Проектування схеми власних потреб ГЕС

3.4.1. Вибір двигунів для робочих механізмів власних потреб

Механізми власних потреб ГЕС за своїм призначенням поділяються на агрегатні та загальностанційні.

Агрегатні механізми власних потреб забезпечують пуск, зупинку та нормальну роботу гідроагрегатів та пов’язаних з ними блочних трансформаторів. До агрегатних механізмів власних потреб відносять:

· масляні насоси системи регулювання гідротурбіни;

· масляні насоси системи змащування підшипників гідроагрегату;

· насоси та вентилятори системи охолодження блочних трансформаторів;

· насоси водяного охолодження гідрогенератора;

· компресори системи гальмування гідроагрегатів;

· компресори масло-напірних установок (МНУ) гідроагрегатів;

· компресори віджаття води з камери робочого колесу гідроагрегатів;

· насоси відкачування води з кришки турбіни гідроагрегату.

До загальностанційних власних потреб відносяться:

· насоси технічного водопостачання;

· насоси відкачування води зі спіральних камер та відсмоктувальних труб;

· підйомні механізми затворів греблі, щитів напірних водоводів, сміттєзатримувальних грат, шандор відсмоктувальних труб;

· крани машинного залу;

· компресори РУ;

· насоси та вентилятори системи охолодження трансформаторів та автотрансформаторів зв’язку;

· пожежні насоси;

· опалення та освітлення приміщень ГЕС.

Вибір двигунів у схемі власних потреб ГЕС виконується за даними про потужності та швидкості обертання робочих механізмів, які надходять від проектантів технологічної частини ГЕС. Найчастіше використовуються асинхронні двигуни. Умови вибору двигунів механізмів власних потреб наступні:

1) номінальна потужність двигуна має бути більшою або дорівнювати потужності механізму:

; (3.58)

2) номінальна швидкість обертання двигуна має бути приблизно рівною швидкості обертання механізму:

; (3.59)

3) номінальна напруга двигуна має бути рівною 0,4 кВ.

При учбовому проектуванні схеми власних потреб ГЕС для вибору двигунів механізмів власних потреб можна використати наступну узагальнену інформацію щодо механізмів власних потреб.

Масляні насоси системи регулювання гідротурбіни. Якщо потужність гідроагрегату до 250 МВт, маслонасосний агрегат його МНУ складається з двох насосів, якщо більше 250 МВт – з трьох. Сумарна потужність насосів МНУ гідроагрегату складає біля 0,1% від номінальної активної потужності гідроагрегату. Швидкість обертання 1400…1500 об/хв.

Масляні насоси системи змащування підшипників гідроагрегату. На гідроагрегат, зазвичай, встановлюється два насоси для змащування підшипників. Їхня сумарна потужність складає біля 0,01% від номінальної активної потужності гідроагрегату. Швидкість обертання 500…700 об/хв.

Насоси та вентилятори системи охолодження блочних трансформаторів. Якщо у трифазного блочного трансформатора система охолодження «Ц» (водяне циркуляційне охолодження) то в його системі охолодження використовуються два насоси для циркуляції масла через охолоджувач. Їхня сумарна потужність складає біля 0,01% від номінальної потужності трансформатора. Швидкість обертання 1400…1500 об/хв. Якщо у трифазного блочного трансформатора система охолодження «ДЦ» (циркуляція масла з повітряним дуттям) то в його системі охолодження використовуються три насоси для циркуляції масла через повітряні охолоджувачі та три вентилятори охолодження. Їхні сумарні потужності складають 0,015% та 0,02% відповідно від номінальної потужності трансформатора. Швидкості обертання 1400…1500 об/хв для насосів, 2800…3000 об/хв для вентиляторів.

Насоси водяного охолодження гідрогенератора. Водяне охолодження використовується на гідрогенераторах потужністю 300 МВт і більше. На кожний генератор встановлюється два насоси водяного охолодження сумарною потужністю приблизно 0,05% від номінальної активної потужності генератора. Швидкість обертання 900…1000 об/хв.

Компресори системи гальмування гідроагрегатів. Обираються з розрахунку один компресор на шість гідроагрегатів, але не менше двох. Сумарна потужність компресорів біля 0,01% від встановленої потужності ГЕС. Швидкість обертання 1400…1500 об/хв.

Компресори МНУ гідроагрегатів. Обираються з розрахунку один компресор на три гідроагрегати, але не менше двох. Сумарна потужність компресорів біля 0,01% від встановленої потужності ГЕС. Швидкість обертання 1400…1500 об/хв.

