Кафедра «Электроэнергетика и автоматика» Лабораторная…

Кафедра «Электроэнергетика и автоматика»

Лабораторная работа № 2

Дисциплина: «Электрические станции и подстанции»
Тема: «Разработка структурной и упрощенной принципиальной схемы электрической станции»

Лабораторная работа № 2
Исходные данные в таблице выделены красным цветом

Разработка структурной и упрощенной принципиальной схемы электрической станции

Цель работы: закрепить знания о видах и назначении схем электрических станций. Используя основные требованиями и типовые решения, спроектировать схему главных электрических соединений электрической станции. Получить практические навыки по выбору и обоснованию схем электрических соединений электрических станций.

Основные понятия и определения

В зависимости от источника энергии различают следующие основные типы электростанций:
 Тепловые электростанции (ТЭС), использующие природное топливо. Они делятся на конденсационные (КЭС) и теплофикационные (ТЭЦ).
 Гидроэлектростанции (ГЭС) и гидроаккумулирующие (ГАЭС), использующие энергию падающей воды.
 Атомные электростанции (АЭС), использующие энергию ядерного распада.
 ТЭС с газотурбинными (ГТУ) и парогазовыми установками (ПГУ).
 Солнечные электростанции (СЭС).
 Ветровые электростанции (ВЭС).
 Геотермальные электростанции (ГЕОТЭС).
 Приливные электростанции (ПЭС).
На электрических станциях и подстанциях для электрической связи различных элементов электрооборудования сооружаются распределительные устройства.
Распределительным устройством (РУ) называется сооружение, которое служит для приема и распределения электрической энергии и содержит коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, токопроводы, вспомогательные устройства (компрессорные, аккумуляторные и другие установки), а также устройства релейной защиты и автоматики, измерительные и вычислительные комплексы [1-2].
В РУ все присоединения посредством выключателей и разъединителей подключаются к общим участкам токоведущих шин (сборным шинам). В общем случае на ЭС сооружаются РУ на нескольких напряжениях, которые, как правило, связаны между собой через трансформаторы (автотрансформаторы). Различают РУ генераторного (ГРУ), высшего (ВН) и среднего (СН) напряжений, а также РУ собственных нужд (с.н.) [1].
По способу исполнения РУ бывают открытого (ОРУ) и закрытого (ЗРУ) исполнения. Все или основное оборудование ОРУ располагается на открытом воздухе (вне помещения), тогда как оборудование ЗРУ располагается в специальном здании. Как ОРУ, так и ЗРУ могут быть комплектными внутренней (КРУ) или наружной (КРУН) установки, т.е. состоящими из полностью или частично закрытых шкафов или блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами релейной защиты и автоматики. Шкафы КРУН и КРУ поставляются заводами-изготовителями в собранном или полностью подготовленном к сборке виде.
Основными документами, в которых содержатся требования к схемам РУ электроустановок, являются нормы технологического проектирования (НТП) ТЭС, АЭС, ГЭС, ГАЭС и ПС. Кроме того, существует целый ряд проектных документов, конкретизирующих особенности отраслевых требований [2].
Схема электрических станций и подстанций выбирается с учетом развития электрических сетей энергосистемы или схем электроснабжения района.
Схема электрической станции должна удовлетворять следующим требованиям:
1. Обеспечивать надежность электроснабжения потребителей электрических станций и перетоков мощности по межсистемным и магистральным связям в нормальном и послеаварийном режимах;
2. Учитывать перспективу развития;
3. Допускать возможность постепенного развития или расширения распределительного устройства всех напряжений;
4. Учитывать требования противоаварийной автоматики;
5. Обеспечивать возможность проведения ремонтных и эксплуатационных работ на отдельных элементах схемы без отключения соседних присоединений [4].
Структурная электрическая схема зависит от состава оборудования (числа и мощности генераторов и трансформаторов), распределения генерирующих мощностей и нагрузки потребителей между РУ различного уровня напряжения и определения связей между этими РУ [2].
Пример структурной схемы приведен на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема мощной электрической станции блочного типа
Приведенная на рис. 1 структурная схема представляет собой структурную схему с отдельными автотрансформаторами связи (АТС) между РУ ВН и РУ СН. Суммарная мощность присоединяемых к РУ СН блоков должна соответствовать максимальной мощности, выдаваемой в сеть этого напряжения. Данная схема применяется, если выдача мощности от электростанции осуществляется на двух повышенных напряжениях и сети эффективно заземлены. Количество блоков и автотрансформаторов связи – условное.
Главная схема электрических соединений электростанции (подстанции) – это совокупность основного электрооборудования (генераторы, трансформаторы, линии), сборных шин, коммутационной и другой первичной аппаратуры со всеми выполненными между ними соединениями. На чертежах схем функциональные части изображаются в виде условных графических изображений [5, 6].
Например, на рис. 2 приведена схема ТЭЦ с некоторой установленной мощностью. Мощные ТЭЦ с агрегатами 50, 100, 135, 250 МВт имеют потребителей электрической энергии как на генераторном напряжении 6 кВ или 10 кВ, так и на повышенном напряжении, что вызывает необходимость часть генераторов (обычно наиболее мощных) соединять в блоки с повышающими трансформаторами [5].

