Собственные нужды электростанций.

Особенности собственных нужд тепловых электростанций

Как отмечалось в главе 3, состав собственных нужд ТЭС зависит от используемого цикла (ПТУ, ГТУ, ПГУ), от вида сжигаемого топлива и от наличия теплофикации. Ориентировочно мощность электродвигателей СН по отношению к мощности генератора составляет:

8-14 % для пылеугольной ТЭЦ;

5-7 % для газомазутной ТЭЦ;

6-8 % для пылеугольной КЭС;

3-5 % для газомазутной КЭС.

В подавляющем большинстве случаев приводом механизмов СН являются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, работающие на напряжении 6,3 кВ (мощностью более 200 кВт) и 0,4 кВ (мощностью менее 200 кВт). Реже приводом механизма является синхронный двигатель переменного тока, двигатель постоянного тока, отдельная паровая турбина небольшой мощности.

Синхронные электродвигатели применяются на пылеугольных ТЭС для привода мельниц. К таким двигателям не предъявляются требования по обеспечению успешного самозапуска в случае кратковременных перерывов питания, как к АЭД. Это связано с наличием промежуточного бункера угольной пыли, который по своей конструкции напоминает сужающуюся воронку. Во время останова мельницы угольная пыль, постепенно оседая в бункере, будет продолжать поступать в топку котла.

Электродвигатели постоянного тока применяются в том случае, если исполнительный механизм достаточно ответственный, подвержен регулированию в широком диапазоне, относительно маломощный. Это такие механизмы как маслонасосы уплотнений вала генератора, маслонасосы смазки подшипников турбины и генератора, механизмы СУЗ ядерного реактора.

Турбопривод применяется для вращения питательных и бустерных насосов мощных энергоблоков. Питательные насосы имеют наибольшее удельное потребление мощности среди остальных механизмов СН. Так, например, на блоке ТЭС мощностью 200 МВт суммарная мощность механизмов СН равна 27 МВт, в том числе мощность двух питательных электронасосов
2 ∙ 4 = 8 МВт, что составляет около 30 % от нагрузки СН блока. Турбопривод позволяет существенно снизить электрическую нагрузку собственных нужд, создавать высокие скорости вращения, регулировать производительность механизма.

Особо следует подчеркнуть специфику цикла ГТУ, где отсутствует большинство механизмов, имеющихся в цикле ПТУ. Напомним, что в цикле ГТУ единственный механизм (компрессор), имеющий аналог в цикле ПТУ (дутьевой вентилятор), вращается не за счёт электропривода, а за счёт газовой турбины. Поэтому электрическая мощность механизмов СН в цикле ГТУ гораздо меньше, чем в цикле ПТУ в удельном соотношении к мощности блока.

Особенности собственных нужд атомных электростанций

Собственные нужды АЭС отличаются от СН КЭС наличием дополнительных механизмов реакторной установки, важнейшим из которых является главный циркуляционный насос (ГЦН), подающий теплоноситель в ядерный реактор. Блоки с реакторами БН имеют дополнительную нагрузку электрообогрева натриевых контуров. Ориентировочно мощность электродвигателей СН по отношению к мощности генератора составляет 5-8 %.

С точки зрения надёжности электроснабжения, к собственным нуждам АЭС предъявляются более жёсткие требования, чем в случае остальных электростанций. В соответствии с [11] потребители СН АЭС делятся на 3 группы.

Первая группа – потребители постоянного и переменного тока, не допускающие по условиям безопасности или сохранности основного оборудования перерывы питания больше, чем на доли секунды во всех режимах, включая режим полного исчезновения переменно напряжения от рабочих и резервных трансформаторов СН, и требующие обязательного наличия питания после срабатывания аварийной защиты (АЗ) реактора. Потребители первой группы питаются от систем аварийного электроснабжения. В нормальном и аварийном режиме эти потребители получают питание от агрегатов бесперебойного питания.

К первой группе относятся контрольно-измерительные приборы и автоматика защиты реактора, аварийные маслонасосы смазки подшипников турбоагрегата и уплотнения вала генератора, ГЦН с малой инерционной массой, приводы СУЗ и т. п.

Вторая группа – потребители переменного тока, допускающие перерывы питания на время, определяемое условиями безопасности или сохранности основного оборудования и требующие обязательного наличия питания после срабатывания АЗ реактора. Потребители второй группы подключены к системе надёжного питания. В нормальном режиме эти потребители получают питание от рабочих и резервных трансформаторов собственных нужд, в аварийном – от автономных дизель-генераторов (или реже от ГЭС, ГТУ).

Ко второй группе относятся механизмы расхолаживания реактора и локализации аварии в различных режимах, включая максимальную проектную аварию, аварийные питательные насосы, противопожарные насосы, ГЦН натриевых контуров реакторов БН.

Третья группа – потребители переменного тока, допускающие перерыва питания на время автоматического ввода резерва, и не требующие обязательного наличия питания после срабатывания АЗ реактора. Потребители третьей группы подключены к системе нормальной эксплуатации. В нормальном режиме эти потребители получают питание от рабочих и резервных трансформаторов собственных нужд, в аварийном режиме происходит обесточивание данных потребителей.

К третьей группе относятся ГЦН с большой инерционной массой, а также большинство механизмов цикла ПТУ. Собственные нужды ТЭС соответствуют по надёжности собственным нуждам третьей группы АЭС.

Если для ТЭС источниками питания собственных нужд являются ТСН, РТСН и аккумуляторная батарея, то для АЭС это ТСН, РТСН, дизель-генераторы и агрегаты бесперебойного питания. Из соображений надежности количество и мощность рабочих и резервных ТСН превышает аналогичные показатели по ТЭС. Дизель-генераторы запускаются относительно долго – минимум за 10-15 с, но после этого длительно вырабатывают необходимую мощность. Агрегаты бесперебойного питания при исчезновении напряжения от энергосистемы переключают питание на резервный источник – аккумуляторную батарею. Причём это переключение происходит мгновенно, без разрыва синусоиды тока. Емкость аккумуляторной батареи ограничена несколькими десятками минут.