PECS 7 Scheme Principiu Pentru CE

SCHEME DE PRINCIPIU PENTRU CENTRALE ELECTRICE

7.1. ASPECTE GENERALE Schema de conexiuni a unei centrale trebuie sa asigure evacuarea energiei

electrice produse de generatoare direct la consumatori (dintre care unii sunt consumatorii proprii ai centralei) si/sau n sistemul electroenergetic.

Schema electrica de conexiuni a unei centrale electrice depinde de o multime de factori, cum ar fi :

- tipul centralei electrice CTE, CET, CNE, CHE etc.; - numarul si puterea nominala a generatoarelor;

- regimul de functionare al centralei;

- amplasarea centralei n raport cu reteaua electrica a sistemului electroenergetic etc.

Exista o destul de mare diversitate a schemelor de conexiuni ale centralelor electrice. Cu toate acestea schemele de conexiuni ale centralelor se pot grupa n cteva categorii dictate mai ales de puterea nominala a grupurilor centralei. Astfel, de exemplu, exista categoria centralelor echipate cu grupuri de putere mica, la care caracteristic este faptul ca generatoarele sunt racordate

direct la statii de medie tensiune. n cazul centralelor cu grupuri de mare putere este caracteristica utilizarea schemelor bloc, care au pe partea electrica generatorul cuplat direct cu un transformator ridicator.

n acest capitol va fi prezentata sub forma de scheme de principiu doar acea parte a schemelor de ansamblu ale centralelor electrice care priveste evacuarea energiei produse de generatoare la consumatorii externi centralei sau n sistemul electroenergetic. Partea care priveste alimentarea consumatorilor proprii ai centralelor face obiectul capitolului urmator.

146 Comanescu,Gh., Costinas,S. - PECS. NOTE DE CURS

Principalele criterii care trebuie avute n vedere la alegerea schemelor de principiu ale centralelor electrice se refera pe de-o parte la asigurarea calitatii n livrarea energiei electrice produsa n centrala, att sub aspectul continuitatii, ct si sub aspectul parametrilor energiei, iar pe de alta parte se refera la realizarea unor scheme cu cheltuieli totale pe ntreaga durata de viata ct mai mici.

7.2. SCHEME PENTRU CENTRALE CU STATII ELECTRICE DE EVACUARE A ENERGIEI ELECTRICE LA TENSIUNEA GENERATORULUI n categoria acestor centrale intra cele echipate cu grupuri de putere mica,

de regula, sub 50 MW. Generatoarele cu astfel de puteri au ca tensiune nominala o valoare din domeniul de medie tensiune (la noi n tara, cel mai frecvent, aceasta tensiune este 6 kV) sau chiar din cel de joasa tensiune, daca generatoarele sunt de putere foarte mica.

Pentru realizarea schemelor de conexiuni ale acestor centrale este economic ca generatoarele sa fie racordate direct la o statie de medie tensiune (de aceeasi valoare cu tensiunea nominala a generatorului), prin care energia sa fie evacuata direct la consumatori.Avantajul economic consta n faptul ca energia produsa de generatoare ajunge direct n reteaua de distributie, fara a mai suferi transformari generatoare de pierderi suplimentare de energie electrica.

Doua conditii trebuie ndeplinite pentru a realiza astfel de scheme de conexiuni:

- tensiunea nominala a generatorului sa coincida cu tensiuni ale retelelor de distributie;

- generatoarele sa aiba puteri relativ mici (sub 50 MW), puteri care sa poata fi distribuite n mod economic printr-o retea de medie tensiune, retea care are o capacitate limitata de a distribui energie.

n continuare sunt prezentate cteva tipuri de scheme de conexiuni pentru astfel de centrale.

Fig.7.1. Schema de principiu pentru centrale cu generatoare de mica putere si o statie de evacuare a energiei la tensiunea generatoarelor

Linii de alimentare a consumatorilor Linii de legatura cu sistemul

Statie de medie tensiune,de

regula, de 6 kV

... ...

... ...

