Электрическое оборудование ГЭС.

На состав и размещение электрического оборудования большое влияние оказывает главная схема электрических соединений, которая выбирается в зависимости от числа и мощности гидроагрегатов и должна обеспечивать надежность энергоснабжения, а также возможность вывода в ремонт части оборудования ГЭС.

На крупных многоагрегатных ГЭС применяют блочные схемы, при которых генератор работает на отдельный повышающий трансформатор. На ГЭС с гидроагрегатами небольшой мощности применяют групповые схемы, при которых два или несколько генераторов выдают мощность на один трансформатор, образуя вместе с ним укрупненный электрический блок. От трансформатора ток повышенного напряжения подается на открытое распределительное устройство (ОРУ), от которого отходят линии электропередачи. К системе генераторного напряжения подключаются понижающие трансформаторы собственных нужд, от которого питаются потребители вспомогательных систем самой ГЭС.

Таким образом, электрооборудование можно условно разделить на три группы по рабочему напряжению: оборудование генераторного напряжения (6,3 – 15,7 кВ), повышенного напряжения (35 – 750 кВ) и пониженного напряжения (0,38 – 6,3 кВ).

Для выполнения переключений, а также отключения части схемы в случае аварии применяется коммутационная аппаратура – выключатели и разъединители. Выключатели способны разрывать цепи при протекании по ним не только рабочего тока, но и во много раз превосходящего его тока короткого замыкания, возникающего при аварии. При разрыве мощной электрической цепи образуется сильная дуга, которую необходимо гасить принудительно. Это делается или в среде трансформаторного масла (масляные выключатели), или мощной струей сжатого воздуха (воздушные выключатели). Разъединители отключают цепи под напряжением, но лишь после снятия с них токовой нагрузки. Выключатели и разъединители генераторного напряжения объединяются в комплектные распределительные устройства (КРУ), размещаемые в помещениях ГЭС.

Генераторы, трансформаторы и коммутационные аппараты соединяются токопроводами. На генераторном напряжении применяют алюминиевые или медные шины, прокладываемые на изоляторах в шинных коридорах. Такой способ прокладки в последнее время почти полностью вытеснен в связи с появлением экранированных шинопроводов, в которых шины размещаются на изоляторах внутри защитного корпуса из дюралюминиевых труб диаметром 700 – 800 мм (для каждой фазы отдельная труба). Трубы заземляются, и поэтому шинопроводы не представляют опасности для людей, что позволяет располагать их без ограждений в помещениях ГЭС.

Высоковольтные выводы от повышающих трансформаторов на ОРУ могут быть воздушными. Они выполняются из сталеалюминиевых проводов, натянутых между металлическими опорами, расположенными на ГЭС и на берегу. Провода подвешиваются к опорам с помощью гирлянд изоляторов. На напряжение 500 кВ и выше каждая фаза во избежание больших потерь на коронный разряд выполняется из трех проводов. Пролеты воздушных переходов достигают 1000 м, натяжения в проводах измеряются десятками тонн. Безопасные расстояния от токоведущих частей выводов до заземленных конструкций зданий составляет 0,9 м при напряжении 110 кВ, 1,8 м при напряжении 220 кВ и 3,75 м при напряжении 500 кВ; до габаритов кранов – соответственно 1,65; 2,5; 4,5; до крыш и до земли 3,6; 4,5; 6,45 м.

В тех случаях, когда по условиям компоновки затруднено устройство воздушных выводов, применяют кабельные высоковольтные выводы. Высоковольтный кабель 500 кВ состоит из стальной трубы диаметром 273 мм, заполненной специальным кабельным маслом под давлением до 1,4 МПа. В трубе проложены в специальной изоляции токоведущие жилы трех фаз. Кабельные выводы дороже воздушных и сложнее в эксплуатации. Применяются также газонаполненные (элегазовые) высоковольтные линии, в которых в качестве изоляционного материала, заполняющего трубу каждой фазы, применен специальный газ – шестифтористая сера.

Открытое распределительное устройство представляет собой площадку, разделенную на ячейки по числу присоединений (выводы от трансформаторов, высоковольтные линии, измерительная аппаратура). Для крепления шин и проводов присоединений устанавливаются металлические или железобетонные порталы, между которыми размещается оборудование. Ориентировочные размеры ячеек в зависимости от напряжения представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Габаритные размеры ячеек ОРУ.

Напряжение, кВ	Шаг ячейки (ширина), м	Длина, м

В условиях сурового климата или малых площадей применяются закрытые распределительные устройства (ЗРУ) с применением элегазовой защиты, что обеспечивает их компактность.

Трансформаторы, повышающие генераторное напряжение для передачи мощности на ОРУ и далее по высоковольтным линиям потребителям, являются самыми крупными электрическими аппаратами, существенно влияющими на компоновочные решения. Номинальной мощностью трансформатора является полная или кажущаяся мощность S_тр, кВ·А, которая определяется по формуле:

,

где N_г – мощность одного генератора; n – число генераторов, подключенных к трансформатору; cos φ – коэффициент мощности, равный 0,8 – 0,85; η_тр – КПД трансформатора, равный 0,95 – 0,98.

Основными частями трансформатора являются сердечник-магнитопровод, набранный из тонких листов электротехнической стали, и обмотки, размещенные на магнитопроводе в виде катушек. Первичная обмотка подключается на генераторное напряжение, протекающий в ней переменный ток создает в магнитопроводе магнитный поток. Он возбуждает ЭДС во вторичной обмотке. Получаемое напряжение на выводах вторичной обмотки больше генераторного во столько раз, во сколько число ее витков больше, чем в первичной обмотке. В трехфазном трансформаторе имеются три пары обмоток, причем первичные соединяют по схеме «треугольник», а вторичные – по схеме «звезда»

Магнитопровод с обмотками размещается в баке, наполненном изоляционным трансформаторным маслом. К баку присоединяется расширительный бачок, в котором свободный уровень масла колеблется при изменениях температуры. К баку крепятся также выводы низкого и высокого напряжения.

При работе трансформатора за счет потерь в обмотках и магнитопроводе выделяется теплота, в связи с чем необходимо обеспечить его охлаждение. При воздушном охлаждении трансформатора к баку прикрепляется группа масляных радиаторов, обдуваемых воздушными вентиляторами. Наиболее мощные трансформаторы имеют масловодяное охлаждение, при котором нагретое масло прогоняется через теплообменники, охлаждаемые водой.

Дата добавления: 2015-07-20