И исходные данные

 

Схема выдачи мощности определяет распределение генераторов между РУ разных напряжений, трансформаторную и автотрансформаторную связь между РУ, способ соединения генераторов с блочными трансформаторами, точки подключения пускорезервных и резервных трансформаторов собственных нужд.

При проектировании схемы выдачи мощности станции на первом этапе намечаются варианты ее исполнения. На втором этапе для каждого варианта определяются перетоки мощности через блочные трансформаторы и автотрансформаторы связи, и осуществляется их выбор, вычисляются потери энергии в блочных трансформаторах и автотрансформаторах связи, определяется ущерб от ненадежности работы элементов схемы выдачи мощности, находятся капитальные, эксплуатационные и приведенные затраты. В результате сравнения вариантов схемы выдачи мощности АЭС по критерию минимума приведенных затрат выявляется рациональный вариант.

Исходными данными для выбора схемы выдачи мощности являются следующие: значения повышенных напряжений и количество РУ, с шин которых электроэнергия отдается в энергосистему; стоимость потерь 1 кВт ч электроэнергии β; мощности электростанции, выдаваемые на повышенных напряжениях в энергосистему или в местный промышленный район.

Для мощности, выдаваемой в энергосистему или местный промышленный район, указываются максимальная активная мощность Р _{с(пр), max}, минимальная активная мощность Р _{с(пр), min}, максимальный коэффициент мощности cosj_{c(пр), max}, время использования максимальной нагрузки Т _{с(пр), max}.

 

 

Варианты схемы выдачи мощности

 

 

Если мощность станции выдается на одном повышенном напряжении, то все блоки присоединяются к РУ данного напряжения и выполняется лишь выбор схемы исполнения блоков генератор-трансформатор.

Различают следующие схемы исполнения блоков (АЭС): генератор-трансформатор (рис. 2.1,а), генератор-трансформатор с генераторным выключателем или выключателем нагрузки (см. рис. 2.1,б), укрупненный блок (см. рис. 2.1,в), объединенный блок (см. рис. 2.1,г), блок генератор-автотрансформатор связи (см. рис. 2.1,д), блок генератор-трансформатор с двумя выключателями (см. рис. 2.1,е) и др.

Согласно Hормам технологического проектирования [1], в блоке между генератором и двухобмоточным трансформатором должен устанавливаться генераторный выключатель. В случае отсутствия выключателя на соответствующий ток отключения разрешается применение выключателя нагрузки.

При выборе схемы исполнения блока необходимо учитывать, что наличие генераторного выключателя в блоке (см. рис. 2.1,б) снижает количество операций с выключателями в РУ повышенного напряжения, увеличивая тем самым его надежность.

 

 

Рис. 2.1. Схемы выполнения блоков генератор-трансформатор

 

Пуск и останов блока выполняются с помощью рабочего трансформатора собственных нужд и генераторного выключателя. Снижаются требования к количеству и мощности резервных трансформаторов собственных нужд.

 

В блоках генератор-трансформатор АЭС мощностью 1000 МВт устанавливаются аппаратные генераторные комплекты (АГК) типа КАГ-24-30/30000. АГК содержит выключатель нагрузки и разъединитель на номинальное напряжение 24 кВ и номинальный ток 30 кА, а также четыре трансформатора напряжения (ЗHОЛ 06-24-УЗ) с вторичной номинальной мощностью, равной 75 В А класса точности 0,5.

Укрупненные блоки (см. рис. 2.1,в) применяются в схемах АЭС, когда к одному блочному трансформатору, простому или с расщепленными обмотками, подключается несколько генераторов.

Схема объединенного блока (см. рис. 2.1,г) используется в схемах электрических соединений АЭС при установке двух блоков генератор-трансформатор на один энергетический реактор. Подсоединение блочных трансформаторов на высокое напряжение через общий выключатель приводит к упрощению схемы РУ повышенного напряжения.

Подключение генератора к третичной обмотке автотрансформатора связи (см. рис. 2.1,д) сокращает количество трансформаторов в схеме электростанции. Однако особенности режима работы автотрансформатора налагают ограничения на условия его работы: перетоки мощности должны быть направлены от РУ СH в сторону РУ ВH.

Hаличие двух генераторных выключателей в схеме блока АЭС (см. рис. 2.1,е) снижает его надежность, но при этом обеспечивается режим аварийного расхолаживания энергетического реактора за счет энергии выбега генератора блока, не связанного с энергосистемой (выключатель Q1 отключен). Пуск и останов блока осуществляются от рабочего ТСH.

При двух и более РУ повышенного напряжения варианты схемы выдачи мощности формируются путем варьирования количества блоков различного исполнения, подключаемых к разным РУ повышенного напряжения, а также путем изменения вида связи между РУ. Связь между РУ может выполняться с помощью трехобмоточных трансформаторов и автотрансформаторов, если мощность, отдаваемая на одном напряжении, составляет 15% и более мощности, отдаваемой на другом напряжении, а также с учетом перспективы развития нагрузок на обоих напряжениях [1].

При этом, если мощность электростанции выдается через шины РУ в электрические сети с эффективным заземлением нейтрали (110 кВ и выше), то для связи РУ применяются один или два автотрансформатора связи без подключения или с подключением к их обмоткам низкого напряжения через генераторные выключатели одного или двух генераторов.

Для одной группы из однофазных автотрансформаторов связи устанавливается резервная фаза, присоединение которой на место заменяемой фазы осуществляется путем перекатки. При двух группах однофазных автотрансформаторов резервная фаза может не устанавливаться.

Для соединения РУ, сети которых работают с различными режимами нейтрали (например, 110 или 35 кВ) или при малой нагрузке на стороне СH, используются соответственно трехобмоточный трансформатор или два двухобмоточных трансформатора.

На АЭС предусматривается по два автотрансформатора связи, если имеется транзит мощности через шины РУ электростанции или нарушается электроснабжение потребителей местного промышленного района при установке одного автотрансформатора связи, или минимальная нагрузка потребителей, подключенных к шинам РУ СH, меньше технологического минимума отделившихся блоков. Технологический минимум для энергоблоков целесообразно принять:

- для энергоблока с ВВЭР-1000 - 300 МВт;

- для энергоблока с ВВЭР-440 - 5,5…7 % 440 МВт.

Общее количество составленных для сравнения вариантов схемы выдачи мощности может оказаться более десяти. При ручном счете из этого множества вариантов путем логического сравнения отбираются два-три наиболее перспективных варианта. Предварительный отбор вариантов осуществляется в соответствии с заданными условиями и опытом проектирования, а также определяется здравым смыслом:

n мощность блока не должна превышать резерв мощности в системе, что ограничивает область допустимых вариантов исполнения блоков;

n подключение генератора к третичной обмотке автотрансформатора связи может вызвать существенное увеличение мощности автотрансформатора по сравнению с мощностью перетока, конструктивные сложности при его размещении на территории электростанции и трудности в выполнении гибких связей с РУ;

n перетоки мощности через автотрансформаторы связи не должны превышать мощность блока более чем в 1,5 раза (при отсутствии транзита мощности через шины РУ станции) [1].