Структурные схемы электрической части станций

Структурная схема электрической части станции задает распределение генераторов между РУ различных напряжений, определяет электромагнитные связи (трансформаторные или автотрансформаторные) между РУ и состав блоков генератор — трансформатор. Выбор структурной схемы основывается на сравнении возможных вариантов по технико-экономическим критериям, и лишь в простейших случаях (подстанция с двумя напряжениями, ГЭС с двумя агрегатами и т. п.) составление структурной схемы приводит к однозначному, чаще всего типовому, решению.

Каждый вариант структурной схемы представляет собой технически возможное решение, для которого выбираются трансформаторы и оцениваются приведённые затраты. Вариант с наименьшими приведёнными затратами принимается для дальнейшей проработки схем РУ. Если несколько вариантов попадают в зону неопределённости по приведенным затратам, с учетом капиталовложений, издержек и стоимости потерь, то наилучший вариант выбирается с помощью комплексной оценки качества. Возможно также решение о дальнейшей разработке двух-трех вариантов структурной схемы до вариантов главной схемы электрических соединений.

При составлении структурной схемы станции (подстанции) расчеты токов КЗ не производятся, выключатели выбираются только по номинальным напряжениям и максимальным токам ячеек трансформаторов и автотрансформаторов.

На рис. 7.1 приведены схемы блоков генератор — трансформатор. Укрупнение блоков экономически целесообразно. Однако мощность блока не должна превышать допустимой по условиям устойчивости и резервирования в системе.

Рис. 7.1. Схемы блоков генератор – трансформатор: а – единичный без генераторного выключателя; б – единичный с генераторным выключателем; в – объединённый; г – укрупнённый; д,е – сдвоенные.

Применение генераторных выключателей снижает число коммутаций в РУ повышенного напряжения и РУСН и повышает надежность работы РУ за счет локализации отказов генератора и турбины. Генераторный выключатель повышает в целом надежность блока, так как упрощает эксплуатацию и позволяет пускать и останавливать блок без переключений СН на резервный трансформатор. С другой стороны, наличие генераторного выключателя как дополнительного элемента понижает безотказность самого блока. Кроме того, для блоков мощностью свыше 500 МВт генераторные выключатели не выпускаются. Для блоков 800 МВт и более освоен выпуск выключателей нагрузки КАГ (комплекс аппаратный генераторный), которые предназначены для включения и отключения генератора, но не позволяют отключать токи КЗ.

В объединённых и укрупнённых блоках и блоках с автотрансформаторами генераторные выключатели ставятся всегда, как и в единичных блоках пиковых электростанций. Генераторные выключатели необходимы также в единичных блоках, если РУ выполняется по схеме многоугольника, схеме ³/2 или ⁴/з.

Структурные схемы электростанций с мощными блоками показаны на рис. 7.2. Схема а применяется в том случае, когда имеется одно повышенное напряжение. При использовании схемы б мощность блоков, присоединённых к РУ среднего напряжения, должна быть равна мощности, выдаваемой в сеть среднего напряжения. Схема в составлена так, чтобы в РУ среднего напряжения был избыток генерирующей мощности, так как при автотрансформаторной связи передача мощности со стороны высшего в сторону среднего напряжения недопустима по условию загрузки общей обмотки при номинальной нагрузке третичной обмотки. Схема г применяется при небольшой доле мощности, выдаваемой на среднем напряжении. Если сеть среднего напряжения имеет незаземлённую или компенсированную

Рис. 7.2. Структурные схемы электростанций с мощными блоками.

нейтраль, то вместо автотрансформаторов в схемах б и в устанавливаются трехобмоточные трансформаторы.

Структурные схемы ТЭЦ приведены на рис. 7.3.

Рис. 7.3. Структурные схемы ТЭЦ

Если мощность местной нагрузки б—10 кВ не менее 50 % установленной мощности, а мощность агрегатов 30—60 МВт, то целесообразны схемы а, б. При наличии местной нагрузки на двух напряжениях применяются схемы виг. Если мощность местной нагрузки менее 30 % установленной мощности генераторов ТЭЦ, то применяются схемы д и е. Номинальное напряжение современных генераторов теплофикационных блоков мощностью более 100 МВт—13,8—18 кВ, и, следовательно, местная нагрузка 6—10 кВ может быть присоединена к этим блокам только через понижающий трансформатор, включенный между генераторным выключателем и блочным трансформатором.