Особенности собственных нужд гидравлических электростанций

Ввиду простоты технологического процесса производства электроэнергии на ГЭС, расход на собственные нужды значительно меньше, чем на ТЭС и АЭС, и составляет 0,5-3% от установленной мощности. Меньшие значения относятся к агрегатам большей мощности ГЭС.

Для ГЭС характерна большая доля общестанционной нагрузки по сравнению с агрегатной. Последняя составляет не более 30% от суммарного потребления на собственные нужды.

Потребители агрегатных СН располагаются в непосредственной близости от агрегата и питаются на напряжении 0,4 кВ и реже 6,3 кВ. Потребителями агрегатных СН являются:

насосы технического водоснабжения агрегатов – водяная смазка турбинных подшипников, маслоохладители подпятника и подшипников гидрогенератора, воздухоохладители гидрогенератора;

маслонасосы и компрессоры зарядки маслонапорной установки (МНУ) и системы регулирования гидротурбины;

насосы откачки воды с крышки турбины из-за протечек в проточной части гидроагрегата;

вентиляторы и насосы системы охлаждения трансформаторов;

вспомогательные устройства системы возбуждения.

Потребители общестанционных СН относятся ко всем станции в целом и питаются на напряжении 0,4 кВ.

Схемы собственных нужд электростанций

Схемы собственных нужд электростанций различного типа имеют общие черты. Потребители единичной мощностью выше 200 кВт работают на напряжении 6,3 кВ. Потребители единичной мощностью ниже 200 кВт работают на напряжении 0,4 кВ. Секции и выключатели напряжением 6,3 кВ конструктивно скомпонованы в виде комплектного распределительного устройства. Секции и автоматические выключатели 0,4 кВ собраны в низковольтное комплектное устройство (НКУ). От секций КРУ и НКУ отходят многочисленные кабельные линии к электродвигателям и прочим устройствам.

В нормальном режиме потребители СН 6,3 кВ питаются от рабочих трансформаторов собственных нужд (ТСН), подключенных отпайкой к генераторному токопроводу соответствующего генератора напряжением 10,5-24 кВ. В том случае, когда напряжение генератора составляет 6,3 кВ, то есть равно напряжению на секциях СН первой ступени, вместо трансформатора применяют токоограничивающий реактор. Рабочий ТСН или рабочий токоограничивающий реактор СН подключаются между генераторным выключателем и блочным повышающим трансформатором. Такое подключение даёт возможность запитать собственные нужды от энергосистемы при отключенном генераторе. Исключение составляют агрегатные собственные нужды ГЭС и ГАЭС (где отпайка к СН расположена между генераторным выключателем и генератором), а также собственные нужды АЭС с присоединением двух генераторов к одному блочному трансформатору (где отпайка к СН расположена между двумя генераторными выключателями – например, реактор РБМК-1000).

При нарушении питания от ТСН происходит автоматическое переключение на резервный трансформатор собственных нужд (РТСН), подключенный к одному из РУ повышенного напряжения (110, 220 или 330 кВ). Гораздо реже РТСН подключают к третичной обмотке автотрансформатора связи. Таким образом, резервирование на напряжении 6,3 кВ – явное, то есть имеется специально предусмотренный РТСН, который в нормальном режиме работает на холостом ходу. Электроэнергия поступает к секциям СН от РТСН по специальной магистрали резервного питания (МРП). Мощность РТСН, как правило, либо равна мощности ТСН, либо на одну ступень превышает мощность ТСН. Это сделано для того, чтобы обеспечить уверенный самозапуск агрегатов собственных нужд при исчезновении питания рабочего ТСН.

Трансформаторы ТСН и РТСН с номинальной мощностью до 16 МВА выполняются нерасщеплёнными, а при мощности 25 МВА и выше имеют расщеплённую обмотку низшего напряжения. Эти трансформаторы имеют устройство регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). Описанные ТСН и РТСН с низшим напряжением 6,3 кВ называются трансформаторами первой ступени трансформации.

Потребители напряжением 0,4 кВ питаются от трансформаторов второй ступени трансформации с высшим напряжением 6,3 кВ и низшим напряжением 0,4 кВ. Указанные трансформаторы подключены к секциям собственных нужд 6,3 кВ. Резервирование собственных нужд 0,4 кВ – неявное, то есть специальный резервный ТСН отсутствует, а при выходе из строя трансформатора 6,3/0,4 кВ происходит автоматическое переключение на аналогичный трансформатор соседней секции, который в нормальном режиме загружен.

На рис. 11.1 показан фрагмент схемы СН, который является общим для электростанции любого типа. Нормально отключенные выключатели здесь и далее зачернены.

Рис. 11.1. Типовая схема собственных нужд

Далее рассмотрим специфику построения схем СН для электростанций различного типа.