Электрооборудование ТЭС - Схемы установок собственных нужд

6-2. СХЕМЫ УСТАНОВОК СОБСТВЕННЫХ НУЖД

а) Источники питания и выбор напряжения для установок собственных нужд

Собственные нужды тепловых электростанций являются ответственной частью их. Поэтому от правильного выбора источников питания, напряжения и схемы питания с. н. во многом зависит надежность работы механизмов с. н. и всей станции в целом.
В настоящее время установки с. н. питаются, как правило, от основных генераторов станции, так как этот способ питания по сравнению с применявшимся ранее (питание от специального турбогенератора с. н.) значительно проще, дешевле и достаточно надежен. Многолетний опыт эксплуатации электростанций подтвердил целесообразность применения такого способа питания с. н., и поэтому на всех электростанциях Советского Союза питание с. н. выполняют исключительно от основных генераторов.
Так как на станциях устанавливаются двигатели мощностью от долей до нескольких тысяч киловатт, то естественно, что для питания крупных двигателей в целях экономии цветного металла в распределительной сети и снижения токов к. з. следует применять по возможности более высокое напряжение.

Учитывая это и типы выпускаемых отечественной промышленностью двигателей, на станциях для питания с. н. применяют два напряжения: для крупных двигателей мощностью 200 кВт и выше, как правило, напряжение 6 кВ, а для остальных — 0,4 кВ. Соответственно сооружаются два распределительных устройства (РУ), с. н. высшего и низшего напряжения. Напряжение 3 кВ для крупных двигателей допускается при расширении станций с имеющимся напряжением 3 кВ [23].
На электростанциях с генераторным напряжением 10 кВ и выше с. н. питаются от трансформаторов с. н. При генераторном напряжении 6 кВ и ниже с. н. питаются от шин генераторного напряжения через реактированные кабельные линии.

б)   Мероприятия, обеспечивающие надежность питание собственных нужд

Для повышения надежности питания установок с. н. станций применяются следующие основные мероприятия:

1. собственные нужды питают не менее чем от двух источников, из которых один резервный;
2. выполняют секционирование сборных шин с. н. как на высоком напряжении (6 кВ), так и на низком (0,4/0,23 кВ), т. е. разделяют их на несколько частей—секций, работающих отдельно и имеющих свой источник питания;
3. сборные шины генераторного напряжения разделяют на несколько секций (см. рис. 5-2—5-4), благодаря чему при повреждении одной из них прекращается питание только присоединенных к ней источников с. н.;
4. применяют быстродействующие релейные защиты от токов к. з, чем обеспечивается уменьшение продолжительности снижения напряжения на шинах с. н.;
5. на генераторах устанавливают автоматическое регулирование возбуждения (АРВ) и релейную форсировку возбуждения, обеспечивающие более высокий уровень напряжения при к. з. и быстрое восстановление напряжения после отключения к. з.;
6. осуществляют автоматическое включение резерва (АВР) как источников питания (трансформаторов и линий с. н.), так и резервных механизмов с. н. (питательные, конденсатные, циркуляционные насосы и др.). На Особо ответственных резервных механизмах небольшой мощности (маслонасосы турбин) применяют электропривод постоянного тока с питанием от аккумуляторной батареи.

в)   Типовые схемы питания собственных нужд для ТЭЦ и ГРЭС. Резервирование собственных нужд

В принципе на всех тепловых электростанциях распределительные устройства с. н. 6 кВ выполняются с одной системой шин, так как опыт эксплуатации показал, что повреждение сборных шин с. н. бывает очень редко. Зато при одиночной системе шин. значительно упрощается и удешевляется РУ с. н. и, что особенно важно, можно применять надежные комплектные РУ (см. гл. 8).
При составлении схемы с. н. ТЭЦ руководствуются следующими принципами:

1. Так как все станции этого типа имеют шины генераторного напряжения, то питание с. н. производится от этих шин, причем если часть генераторов работает по схеме блока, то с. н. питаются частично от шин генераторного напряжения и частично отпайкой от блоков.
2. Сборные шины с. н. 6 кВ разделяются на секции по числу котлоагрегатов, так как котлоагрегат является основным потребителем энергии с. н., остальную нагрузку с. н. разделяют равномерно по всем секциям. При такой схеме надежность питания с. н. станции значительно повышается, так как отключение одной из секций сопровождается остановкой только одного котлоагрегата и при к. з. на одной из секций остаточное напряжение на других оказывается достаточным для кратковременной работы двигателей. Для уменьшения капитальных затрат каждые две секции с. н. 6 кВ питаются от одного трансформатора 10/6 кВ или от одной реактированной линии 6 кВ через отдельные выключатели на каждую секцию (рис. 6-4).
3. С секций с. н. 6 кВ непосредственно питаются крупные двигатели, а также трансформаторы с. н. напряжением 6/0,4 кВ для питания мелкодвигательной нагрузки и освещения станции.
4. Кроме рабочих трансформаторов с. н. или питающих линий 6 кВ предусматриваются' резервные, причем при числе рабочих трансформаторов или линий свыше шести предусматриваются два резервных трансформатора или линии, присоединяемые, как и рабочие, к главным шинам генераторного напряжения [23]. При наличии на генераторном напряжении двойной системы шин, одна из которых секционирована (см. рис. 6-4), резервный источник с. н. для большей надежности, как правило, подсоединяется к резервной системе шин. При наличии же на генераторном напряжении одной системы шин резервный трансформатор или линия присоединяется до выключателя трансформатора связи.
5. Рабочее и резервное питание к каждой секции 6 кВ с. н. должно подводиться через свои отдельные выключатели, чем обеспечивается более надежное питание с. н. и действие АВР.

