Усиление надёжности схемы электроснабжения ПС "Северная"

Для того, чтобы трансформатор не вышел из заданного класса точности, необходимо соблюдения условия:

 (7.7)

где нагрузка измерительных приборов трёх фаз, В·А;

номинальная мощность трансформаторов напряжения, В·А.

В качестве соединительных проводов принимаем по условиям механической прочности принимаем алюминиевые провода сечением 4 мм2.

7.3.1 Выбор трансформатора напряжения на стороне 110 кВ

Нагрузкой трансформатора на одну секцию является:

Вольтметр показателей Э-335, ;

Вольтметр регистрирующий Н-344, ;

Частотомер Э-372, ;

Ваттметр Ц-301/1, ;

Варметр Ц-301/1, ;

Счётчик активной энергии ЦЭ-6805В, ;

Счётчик реактивной энергии ЦЭ-6811, .

Выбирается трансформатор напряжения НКФ-110-83У1 в классе точности 0,5

т.е. условие (7.7) выполняется.

7.3.2 Выбор трансформатора напряжения на стороне 10 кВ

Нагрузкой трансформатора на одну секцию является:

Вольтметр показателей Э-335, ;

Вольтметр регистрирующий Н-344, ;

Частотомер Э-372, ;

Ваттметр Ц-301/1, ;

Варметр Ц-301/1, ;

Счётчик активной энергии ЦЭ-6805В, ;

Счётчик реактивной энергии ЦЭ-6811, .

Выбирается трансформатор напряжения НОМ-10-63 У2 в классе точности 1

т.е. условие (7.7) выполняется.

8. Проектирование системы собственных нужд подстанции

Мощность трансформаторов с. н. выбирается по нагрузке с. н. с учетом коэффициентов загрузки и одновременности.

Состав потребителей (нагрузки) с. н. зависит от типа подстанции, мощности силовых трансформаторов, наличия синхронных компенсаторов и типа, электрооборудования.

Таблица 8.1. Потребители собственных нужд подстанции.

По данным таблицы определяем расчетную мощность:

;

;

где коэффициент спроса, учитывающий коэффициенты загрузки и одновременности ().

Мощность трансформаторов с. н. выбирается: при двух трансформаторах с. н. с постоянным дежурным персоналом

 (8.1),

Для питания сети собственных нужд подстанции используются сухие трансформаторы с естественным воздушным охлаждением при защищенном исполнении серии ТМ.

Принимаются к установке два трансформатора ТМ-160/10 со следующими паспортными данными:

; ;

Коэффициент загрузки трансформатора в аварийном режиме определяется выражением:

 (8.2)

Коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме определяется выражением:

 (8.3)

Коэффициент загрузки трансформатора в аварийном режиме:

Коэффициент загрузки трансформаторов в нормальном режиме:

Коэффициенты загрузки трансформаторов собственных нужд лежат в допустимых пределах.

Для защиты ТСН выбираются предохранители.

Предохранитель - аппарат, для автоматического однократного отключения электрической цепи при КЗ или перегрузке. Для подстанции на постоянном оперативном токе ТСН присоединяется через предохранители к шинам РУ НН.

Выбор предохранителя производится:

по конструкции и роду установки;

по напряжению установки, согласно выражению:

 (8.4)

по номинальному току, согласно выражению:

 (8.5)

где  расчетный ток цепи собственных нужд на стороне 10 кВ, определяется как:

по току отключения, согласно выражению:

 (8.6)

где периодическая составляющая тока КЗ,

По справочной литературе [3] выбирается предохранители типа ПН2-350 с параметрами:

;

;

.

8.1 Предлагаемое к реконструкции оборудование подстанции

Реконструкция электрической части подстанции предусматривает замену: разъединителей; выключателей 110 кВ, 10 кВ; разрядников; трансформаторов тока; шкафов первой и второй секций ЗРУ 10 кВ; электрических счетчиков; дугогасящих катушек, а так же изменение основной схемы РУ 10 кВ и установку дополнительного выключателя 110 кВ для повышения надежности питания потребителей.

Список предлагаемого к реконструкции и нового оборудования приведен в таблице 8.2.

Таблица 8.2. Предлагаемое к реконструкции и новое оборудование ПС.

