СИСТЕМЫ СОБСТВЕННЫХ НУЖД

В разделе 2 «Технологические схемы электрических станций» было показано, что для нормальной работы основных агрегатов электростанции при производстве электроэнергии необходимо большое количество различных вспомогательных механизмов. Эти механизмы отличаются друг от друга назначением, устройством, принципом действия, мощностью, есть высокоскоростные и тихоходные механизмы, с поступательным и вращательным движением узлов и деталей, с неизменной и постоянно меняющейся нагрузкой. Однако подавляющее большинство из них в качестве приводов используют электрические двигатели. Для электроснабжения этих двигателей на электрических станциях предусматривается система собственных нужд (С.Н.).

Среди потребителей электрической энергии кроме двигательной нагрузки существуют и другие: освещение, обогрев, охлаждение, электрофильтры, зарядно-подзарядные устройства и т.п.

Все потребители собственных нужд по надежности электроснабжения относятся к потребителям первой категории. У каждого из них особые требования к условиям электроснабжения.

Схемы электроснабжения системы собственных нужд

Схемы электроснабжения С.Н. КЭС

Для мощных блоков (300 Мвт и выше) с целью снижения токов К.З.:

- повышают напряжение питания С.Н. с 6 до 10 кВ;

- увеличивают число секций;

- применяют ТСН с повышенным u_к.

Резервные трансформаторы С.Н.

в схеме без блочных выключателей (ПРТСН)

1 ПРТСН на 1...2 блока;

2 ПРТСН на 3...6 блоков;

2 + 1 - при числе блоков больше 7,

в схеме с блочными выключателями достаточно одного РТСН, но при числе блоков > 6 - 1 + 1.

Для подключения резерва предусматривается резервная магистраль сборных шин. Если на станции устанавливается два РТСН, то магистраль секционируется через каждые два блока, тем самым предотвращается параллельная работа РТСН.

Места присоединения РТСН.

РТСН подключаются к разным точкам главной схемы:

- РУ СН (110...220 кВ);

- третичная обмотка АТС;

- отпайкой к блоку при наличии блочного выключателя;

- местная сеть.

ТСН 6/0,4 (10/0,66) кВ устанавливаются в центре нагрузки. РУ-0,4(0,66) кВ секционируются. Резервный трансформатор 6/0,4 кВ подключается к РУ другого блока (агрегата). Для особоответственных потребителей могут предусматриваться отдельные секции. Эти секции могут получать питание от рабочего ТСН, от резервного ТСН и от дизель-генератора.

Схемы электроснабжения С.Н. ТЭЦ

На ТЭЦ возможны поперечные связи как в тепловой, так и в электрической схемах (а это предполагает неблочную структурную схему). Поэтому схема С.Н. ТЭЦ неблочной части выполняется также неблочной. Рабочее питание осуществляется от сборных шин генераторного напряжения.

Число секций определяют по числу котлов. Для крупных котлов (420 т/ч и более) - две полусекции. Общестанционная нагрузка питается либо вместе с агрегатной, либо от отдельной секции.

Рабочий ТСН обеспечивает питание С.Н. во всех эксплуатационных режимах ТЭЦ. Это позволяет обойтись одним РТСН. Два РТСН устанавливают только если рабочих ТСН больше шести.

Места подключения РТСН:

- на свободную от рабочего ТСН секцию ГРУ;

- через развилку из двух выключателей к двум секциям ГРУ (при этом выключатели должны быть блокированы от параллельного их включения);

- отпайкой к обмотке низшего напряжения ТС;

- к резервной системе сборных шин (если они есть).

Блочная часть ТЭЦ формируется также как и на КЭС.

Схемы электроснабжения С.Н. АЭС

На АЭС выделяют четыре группы потребителей:

I группа - перерыв электроснабжения недопустим (системы управления и защиты реактора, дозиметрического контроля, аварийные маслонасосы и т.д.);

II группа - допускает перерыв на время не более 1...3 минут (насосы первого контура и его вспомогательные насосы, специальная вентиляция, аварийное освещение и т.д.);

III группа - ГЦН и газодувки;

IV группа - все остальные потребители. В соответствии с этим и формируют схемы электроснабжения С.Н. АЭС.

Для потребителей IV и III групп схема С.Н. та же, что и для ТЭС. Однако потребители III группы должны обеспечить циркуляцию теплоносителя через активную зону реактора (аварийное расхолаживание) даже при полном отключении С.Н. и генератора от сети. Для этого используется энергия маховых масс ГЦН или генераторов. При этом возможны варианты.

