Шпаргалка по дисциплине "Энергетика"

Экономическая целесообразность схемы оценивается приведенными затратами, включающими в себя затраты на сооружение установки — капиталовложения, ее эксплуатацию и возможный ущерб от нарушения электроснабжения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27. Структурные  схемы станций

 

Схема выдачи электроэнергии зависит от состава оборудования (числа генераторов, трансформаторов) и распределения нагрузки между распредустройствами (РУ) разного напряжения.

ТЭЦ обычно имеют потребителей на генераторном напряжении 6—10 кВ, что вызывает необходимость сооружения главного распределительного устройства (ГРУ). Связь с энергосистемой по линиям высокого напряжения, поэтому на ТЭЦ кроме ГРУ сооружается распределительное устройство высшего напряжения (РУ ВН). Если вблизи ТЭЦ имеются энергоемкие производства, то питание их может осуществляться по линиям 35 кВ и выше. В этом случае на ТЭЦ предусматривается распределительное устройство среднего напряжения. При установке на ТЭЦ мощных генераторов 100, 250 МВт нецелесообразно присоединять их к ГРУ. Это привело бы к значительному увеличению токов КЗ.  Мощные генераторы имеют номинальное напряжение 13,8—20 кВ, а питание потребителей от ГРУ осуществляется обычно на напряжении 6— 10 кВ. Все это делает целесообразным присоединение мощных генераторов на ТЭЦ непосредственно к РУ высокого напряжения в виде блоков генератор-трансформатор. Связь между распределительными устройствами разного напряжения осуществляется с помощью двухобмоточных или трехобмоточных трансформаторов.

Отсутствие потребителей вблизи КЭС, ГЭС, АЭС позволяет не сооружать распределительного устройства на генераторном напряжении. Каждый генератор соединяется с повышающим трансформатором часто без установки выключателя на генераторном напряжении. Такое соединение называется блочным. Параллельная работа блоков генератор-трансформатор осуществляется на высоком напряжении, где предусматривается распределительное устройство. Если электроэнергия выдается на высшем и среднем напряжении, то связь между ними осуществляется трансформатором  связи или автотрансформатором, установленным в блоке с генератором.

На подстанции электроэнергия от энергосистемы поступает в РУ высшего напряжения подстанции, затем трансформируется и распределяется между потребителями в РУ низшего и среднего напряжения. Узловые подстанции не только осуществляют питание потребителей, но и связывают отдельные части энергосистемы.

Выбор той или иной структурной схемы электростанции и подстанции производится на основании технико-экономического сравнения двух-трех вариантов, для чего в первую очередь необходимо выбрать количество и мощность трансформаторов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28. Схема п/ст  с одной секционированной СШ

 

Источники питания ИП1, ИП2 и линии присоединяются к сборным шинам с помощью выключателей и разъединителей. На каждую цепь необходим один выключатель, который служит для отключения и включения ее в нормальных и аварийных режимах. При необходимости отключения, например, линии Л1 отключают выключатель В1. При ремонтах на линии в целях безопасности разъединителем Р1 создается видимый разрыв. При выводе в ремонт выключателя В1 после отключения его отключают линейный разъединитель P1, a затем шинный Р2. Таким образом, разъединители служат для создания видимого разрыва при ремонтах и не являются оперативными элементами. Вследствие однотипности и простоты операций с разъединителями в этой схеме аварийность из-за неправильных действий с ними дежурного персонала мала. Достоинствами схемы являются простота, наглядность, экономичность, достаточно высокая надежность, что можно подтвердить на примере присоединения главной понизительной подстанции ГПП к шинам электроустановки двумя линиями ЛЗ, Л4. При повреждении одной линии (к. з. в точке К2) отключаются выключатели В2, ВЗ и автоматически включается ВС2, восстанавливая питание первой секции ГПП по линии Л4. При к. з. на шинах в точке К1 отключаются выключатели ВС1, В5, ВЗ и автоматически включается ВС2. При отключении одного из источников нагрузку принимает оставшийся в работе источник питания. Таким   образом,   питание ГПП  в   рассмотренных   аварийных   режимах   не   нарушается   благодаря    наличию двух питающих линий, при соединенных   к  разным секциям станции, каждая из которых  должна быть рассчитана на полную нагрузку. При наличии такого резерва по сети схема с одной секционированной системой шин может быть рекомендована  для ответственных потребителей. Однако схема обладает и рядом недостатков: При повреждении и последующем ремонте одной секции ответственные потребители, нормально питающиеся с обеих секций, остаются без резерва, а потребители, нерезервированные по сети, отключаются на все время ремонта. В этом же режиме источник питания, подключенный к ремонтируемой секции, отключается на все время ремонта. Последний недостаток можно устранить, присоединяя источники питания одновременно к двум секциям, но это усложняет конструкцию распределительного устройства и увеличивает число секций (по две секции на каждый источник).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29. Схема ТЭЦ  с одной секционированной СШ

 