Компресори віджаття води з камер робочих коліс гідроагрегатів. Обираються з розрахунку один компресор на три гідроагрегати, але не менше двох. Сумарна потужність компресорів біля 0,05% від встановленої потужності ГЕС. Швидкість обертання 1400…1500 об/хв.

Насоси відкачування води з кришки турбіни гідроагрегату. На гідроагрегат, встановлюється один насос для відкачування води з кришки турбіни потужністю приблизно 0,005% від номінальної активної потужності гідроагрегату. Швидкість обертання 1400…1500 об/хв.

Насоси технічного водопостачання. На ГЕС, зазвичай, встановлюється два насоси технічного водопостачання. Сумарна потужність складає приблизно 0,03% від встановленої потужності ГЕС. Швидкість обертання 1400…1500 об/хв.

Насоси відкачування води зі спіральних камер та відсмоктувальних труб. Використовують два насоси сумарною потужністю приблизно 0,025% від встановленої потужності ГЕС. Швидкість обертання 900…1000 об/хв.

Підйомні механізми затворів греблі, щитів напірних водоводів, сміттєзатримувальних грат, шандор відсмоктувальних труб. Для підйому затворів греблі використовуються два крани. Кожний кран має:

· два електродвигуни переміщення крану. Використовуються двигуни з фазними роторами потужністю приблизно 0,01% від встановленої потужності ГЕС кожен. Швидкість обертання 400…600 об/хв.

· електродвигун перекочування візка. Використовується двигун з фазним ротором потужністю приблизно 0,005% від встановленої потужності ГЕС. Швидкість обертання 700…750 об/хв.

· електродвигун головного підйому. Використовується двигун з фазним ротором потужністю приблизно 0,01% від встановленої потужності ГЕС. Швидкість обертання 400…600 об/хв.

· електродвигун допоміжного підйому. Використовується двигун з фазним ротором потужністю приблизно 0,0025% від потужності ГЕС. Швидкість обертання 400…600 об/хв.

Для підйому щитів напірних водоводів та сміттєзатримувальних грат використовується один кран який має:

· два електродвигуни переміщення крану. Використовуються двигуни з фазними роторами потужністю приблизно 0,02% від номінальної активної потужності гідроагрегату кожен. Швидкість обертання 700…750 об/хв.

· електродвигун перекочування візка. Використовується двигун з фазним ротором потужністю приблизно 0,01% від номінальної активної потужності гідроагрегату. Швидкість обертання 900…1000 об/хв.

· електродвигун головного підйому. Використовується двигун з фазним ротором потужністю приблизно 0,05% від номінальної активної потужності гідроагрегату. Швидкість обертання 400…600 об/хв.

· електродвигун допоміжного підйому. Використовується двигун з фазним ротором потужністю приблизно 0,03% від номінальної активної потужності гідроагрегату. Швидкість обертання 400…600 об/хв.

Для підйому шандор відсмоктувальних труб використовується один кран який має:

· два електродвигуни переміщення крану. Використовуються двигуни з фазними роторами потужністю приблизно 0,02% від номінальної активної потужності гідроагрегату кожен. Швидкість обертання 700…750 об/хв.

· електродвигун перекочування візка. Використовується двигун з фазним ротором потужністю приблизно 0,01% від номінальної активної потужності гідроагрегату. Швидкість обертання 900…1000 об/хв.

· електродвигун підйому. Використовується двигун з фазним ротором потужністю приблизно 0,05% від номінальної активної потужності гідроагрегату. Швидкість обертання 700…750 об/хв.

Крани машинного залу. В машинному залі встановлюються два крани кожний з яких має:

· два електродвигуни переміщення крану. Використовуються двигуни з фазними роторами потужністю приблизно 0,05% від номінальної активної потужності гідроагрегату кожен. Швидкість обертання 400…600 об/хв.

· електродвигун перекочування візка. Використовується двигун з фазним ротором потужністю приблизно 0,01% від номінальної активної потужності гідроагрегату. Швидкість обертання 700…750 об/хв.

· електродвигун головного підйому. Використовується двигун з фазним ротором потужністю приблизно 0,1% від номінальної активної потужності гідроагрегату. Швидкість обертання 700…750 об/хв.

· електродвигун допоміжного підйому. Використовується двигун з фазним ротором потужністю приблизно 0,05% від номінальної активної потужності гідроагрегату. Швидкість обертання 700…750 об/хв.

Компресори РУ. Системи стиснутого повітря РУ розробляються лише у випадку встановлення на РУ повітряних вимикачів. Якщо на РУ ГЕС встановлено повітряні вимикачі, то на кожній РУ встановлюється по два компресори. Сумарна потужність компресорів однієї РУ приблизно складає 0,05% встановленої потужності ГЕС. Швидкість обертання 1400…1500 об/хв.

