26.3. Системы собственных нужд тепловых электростанций

Рабочие машины системы СН тепло­вых электростанций удобно разделить на две неравные части: 1) рабочие машины, обеспечивающие работу главных агре­гатов — котлов, паровых турбин, гене­раторов; 2) рабочие машины общестан­ционного назначения, не имеющие пря­мого отношения к работе главных агрега­тов.

Основные рабочие машины и их привод

Питательные насосы котлов. Для бло­ков мощностью не более 200 МВт (дав­ление 13 МПа) устанавливают питатель­ные насосы с двумя электродвига­телями — одним рабочим и одним ре-зервным или двумя рабочими с произво-

дительностью по 50% без резерва. Для конденсационных блоков мощностью 300 МВт и теплофикационных мощ­ностью 250 МВт устанавливают по одному питательному насосу с турбопри-водом (турбонасос), а на блоках большей мощности — по два питательных турбо­насоса, каждый на 50% номинальной подачи. Пар для приводной турбины берется из соответствующего отбора главной турбины. При этом возникают затруднения с пуском котла и блока в целом. Поэтому для блоков мощностью 250 — 300 МВт предусматривают по од­ному дополнительному питательному насосу с приводом от электродвигателя и с подачей, равной 50% подачи глав­ного турбонасоса. На станциях с более мощными блоками сооружают особые пусковые котельные с соответствующим давлением пара или дополнительные паровые магистрали для подачи пара к питательному насосу от соседних блоков.

Тягодутьевые рабочие машины. Кот­лы, работающие с разряжением, имеют дутьевые вентиляторы, которые подают в топку воздух, необходимый для горе­ния топлива, и дымососы, отсасывающие газообразные продукты сгорания. Венти­ляторы и дымососы приводятся во вра­щение двухскоростными асинхронными двигателями типа ДАЗО или АО. Регу­лирование производительности дости­гается направляющими аппаратами в сочетании с переключением числа пар полюсов двухскоростных двигателей.

Для котлов, работающих при избы­точном давлении, необходимость в дымо­сосах отпадает, но значительно увели­чивается мощность дутьевых вентиля­торов. Поэтому для них оказывается экономически и технически оправдан­ным турбопривод. Ввиду ответствен­ности тягодутьевых рабочих машин на каждый котел предусматривают два комплекта рабочих машин (А и Б), каждый из которых рассчитан на 50 — 70% производительности котла.

Циркуляционные и конденсатные на­сосы обслуживают конденсатор турбины: циркуляционные насосы обеспечивают циркуляцию охлаждающей воды через трубки конденсатора, а конденсатные

насосы отсасывают из него конденсат. Производительность конденсатных насо­сов мало зависит от нагрузки турбоаг­регата, и поэтому для них не предусмат­ривают специальных мер для регулиро­вания. Производительность циркуля­ционных насосов приходится регулиро­вать, так как расход охлаждающей воды в сильной степени зависит от ее температуры. Расчетная производитель­ность определяется по летнему режиму работы, когда расход воды бывает макси­мальным.

На ТЭЦ обычно сооружают обще­станционные насосные, и их производи­тельность регулируют числом параллель­но работающих циркуляционных насо­сов. На КЭС чаще сооружают отдель­ные насосные для каждого блока с уста­новкой на них двух насосов осевого типа. При выходе из работы одного из насосов другой обеспечивает приблизительно 60% полного расхода циркуляционной воды. Подачу насосов регулируют по­воротом лопастей рабочего колеса.

Конденсатные насосы отказывают чаще, чем питательные и циркуляцион­ные, а стоимость их значительно меньше. Поэтому на каждый блок обычно преду­сматривают три насоса: два рабочих и один резервный, каждый рассчитан на 50% полной производительности.

Конденсатные и циркуляционные насосы приводят во вращение асинхрон­ными двигателями вертикального испол­нения. Для циркуляционных насосов часто применяют двухскоростные дви­гатели с короткозамкнутым ротором, что позволяет расширить пределы регу­лирования.

Рабочие машины топливоприготовле-ния наиболее многочисленны на пыле-угольных ТЭС: мельницы, мельничные вентиляторы, питатели пыли и др.

При применении шаровых барабан­ных мельниц предусматривают проме­жуточные бункера с запасом пыли для работы котла с номинальной паропроиз-водительностью в течение 2-2,5 ч. Это обеспечивает надежность подачи топлива в топку котла; регулирования производи­тельности шаровых мельниц не тре­буется. При применении молотковых

мельниц количество их выбирают так, чтобы при выходе из работьГ одной из них оставшиеся в работе обеспечивали номинальную паропроизводительность котла. Регулирование производитель­ности осуществляют изменением числа работающих мельниц. Таким образом, электроприводы мельниц допускают кратковременные перерывы электроснаб­жения.

