Файл: Национальный исследовательский университет.pdf

Основное электрооборудование станций и подстанций трансформаторы, автотрансформаторы, преобразователи, компенсирующие устройства, реакторы
Национальный исследовательский университет
Автор:
Рашевская М.А., к.т.н., доцент
Москва 2021 НИУ МЭИ
Лекция 4

Оборудование станций
В зависимости от типа электростанции (ГЭС, КЭС, ТЭЦ, АЭС,
ГАЭС) в основное электрооборудование станций входят:
 турбина (различного типа);
 турбо-или-гидрогенератор;
 трансформатор;
 коммутационное оборудование;
 открытые (ОРУ) и закрытые (ЗРУ) распределительные устройства;
 система питания собственных нужд станции;
 системы защиты и автоматики;
 система заземления, включая заземлители и контур заземления;
 молниезащитные сооружения;
 вспомогательные системы.

Гидрогенератор
Гидрогенератор -синхронная явнополюсная электрическая машина с вертикальным валом, предназначенных для непосредственного соединения с гидравлическими турбинами. В зависимости от мощности турбины и напора воды частота вращения гидрогенераторов колеблется от
50 до 600 об/мин. Для того чтобы при таких частотах вращения получить переменное напряжение частотой 50 Гц, гидрогенераторы должны иметь несколько десятков полюсов.

Ротор явнополюсной машины
Частота индуцируемых в обмотках ЭДС зависит от числа пар полюсов р и частоты вращения ротора п:
f
1
= pn/60. (1)
для получения стандартной частоты f
1
=
50 Гц при р=1 нужно иметь частоту вращения n = 3000 об/мин, а при р = 24 n
= 125 об/мин.
При подсоединении нагрузки, Частота вращения поля относительно статора
n
1
= 60 f
1
/p. (2)
Заменяя в (2) частоту ее значением из (1), получаем
n
1
= n.
Равенство частот вращения ротора п и поля якоря n
1
является характерной особенностью синхронной машины, обусловившей ее название.

Турбогенератор
Общий вид ротора турбогегнератора
1-контактные кольца, 2-кольцевые бандажи,
3-бочка ротора, 4-вентилятор, 5-вал
Неявнополюсные роторы имеют главным образом синхронные генераторы, предназначенные для непосредственного соединения с паровыми турбинами. Такие машины называют турбогенераторами.
Турбогенераторы для тепловых электрических станций имеют частоту вращения 3000 об/мин и два полюса, а для атомных станций - 1500 об/мин и четыре полюса.
1 2
3 4
5

Трансформаторы генераторные масляные класса напряжения 220 и 500 кв.
Тип
Номин.
мощность,
кВА
Номинальные
напряжения
обмоток, кВ
Схема и
группа
соедине-
ния
обмоток
Вид
охлажде-
ния
Масса, т
Длина ,
ширина,
высота,
мм
ВН
НН
ТДЦ-
400000/220
-У1
400000 242,0 15,75; 20
У
Н
/Д-11
ДЦ
307,5 11080 х
5520 х
8880
ТДЦ-
400000/500*)
400000 525 15,75; 20
Ун/Д-11
ДЦ
320
Повышающие трансформаторы – повышают напряжение с генераторного-
6,,3; 10,5; 21 до напряжения канализации электроэнергии -110, 220, 330, 500 кВ

Виды подстанций
 Сборные
- оборудование поставляется отдельно и монтируется на месте.
 Комплектные
– оборудование поставляется стандартизированными блоками.
По назначению делятся:
УРП – узловые распределительные п/ст;
РП –распределительная подстанция;
ТП – трансформаторная подстанция с трансформацией напряжения;
ГПП – главная понизительная подстанция;
ПГВ – подстанция глубокого ввода с упрощенной схемой коммутации на высоком напряжении.

Комплектные трансформаторные подстанции
Высоковольтная комплектная трансформаторная подстанция для горных разработок угледобывающих предприятий.

БКПТН
БКПТН –блочная комплектная подстанция на 10/0,4 кВ, может быть одно-и двух-трансформаторной

Основные элементы электроподстанций
 Силовые трансформаторы, автотрансформаторы.
 Вводные конструкции для воздушных и кабельных линий электропередачи.
 Открытые (ОРУ) и закрытые (ЗРУ) распределительные устройства.
 Система питания собственных нужд подстанции.
 Системы защиты и автоматики.
 Система заземления, включая заземлители и контур заземления.
 Молниезащитные сооружения.
 Вспомогательные системы.

