МЭИ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

по курсу

«ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ»

Москва 2000

Содержание:

ЛЕКЦИЯ 1 4

Роль станций разного типа в выработке электроэнергии на 1996 год 4

Принципиальная электрическая схема ТЭЦ с ГРУ 6-10 кВ с поперечными связями 4

Электрические машины 4

ЛЕКЦИЯ 2. 6

Коммутационные аппараты 6

Причина загорания дуги: 6

Отключение без повторных зажиганий дуги 7

Характеристики дуги 8

ЛЕКЦИЯ 3 9

Вопросы отключения цепей переменного тока. 9

Характеристики электрической дуги. 9

Основные способы гашения дуги в выключателях свыше 1кВ: 11

Сравнение прочностей разных сред 11

Вакуумный выключатель 12

Способы гашения дуги в выключателях до 1кВ 12

ЛЕКЦИЯ 4 12

Выбор выключателей 12

Понятие о нормировании, о коммутационной способности выключателей. 12

Выбор разъединителей. 12

ЛЕКЦИЯ 5. 15

Синхронные генераторы 15

Тенденции современного генераторостроения 15

ЛЕКЦИЯ 6 17

Системы возбуждения СГ 17

Отключение генератора 18

Система возбуждения до 800 МВт 19

Основные параметры СВ 19

Статическая тиристорная система независимого и зависимого возбуждения 20

ЛЕКЦИЯ 7. 22

Высокочастотное возбуждение СГ 22

Включение СГ на параллельную работу 23

ЛЕКЦИЯ 8. 25

Асинхронный режим СГ 25

Понятие статической и динамической устойчивости 27

Схемы электрических соединений электростанций 28

ЛЕКЦИЯ 9. 30

Распределительное устройство радиального типа 30

ЛЕКЦИЯ 10 35

Схемы с обходной системой шин 35

Распределительное устройство кольцевого типа 36

ЛЕКЦИЯ 11 40

Упрощенные схемы 40

Схема мостика 40

Схема двойного моста 41

Блоки 41

Генератор – трансформатор – линия (Г-Т-Л) 41

Конструкция распределительных устройств 41

Классификация 41

Требования 42

ЗРУ, КРУ 43

ОРУ , КРУЭ (GIS) 43

Главные схемы ЭС и подстанций (ПС) 43

Виды схем и их назначение 43

Структурные схемы ПС, ТЭЦ, КЭС, АЭС, ГЭС 44

а) ТЭЦ с поперечными связями (рис.11.8) 44

б) ТЭЦ смешанного типа (Рис.11.9) 44

в) ТЭЦ блочного типа (Рис.11.10) 45

Виды блоков 46

ЛЕКЦИЯ 12. 46

Условия выбора мощности трансформаторов 46

Подстанция 3-х напряжений 47

Как выбрать мощность блока? 47

Отличия автотрансформатора от трансформатора 49

Блочные автотрансформаторы 49

Собственные нужды ЭС 49

Источники электроснабжения 49

ЛЕКЦИЯ 13 51

Собственные нужды ЭС 51

Требования к системе электроснабжения СН 51

Электрические схемы систем СН. 51

Системы СН ТЭС большой мощности 51

Система электроснабжения системы СН КЭС, ТЭЦ 53

Блок без генераторных выключателей 53

Вариант подключения РТСН 54

Системы СН ТЭС сравнительно большой мощности (ТЭЦ) 55

Выбор мощности ТСН 55

Лекция 1 Роль станций разного типа в выработке электроэнергии на 1996 год

Если ТЭС обозначить за 100%, то ТЭЦ – 30 %.

Все электрооборудование ТЭС делится на основное и вспомогательное. Как любое деление, это – условно.

В основное входит оборудование, связанное с производством, передачей, преобразованием, распределением (РУ) и потреблением (СН) электроэнергии.

Принципиальная электрическая схема тэц с гру 6-10 кВ с поперечными связями

ГРУ – генераторное распределительное устройство

ТТ (ТА) – трансформатор тока

ТН (TV) – трансформатор напряжения

Основное оборудование – это оборудование первичной цепи (П).