9. Автоматическая частотная разгрузка, выполненная на микропроцессорной элементной базе

9.1 Понятие автоматической частотной разгрузки и ее назначение

Частота переменного тока определяется угловой частотой вращения синхронных генераторов и является одним из основных показателей качества электроэнергии. Отклонение частоты в нормальных режимах от номинального значения fном=50 Гц не должно превышать f=0,1 Гц. Допускается кратковременное отклонение частоты не более чем на f=0,2 Гц. Частота в энергосистеме поддерживается персоналом или автоматическим путём изменения впуска пара в турбины турбогенераторов и воды в турбины гидрогенераторов.

При установившейся частоте активная мощность РГ, вырабатываемая генераторами, равна активной мощности РН, потребляемой нагрузкой. Успешное регулирование частоты тока возможно при наличии в энергосистеме резерва активной мощности, то есть до тех пор, пока генераторы будут загружены не полностью. При отсутствии в системе резерва активной мощности отключение части генераторов или включение новых потребителей сопровождается снижением частоты. Длительная работа с пониженной частотой (f<48 Гц) недопустима, так как при этом снижается скорость вращения электродвигателей, вследствие чего падает их производительность. На промышленных предприятиях это приводит к нарушению технологии производства и браку, а на электрических станциях - к снижению вырабатываемой генераторами мощности и их ЭДС. Дефицит активной мощности увеличивается и возникает дефицит реактивной мощности, что может привести не только к аварийному снижению частоты (лавина частоты), но и к лавинообразному снижению напряжения (лавина напряжения) и нарушению всей системы электроснабжения.

В таких случаях для восстановления заданного режима работы автоматически отключают часть наименее ответственных потребителей с помощью устройств автоматической частотной разгрузки (УАЧР). Принципиально УАЧР может выполняться реагирующим не только на изменение абсолютного значения частоты, но и на скорость её изменения. Устройство, реагирующее на скорость изменения частоты, обладает некоторыми преимуществами, однако из - за сложности широкого применения не находит.

Устройства АЧР должны удовлетворять ряду требований. Основные из них следующие:

а) обеспечить нормальную работу энергосистемы независимо от дефицита активной мощности, характера причин, вызывающих снижение частоты; не допускать даже кратковременного снижения частоты ниже f=45 Гц; продолжительность работы с частотой f<47 Гц не должна превышать 20 с, а с частотой f<48,5 Гц - 60 с;

б) обеспечить отключение потребителей в соответствии с возникшим дефицитом мощности и не допускать возникновения лавины частоты и напряжения; при этом последовательность отключений должна быть такая, чтобы в первую очередь отключались менее ответственные потребители; восстанавливать частоту до уровня, при котором энергосистема может длительно работать; дальнейший подъём частоты до номинальной возлагается на дежурный персонал энергосистемы;

в) если восстановление нормального режима после действия УАЧР возлагается на устройства автоматики, то УАЧР должно обеспечить подъём частоты до уровня, необходимого для их срабатывания;

г) действовать согласованно с устройствами АПВ и АВР;

д) не действовать при кратковременных снижениях частоты.

Устройства АЧР, как правило, должны находиться на объектах энергосистемы. Если по необходимости часть устройств АЧР находится на объектах потребителей, в том числе на тяговых подстанциях, то их состояние персонал энергосистемы должен систематически контролировать. Эту часть устройств АЧР по возможности следует резервировать на подстанциях энергосистемы устройствами с меньшей частотой и большим временем срабатывания.

Устанавливаются следующие три основные категории АЧР:

а) АЧР I - быстродействующая (с выдержкой времени, не превышающей 0,5 с), имеющая различные уставки по частоте, предназначенная для прекращения снижения частоты;

б) АЧР II - с общей установкой по частоте и различными установками по времени, предназначенная для повышения частоты после действия АЧР I, а также для предотвращения зависания частоты на недопустимо низком уровне и ее снижения при сравнительно медленном аварийном увеличении дефицита мощности;

в) дополнительная - действующая по возможности селективно только при местных дефицитах мощности, предназначенная для ускорения разгрузки и увеличении ее объема при особо больших местных дефицитах мощности.