подстанция

Силовые трансформаторы

Принцип действия и схема

Элементы конструкции трансформатора
1,2,3 - пробки для взятия пробы и спуска остатка масла;
4 -поверхность охлаждения;
5 - щиток заводской;
6,7- крепежные элементы;
8 - маслоуказатель;
9 - крюк для подъема трансформатора;
10 – ввод ВН;
11 – ввод НН;
12 - болт заземления.

Трансформатор типа ТМГ

Масляные трансформаторы
Охлаждение- трансформаторное минеральное масло
До 2500 кВА –
естественное масляное охлаждение - М.
До 40000 с дутьем - Д.
Свыше 40000 – с дутьем и принудительной циркуляцией масла –ДЦ.
Расширительный бак

Трансформаторы трехфазные двухобмоточные масляные с регулированием напряжения под нагрузкой класса напряжения 110 кВ
Тип
Номинальные
напряжения обмоток, кВ
Схема и
группа
соединения
обмоток
Вид, диапазон
и число
ступеней
регулирования
напряжения
Охлажде-
ние
Масса, т
ВН
НН
ТРДН-
25000/110-
У1
115 6,3-6,3 10,5-
10,5 10,5-6,3
Ун/Д-Д-11-
11
РПН в нейтрали ВН
+16%
+9ступеней
Д
52
ТРДН-
40000/110-
У1
115 6,3-6,3 10,5-
10,5 10,5-6,3
Ун/Д-Д-11-
11
РПН в нейтрали ВН
+16%
+9ступеней
Д
61,2
ТРДЦН-
63000/110-
У1
115 6,3-6,3 10,5-
10,5 10,5-6,3
Ун/Д-Д-11-
11 >> >>
РПН в нейтрали ВН
+16%
+9ступеней
ДЦ
78,05 >> >>

Сухие трансформаторы
Выполняются на мощности менее
2500 кВА
С глафиолевой изоляцией
(эпоксидный компаунд).

Автотрансформаторы
Трехобмоточные трансформаторы.
Имеют электрическую связь обмоток высокого и среднего напряжения, и широкие пределы регулирования напряжения.
Часто используются при больших передаваемых мощностях на напряжения
220/35/6 кВ.

АВТОТРАНСФОРМАТОРЫ ОДНОФАЗНЫЕ И ТРЕХФАЗНЫЕ
МАСЛЯНЫЕ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ ПОД
НАГРУЗКОЙ ДЛЯ СВЯЗИ СЕТЕЙ 110, 220 и 500 кВ.
Тип
Номинальная
мощность, МВА
Макс.
Допус-
тимый
ток
Номинальные
напряжения, кВ
Рег-е
напря-
жения
Охлаж-
дение
Габари-
ты, мм
Всего
Обм.
НН
в
общей
Обм., A
ВН
СН
НН
АОДЦТ
Н-
167000/
500/220
167 50 67 83 750 500/  230/  10,5; 11,
0; 38,5 13,8
РПН в линии
СН
+6х2%,
ДЦ
8625 х
5270 х
9980
АТДЦТ
Н-
125000/
220/110
125 63 365 230 121 6,3; 6,6;
10,5;
11,0;
38,5
РПН в линии
СН
+6х2%,
>>
10250 х
5550 х
8150

Устройства регулирования напряжения
ПБВ
– переключение без возбуждения - устройство регулирования напряжения при отключенном трансформаторе. Им снабжаются двухобмоточные трансформаторы на напряжение 10/0,4 кВ
РПН
– регулирование под нагрузкой- устройство для нечастых переключений на другую отпайку работающего трансформатора.

Вводные конструкции для воздушных и кабельных линий электропередачи- разрядники
1. Общее обозначение разрядника.
2. Разрядник трубчатый.
3. Разрядник вентильный и магнитовентильный.
4. ОПН-ограничитель перенапряжений.
Разря́дник
— электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапряжений в электротехнических установках и электрических сетях.
Вентильный разрядник
ОПН

РУВН и РУНН
РУВН
– распределительное устройство высокого напряжения.
РУНН
– распределительное устройство низкого напряжения.
Распределительные устройства могут быть открытыми ОРУ и закрытыми ЗРУ, а также встроенными (внутренними) ВРУ.