Q,QS – коммутационные аппараты

Q – силовой выключатель

QW – выключатель нагрузки

П может быть и до 1 кВ и больше 1 кВ. Напряжение П – 220 (110) В и выше.

Автоматический выключатель, рубильники, предохранители всех напряжений.

Электрические машины

генераторы, трансформаторы, измерители и трасформаторы тока и напряжения, ОПН, РВ.

ОПН – ограничитель перенапряжения; РВ – вентильный разрядник.

Вторичная цепь (В)

• Устройства РЗ (релейной защиты) и А (автоматики)

• ИП – измерительный прибор и их комплексы (контроль и регулирование качества электроэнергии)

Токопровод :на переменном токе есть сопротивление , где r-сопротивление постоянному току.

Кп – коэффициент поверхностного эффекта

f – частота тока

_r – магнитная проницаемость материала

₀ – магнитная проницаемость вакуума

₀ = 410^-7 Гн/м

Трансформатор – преобразование энергии с напряжением U₁ (f₁) в энергию с напряжением U₂ (f₂).

Выключатель (Q) – по умолчанию силовой. Предназначен для включения и отключения цепи (генератора, трансформатора) в нормальном и аварийном режимах, т.е. выключатель имеет параметры и номинальные Iном (номинальный ток продолжительного режима) и Iоткл.ном (ток отключения при КЗ). Iоткл.ном >>Iном (в десятки раз).

ВВГ-20-160/12000. Uном = 20 кВ, Iоткл.ном = 160 кА, Iном = 12000 А.

>800 кВт	300 кВт	100, 200 кВт	63, 100 кВт
24 кВ	20 кВ	15,75 кВ	10,5 кВ

QW – выключатель нагрузки, отключает только ток нагрузки, Iкз не отключает.

Лекция 2. Коммутационные аппараты

К ним относится выключатель.

по умолчанию – выключатель силовой - отключает цепи в номинальном и режиме КЗ

выключатель нагрузки - не отключает токов КЗ

Для отключения цепи выключателем необходимо выполнить 2 условия:

1. погасить электрическую дугу между расходящимися контактами выключателя

Три стадии отключения:

2. не допустить повторного зажигания дуги

Выключатели имеют дугогасительные камеры.

U_ист = U_msin(t) – переменный ток

Причина загорания дуги:

1. пробой пространства

2. поджог дуги, за счет сгорания микровыступов

Дуга – это разогретая плазма высокой температуры (30  40)10³ К

r_д при I_д>100А, то r_д0, т.е. мало и дугу можно заменить проводником.

W = r₂I²

Отключение без повторных зажиганий дуги

При отключении соревнуются 2 процесса:

• увеличение пробивного напряжения промежутка;

• рост и падение восстановительного напряжения.

Первый процесс определяется конструкцией выключателя, а второй – наличием распределенных емкостных и индуктивных сопротивлений шин и других элементов. В случае, если восстанавливающееся напряжение превысит пробивное напряжение промежутка, то будет повторное зажигание дуги.

Различными техническими средствами можно влиять на тот и другой процесс. На характеристику пробивного напряжения влияет среда. Снизить U_восст(t) можно включением шунтирующих сопротивлений.

ДГК – дугогасительная камера

Гостом нормируются характеристики ПВН (ПВН – переходно-восстановительное напряжение):

U_{max ПВН} – максимальное напряжение

V_В,норм – скорость нарастания напряжения, кВ/мкс

t_з – время запаздывания, мкс

На напряжении 110 кВ и более кривая ломанная

V_В,норм = U_{max ПВН}/t_з

Стадии отключения (временные)

1. При отключении штанга идет вниз, траверса остается на листе. (контакты 3,4 замкнуты).

2. Сперва размыкаются контакты 1,2,5,6 в ДГК.

3. После гашения дуги сопровождающий ток идет через R_ш. Он очень мал и его размыкают контакты 3,4. (R_ш1 и R_ш2 выравнивают напряжения между ДГК, чтобы они работали в одинаковом режиме (делитель напряжения), а также уменьшает максимум ПВН и переводит ток из индуктивного в активный.