5 Схемы электрических соединений электрических станций и подстанций
5.1 Основные требования к схемам, нормативные материалы
Электрическая станция является единственным активным (генерирующим) и, следовательно, важнейшим элементом любой энергосистемы.
Электроустановки, включая электрическую часть электростанций, выполняют по определённым схемам, отражающим внутреннюю структуру и взаимосвязь элементов электроустановки. В общем случае схема электрических соединений – это чертёж, на котором изображены элементы электроустановки, соединенные между собой в той последовательности, какая имеет место в натуре. На практике, однако, под термином «схема электрических соединений» часто понимают не только чертёж, но и физическую реальность, условно отображенную чертежом. Так, например, говорят «надёжность схем», «экономичность схем», «блочные схемы электроустановок», «гибкость схем», «схема выдачи мощности электростанции» и т.п.
Схемы электрических соединений и соответствующие им распределительные устройства являются важными элементами электрических станций и подстанций. Различают главные схемы и схемы собственных нужд. Главные схемы отображают цепи, по которым обеспечивается передача энергии от источников к потребителям в соответствии с назначением электроустановки, а схема собственных нужд – цепи, по которым обеспечивается питание потребителей собственных нужд электростанции.
К схемам электрических соединений и конструкциям распределительных устройств станций и подстанций предъявляются следующие требования:
•надёжность работы;
•экономичность;
•техническая гибкость, т.е. способность легко адаптироваться к изменяющимся условиям работы электроустановки, и удобство эксплуатации первичных и вторичных цепей, возможность автоматизации;
•безопасность обслуживания;
•возможность расширения;
•экологическая чистота, т.е. малое влияние на окружающую среду (шум, сильные электрические и магнитные поля, выброс вредных веществ и т.п.);
Эти требования вытекают из технического, экономического и экологического аспектов, учитываемых в настоящее время при проектировании, сооружении и эксплуатации различных технических объектов.
На выбор схем электрических соединений электрических станций и подстанций влияет ряд факторов:
•тип электростанции или подстанции;
•число и мощность генераторов и силовых трансформаторов;
•наличие, характер и мощность местной нагрузки;
•категория потребителей по надёжности;
•роль электростанции в энергосистеме, значение резерва мощности в системе, пропускная способность внутрисистемных и межсистемных связей, прогноз развития;
•схемы и напряжения прилегающих электрических сетей энергосистемы;
•уровень токов короткого замыкания;
•наличие оборудования необходимых параметров и надёжность его работы;
•значение ущерба при нарушении электроснабжения и недоотпуска электроэнергии потребителям, а также значение системного ущерба при аварийном отключении генераторов, блоков, генерирующих узлов, линий электропередачи высокого напряжения и межсистемных связей;
•наличие площадей для строительства распределительных устройств;
•опыт и научная эрудиция проектировщиков.
При проектировании электрической части электрических станций и подстанций помимо государственных стандартов (ГОСТ) должны использоваться следующие руководящие и нормативные материалы:
•Правила устройства электроустановок (ПУЭ);
•Правила эксплуатации электрических станций и сетей (ПТЭ);
•Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации электроустановок (МПОТ);
•Нормы технологического проектирования (НТП) тепловых электрических станций и тепловых сетей;
•Нормы технологического проектирования АЭС;
•Нормы технологического проектирования ГЭС;
•Нормы технологического проектирования подстанций с высшим напряжением 35-750 кВ;
•Руководящие указания и нормативы по проектированию и развитию энергосистем;
•Руководящие указания по релейной защите;
•Руководящие указания по определению устойчивости энергосистем;
•Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования / под ред. Б.Н. Неклепаева. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС. - 2002. – 152 с.
•Руководящие указания по проектированию контрольно-измерительной системы на электростанциях;
•Строительные нормы и правила (СНиП);
•Правила пожарной безопасности (ППБ);
•Единая система конструкторской документации (ЕСКД).
5.2 Выбор основных элементов
Выбор главных схем электрических соединений электростанций производится на основании утвержденного проекта развития энергосистемы.
В проекте развития энергосистемы необходимо указать:
•напряжение сети, в которую будет выдаваться электроэнергия станции;
•графики нагрузок (зимний, летний);
•число часов использования максимума;
•расчётные перетоки мощности между сетями различного напряжения;
•оптимальное распределение блоков по сетям;
•схемы сетей и число линий на каждом напряжении;
•расчётные и предельно допустимые уровни токов КЗ в РУ повышенных напряжений;
•требование к схеме электрических соединений с точки зрения устойчивости системы;
•предельно допустимая по условию резерва в системе и жёсткости внутрисистемных и межсистемных связей, теряемая мощность при повреждении любого выключателя (включая секционные и шиносоединительные).
Выбор главной схемы РТП и ГПП напряжением 35-750 кВ производится на основании утверждённой схемы развития электрических сетей района на ближайшие 5-7 лет, с учётом перспективы на 10 лет. В уточнённой схеме должны быть указаны:
•район размещения подстанции;
•число, проходная мощность и номинальные напряжения отдельных обмоток трансформаторов, а также пределы регулирования напряжения на шинах подстанции;
•данные для расчётов токов КЗ;
•число, назначение и нагрузка отходящих от подстанции линий;
•предварительная принципиальная схема электрических соединений подстанции;
•необходимость, а также тип, количество и мощность источников реактивной мощности;
•режим заземления нейтралей трансформаторов;
•необходимость установки шунтирующих реакторов для компенсации зарядной мощности линий высокого напряжения;
•необходимость коммутационных нелинейных ограничителей перенапряжения (ОПН) для защиты от перенапряжений;
•число и мощность дугогасящих реакторов для компенсации ёмкостных токов однофазных замыканий на землю в сети 6-35 кВ.