Рис. 2. Принципиальная схема ТЭЦ
В данной схеме два генератора (G1 и G2) мощностью 60–63 МВт (редко 100– 110 МВт) присоединяются к шинам генераторного распределительного устройства (ГРУ) 6 кВ или 10 кВ. Суммарная мощность генераторов G1 и G2 должна обеспечить нагрузку потребителей, присоединённых к шинам ГРУ (с учётом с.н. генераторов G1, G2) и шинам РУ 35 кВ, в противном случае не исключена двойная трансформация электроэнергии [5].
На шинах ГРУ поддерживается напряжение, равное номинальному напряжению источника (генератора) – 6,3–10,5 кВ.
Другие два генератора (G3 и G4), такой же мощности или большей, работают в блоке с повышающими трансформаторами (Т3 и Т4) и выдают электроэнергию на шины ВН 220 кВ. На ТЭЦ в блоке между генератором и повышающим трансформатором необходимо устанавливать генераторный выключатель.
Количество РУ на ТЭЦ определяется напряжениями выдачи электроэнергии к потребителям и напряжением связи электростанции с энергосистемой. Местные потребители получают электроэнергию на напряжении 10 (6) кВ с шин ГРУ ТЭЦ. На схеме (рис. 2) 12 линий напряжением 10 кВ питаются от шин ГРУ станции через два сдвоенных реактора. Таким образом, число присоединений к шинам ГРУ уменьшается по сравнению со схемой без групповых реакторов на 10 ячеек, что значительно увеличивает надежность работы ГРУ, снижает затраты на сооружение ГРУ за счет уменьшения числа реакторов [5].
Подробно виды главных и структурных схем электростанций и подстанций, а также принцип их работы, достоинства и недостатки рассмотрены в учебной и справочной литературе [2, 5, 6].  
Порядок выполнения работы
1. Выполнить краткое описание и дать характеристику электрической станции в соответствии с вариантом задания. Исходные данные для выполнения лабораторной работы № 2 представлены в табл. 1. Исходные данные представить во введении в табличном виде.
2. Разработать и обосновать структурную схему электрической станции в соответствии с вариантом задания (табл. 1). Обоснование выполнить на основе типовых структурных схем для электрической станции и номинальных напряжений. Описать особенности, достоинства и недостатки структурной схемы.
3. Представить таблицу с количеством присоединений каждого распределительного устройства электрической станции в соответствии с вариантом задания (табл. 1) и принятой структурной схемой. Пример таблицы с числом присоединений – табл. 2.
4. Выбрать и обосновать выбор схем распределительных устройств электрической станции в соответствии с вариантом задания (табл. 1). Обоснование выбора схем выполнить:
− на основе номинальных напряжений;
− в соответствии с типовыми сетками схем РУ ЭС; − в зависимости от числа присоединений.
Описать особенности, достоинства и недостатки выбранных схем распределительных устройств.
5. Изобразить упрощенную однолинейную электрическую схему коммутации электрической станции на основе разработанной структурной схемы и с выбранными схемами распределительных устройств. Пример представления упрощенной схемы электрической станции – рис. 2.
6. В заключении сделать выводы по проделанной работе.
7. Составить список использованной литературы.