С целью дальнейшего совершенствования разгрузки целесообразно по мере поступления дополнительной аппаратуры переходить от раздельного выполнения разгрузки (когда устройства АЧР I и АЧР II действуют на отключение разных потребителей) к совмещенному, при которых разгрузка, осуществляемая только АЧР I, дополняется вторым пуском от АЧР II. Совмещенное действие обоих категорий АЧР дает возможность лучше использовать объемы разгрузки и соответственно уменьшить принимаемые запасы, обеспечить заданную последовательность действия очередей при мгновенном возникновении дефицита мощности и при нарастании его в процессе аварии (каскадное развитие аварии, снижение мощности электростанций, принявших в начальный период дополнительную нагрузку, и т.д.).

При совмещении действия двух категорий разгрузки на отключение одних и тех же потребителей очереди АЧР I с более низкими уставками по частоте совмещаются с очередями АЧР II, имеющие большие уставки по времени. Кроме совмещенной разгрузки, следует выполнять несколько очередей с пуском только от АЧР II. Для них отводятся начальные уставки по времени АЧР II (устройства АЧР II, являющиеся вторыми пусками к устройствам АЧР I, должны иметь большие установки по времени). Назначение несовмещенных очередей АЧР II с начальными установками по времени - сокращение длительности повышения частоты после действия АЧР I при наиболее частых немаксимальных дефицитах мощности. Переход на совмещенную разгрузку особенно важен там, где трудно обеспечить необходимые запасы в объеме подключаемых потребителей при раздельном выполнении разгрузки. Появляется возможность обеспечить строгую последовательность отключения потребителей при различном характере аварий.

Мощность потребителей, подключаемых к АЧР, должна выбираться из условия ликвидации любых реально возможных дефицитах мощности и приниматься с некоторым запасом.

Действием АЧР не должны отключаться линии, питающие устройства сигнализации, централизации, блокировки и связи, а также трансформаторы собственных нужд подстанций.

Подсоединять потребителей к устройствам АЧР следует с учетом их ответственности. По мере возрастания ответственности потребителей их следует присоединять к более далеким по вероятности срабатывания очередям (имеющие более низкие установки по частоте очередям АЧР I и большие выдержки времени очередям АЧР II). Это относится к раздельному и совмещенному выполнению разгрузки.

Следует стремиться полностью использовать все имеющиеся и вновь устанавливаемые устройства АЧР для осуществления наиболее гибкой разгрузки, исходя из возможно большего приближения фактически отключаемой в каждом случае мощности потребителей к реально могущим возникать различным значениям дефицита мощности.

Для этого нужно по возможности равномерно распределять по очередям мощность нагрузки, присоединяемой к АЧР I и АЧР II, а также к ЧАПВ, и иметь возможно большее число равномерно распределенных соответственно по частоте и времени очередей с минимальными интервалами между ними. Минимальные интервалы для АЧР I по возможности следует принимать равными 0,1 Гц, для АЧР II - 3,0 сек, для ЧАПВ (частотное автоматическое повторное включение) - 5 сек.

В первую очередь ЧАПВ следует выполнять при следующих условиях: большой ответственности части потребителей, значительном времени, требующемся для восстановления питания некоторых потребителей после действия АЧР и ликвидации дефицита мощности (подстанции, не имеющие постоянного дежурства персонала, телеуправления, дежурств на дому, расположенные далеко от пункта размещения оперативно-выездных бригад и т.п.

Очередность подключения потребителей к ЧАПВ обратная очередности подключения к АЧР, т.е. потребители, подключенные к последним очередям АЧР, присоединяются к первым очередям ЧАПВ.

Оснащение энергосистем устройствами АЧР и ЧАПВ не снимает с оперативного персонала ответственности за правильное ведение режима энергосистемы. При возникновении в энергосистеме аварийной ситуации, приводящей к возможности опасного снижения частоты (например, в дальнейшем при росте нагрузки в часы максимума), заранее должны быть приняты меры по ограничению потребления. Если работа устройств АЧР оказалась неэффективной, оперативный персонал должен предпринимать решительные действия для предотвращения снижения и зависания частоты на низком уровне.

