРУ. Это должно учитываться при построении схем релейной защиты в сети 6,3 кВ СН, особенно при обеспечении дальнего резервирования.

В ряде случаев для питания общестанционных СН (топливо-подача, химводоочистка и др.) на блочных электростанциях выполняются дополнительные секции 6,3 кВ удаленных нагрузок СА1 (рис. 5.2.3.5). Рабочее питание этих секций осуществляется от блочных секций СН 6,3 кВ ВА1 при помощи кабельных линий, с двумя выключателями. Резервное питание секций удаленных нагрузок осуществляется либо от магистрали резервного питания 6,3 кВ электростанции через один выключатель, либо от другой блочной секции 6,3 кВ также с помощью кабельной линии с двумя выключателями.

Сеть СН 6,3 кВ на блочных электростанциях может работать с изолированной или с заземленной через резистор высокого напряжения нейтралью, причем заземление нейтрали сети 6,3 кВ СН блока всегда производится только в одной точке сети.

Если генератор энергоблока G работает на напряжении 6,3 кВ, то рабочее питание секций СН 6,3 кВ осуществляется от реактированной линии, подключенной ответвлением к блоку (рис. 5.2.3.6). При этом не допускается применение сдвоенных реакторов, которые являются динамически нестойкими к воздействию тока двойного замыкания на землю на разных секциях. Резервное питание в этом случае выполняется от двухобмоточного РТСН.

Рис. 5.2.3.5. Схема питания секций 6,3 кВ удаленных нагрузок СН:

а – с резервированием от магистрали резервного питания 6,3 кВ;

б − с резервированием от другой блочной секции с.н. 6,3 кВ.

Рис. 5.2.3.6. Схема питания секций с.н. 6,3 кВ блоков с генераторным напряжением 6,3 кВ

Дата добавления: 2015-05-08