В соответствии с вышеизложенными принципами на рис. 6-4 изображена одна из типовых схем ТЭЦ с установкой с. н. На станции установлены три генератора, два из которых работают на шины генераторного напряжения 10(6) кВ и один — блоком генератор — трансформатор на шины повышенного напряжения. В котельном цехе предусмотрена установка пяти котлоагрегатов, в связи с чем устанавливаются три рабочих трансформатора с. н. и один резервный. Вместо трансформаторов с. н. при генераторном напряжении 6 кВ применяются реактированные линии (на схеме показаны пунктиром). Каждый трансформатор питает две секции, а всего на станции предусмотрено шесть секций с. н., пять из которых обслуживают соответственно механизмы своих котлоагрегатов, а общестанционная нагрузка питается с шестой секции и, кроме того, равномерно распределена по пяти секциям. 

Рис. 6-4. Схема питания собственных нужд ТЭЦ.

Резервное питание к секциям подводится от резервного трансформатора через свои нормально отключенные выключатели (на схеме они условно зачернены). Распределительное устройство 6 кВ с. н. выполнено комплектным.
При составлении схемы с. н. ГРЭС руководствуются следующими принципами:

1. Так как на ГРЭС все генераторы работают в блоке с повышающими трансформаторами, электроснабжение с. н. осуществляется путем устройства ответвлений от блоков и установки в цепях этих ответвлений трансформатора или реактора (при напряжении 6 кВ).
2. Количество секций 6 кВ с. н. должно соответствовать числу блоков, а при мощности последних 160 МВт и выше — две секции на блок с применением трансформатора с. н. с расщепленными обмотками на напряжении 6 кВ (см. рис. 6-6). 

Рис. 6-5. Схема электрических соединений собственных нужд ГРЭС с питанием двигателей 6 и 0,4 кВ.

Это дает большую независимость в работе блока, а также обеспечивает гибкость и удобство эксплуатации.

1. Резервный трансформатор с. н. должен присоединяться к сборным шинам низшего из повышенных напряжений (см. рис. 5-13) при условии, что эти шины имеют связь с системой или к третичной обмотке автотрансформатора. На мощных ГРЭС с шинами повышенного напряжения 330 и 500 кВ резервные трансформаторы с. н. можно присоединять, как и рабочие, — отпайкой к блоку.
2. При блоках 160 МВт и выше число резервных трансформаторов принимается равным: одному при двух блоках, двум —  от трех до шести блоков, а при семи блоках и больше устанавливается третий резервный трансформатор, который к источнику питания не подсоединяется, но должен быть готовым к перекатке. Магистрали резервного питания должны секционироваться выключателями через каждые две—три. секции (см. рис. 5-13).

В соответствии с вышеизложенным на рис. 6-5 изображена одна из типовых схем питания с. н. ГРЭС, на которой установлено два блока мощностью по 200 МВт. Каждая из секций с. н. 6 кВ питается отпайкой от своего блока. Резервный трансформатор питается с шин повышенного напряжения 220 кВ. На ГРЭС в зависимости от мощности блоков рабочие трансформаторы с. н. могут присоединяться к блокам по одной из схем, приведенных на рис. 5-10, а—в.

Рис. 6-6. Схема питания двигателей собственных нужд 6 кВ блока 200 МВт мощной ГРЭС.

Электродвигатели малой мощности (до 200 кВт) и освещение как на ТЭЦ, так и на ГРЭС питаются и резервируются от трансформаторов с. н. 6/0,4 кВ, подключаемых к секциям распредустройства с. н. 6 кВ.
На рис. 6-5 показана схема питания электродвигателей с. н. 6 и 0,4 кВ со всеми коммутационными аппаратами. На рис. 6-6 приведена схема питания двигателей с. н. 6 кВ одного из блоков 200 МВт мощной ГРЭС.
На ТЭЦ количество секций с. н. 0,4 кВ главного корпуса должно быть не менее двух для каждого котлоагрегата, а на ГРЭС — не менее двух для каждого блока. Двигатели общестанционных механизмов, располагаемых в главном корпусе, как правило, распределяют равномерно между секциями 0,4 кВ. Двигатели одноименных ответственных механизмов одного агрегата рекомендуется присоединять к разным секциям.
Каждая секция 0,4 кВ имеет рабочий и резервный источник питания (рис. 6-5). В качестве рабочего источника устанавливается, как правило, один трансформатор на одну или две секции, присоединяемый к каждой секции через отдельный автомат.
Число резервных трансформаторов 6/0,4 кВ рекомендуется принимать: на ТЭЦ на каждые шесть рабочих — один резервный, а на ГРЭС для двух блоков, управляемых с одного блочного щита, — один резервный трансформатор и при наличии отдельного блочного щита на блок — один трансформатор на блок.