Лекция_4._Основное_электрооборудование_станций_и_подстанций. Национальный исследовательский университет
 Скачать 2.01 Mb.
|
|
Основное электрооборудование станций и подстанций трансформаторы, автотрансформаторы, преобразователи, компенсирующие устройства, реакторы Национальный исследовательский университет Автор: Рашевская М.А., к.т.н., доцент Москва 2021 НИУ МЭИ Лекция 4 Оборудование станций В зависимости от типа электростанции (ГЭС, КЭС, ТЭЦ, АЭС, ГАЭС) в основное электрооборудование станций входят: турбина (различного типа); турбо-или-гидрогенератор; трансформатор; коммутационное оборудование; открытые (ОРУ) и закрытые (ЗРУ) распределительные устройства; система питания собственных нужд станции; системы защиты и автоматики; система заземления, включая заземлители и контур заземления; молниезащитные сооружения; вспомогательные системы. Гидрогенератор Гидрогенератор -синхронная явнополюсная электрическая машина с вертикальным валом, предназначенных для непосредственного соединения с гидравлическими турбинами. В зависимости от мощности турбины и напора воды частота вращения гидрогенераторов колеблется от 50 до 600 об/мин. Для того чтобы при таких частотах вращения получить переменное напряжение частотой 50 Гц, гидрогенераторы должны иметь несколько десятков полюсов. Ротор явнополюсной машины Частота индуцируемых в обмотках ЭДС зависит от числа пар полюсов р и частоты вращения ротора п: f 1 = pn/60. (1) для получения стандартной частоты f 1 = 50 Гц при р=1 нужно иметь частоту вращения n = 3000 об/мин, а при р = 24 n = 125 об/мин. При подсоединении нагрузки, Частота вращения поля относительно статора n 1 = 60 f 1 /p. (2) Заменяя в (2) частоту ее значением из (1), получаем n 1 = n. Равенство частот вращения ротора п и поля якоря n 1 является характерной особенностью синхронной машины, обусловившей ее название. Турбогенератор Общий вид ротора турбогегнератора 1-контактные кольца, 2-кольцевые бандажи, 3-бочка ротора, 4-вентилятор, 5-вал Неявнополюсные роторы имеют главным образом синхронные генераторы, предназначенные для непосредственного соединения с паровыми турбинами. Такие машины называют турбогенераторами. Турбогенераторы для тепловых электрических станций имеют частоту вращения 3000 об/мин и два полюса, а для атомных станций - 1500 об/мин и четыре полюса. 1 2 3 4 5 Трансформаторы генераторные масляные класса напряжения 220 и 500 кв. Тип Номин. мощность, кВА Номинальные напряжения обмоток, кВ Схема и группа соедине- ния обмоток Вид охлажде- ния Масса, т Длина , ширина, высота, мм ВН НН ТДЦ- 400000/220 -У1 400000 242,0 15,75; 20 У Н /Д-11 ДЦ 307,5 11080 х 5520 х 8880 ТДЦ- 400000/500*) 400000 525 15,75; 20 Ун/Д-11 ДЦ 320 Повышающие трансформаторы – повышают напряжение с генераторного- 6,,3; 10,5; 21 до напряжения канализации электроэнергии -110, 220, 330, 500 кВ Виды подстанций Сборные - оборудование поставляется отдельно и монтируется на месте. Комплектные – оборудование поставляется стандартизированными блоками. По назначению делятся: УРП – узловые распределительные п/ст; РП –распределительная подстанция; ТП – трансформаторная подстанция с трансформацией напряжения; ГПП – главная понизительная подстанция; ПГВ – подстанция глубокого ввода с упрощенной схемой коммутации на высоком напряжении. Комплектные трансформаторные подстанции Высоковольтная комплектная трансформаторная подстанция для горных разработок угледобывающих предприятий. Основные элементы электроподстанций Силовые трансформаторы, автотрансформаторы. Вводные конструкции для воздушных и кабельных линий электропередачи. Открытые (ОРУ) и закрытые (ЗРУ) распределительные устройства. Система питания собственных нужд подстанции. Системы защиты и автоматики. Система заземления, включая заземлители и контур заземления. Молниезащитные сооружения. Вспомогательные системы. подстанция Силовые трансформаторы