Молотковые мельницы приводят во вращение асинхронными двигателями с двойной клеткой на роторе, что опреде­ляется тяжелыми условиями пуска мель­ниц. Для привода тихоходных шаровых мельниц используют синхронные двига­тели с соответствующей частотой враще­ния.

Для регулирования подачи пыли в топку котла требуется широкое и плавное изменение частоты вращения питателей пыли. Такую возможность дают двига­тели постоянного тока.

Рабочие машины системы смазки и регулирования турбины относятся к кате­гории особо ответственных рабочих машин, так как при их отказах могут быть повреждены сама турбина или подшипники турбогенератора. Высокая надежность этих машин достигается резервированием самих машин и выбо­ром соответствующих источников элек­троснабжения. Так, например, систему регулирования турбины 300 МВт обслу­живают три маслонасоса: два взаимо­заменяемых рабочих насоса имеют электропривод переменного тока, а третий — аварийный насос — имеет при­вод постоянного тока. Нормально рабо­тает один маслонасос с приводом пере­менного тока. При его отключении или опасном снижении давления масла в напорной линии автоматически без выдержки времени включается второй маслонасос, а через одну секунду допол­нительно включается аварийный масло­насос с приводом постоянного тока и электроснабжением от независимого источника — аккумуляторной батареи.

Сетевые насосы входят в состав рабо­чих машин системы СН теплофикацион­ных электростанций. Они обеспечивают циркуляцию горячей воды в отопитель-

ной системе. Приводом этих насосов слу­жат асинхронные двигатели.

Электрические схемы системы собствен­ных нужд КЭС

Поскольку технологическая схема и главная электрическая схема КЭС пост­роены по блочному принципу без попе­речных связей, схему системы СН целе­сообразно строить по тому же прин­ципу. Это означает, что для электро­снабжения системы СН каждого блока предусматривают отдельный рабочий трансформатор соответствующей мощ­ности, который присоединяют к блокам на участке между генератором и повы­шающим трансформатором, как пока­зано на рис. 26.10. Эти трансформаторы являются основными источниками элек­троснабжения системы СН блоков. Кро­ме рабочих трансформаторов необходи­мы один или два резервных трансформа­тора для замены рабочих трансфор­маторов в случае их повреждения. Они могут быть присоединены: а) к сборным шинам РУ среднего напряжения (110 — 220 кВ); б) к третичным обмоткам автотрансформатора связи; в) к токопро-водам блоков при наличии выключателей у генераторов; г) к линиям 110 — 220 кВ от ближайших подстанций. Необходимы также резервные токопроводы 6-10 кВ, с помощью которых резервные трансфор­маторы могут быть присоединены к любой секции СН блоков.

Единичная мощность рабочих и ре­зервных трансформаторов составляет 25 — 32 MB∙А и более. Их целесообразно иметь с расщепленными обмотками низ­шего напряжения (для ограничения тока КЗ в сети 6 кВ) и устройством РПН для регулирования напряжения.

Поскольку трансформаторы СН имеют расщепленные обмотки низшего напряжения, сборные шины 6 кВ блоков должны быть разделены на две секции, что соответствует двойному числу рабо­чих машин. Резервные токопроводы также удвоены. На станциях с большим числом блоков возможны режимы, при которых необходимо использовать од­новременно два резервных трансформа-

тора, например для замены рабочего трансформатора одного блока и пуска или останова другого блока. Чтобы исключить параллельную работу транс­форматоров, недопустимую по току КЗ, резервные токопроводы секционируют выключателями через каждые два-три блока.

Схема на рис. 26.10 с выключателями у генераторов получила наибольшее при­менение. Преимущества ее перед схемой без выключателей у генераторов извест­ны из предыдущего (§ 24.3). Особенность схемы заключается также в том, что один из резервных трансформаторов СН при­соединен к сборным шинам среднего напряжения. Чтобы обеспечить возмож­ность кратковременной параллельной работы этого трансформатора с одним из рабочих трансформаторов при пере­ключении, схема и группа соединения обмоток резервного трансформатора должны быть согласованы со схемой и группой соединения рабочих трансфор­маторов (рис. 26.10).

К секции СН 6 кВ блоков присоеди­нены электродвигатели этих блоков мощ­ностью 200 кВт и выше, часть электро­двигателей общестанционного назначе­ния соответствующей мощности,- а также понижающие трансформаторы второй ступени с вторичным напряжени­ем 380/220 В для электроснабжения двигателей небольшой мощности и дру­гих приемников энергии.