Должна быть исключена возможность переключения потребителей, отключенных устройствами АЧР, на другой питающий источник энергосистемы при помощи устройства АВР. Вместе с тем при восстановлении частоты и ликвидации аварийного положения, приведшего к снижению частоты в данном районе (например, после включения линий электропередачи), обратное включение потребителей должно быть произведено по возможности быстро.

На электростанциях при снижении частоты в энергосистеме внимание персонала должно быть обращено на работу устройств, позволяющих увеличить выработку активной мощности для ее выпуска в систему. Это прежде всего сохранение нормальной работы механизмов собственных нужд.

В необходимых случаях предусматривается автоматическое отделение питания шин собственного расхода от остальной энергосистемы при снижении в ней частоты или напряжения на время 5с и более. Действие этой делительной автоматики имеет место при затяжной аварии в энергосистеме, вызывающей длительное снижение частоты или напряжения (например, зависание К3 из-за отказа в отключении выключателя). Дежурный персонал в соответствующих случаях резервирует или дублирует работу этой автоматики. На многих электростанциях к шинам собственных нужд подключены линии 6-10 кВ, питающие особо ответственные установки ограниченной мощности, обеспечивающие "живучесть" потребителя и возможность восстановления его нормального функционирования после ликвидации аварийной ситуации в энергосистеме; поэтому правильное действие автоматики, выделяющей на раздельное питание собственные нужды станций при затяжной аварии в энергосистеме, является важным мероприятием, как для электростанции, так и для близко расположенного ответственного потребителя.

Обычно обратное включение выключателя, отключенного действием рассмотренной автоматики, персонал производит вручную и установка ЧАПВ не предусматривается.

9.2 Кратковременное понижение частоты

Кратковременное снижение частоты на зажимах измерительного органа устройств АЧР может возникнуть в следующих случаях:

а) при понижении частоты на шинах приемных подстанций при их обесточении (например, в цикле работы устройств АПВ и АВР) вследствие того, что вращающиеся по инерции синхронные и асинхронные двигатели поддерживают некоторое время напряжение, частота которого постепенно снижается;

б) при понижении частоты во время асинхронного режима и синхронных качаний вследствие возникновения биений напряжения с частотой, отличной от нормальной;

в) при понижении частоты в энергосистеме небольшой мощности во время КЗ вследствие увеличения активных потерь в элементах системы;

г) при кратковременном понижении частоты из-за медленной работы регуляторов частоты вращения гидротурбин при наличии вращающегося резерва мощности.

Работа устройств АЧР при кратковременных понижениях частоты, обусловленных указанными причинами, неоправданна, даже если последующим действием устройств ЧАПВ будет восстановлено электропитание потребителя (перерыв электроснабжения может привести к нарушению производственного процесса). По этой причине целесообразно использовать возможности, позволяющие исключить неоправданную работу устройств АЧР.

Изменение частоты при набросе мощности во время короткого замыкания

Наброс активной мощности при КЗ происходит за счет увеличения активных потерь при прохождении тока КЗ, ощутимого в сетях 35 кВ и ниже.

При КЗ, связанных с отключением потребителей или сопровождающихся большим понижением напряжения в неповрежденных частях энергетической системы, результирующий наброс мощности в системе, очевидно, будет меньшим и будет зависеть от сброса мощности; более того, в ряде случаев сброс мощности может превышать наброс. Учитывать набросы мощности при КЗ следует в изолированно работающих энергосистемах небольшой мощности (до 500 МВт) при отсутствии быстрого отключения поврежденных присоединений и наличии линий с большим активным сопротивлением. В энергосистемах при КЗ наблюдались набросы активной мощности до 50-70 МВт. Если КЗ отключается быстро, то частота не успевает снизиться до значения _срабатывания первой очереди автоматической частотной разгрузки. Поэтому быстрое отключение повреждений рассматривается как основная мера для предотвращения работы устройств АЧР из-за увеличения активных потерь при КЗ в энергосистемах небольшой мощности.

В кабельных реактированных сетях время отключения КЗ составляет 2-3с. При таких временах наблюдалось снижение частоты до 47,5-48 Гц в энергосистеме мощностью 400 МВт и менее.

Восстановление питания потребителей после отключения КЗ и подъема частоты в энергосистеме осуществляется, как указывалось ранее, ЧАПВ.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5