Электростанции собственных нужд

Электростанции собственных нужд используются в качестве основных, резервных и аварийных источников электроснабжения.

Основной источник электроэнергии — электроагрегат (электростанция), от которого (которой) осуществляется электроснабжение приемников электрической энергии в нормальном режиме работы.

Резервный источник электроэнергии — электроагрегат (электростанция), включаемый (-ая) на нагрузку при отключении, перегрузке или выходе из строя основного источника электрической энергии.

Аварийный источник электроэнергии — электроагрегат (электростанция), включаемый (-ая) на нагрузку при отключении основного и резервного источников, предназначен для питания потребителей I категории, включая особую группу потребителей, предназначенных для безаварийного останова технологического процесса и последующего оживления системы после восстановления основных (резервных) источников.

Назначение электростанций собственных нужд. Условия и режимы работы
• Основной источник электроэнергии – электростанции с наработкой за год свыше 3000 ч, число пусков за год — менее 20, время непрерывной работы — более 3500 ч, время пуска и нагрузки — до 30 мин. Обеспечивают электроэнергией все технологические нагрузки объекта, нагрузки сопутствующих инфраструктур и сторонних потребителей.
• Резервный источник электроэнергии – электростанции с наработкой за год от 300 до 3000 ч, числом пусков за год 20 — 50, время пуска и прием нагрузки — не более 5 мин.
• Аварийный источник электроэнергии – электростанции, предназначенные для аварийного электроснабжения потребителей I категории, в том числе особой группы электроприемников при отключении основного или резервного источников энергии. Продолжительность работы, как правило, до 300 ч/год, число пусков в год — свыше 50, время пуска и приема нагрузки от 5 до 30 с.

Основные требования к приводным двигателям электроагрегатов:
• двигатель должен обеспечивать длительную устойчивую параллельную работу генераторов с энергосистемой любой мощности и с агрегатами аналогичных типов;
• запуск ГТД должен осуществляться с помощью электростартера, пускового дизеля или турбодетандера, работающего на газе или сжатом воздухе;
• запуск ДВС должен осуществляться электростартером или сжатым воздухом;
• при воздушной системе пуска емкость баллонов воздуха должна обеспечивать 4 — 6 пусков ДВС и 3 — 5 пуска ГТД без пополнения баллонов;
• заполнение емкостей сжатого воздуха для пуска двигателей должно предусматриваться от автономных компрессоров;
• регулятор частоты вращения двигателя должен обеспечивать длительную устойчивую работу с номинальной мощностью при отклонении частоты вращения от 98 до 101 % номинальной;
• на холостом ходу должна обеспечиваться возможность регулирования частоты вращения от 90 до 105 % номинальной с главного щита управления или по месту;
• степень статической неравномерности регулирования частоты вращения двигателя должна быть в пределах 4 ± 0,2 % с возможностью регулирования статизма на месте эксплуатации от 4 до 0 %;
• регулирование частоты вращения и управление подачей топлива считается устойчивым, если:
  а) значение двойной амплитуды установившихся колебаний, вызываемых устройствами регулирования частоты вращения, не превышает 0,4 % номинальной частоты вращения генератора, работающего на изолированную сеть при установившейся нагрузке;
  б) значение двойной амплитуды установившихся колебаний подводимой энергии, вызываемых устройствами регулирования частоты и управления подачей топлива, не приводит к изменению мощности генератора свыше 8 % номинальной при работе параллельно с другими агрегатами на общую сеть при номинальной частоте вращения и установившейся нагрузке;
• должна обеспечиваться устойчивая работа агрегата при одиночной и параллельной работе в следующих режимах:
  а) при работе в стационарных режимах и нагрузках от холостого хода до 1,2 номинальной мощности для ГТУ и 1,1 номинальной мощности для ДВС;
  б) при мгновенных сбросах и набросах нагрузки, равной номинальной для ДВС, при этом допускается отклонение частоты вращения до ± 7,5 % от номинальной; время восстановления частоты с точностью ± 0,5 % должно составлять не более 5 с;
• мгновенный сброс 100 % нагрузки не должен приводить к остановке газовой турбины; допустимые режимы загрузки турбины должны быть установлены в ТУ на поставку;
• в схеме регулирования турбины должно быть предусмотрено устройство для быстрой кратковременной разгрузки ГТУ (электрогидравлический преобразователь), действующее по факту аварии в главной электрической схеме электростанции (КЗ, внезапное отключение нагрузки и пр.) на кратковременное закрытие регулирующих клапанов с их последующим открытием (после окончания импульса) до прежнего значения;
• автомат безопасности должен отключать ГТУ при повышении частоты вращения на 10—15 % выше номинальной.