Таблица 1 Исходные данные для выполнения лабораторной работы № 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 Цифра шифра студента
Тип станции (подстанции) ТЭЦ АЭС ГЭС ТЭЦ КЭС АЭС ТЭЦ АЭС КЭС ТЭЦ Номер по журналу (последняя цифра номера)
Число агрегатов (генераторов) 3 6 4 5 4 3 4 5 6 3 Последняя цифра номера з/к
Структурная схема ТЭЦ
Блочная Смешан- ная с ГРУ Блочная Смешан- ная с ГРУ Блочная Смешан- ная с ГРУ Блочная Последняя цифра номера з/к
Число отходящих линий от ГРУ/КРУ -/14 4/10 2/12 -/10 4/12 2/16 -/12 2/14 3/12 -/16
Связь ТЭЦ с системой/нагрузкой
Напряжения РУ, кВ 110/35 330/110 220/110 110/35 220/110 220/35 110/35 220/110 330/220 220/35 Номер по журналу (последняя цифра номера)
Число воздушных линий 5/2 4/4 2/4 3/6 2/4 3/4 6/2 3/5 4/5 2/4 Предпоследняя цифра номера з/к
Связь КЭС, ГЭС с системой/нагрузкой
Напряжения РУ, кВ 220/110 330/110 220/35 330/220 330/110 500/220 220/110 330/110 220/35 500/220 Номер по журналу (последняя цифра номера)
Число воздушных линий 3/4 4/6 3/6 2/4 3/6 2/5 4/6 2/4 4/8 3/5 Последняя цифра номера з/к
Связь АЭС с системой/нагрузкой
Напряжения РУ, кВ 500/220 330/110 750/500 500/220 330/110 500/330 500/330 500/220 500/330 330/110 Номер по журналу (последняя цифра номера)
Число воздушных линий 6/4 4/4 5/9 7/4 6/5 5/7 6/6 5/9 6/8 3/4 Последняя цифра номера з/к
Примечание. Номинальное напряжение ГРУ, КРУ принять равным 6-10 кВ. В случае блочной схемы ТЭЦ – ГРУ не предусматривается, кол-во присоединений к нему также не предусматривается. В случае структурной схемы ТЭЦ смешанного типа – указанное кол-во присоединений принимать для каждого ГРУ/КРУ. В случае структурной схемы ТЭЦ неблочного типа (с ГРУ) – указанное кол-во присоединений принимать для каждого ГРУ/КРУ. Для структурных схем АЭС, КЭС и ГЭС – КРУ не предусматривать. Схемы с.н. – не показывать.

Таблица 2
Количество присоединений к распределительным устройствам электрической станции
РУ ВН РУ СН
Кол-во ВЛ Кол-во блочных
Т Колво Т связи Кол-во Р Сумма присоед. Кол-во ВЛ Кол-во блочных
Т Колво Т связи Кол-во Р Сумма присоед.
… … … … … … … … … …
ГРУ КРУ
Кол-во ВЛ/КЛ Кол-во Г Колво Т связи Кол-во групповых Р Сумма присоед. Кол-во ВЛ/КЛ Кол-во Г Колво Т связи Кол-во групповых Р Сумма присоед.
0 … … … … … 0 0
Примечание. В таблице приняты следующие сокращения: ВЛ – воздушная линия; Т – трансформатор; Р – реактор; КЛ – кабельная линия.
 