Насоси та вентилятори системи охолодження трансформаторів та АТ зв’язку. Обираються у випадку наявності на ГЕС двох РУ, пов’язаних між собою трансформаторами або АТ. Підхід до вибору двигунів насосів та вентиляторів такий самий як і до вибору насосів та вентиляторів системи охолодження блочних трансформаторів.

Пожежні насоси. Станції пожежогасіння на ГЕС встановлюються:

· у машинному залі – 1 станція;

· біля трансформаторів або АТ зв’язку (за їх наявності) – 1 станція.

Кожна станція пожежогасіння має два насоси сумарною потужністю біля 0,05% від встановленої потужності ГЕС. Швидкість обертання 1400…1500 об/хв.

Опалення та освітлення приміщень ГЕС представляє собою чисто активне навантаження загальна потужність якого складає біля 0,1% встановленої потужності ГЕС.

Після вибору двигунів механізмів власних потреб ГЕС визначається сумарна потужність системи власних потреб ГЕС, МВт:

, (3.60)

де n – загальна кількість двигунів системи власних потреб; – номінальна активна потужність і-того двигуна, кВт; – потужність що витрачається на освітлення та опалення ГЕС, кВт.

Визначається доля витрат потужності ГЕС на власні потреби, %:

, (3.61)

де – кількість генераторів на ГЕС; а – їхня номінальна активна потужність, МВт.

3.4.2. Вибір трансформаторів власних потреб

Для електропостачання власних потреб електростанції необхідно щонайменше два незалежних джерела живлення. На ГЕС з кількістю агрегатів шість і більше, як правило, є три незалежних джерела живлення. В якості незалежних джерел живлення можуть бути використані:

· обмотка нижчої напруги блочного трансформатора за наявності генераторного вимикача;

· гідрогенератор;

· шину РУ 35…220 кВ;

· дизель-генератори.

На електростанціях на яких всі генератори включені за блочною схемою, живлення власних потреб повинно здійснюватись створенням відгалужень від шин приєднаних до обмотки нижчої напруги блочного трансформатора зі встановленням на цих відгалуженнях трансформаторів власних потреб.

Оскільки ГЕС будуються за блочним принципом, найкращим варіантом живлення схеми власних потреб є саме встановлення трансформаторів власних потреб на відгалуження від шин, підключених до обмоток нижчої напруги блочних трансформаторів. Обов’язковою умовою виконання такої схеми живлення власних потреб є наявність генераторного вимикача у схемі блоку.

Потужність будь-якого трансформатора власних потреб визначається півгодинним максимумом навантаження. На протязі 30 хвилин допустимим є 40% перевантаження трансформатора. Таким чином, розрахункова потужність трансформатора власних потреб складає, МВА:

, (3.62)

де – сумарна повна потужність системи власних потреб ГЕС, МВА.

Сумарна повна потужність системи власних потреб ГЕС визначається наступним чином, МВА:

, (3.63)

де – номінальний коефіцієнт потужності і-того двигуна.

Вибір трансформаторів власних потреб здійснюється за довідковою літературою за такими умовами:

, (3.64)

. (3.65)

Якщо потужність трансформатора , то нижча напруга трансформатора обирається рівною 0,4 кВ. Якщо , то нижча напруга трансформатора обирається рівною 6 кВ.

Рекомендується обирати трифазні трансформатори без пристроїв РПН.

3.4.3. Вибір схеми електропостачання власних потреб

Схеми власних потреб ГЕС повинні обиратись з урахуванням забезпечення їхньої надійності в нормальних, ремонтних, аварійних та післяаварійних режимах. Електричну схему власних потреб рекомендується виконувати з одним рівнем напруги (0,4 кВ) якщо потужність ГЕС невелика і з двома рівнями напруги (6 та 0,4 кВ) якщо потужність ГЕС велика.

РУ власних потреб виконуються з однією системою збірних шин, яка робиться секціонованою по кількості трансформаторів власних потреб. Типові схема РУ власних потреб ГЕС приведені на рис. 3.13.

У випадку коли нижча напруга обраних трансформаторів власних потреб складає 0,4 кВ обирається схема живлення власних потреб ГЕС з одним рівнем напруги (рис. 3.13,а). Якщо нижча напруга трансформаторів власних потреб складає 6 кВ обирається схема живлення власних потреб ГЕС з двома рівнями напруги (рис. 3.13,б).

а)

б)

Рис. 3.13. Типові схеми власних потреб ГЕС

(а – з одним рівнем напруги, б – з двома рівнями напруги)