На генераторном напряжении электростанций, отдающих большую часть энергии близко расположенным потребителям, возможно применение схемы с одной системой шин, соединенной в кольцо. На этой схеме разъединители показаны упрощенно. Сборные шины разделены на секции по числу генераторов. Секции соединяются между собой с помощью секционных выключателей ВС и секционных реакторов PC, которые служат для ограничения тока к. з. на шинах. Линии 6—10 кВ присоединяются к сборкам С1—С6, получающим питание через групповые сдвоенные реакторы СР1, СР2, СРЗ от соответствующих секций главного распределительного устройства. Количество групповых реакторов зависит от числа линий и общей нагрузки потребителей 6—10 кВ. Благодаря малой вероятности аварий в самом реакторе и ошиновке от реактора до главных сборных шин и до сборок КРУ присоединение группового реактора осуществляется без выключателя, предусматривается лишь разъединитель для ремонтных работ в ячейке реактора. Для линий в этих случаях применяются ячейки КРУ. Каждая ветвь сдвоенного реактора может быть рассчитана на ток от 600 до 3000 А, т. е. возможно присоединение нескольких линий напряжением 6 кВ к каждой сборке. На схеме восемнадцать линий присоединены через три групповых реактора; таким образом, число присоединении к главным сборным шинам уменьшается по сравнению со схемой без групповых реакторов на 15 ячеек, что значительно увеличивает надежность работы главных шин электростанции, снижает затраты на сооружение РУ за счет уменьшения числа реакторов и уменьшает время монтажа благодаря применению комплектных ячеек для присоединения линий 6—10 кВ. Питание ответственных потребителей производится не менее чем двумя линиями от разных сдвоенных реакторов, что обеспечивает надежность электроснабжения. Если шины генераторного напряжения разделены на три-четыре секции, не соединенных в кольцо, то возникает необходимость выравнивания напряжения между секциями при отключении одного из генераторов. Так, при отключении генератора Г1 нагрузка первой секции питается от оставшихся в работе генераторов Г2 и ГЗ. При этом ток от Г2 проходит через реактор РС1, а ток от ГЗ проходит через два реактора РС2 и РС1. Из-за потери напряжения в реакторах уровень напряжения на секциях будет неодинаков: наибольший на секции 3 и наименьший на секции 1. Для повышения напряжения на секции 1 необходимо шунтировать реактор РС1, для чего в схеме предусмотрен шунтирующий разъединитель ШР1. В рассматриваемом режиме второй шунтирующий разъединитель не включается, так как это приведет к параллельной работе генераторов Г2 и ГЗ без реактора между ними, что недопустимо по условиям отключения КЗ. В схеме кольца номинальный ток секционных реакторов принимают примерно равным 50-60% номинального тока генератора. Рассмотренная схема рекомендуется для ТЭЦ с генераторами до 60 МВт включительно, если потребители питаются по резервируемым линиям, а число присоединений к секции не превышает восьми.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30. Схема ТЭЦ  с двумя СШ

 

 

 

На ТЭЦ может предусматриваться схема с двумя системами сборных шин, в которой каждый элемент присоединяется через развилку двух шинных разъединителей, что позволяет осуществлять работу как на одной, так и на другой системе шин. Схема изображена в рабочем состоянии: генераторы Г1 и Г2 присоединены на первую систему сборных шин, от которой получают питание групповые реакторы и трансформаторы связи Т1 и Т2. Рабочая система шин секционирована включателем ВС и реактором PC, назначение которых такое же, как и в схеме с одной системой шин. Вторая система шин 2СШ является резервной, напряжение на ней нормально отсутствует. Обе системы шин могут быть соединены между собой шиносоединительными выключателями ШСВ1 и ШСВ2, которые в нормальном режиме отключены. Возможен и другой режим работы этой схемы, когда обе системы шин находятся под напряжением и все присоединения распределяются между ними равномерно. Такой режим, называемый работой с фиксированным присоединением цепей, обычно применяется на шинах повышенного напряжения. Достоинством этой схемы является возможность ремонта любой системы шин без отключения потребителей и источников. В этом случае после включения ШСВ переводят все присоединения на резервную систему шин, включая соответствующие разъединители, и отключают рабочую систему шин для ремонта. Другим достоинством является то, что при КЗ на одной системе шин потребители теряют питание только на время переключений на резервную систему шин. В этой схеме можно использовать шиносоединительный выключатель для замены выключателя любого присоединения. Рассматриваемая схема является гибкой и достаточно надежной. К недостаткам ее следует отнести большое количество разъединителей, изоляторов, токоведущих материалов и выключателей, более сложную конструкцию распределительного устройства, что ведет к увеличению капитальных затрат на сооружение ГРУ. Существенным недостатком является использование разъединителей в качестве оперативных аппаратов. Большое количество операций разъединителями и сложная блокировка между выключателями и разъединителями приводят к возможности ошибочного отключения тока нагрузки разъединителями. Вероятность аварий из-за неправильного действия обслуживающего персонала в схемах с двумя системами шин больше, чем в схемах с одной системой шин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31. Упрощенные  схемы РУ

При небольшом количестве присоединений  на стороне 35 — 220 кВ применяют упрощенные схемы, в которых обычно отсутствуют  сборные шины, число выключателей уменьшенное. В некоторых схемах выключателей высокого напряжения вообще не предусматривают. Упрощенные схемы позволяют уменьшить расход электрооборудования, строительных материалов, снизить стоимость распределительного устройства, ускорить его монтаж. Такие схемы получили наибольшее распространение на подстанциях.