Элементы открытых (ОРУ) и закрытых
(ЗРУ) распределительных устройств:
 Системы и секции шин.
 Силовые выключатели.
 Разъединители.
 Измерительное оборудование (измерительные трансформаторы тока и напряжения, измерительные приборы).
 Оборудование ВЧ-связи между подстанциями
(конденсаторы связи, фильтры присоединения).
 Токоограничивающие, регулирующие устройства
(конденсаторные батареи, реакторы, фазовращатели и пр.).
 Преобразователи частоты, рода тока (выпрямители).

ОРУ. Разрядники серии РВО, РВН,
РВС

Системы шин
РУ с одной секцией сборных шин (без
секционирования)
К преимуществам такого РУ можно отнести простоту и низкую себестоимость. К основным недостаткам относятся неудобства в эксплуатации, из-за которых такая система не получила широкого применения:
Профилактический ремонт любого элемента РУ должен сопровождаться отключением всего РУ — а значит лишением всех питающихся от РУ потребителей электроэнергии.
Авария на сборных шинах так же выводит из строя всё РУ.

На низковольтных РУ (6-10кВ) секционный выключатель обычно оставляют отключённым, так что связанные между собой секции работают независимо друг от друга. Если питание одной из секций пропадёт, сработает устройство АВР, которое отключит вводной выключатель секции и включит секционный выключатель.
Потребители секции с отключённым питанием будут получать электроэнергию от питания смежной секции через секционный выключатель.
Используется в РУ 6 — 35 кВ подстанций и 6 — 10 кВ станций типа ТЭЦ.
РУ с двумя и более секциями
Выполняются в виде нескольких секций, каждая из которых имеет своё питание и свою нагрузку, соединённых между собой секционными выключателями.

Коммутационные аппараты
Разъединитель
- коммутационный аппарат, который который обеспечивает в отключенном положении изоляционный промежуток, удовлетворяющий нормированным требованиям
Отделитель
- электрический аппарат для надёжного отключения отдельных участков электрической сети высокого напряжения при отсутствии в них тока.
Короткозамыкатель
- это быстродействующий контактный аппарат, который по сигналу релейной защиты создает искусственное КЗ сети.
Силовые выключатели
- предназначены для оперативных включений и отключений отдельных цепей или электрооборудования в энергосистеме, в нормальных или аварийных режимах, при ручном или автоматическом управлении.
РВЗ 10/400 У2

Измерительное оборудование
Измерительные
трансформаторы тока и
напряжения
предназначены для уменьшения первичных токов и напряжений до значений, наиболее удобных для подключения измерительных приборов, реле защиты, устройств автоматики.
Применение измерительных трансформаторов обеспечивает безопасность работающих, так как цепи высшего и низшего напряжения разделены, а также позволяет унифицировать конструкцию приборов и реле.
Измерительные трансформаторы тока на напряжение 6-10 кВ
Измерительные трансформаторы напряжения

Крепление разрядника РДИМ-10-К-II
УХЛ1

Закрытое распредустройство (ЗРУ)
 Типичный класс напряжения: 35…110 кВ, реже 220 кВ. Для ЗРУ применяют специальное оборудование.
 Комплектное распределительное устройство (КРУ) —
распределительное устройство, собраное из типовых унифицированых блоков (т. н. ячеек) высокой степени готовности, собранных в заводских условиях. На напряжении до 35 кВ ячейки изготовляют в виде шкафов, соединяемых боковыми стенками в общий ряд. В таких шкафах элементы с напряжением до 1 кВ выполняют проводами в твердой изоляции, а элементы от 1 до 35 кВ
— проводниками с воздушной изоляцией.
 Для напряжений выше 35 кВ воздушная изоляция не применима, поэтому элементы, находящиеся под высоким напряжением помещают в герметичные камеры, заполненные элегазом. Ячейки с элегазовыми камерами имеют сложную конструкцию, внешне похожую на сеть трубопроводов. КРУ с элегазовой изоляцией сокращённо обозначают КРУЭ.