Основные требования к генераторам:
• генератор должен обеспечивать длительную устойчивую параллельную работу с энергосистемой любой мощности, генераторами аналогичных и разных серий, а также работу на автономную нагрузку;
• генератор должен допускать мгновенный сброс и наброс нагрузки, равной его номинальной мощности, и запуск асинхронного двигателя с пусковым током, не превосходящим двукратный номинальный ток генератора;
• тип возбуждения — бесщеточное с контролем тока возбуждения;
• распределение реактивных мощностей при параллельной работе генераторов должно осуществляться с помощью устройств, создающих статизм внешних характеристик по реактивному току;
• степень статизма внешней характеристики по реактивному току должна составлять 3% с возможностью регулирования в диапазоне 0 — 3 %;
• отклонение напряжения от значения, установленного по статической характеристике, не должно превышать ± 1,5 %;
• генератор должен включаться на параллельную работу в сеть методом точной синхронизации (автоматической или ручной);
• генераторы мощностью более 1 МВт (согласно ПУЭ 3.2.34) должны оборудоваться следующими устройствами защиты и автоматики:
  а) дифференциальной защитой;
  б) максимальной токовой защитой с комбинированным пуском по напряжению с действием на отключение смежных секций выключателей (1-я ступень) и на отключение выключателя генератора (2-я ступень);
  защитой от замыканий на землю в обмотке статора;
  защитой от двойных замыканий;
  защитой от потери возбуждения;
  сигнализацией перегрузки;
  защитой от обратной мощности с выдержкой времени (для генераторов с приводом от ГТД, кроме ГТД со свободной силовой турбиной);
  должно быть обеспечено отключение генератора от защит первичного двигателя;
  устройством гашения поля генератора;
  сигнализацией замыкания на землю обмотки возбуждения.

Основные требования к главной схеме и оборудованию электростанций напряжением 6(10) кВ:
• главная схема электростанции должна обеспечивать:
  а) гибкость и надежность работы во всех рабочих, ремонтных и аварийных ситуациях;
  б) наличие резервной генераторной мощности в рабочих и ремонтных режимах;
  в) наличие не менее одного агрегата в холодном резерве.
• Главная схема должна иметь следующие устройства релейной защиты и автоматики:
  а) на линиях связи с другими источниками энергии — токовая отсечка или дифференциальная защита, максимальная токовая защита, защита от замыканий на землю, делительная защита, сигнализация перегрузок;
  б) общесекционные защиты — дифференциальная каждой секции, защита минимального напряжения с действием на отключение отходящих линий (по выбору), автоматическая частотная разгрузка, автоматика быстрой разгрузки генераторов при внезапном отключении одного из них, сигнализация замыканий на землю;
  в) синхронизация (точная ручная и автоматическая) на выключателях генераторов, всех секционных выключателях и выключателях связи с другими источниками.

Основные требования к системе управления, контроля и защиты:
• должны быть предусмотрены подсистема АСУ теплотехнической части и подсистема АСУ электротехнической части, причем последняя должна быть ведущей;
• в подсистеме АСУ теплотехнической части должны решаться задачи пуска, остановки, защиты и управления газовых турбин и вспомогательного оборудования;
• в подсистеме АСУ электротехнической части должны решаться задачи синхронизации генераторов, распределения электрических нагрузок между генераторами, регулирование частоты, напряжения, управления работой электрической части электростанции, режимного и противоаварийного управления локальной энергосистемой;
• обе подсистемы должны работать в реальном масштабе времени;
• интервал дискретизации (период сканирования) ввода аналоговых и дискретных сигналов для АСУ электротехнической части — 10 мс;
• для системы регистрации аварийных процессов — 1 мс;
• подсистема АСУ электротехнической части должна обеспечивать реализацию следующих функций: синхронизацию генератора, управление всеми выключателями главной электрической схемы электростанции, управление оперативным постоянным током, представление на экране монитора мнемосхем электрической части с указанием текущих параметров, аварийную и предупредительную сигнализацию о работе электрической части электростанции, звуковую информацию о наиболее важных событиях, управление мощностью генераторов (частотой вращения), управление возбуждением генераторов (реактивной мощностью, напряжением), распределение активных и реактивных нагрузок между генераторами, противоаварийную автоматику, режимное и противоаварийное управление локальной энергосистемы, защиту элементов электрической схемы, автоматическую регистрацию и анализ аварийных режимов с записью осциллограмм переходных процессов и их расшифровкой, регистрацию последовательности срабатывания защит, дистанционную смену уставок защит и автоматики (при применении цифровых устройств РЗиА), определение мест повреждения на линиях электропередачи, коммерческий и технический учет электроэнергии, ведение суточных ведомостей и ведомостей событий, ведение архива режимов работы и аварийных событий, контроль и диагностику генератора и возбудителя, контроль и отображение устойчивых тенденций развития режимов электрооборудования.

Проверка устойчивости параллельной работы проводится в ходе приемочных (сертификационных) испытаний электроагрегатов и электростанций.

В программе испытаний должны быть предусмотрены определения следующих статических показателей:
• установившегося отклонения напряжения в установившемся тепловом состоянии при изменении симметричной нагрузки в диапазоне от 10 до 100 % номинальной мощности;
• установившегося отклонения частоты при неизменной симметричной нагрузке;
  статической характеристики регулятора частоты;
• равномерности распределения мощности между параллельно работающими агрегатами.

В процессе проведения динамических испытаний определяются максимальный мгновенный наброс нагрузки, а также возможность сброса 100 % нагрузки с выходом на режим устойчивого холостого хода.