Собственные нужды электростанций.

 

Для обеспечения производства электрической и тепловой энергии требуется значительное количество механизмов, приводом которых в большинстве случаев являются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Для некоторых рабочих машин используются паротурбинный и синхронный привод.

На тепловых электрических станциях энергия расходуется на приготовление и транспортировку топлива, подачу питательной воды и воздуха в котел, удаление дымовых газов, охлаждение конденсата и др.

На АЭС энергия используется на принудительную циркуляцию теплоносителя через активную зону, общим для всех типов станций есть расход на освещение и вентиляцию помещений, техническое водоснабжение. На ГЭС – управление гидро- и электротехническим оборудованием, обогрев гидротехнического оборудованием в зимнее время. Собственное потребление э/э зависит от типа электростанций, вида топлива и способа его сжигания, наличия турбопривода.

Расход электрической энергии на собственные нужды.

Тип установки	Рсн мах/Руст, %
ТЭЦ – пылеугольная газо-мазутная	8-14 5-7
КЭС – пылеугольная газо-мазутная	6-8 3-5
ТЭЦ – с газовым тепло. с водным тепло.	5-14 5-8
ГЭС – малой и средней мощности. большой мощности	3-2 1-0.5

Механизмы с.н. электроприводом или турбоприводом, понижающие трансформаторы и распределительные устройства, независимые источники, системы управления образуют систему собственных нужд электростанций.

Электроснабжения системы с.н. осуществляется от генераторов станции и системы.

Наиболее простым является схема с непосредственной связью системы с.н. с сетью энергосистемы. Недостатком такой схемы является зависимость напряжения и частоты в с.н. от режима энергосистемы.

Другим может быть решением, когда используются автономные источники питания: от вспомогательного генератора находящегося на одном валу с основным или на валу вспомогательной турбины.

Такие схемы значительно увеличивают стоимость единицы установленной мощности, усложняют эксплуатацию и являются менее надежными чем при электроснабжении через отпайку.

Электроснабжения от автономных источников может быт полезным при авариях как резервный источник питания.

Потребители СН относятся к I категории по надежности питания и требуют снабжения от двух независимых источников.

Их делят также на ответственные и неответственные.

Кратковременная остановка ответственных потребителей приводит к аварийному отключению и разгрузке агрегатов станции.

Кратковременная остановка неответственных потребителей не приводит к немедленному аварийному останову оборудования.

В котельном отделении ответственными потребителями являются: дымососы, дутьевые вентиляторы, питатели пыли, к неответственным: смывные и бачерные насосы системы залошлакоудаления, электрофильтры.

К ответственным механизмам машинного отделения относятся: питательные, циркуляционные, конденсатные насосы, маслонасосы турбины и генераторов, маслонасосы системы уплотнения вала генератора.

К неответственным – сливные насосы регенеративных подогревателей, дренажные, на ТЭЦ – сетевые насосы.

Прекращения эл. Снабжения дымососов, ДВ и питателей пыли приводит к срыву факела и остановке парового котла.

Отключение конденсатных и циркуляционных насосов приводит к срыву вакуума турбин и к их аварийной остановке.

К числу особоответственных потребителей с.н. относят маслонасосы системы смазки ТГ и уплотнений вала генератора. Они резервируются от АКБ.

На ТЭЦ имеются также многочисленные механизмы общестанционного назначения, которые относят к неответственным.

По виду момента сопротивления механизмы с.н. делятся на две группы: с практически независимым от частоты вращения моментом сопротивления и со степенной зависимостью момента сопротивления от частоты.

Примером механизмов с постоянным моментом сопротивления является краны, лебедки, угледробилки, компрессоры, питатели пыли. Начальный пусковой момент у них выше номинального из-за трения покоя, что говорит о тяжелых условиях пуска (1).

У механизмов с вентиляторным моментом сопротивления (2) М_{с нач}=0-0.3 и определяется в основном трением в подшипниках. Это тягодутьевые механизмы котлов (дымососы, вентиляторы) и центробежные насосы, которые работают без противодавления, преодолевая в основном только динамическое сопротивление трубопроводной системы: циркуляционные насосы турбин, главные циркуляционные насосы АЭС.

Многочисленную группу механизмов составляют центробежные насосы, имеющие более сильную, чем квадратичная зависимость момента сопротивления от частоты. Они преодолевают не только динамическое сопротивление, но и статическое, обусловленное только высотой подачи воды или противодавлением.

Это питательные, подпиточные, конденсатные насосы.

3 – пуск с закрытой задвижкой.

Если во время пуска при прохождении т. С открыть задвижку на напорном трубопроводе, это из-за противодавления момент сопротивления резко возрастет до своего номинального значения, а насос разовьет номинальную производительность.

При пуске с открытой задвижкой и обратным клапаном момент сопротивления совпадает с кривой аb, после открытия обратного клапана М_с изменяется быстрее, чем по квадратичной зависимости – кривая 4.

При выборе мощности двигателя нужно, чтобы его номинальная мощность была больше расчетной на валу механизма, частоты вращения двигателя и механизма должны быть согласованы. Возможность спешного пуска определяется совмещением на одном графике характеристик двигателя и механизма.

Необходимо, чтобы при п=0 выполнялось условие М_{с дв}>М_торм. Так как в процессе пуска двигателя потребляется ток, значительно превышающий номинальный, то при тяжелых условиях пуска время переходного процесса возрастает, что момент является причиной перегрева обмоток.

На электростанциях наиболее тяжелые условия пуска для механизмов с постоянным моментом сопротивления и для некоторых механизмов с вентиляторным моментом, но большой маховой массой (дымососы, резервный возбудитель).

Напряжение АД выбирают в зависимости от одиночный мощности и номинального напряжения системы собственных нужд. Обычно на станциях имеется два напряжения с.н.; высшее (6 или 3 кВ) и низшее (0.4/0.22 кВ).

Подавляющее число механизмов с.н. имеет электрический привод. Это асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Они конструктивно просты, надежны в эксплуатации, имеют сравнительно высокий КПД и cosφ, а их пусковые характеристики могут быть согласованы с характеристиками механизмов с помощью глубокопазных двигателей за счет использования двух обмоток на роторе. Большим преимуществом асинхронного двигателя является возможность из пуска от полного напряжения сети без специальных пусковых устройств и способность группы электродвигателей восстанавливать нормальный режим работы после глубокой посадки напряжения (самозапуск).

Свойства АД определяются их механическими характеристиками М_c=f(S) и зависимостями тока статора от относительной частоты вращения, а также такими параметрами b_н=М_макс/М_ном, кратность пускового момента b_пуск=М_п./М_ном, критическое скольжение. Глубокопазные и двухклеточные двигатели обладают лучшими пусковыми характеристиками то дороже и менее надежны.

1- двигатели обычные

2- с глубокими пазом

3- с двойной клеткой на роторе.

На ТЭЦ, КЭС, АЭС высшее напряжение с.н. как правило составляет 6 кВ.

Напряжение 3 кВ допускается на расширяемые станции уже имевших это напряжение. На ТЭС с мощными агрегатами экономически оправданным может быть напряжение 10 кВ. Препятствием к применению этого напряжения является более высокая стоимость таких двигателей.

Привод дымососов и вентиляторов центробежного типа осуществляются обычно двухскоростными асинхронными двигателями.

На ГЭС основная часть механизмов питается от сети 0.4/0.22 и только отдельные крупные механизмы от сети 6 кВ.

На подстанциях для двигателей до 170 кВ применяют напряжение 0.4 кВ, а для более крупных 3, 6 или 10 кВ.