Принцип действия и схема Элементы конструкции трансформатора 1,2,3 - пробки для взятия пробы и спуска остатка масла; 4 -поверхность охлаждения; 5 - щиток заводской; 6,7- крепежные элементы; 8 - маслоуказатель; 9 - крюк для подъема трансформатора; 10 – ввод ВН; 11 – ввод НН; 12 - болт заземления. Трансформатор типа ТМГ Масляные трансформаторы Охлаждение- трансформаторное минеральное масло До 2500 кВА – естественное масляное охлаждение - М. До 40000 с дутьем - Д. Свыше 40000 – с дутьем и принудительной циркуляцией масла –ДЦ. Расширительный бак Трансформаторы трехфазные двухобмоточные масляные с регулированием напряжения под нагрузкой класса напряжения 110 кВ Тип Номинальные напряжения обмоток, кВ Схема и группа соединения обмоток Вид, диапазон и число ступеней регулирования напряжения Охлажде- ние Масса, т ВН НН ТРДН- 25000/110- У1 115 6,3-6,3 10,5- 10,5 10,5-6,3 Ун/Д-Д-11- 11 РПН в нейтрали ВН +16% +9ступеней Д 52 ТРДН- 40000/110- У1 115 6,3-6,3 10,5- 10,5 10,5-6,3 Ун/Д-Д-11- 11 РПН в нейтрали ВН +16% +9ступеней Д 61,2 ТРДЦН- 63000/110- У1 115 6,3-6,3 10,5- 10,5 10,5-6,3 Ун/Д-Д-11- 11 >> >> РПН в нейтрали ВН +16% +9ступеней ДЦ 78,05 >> >> Сухие трансформаторы Выполняются на мощности менее 2500 кВА С глафиолевой изоляцией (эпоксидный компаунд). Автотрансформаторы Трехобмоточные трансформаторы. Имеют электрическую связь обмоток высокого и среднего напряжения, и широкие пределы регулирования напряжения. Часто используются при больших передаваемых мощностях на напряжения 220/35/6 кВ. АВТОТРАНСФОРМАТОРЫ ОДНОФАЗНЫЕ И ТРЕХФАЗНЫЕ МАСЛЯНЫЕ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ ПОД НАГРУЗКОЙ ДЛЯ СВЯЗИ СЕТЕЙ 110, 220 и 500 кВ. Тип Номинальная мощность, МВА Макс. Допус- тимый ток Номинальные напряжения, кВ Рег-е напря- жения Охлаж- дение Габари- ты, мм Всего Обм. НН в общей Обм., A ВН СН НН АОДЦТ Н- 167000/ 500/220 167 50 67 83 750 500/ 230/ 10,5; 11, 0; 38,5 13,8 РПН в линии СН +6х2%, ДЦ 8625 х 5270 х 9980 АТДЦТ Н- 125000/ 220/110 125 63 365 230 121 6,3; 6,6; 10,5; 11,0; 38,5 РПН в линии СН +6х2%, >> 10250 х 5550 х 8150 Устройства регулирования напряжения ПБВ – переключение без возбуждения - устройство регулирования напряжения при отключенном трансформаторе. Им снабжаются двухобмоточные трансформаторы на напряжение 10/0,4 кВ РПН – регулирование под нагрузкой- устройство для нечастых переключений на другую отпайку работающего трансформатора. Вводные конструкции для воздушных и кабельных линий электропередачи- разрядники 1. Общее обозначение разрядника. 2. Разрядник трубчатый. 3. Разрядник вентильный и магнитовентильный. 4. ОПН-ограничитель перенапряжений. Разря́дник — электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях. Вентильный разрядник ОПН РУВН и РУНН РУВН – распределительное устройство высокого напряжения. РУНН – распределительное устройство низкого напряжения. Распределительные устройства могут быть открытыми ОРУ и закрытыми ЗРУ, а также встроенными (внутренними) ВРУ. Элементы открытых (ОРУ) и закрытых (ЗРУ) распределительных устройств: Системы и секции шин. Силовые выключатели. Разъединители. Измерительное оборудование (измерительные трансформаторы тока и напряжения, измерительные приборы). Оборудование ВЧ-связи между подстанциями (конденсаторы связи, фильтры присоединения). Токоограничивающие, регулирующие устройства (конденсаторные батареи, реакторы, фазовращатели и пр.). Преобразователи частоты, рода тока (выпрямители). Системы шин РУ с одной секцией сборных шин (без секционирования) К преимуществам такого РУ можно отнести простоту и низкую себестоимость. К основным недостаткам относятся неудобства в эксплуатации, из-за которых такая система не получила широкого применения: Профилактический ремонт любого элемента РУ должен сопровождаться отключением всего РУ — а значит лишением всех питающихся от РУ потребителей