Схема электрической части крупной электростанции включает в себя ряд установок и устройств, из которых основными являются турбоагрегаты с синхронными генераторами, производящими электроэнергию, повысительная подстанция, распределительное устройство собственных нужд и центральный щит управления электростанции.
На повысительной подстанции трансформаторы повышают напряжение выработанной генераторами электроэнергии от 35 до 500 кВ для передачи ее в энергосистему и потребителям удаленных районов.
Вырабатываемая генераторами электроэнергия идет не только на электроснабжение потребителей и в энергосистему, но и частично расходуется на собственные нужды; на паротурбинных электростанциях, работающих на твердом топливе, на собственные нужды расходуется от 7 до 9% всей вырабатываемой электроэнергии.
Установками собственных нужд электростанций называют все те механизмы, аппараты и устройства, при помощи которых эксплуатируют основные агрегаты электростанций. К таким установкам, например, на паротурбинной электростанции относят:
механизмы топливоподачи и топливоприготовления; вентиляторы и дымососы, обеспечивающие циркуляцию воздуха и отвод газов;
золоудаляющие устройства;
насосы, обеспечивающие водоснабжение котлов и циркуляцию воды в конденсаторах;
установки постоянного тока (аккумуляторные батареи и их зарядные агрегаты) для релейной защиты, сигнализации, управления, автоматики, аварийного освещения, питания аварийных маслонасосов турбин, а также линий электрического освещения.
Электроснабжение всех установок собственных нужд электростанции осуществляют от распределительного устройства собственных нужд, имеющего для этих целей понижающие трансформаторы различных напряжений.
Существуют два основных вида схем электрических соединений электростанций:
- Схемы электрических соединений электростанций с преимущественным распределением электроэнергии на генераторном напряжении (рис. 162). К таким электростанциям относят теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), снабжающие тепловой и электрической энергией крупные промышленные предприятия, находящиеся на небольших расстояниях от ТЭЦ. Характерным элементом схем соединений этих электростанций является распределительное устройство генераторного напряжения.
- Схемы электрических соединений электростанций с распределением электроэнергии только на повышенных напряжениях (рис. 163).
К таким электростанциям относят крупные районные электростанции (ГРЭС), которые снабжают районные энергосистемы электроэнергией с передачей ее на значительные расстояния. В схемах соединений современных ГРЭС не применяют распределительные устройства генераторного напряжения, а используют блоки (генератор — повышающий трансформатор).
В первом виде схем электроэнергия поступает на главные шины распределительного устройства генераторного напряжения и распределяется между линиями электроснабжения потребителей, распределительным устройством собственных нужд и повысительной подстанцией, через трансформаторы которой осуществляется связь с энергосистемой.
Если же вырабатываемая на станциях электроэнергия распределяется только на повышенном напряжении (35 кВ и выше), то необходимость в распределительном устройстве генераторного напряжения отпадает; в этом случае каждый генератор соединяют с мощным повышающим трансформатором (двух-или трехобмоточным), образуя блок генератор — повышающий трансформатор.
По схеме, приведенной на рис. 162, генераторы Г-1 и Г-2 питают двойную секционированную систему главных шин ЗРУ генераторного напряжения 10,5 кВ.
Местные потребители получают электроэнергию генераторного напряжения через реактированные линии Л-1, Л-2, Л-3, Л-4.
Повысительная подстанция снабжена двумя трехобмоточными повышающими силовыми трансформаторами Т-1 и Т-2 с вторичными обмотками напряжением 38,5 и 121 кВ, питающими двойные системы главных шин ОРУ напряжением 38,5 и 121 кВ.
По линиям Л-5 и Л-6 напряжением 110 кВ осуществляется связь с энергосистемой, а по линиям Л-7 и Л-8 напряжением 35 кВ — питание отдельных удаленных районов.
Рис. 162. Схема электрических соединений электростанции с преимущественным распределением электроэнергии на генераторном напряжении
Закрытое РУ собственных нужд 3,15 кВ имеет три секции одиночной системы главных шин, получающих питание через посредство трех понижающих трансформаторов Т-3, Т-4 и Т-5, один из которых (Т-4) является резервным и может быть подключен для питания любой секции.
Рис. 163. Схема электрических соединений электростанции по системе блоков генератор — трансформатор
Электродвигатели Д ответственных механизмов собственных нужд питаются непосредственно, от соответствующих секций шин напряжением 3,15 кВ.
К секциям шин напряжением 3,15 кВ присоединены понижающие трансформаторы Т-6, Т-7 и Т-8(Т-7—резервный) с вторичным напряжением 400/230 в, которые через посредство распределительных щитов, распределительных силовых и осветительных пунктов и сборок (на схеме не показаны) питают электродвигатели прочих механизмов собственных нужд и линии электрического освещения станции.
Измерительные трансформаторы напряжения TH включают в каждую секцию каждой системы шин каждого распределительного устройства, чтобы измерять напряжение, осуществлять контроль за состоянием изоляции, учитывать расход энергии и присоединять приборы защиты на отдельных участках.
На главных шинах ОРУ повысительной подстанции напряжением 110 и 35ке присоединены разрядники Р, защищающие изоляцию установок от атмосферных перенапряжений.
Сокращенная схема основных электрических соединений электростанции по системе блоков генератор — трансформатор показана на рис. 163.
Обмотки высшего напряжения трансформаторов каждого блока соединены с главными шинами повысительной подстанции, от которых питаются линии дальней электропередачи.
Применяются также схемы блоков генератор — повышающий трансформатор — линия электропередачи; при этом отпадает необходимость в распределительном устройстве повысительной подстанции. Однако схему блока генератор—трансформатор — линия электропередачи можно использовать только для питания линий
электропередачи, мощность которых соответствует мощности генератора данного блока.
Если схему электростанции выполняют по системе блоков, трансформаторы собственных нужд ввиду отсутствия РУ генераторного напряжения присоединяют к шинам, соединяющим соответствующие генераторы с повышающими трансформаторами Т-4 и Т-5. При этом резервный трансформатор Т-3 присоединяют к главным шинам РУ повысительной подстанции, что обеспечивает резервирование рабочих трансформаторов Т-4 и Т-5, а также питание собственных нужд от электросети энергосистемы при остановке всех агрегатов станции и при пуске блоков.
При системе блоков схема электрических соединений электростанции упрощается: уменьшается число соединений и аппаратуры, облегчается оперативное обслуживание, повышается надежность электроснабжения. Поэтому система блоков получила в последнее время широкое применение не только в электрических соединениях электростанций, но и в мощных понизительных подстанциях.