Трансформаторы второй ступени, предназначенные для электроснабжения приемников энергии блоков, присоеди­нены к секциям 6 кВ соответствующих блоков (4А, 4Б и т. д.); трансформаторы второй ступени с нагрузкой общестан­ционного назначения распределены рав­номерно между секциями. Резервные трансформаторы второй ступени при­соединены так, чтобы исключить опас­ность одновременной потери рабочего и резервного трансформаторов (рис. 26.11). Для электроснабжения особо от­ветственных электроприемников пре­дусмотрен независимый источник элек­троэнергии в виде дизель-генератора, который автоматически подключается к секциям с указанной нагрузкой.

Электрические схемы системы собствен­ных нужд ТЭЦ

Электрическая схема системы соб­ственных нужд ТЭЦ должна быть сог­ласована с тепловой схемой станции. Для ТЭЦ с поперечными технологичес-

кими связями (без промежуточного перегрева пара) секционирование систе­мы СН целесообразно осуществлять по числу котлов. В качестве примера на рис. 26.12 приведена электрическая схема ТЭЦ с тремя генераторами мощ-

ностью по 60 МВт и четырьмя котлоагре-гатами соответствующей паропроизво-дительности. РУ собственных нужд 6 кВ состоит из четырех секций с питанием от двух рабочих и одного резервного транс­форматоров. Основную нагрузку секций

составляют электродвигатели котель­ных агрегатов. Электродвигатели, обес­печивающие работу турбин, а также об­щестанционная нагрузка распределены между секциями. При такой схеме система СН обеспечена электроэнер­гией во всех режимах станции. Резервные трансформаторы необходимы лишь для замены рабочих трансформаторов в случае их повреждения. Поскольку функ­ции резервных трансформаторов огра­ничены, достаточно иметь один резерв­ный трансформатор. При числе рабочих трансформаторов более шести НТП рекомендуют установку двух резервных трансформаторов. Резервный трансфор­матор должен быть присоединен так, чтобы исключить возможность одно­временной потери рабочего и резервного трансформаторов. Последний может быть присоединен к одной из секций глав­ного РУ, свободной от рабочего транс­форматора, или к трансформатору связи ТЭЦ с системой на участке между трансформатором и выключателем (см. рис. 24.6).

На ТЭЦ с агрегатами блочного типа систему СН выполняют аналогично рассмотренным выше схемам СН КЭС.

Определение номинальной мощности трансформаторов

Номинальную мощность рабочих трансформаторов системы СН ТЭС выбирают в соответствии с их максималь­ной нагрузкой. Перегрузка рабочих транс­форматоров не допускается. Определе­ние максимальной нагрузки трансформа­тора представляет значительные Труд­ности, поскольку далеко не все присоеди­ненные к ним электродвигатели рабо­тают постоянно. Некоторые электро­двигатели работают периодически, дру­гие являются резервными. Нагрузка отдельных электродвигателей может в процессе эксплуатации изменяться. Это относится, например, к электродвига­телям вентиляторов и дымососов, нагруз­ка которых зависит от степени износа лопаток рабочих машин, загрязнения газоходов и др. Коэффициент мощности и КПД электродвигателей зависят от их

нагрузки. Поэтому при определении но­минальной мощности трансформаторов проектные организации используют опыт эксплуатации электростанций соответ­ствующих типов и вводят ряд эмпи­рически установленных коэффициентов. Расчетную мощность трансформато­ров первой ступени, MB∙А, определяют из выражения

где — сумма расчетных мощностей

на валу электродвигателей, присоединен­ных к трансформатору, МВт; сумма номинальных мощностей присо­единенных трансформаторов второй ступени, MB∙А; 0,9 — коэффициент, учи­тывающий одновременность работы, нагрузку, коэффициент мощности, КПД электродвигателей и других приемников энергии.

Расчетную мощность трансформато­ров второй ступени, кВ∙А, определяют из следующего выражения:

гдеи— суммы расчетных мощ­ностей, кВт, электродвигателей мощ­ностью соответственно более и менее 75 кВт;— сумма мощностей электродвигателей задвижек, кВт;— мощ­ность, необходимая для освещения, кВт.Номинальную мощность резервных трансформаторов первой ступени СН выбирают в соответствии с условиями их использования, а именно: на ТЭЦ, а также на КЭС при наличии выключателей у генераторов мощность рабочих и ре­зервных трансформаторов выбирают одинаковой.