Лекція 8. Основне обладнання електричних станцій і підстанцій. Режими роботи основного електрообладнання

Основним обладнанням електростанцій і підстанцій є генератори, трансформатори і синхронні компенсатори. Для виробництва електроенергії на сучасних електростанціях застосовують СГ трифазного змінного струму. Розрізняють турбогенератори (первинний двигун – парова чи газова турбіна) та гідрогенератори (первинний двигун – гідротурбіна).

Силові трансформатори, встановлені на електростанціях та підстанціях призначені для перетворення електроенергії з однієї напруги на іншу. Є однофазні та трифазні трансформатори. Дво- і три обмоткові, а також двообмоткові з розщепленими обмотками і автотрансформатори.

Найбільшого розповсюдження отримали трифазні трансформатори, так як втрати в них на 12-15% нижчі, а витрати активних матеріалів і вартість на 20-25% нижча, ніж в групі 3-х однофазних трансформаторів такої ж сумарної потужності.

Синхронний компенсатор в залежності від струму збудження може видавати реактивну потужність в мережу, чи споживати її з мережі; він являє собою синхронну машину, що працює в режимі двигуна без навантаження на валу.

Електричні машини та трансформатори, що встановленні на електростанціях і підстанціях, лінії ЕМ потребують управління та захисту від пошкоджень та ненормальних режимів. Для цієї мети і застосовують чисельні електричні апарати первинних (силових) кіл, а також апарати управління та контролю, що відносяться до вторинних кіл.

Апарати можуть класифікуватись за номінальною напругою і за родом встановлення – для внутрішньої та зовнішньої установки.

Апарати первинних кіл можуть бути поділенні за своїм призначенням на 4 групи:

а) комутаційні апарати – вимикачі силові, вимикачі навантаження, роз'єднувачі, відокремлювачі, короткозамикачі, контактори, пускачі і т.д.;

б) захисні апарати – плавкі запобіжники, розрядники;

в) вимірювальні трансформатори струму та напруги;

г) струмообмежуючі реактори, заземляючі реактори та резистори.

Апарати управління та контролю мають призначення: дистанційного управління, комутаційними апаратами – неавтоматичного та автоматичного; сигналізації положення комутаційних апаратів та інших видів сигналізації; дистанційного вимірювання електричних і неелектричних величин. Крім того, застосовують системи телеуправління, телесигналізації і телевимірювань.

Особливе місце займають апарати релейного захисту та системної автоматики, які забезпечують автоматичне відключення пошкоджених елементів обладнання і ліній, їх АПВ, АРЗ генераторів, автоматичне регулювання частоти системи і т.п.

Апарати управління, контролю сигналізації, РЗ і автоматики утворюють вторинні кола, які електрично не зв’язані з основними (первинними) колами. Вони живляться від малопотужних генераторів, які є незалежних від основних кіл енергосистеми (акумулятори, трансформатори власних потреб).

Сукупність апаратів первинних і вторинних кіл однієї ступені напруги, що відповідним чином з’єднані, включаючи допоміжні пристрої, називається розподільним пристроєм (РП).

РП може бути подане у вигляді електричної схеми.

Електрична схема – це графічне зображення порядку електричних з’єднань елементів обладнання за допомогою умовних символів у відповідності з дійсною схемою, при цьому відповідність схеми в просторовому розташуванні обладнання необов’язкова.

Вимикачі призначені для ввімкнення, вимкнення і повторного ввімкнення електричних кіл. Вони обладнанні електромагнітними, пневматичними, пружинними та іншими приводами для автоматичного та неавтоматичного управління. Крім вимикачів, що встановлюються на лініях є вимикачі, що встановлюються між секціями збірних шин.

Роз’єднувачі мають основне призначення ізолювати на час ремонту з метою безпеки електричні машини, трансформатори, лінії, апарати та інші елементи системи від суміжних частин, що знаходяться під напругою. Роз’єднувачі здатні розмикати електричне коло тільки при відсутності в ньому струму, або при дуже малому струмові. Є лінійні та шинні роз’єднувачі. Можуть виготовлятись в комплекті із заземлюючими ножами.

Струмообмежуючі реактори являють собою індуктивні опори, призначені для обмеження струму КЗ. В залежності від місця включення розрізняють реактори лінійні та секційні.

Вимірювальні трансформатори струму необхідні в кожному колі для живлення струмових обмоток вимірювальних приладів і релейного захисту.

Вимірювальні трансформатори напруги необхідні для живлення напругових обмоток вимірювальних приладів і реле. ТН приєднуються до збірних шин, а також до кіл генераторів, трансформаторів ліній та інших.

Вимоги до апаратів первинних кіл:

- стійка ізоляція;

- в робочих режимах апарати повинні проводити відповідні робочі струми досить тривалий час і при цьому не перегріватись;

- стійкість до дії струмів КЗ;

- надійність;

- простота та економічність.

Таблиця 8.1 - Заводи-виробники встановлюють для апаратів ряд номінальних параметрів

Тривалий режим роботи електричного пристрою – це режим, що триває не менше ніж необхідно для досягнення усталеної температури його частин при незмінній температурі охолоджуючого середовища.

Нормальний режим – це такий режим роботи електротехнічного пристрою, при якому значення його параметрів не виходять за межі, допустимі при заданих умовах експлуатації. В цьому режимі роботи обладнання слід приймати найбільший струм нормального режиму.

Ремонтний режим - це режим планових профілактичних і капітальних ремонтів. В такому режимі знаходиться тільки частина елементів електроустановки, тому решта елементів втримує підвищене навантаження. При виборі апаратів і струмоведучих частин необхідно враховувати це підвищення навантаження до Ірем. мах.

Післяаварійний режим роботи – це режим в якому частина елементів електроустановки вийшла з ладу чи виведена в ремонт внаслідок аварійного відключення. При цьому режимі можливе перевантаження решти елементів струмом Іпав мах.