Структура отчета
Отчет по лабораторной работе № 2 должен содержать следующие обязательные разделы:
Титульный лист с указанием номера зачетной книжки и номера по журналу.
Содержание.
Введение (цель работы, исходные данные и постановка задачи – 1 страница).
1. Краткое описание и характеристика электрической станции.
2. Разработка и обоснование структурной схемы электрической станции.
3. Таблица с количеством присоединений каждого распределительного устройства электрической станции.
4. Выбор и обоснование схем распределительных устройств электрической станции.
5. Упрощенная однолинейная электрическая схема коммутации электрической станции на основе разработанной структурной схемы и с выбранными схемами распределительных устройств.
Заключение (выводы).
Список литературы.
Список литературы выполняется в соответствии с ГОСТ 7.0.100-2018 СИБИД «Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие правила составления».

Контрольные вопросы
1. Что такое главная схема электрических соединений электростанций и подстанций? Какие требования к ней применяются?
2. Какие существуют категории потребителей по степени надежности электроснабжения?
3. Какие схемы электрических соединений применяются на стороне 6-10 кВ?
4. Какие схемы электрических соединений применяются на стороне 35 кВ и выше?
5. Как выбирается число секций ГРУ 6-10 кВ на ТЭЦ?
6. Какова область применения схемы с одной секционированной системой шин?
7. При повреждении в каком элементе схемы с двумя системами шин может нарушиться электроснабжение всех присоединений?
8. В каких схемах можно произвести ремонт сборных шин без нарушения электроснабжения потребителей?
9. В каких схемах можно произвести ремонт линейного выключателя без нарушения электроснабжения по этой линии?
10. Каково назначение секционного, обходного, шиносоединительного выключателей?
11. Назовите область применения схем треугольника, квадрата, пятиугольника. Каковы достоинства и недостатки этих схем?
12. Сравните схемы блоков генератор – трансформатор с генераторным выключателем и без него в режиме отключения блока и включения его в работу.
13. В каких целях применяются схемы укрупненных блоков: два генератора и более на один трансформатор?
14. Какая разница в присоединении рабочих трансформаторов с.н. на ТЭЦ, блочных КЭС и АЭС?
15. Куда присоединяются резервные трансформаторы с.н. в схемах ТЭЦ, блочных КЭС и АЭС? Как выбирается их количество?
Рекомендуемый список литературы
1. Электрооборудование электрических станций и подстанций: Учебник для сред. проф. образования / Л. Д. Рожкова, Л. К. Карнеева, Т. В.Чиркова. – М.:
Издательский центр «Академия», 2004. – 448 с.
2. Основы современной энергетики: учебник для вузов: в 2 т. / под общей редакцией чл.-корр. РАН Е.В. Аметистова – 4-е изд., перераб и доп. – М.:
Издательский дом МЭИ, 2008. Том 2. Современная электроэнергетика / Под ред.
профессоров А.П. Бурмана и В.А. Строева – 632 с.
3. Схемы и подстанции электроснабжения: справочник: учеб. пособие / Г.Н.
Ополева. – Москва: ФОРУМ, 2006. – 479 с.
4. Балаков Ю.Н., Мисриханов М.Ш., Шунтов А.В. Проектирование схем электроустановок: Учебное пособие для вузов. – 2-е изд., стереот. – М.:
Издательский дом МЭИ, 2006. – 288 с.
5. Электрическая часть электростанций и подстанций: учебное пособие / Н.В. Коломиец, Н.Р. Пономарчук, В.В. Шестакова – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2007. – 143 с.
6. Электрическая часть станций и подстанций: учебник / А.А. Васильев, И.П. Крючков, Е.Ф. Наяшкова [и др.]. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва:
Энергоатомиздат, 1990. – 576 с.

Анна

Исследования ученых о взаимосвязи ума и красоты говорят о том, что умные люди – красивые!

Задать вопрос

Представленная информация была полезной?

ДА

86.75%

НЕТ

13.25%

Проголосовало: 249

или напишите нам прямо сейчас:

⚠️ Пожалуйста, пишите в MAX или заполните форму выше.

В России Telegram и WhatsApp блокируют - сообщения могут не дойти.

Написать в MAXНаписать в TelegramНаписать в WhatsApp

Отзывы наших клиентов

1 2 ... 12 ►