Схемы электроснабжения потребителей III группы

Для потребителей II группы предусматривают специальные шины надежного питания, которые через два последовательных выключателя подключаются к шинам обычного питания. В случае отключения их от шин обычного питания питание потребителей II группы осуществляется от дизель-генератора, подключаемого к шинам надежного питания через 1...3 минуты.

Потребители I группы - это потребители небольшой мощности. Они питаются на напряжении 0,4 кВ переменного тока и (или) 220 В постоянного тока. Для них предусматриваются шины гарантированного питания. Через выпрямители от шин надежного питания напряжение подается на шины гарантированного питания постоянного тока. Сюда подключаются потребители I группы постоянного тока, аккумуляторные батареи и инверторы, через которые осуществляется питание потребителей I группы переменного тока.

Предусматриваются три независимых друг от друга системы гарантированного питания.

Схемы электроснабжения С.Н. ГЭС

Мощность С.Н. ГЭС в целом и мощность электродвигателей агрегатных С.Н. невелика. Поэтому агрегатные С.Н. и зачастую общестанционные С.Н. питаются на напряжении 0,4 кВ. Для некоторых ГЭС (деревационных) общестанционная нагрузка может быть удалена. Для таких потребителей предусматривается повышенное напряжение 6...10 кВ. В этом случае питание агрегатной нагрузки осуществляется через трансформаторы от шин 6...10 кВ.

При проектировании С.Н. ГЭС следует учитывать пиковый и полупиковый режим работы ГЭС. Для этого на ГЭС предусматривают питание С.Н. от местной сети.

Схемы электроснабжения С.Н. подстанций [4]

Основными потребителями С.Н. подстанций являются электродвигатели обдува трансформаторов, обогреватели приводов коммутационных аппаратов, масла в маслосодержащих аппаратах, шкафов с установленными в них электрическими аппаратами и приборами, освещение и отопление подстанции, компрессорные установки, зарядные и подзарядные агрегаты, двигатели систем смазки и охлаждения синхронных компенсаторов, система пожаротушения и т.д. Состав потребителей С.Н. определяется типом подстанции, мощностью трансформаторов, наличием синхронных компенсаторов, типом электрооборудования, видом оперативного тока. Мощность потребителей С.Н. невелика, поэтому они присоединяются к сети 380/220 В, которая получает питание от понижающих трансформаторов.

Схема питания потребителей С.Н. зависит от вида оперативного тока. В качестве оперативного может использоваться постоянный (от аккумуляторных батарей), выпрямленный (от выпрямительных устройств) и переменный ток. Постоянный оперативный ток применяется на всех подстанциях 330...1150 кВ и на подстанциях с РУ 110...220 кВ со сборными шинами. Переменный оперативный ток на подстанциях 35...220 кВ применяется везде, где это возможно по условиям работы приводов выключателей. В частности, он применяется: на подстанциях без выключателей на стороне высшего напряжения; на подстанциях 110 кВ, у которых приняты схемы мостиков с установкой маломасляных выключателей (кроме ВМК-110); на подстанциях с высшим напряжением 6...35 кВ, у которых приняты к установке масляные выключатели с пружинным приводом [2]. Применение выпрямленного оперативного тока на подстанциях 110...220 кВ с выключателями на стороне высшего напряжения возможно, если исключена возможность одновременного включения более одного выключателя.

На подстанциях с оперативным постоянным током ТСН присоединяются к шинам 6...10 (35) кВ, а при отсутствии РУ этих напряжений - к выводам низшего напряжения трансформаторов (автотрансформаторов) [2]. Однако такая схема обладает недостатком, который заключается в нарушении электроснабжения системы С.Н. при повреждениях в РУ [3]. Поэтому на подстанциях с переменным и выпрямленным [2] оперативным током ТСН присоединяется отпайкой к вводам главных трансформаторов. Это необходимо для управления выключателями 6...10 кВ при полной потере напряжения на шинах 6...10 кВ.

Шины 0,4 кВ для большей надежности секционируются автоматом (или контактором, если требуется АВР).

Питание оперативных цепей предусмотрено от вводов низшего напряжения трансформаторов С.Н. до автоматов через стабилизаторы напряжения, дающие на выходе 220 В.