электроэнергии. Авария на сборных шинах так же выводит из строя всё РУ. На низковольтных РУ (6-10кВ) секционный выключатель обычно оставляют отключённым, так что связанные между собой секции работают независимо друг от друга. Если питание одной из секций пропадёт, сработает устройство АВР, которое отключит вводной выключатель секции и включит секционный выключатель. Потребители секции с отключённым питанием будут получать электроэнергию от питания смежной секции через секционный выключатель. Используется в РУ 6 — 35 кВ подстанций и 6 — 10 кВ станций типа ТЭЦ. РУ с двумя и более секциями Выполняются в виде нескольких секций, каждая из которых имеет своё питание и свою нагрузку, соединённых между собой секционными выключателями. Коммутационные аппараты Разъединитель - коммутационный аппарат, который который обеспечивает в отключенном положении изоляционный промежуток, удовлетворяющий нормированным требованиям Отделитель - электрический аппарат для надёжного отключения отдельных участков электрической сети высокого напряжения при отсутствии в них тока. Короткозамыкатель - это быстродействующий контактный аппарат, который по сигналу релейной защиты создает искусственное КЗ сети. Силовые выключатели - предназначены для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме, в нормальных или аварийных режимах, при ручном или автоматическом управлении. РВЗ 10/400 У2 Измерительное оборудование Измерительные трансформаторы тока и напряжения предназначены для уменьшения первичных токов и напряжений до значений, наиболее удобных для подключения измерительных приборов, реле защиты, устройств автоматики. Применение измерительных трансформаторов обеспечивает безопасность работающих, так как цепи высшего и низшего напряжения разделены, а также позволяет унифицировать конструкцию приборов и реле. Измерительные трансформаторы тока на напряжение 6-10 кВ Измерительные трансформаторы напряжения Крепление разрядника РДИМ-10-К-II УХЛ1 Закрытое распредустройство (ЗРУ) Типичный класс напряжения: 35…110 кВ, реже 220 кВ. Для ЗРУ применяют специальное оборудование. Комплектное распределительное устройство (КРУ) — распределительное устройство, собраное из типовых унифицированых блоков (т. н. ячеек) высокой степени готовности, собранных в заводских условиях. На напряжении до 35 кВ ячейки изготовляют в виде шкафов, соединяемых боковыми стенками в общий ряд. В таких шкафах элементы с напряжением до 1 кВ выполняют проводами в твердой изоляции, а элементы от 1 до 35 кВ — проводниками с воздушной изоляцией. Для напряжений выше 35 кВ воздушная изоляция не применима, поэтому элементы, находящиеся под высоким напряжением помещают в герметичные камеры, заполненные элегазом. Ячейки с элегазовыми камерами имеют сложную конструкцию, внешне похожую на сеть трубопроводов. КРУ с элегазовой изоляцией сокращённо обозначают КРУЭ. Ячейки КСО Камеры сборные одностороннего обслуживания Компенсирующие устройства Компенсирующие устройства — элемент электрической сети. Условно их разделяют на устройства: для компенсации реактивной мощности, потребляемой нагрузками и в элементах сети (поперечно включаемые батареи конденсаторов, синхронные компенсаторы, синхронные двигатели и тому подобные устройства); для компенсации реактивных параметров линий (продольно включаемые батареи конденсаторов, поперечно включаемые реакторы и т.д.). Реакторы Функции: ограничивать высокие пульсации, маневрирование пусковым током, снижение перенапряжения, а также изменение формы сигнала напряжения. В дополнение к улучшению качества питания, токоограничивающий реактор с воздушным сердечником может задержать ток короткого замыкания для обеспечения надежной работы электрооборудования. Шунтирующие, линейные, токоограничивающие. КТПН Источники 1. http://www.transformator58.ru/doc-23.html 2. http://www.elec.ru/ 3. www.elfar.ru/catalog_43.html |