Одной из упрощенных схем является схема блока трансформатор — линия. В блочных схемах элементы электроустановки соединяют без поперечных связей с другими блоками.

В схеме блока трансформатор  — линия на стороне ВН установлен разъединитель QS1, а на стороне 6 — 10 кВ — выключатель Q2. При повреждении в трансформаторе релейной защитой отключается выключатель Q2 и посылается телеотключающий импульс (ТО) на отключение выключателя Ql питающей линии Wl.

Если от линии Wl питаются несколько подстанций, то для восстановления их работы необходимо отключить разъединитель QS1 оперативно выездной бригадой, после чего включить Ql и поставить линию Wl под напряжение, что связано с перерывом электроснабжения не только от поврежденной подстанции, но и всех остальных, присоединенных к линии Wl. Упрощение схемы ведет к уменьшению надежности электроснабжения. Гибкость схемы можно увеличить, установив на ВН выключатель Ql. В этом случае отключение трансформатора выключателями Q2 и Q1 не затрагивает работу линии W1.

Надежность рассмотренной схемы зависит от четкости и надежности работы короткозамыкателей и отделителей.Такие схемы применяются для подстанций 110 кВ с трансформатором мощностью 25 МВ А и меньше.

На стороне ВН электростанций возможно применение схемы мостика  с выключателями с возможностью перехода впоследствии к схемам со сборными шинами.

В схеме для четырех  присоединений ВН устанавливаются  три выключателя Ql, Q2, QЗ. Нормально выключатель QЗ на перемычке между двумя трансформаторами (в мостике) включен. При повреждении на линии Wl отключается выключатель Ql, трансформаторы Tl и Т2 остаются в работе, связь с энергосистемой осуществляется по линии W22. При повреждении в трансформаторе Т1 отключаются выключатель Q4 со стороны 6 — 10 кВ и выключатели Ql и QЗ. В этом случае линия Wl оказывается отключенной, хотя никаких повреждений на ней нет, что является недостатком схемы мостика. Если учесть, что аварийное отключение трансформаторов бывает редко, то с таким недостатком схемы можно мириться, тем более что после отключения Ql и Q3 и при необходимости вывода в ремонт поврежденного трансформатора отключают разъединитель QS1 и включают

 

 

 

Ql, QЗ, восстанавливая работу линии Wl.

Для сохранения в работе обеих линий при ревизии любого выключателя (Ql, Q2, QЗ) предусматривается дополнительная перемычка из двух разъединителей QS3, QS4. Нормально один разьединитель QSЗ перемычки отключен. Если этого не сделать, то при K3 в любой линии ( И' '1или W2) отключаются обе линии. Для ревизии выключателя Ql предварительно включают ЦЯЗ, затем отключают Ql и разъединители по обе стороны выключателя. В результате оба трансформатора и обе линии остались в работе. Если в этом режиме произойдет K3 на одной линии, то отключится Q2, т.е. обе линии останутся без напряжения.

Вероятность совпадения аварии с ревизией одного из выключателей тем больше, чем больше длительность ремонта выключателя, поэтому как окончательный вариант развития эта схема на электростанциях не применяется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32. Схемы с  одной рабочей и обходной системами  шин

Одним из важных требований к схемам на стороне высшего напряжения является создание условий для ревизий  и опробований выключателей без  перерыва работы. Этим требованиям  отвечает схема с обходной системой шин. В нормальном режиме обходная система шин КВ находится без напряжения, разъединители QSB1, QSВ2„QSBЗ и т.д., соединяющие линии и трансформаторы с обходной системой шин, отключены. Обходные выключатели QB1 и QB2 на первой (К1) ивторой секции (К2) отключены. Секции соединены между собой двумя последовательно включенными выключателями QE1, QE2. С помощью обходной системы шин любой выключатель линий и трансформаторов может быть заменен обходным выключателем, для чего надо произвести следующие операции: включить QB1 для проверки исправности обходной системы шин; отключить QB1; включить разъединитель от обходной системы шин к тому присоединению, где намечен ремонт выключателя (QSB1); включить обходной выключатель QB1; отключить выключатель Ql, намеченный для ремонта; отключить разьединители по обе стороны выключателя QS1 и QS2. После указанных операций линия W1 получает питание через обходную систему шин, выключатель QB1 — от первой секции сборных шин K1. Все эти операции производятся без нарушения электроснабжения по линии W1, хотя они связаны с большим количеством переключений.