Generatoare G

G

147 SCHEME DE PRINCIPIU PENTRU CENTRALE ELECTRICE

7.2.1. CENTRALE CU O STATIE LA TENSIUNEA GENERATOARELOR

SI CU O STATIE DE TENSIUNE MAI MARE, PENTRU LEGATURA CU SISTEMUL ELECTROENERGETIC Schemele (figura 7.2.) se folosesc pentru centrale cu grupuri de pna la 12-

25 MW (rareori 50 MW). De regula, daca grupurile nu sunt numeroase si nici de putere mare, este economic sa fie toate racordate la statia de medie tensiune. n anumite situatii, unele grupuri pot fi racordate prin transformator si la statia de nalta

tensiune, daca prin racordarea tuturor generatoarelor la statia de medie tensiune aceasta ar trebui sa evacueze prea multa putere.

Fig.7.2. Schema de principiu pentru o centrala cu generatoare de putere relativ mica, cu o statie de evacuare la tensiunea generatoarelor si

o statie de nalta tensiune pentru legatura cu sistemul electroenergetic

Legatura cu sistemul energetic, necesara pentru ca centrala sa nu functioneze insular, este asigurata de transformatoare si o statie de nalta tensiune asa cum se vede din figura 6.2. Spre deosebire de cazul anterior, aceasta legatura este mai puternica si mai sigura. Rolurile ei sunt aceleasi ca si n cazul precedent. 7.2.2. CENTRALE CU MAI MULT DE DOUA STATII

Centrale cu mai mult de doua statii

se ntlnesc rar si sunt rezultatul unei dezvoltari n etape a schemelor de conexiuni, odata cu dezvoltarea centralei. Pot aparea, de exemplu, doua statii la tensiunea generatoarelor din cauza instalarii etapizate a unor generatoare cu puteri si tensiuni nominale diferite, alaturi de statii de nalta tensiune necesare realizarii legaturii cu sistemul.

Linii de alimentare a consumatorilor

Statie de medie tensiune,de regula,

6 kV sau 10 kV

....

.

....

.

....

.

....

.

Generatoare

G ~

G ~

....

.

Linii de alimentare a consumatorilor S ~

Statie de nalta tensiune,de regula,

de 110 kV

G ~

TL TL TB


Schemele de conexiuni ale statiilor de medie tensiune sunt, de regula, scheme cu unul sau doua sisteme de bare colectoare, de cele mai multe ori sectionate longitudinal. Una dintre problemele importante care apar la aceasta categorie de scheme de conexiuni o reprezinta marimea curentilor de scurtcircuit. n multe cazuri, plafonul la scurtcircuit al acestor statii de medie tensiune este mare din cauza generatoarelor si, ca urmare, schema de conexiuni a statiei trebuie sa includa masuri de limitare a curentilor de scurtcircuit. Deoarece generatoarele trebuie sa functioneze n paralel, n aceste scheme limitarea curentilor de scurtcircuit se face, de regula, asociind sectionarea cu folosirea bobinelor limitatoare. n figura 7.3 este prezentat un exemplu de schema n care se folosesc bobine pentru limitarea curentilor de scurtcircuit cuplate ntre sectii de bare colectoare si pe liniile spre consumatori.

Fig.7.3.Schema de principiu pentru o centrala cu generatoare de putere relativ mica si cu masuri de limitare a curentilor de scurtcircuit folosind sectionarea si bobine limitatoare

7.3. SCHEME PENTRU CENTRALE CU STATII ELECTRICE DE EVACUARE A ENERGIEI ELECTRICE CU TENSIUNI MAI MARI DECT TENSIUNEA GENERATORULUI Majoritatea centralelor din aceasta categorie o reprezinta cele cu

generatoare de putere mare, de ordinul sutelor de megawati.

n cazul acestor generatoare este economic ca energia sa fie evacuata direct la tensiuni mari (110-400 kV), unde retelele au capacitatii corespunzatoare de vehiculare a energiei.

T T

Bobine limitatoare amplasate pe liniile electrice de alimentare a consumatorilor

Bobine limitatoare amplasate ntre sectii de bare colectoare

MT

IT

G~ G~ G~


ntruct tensiunile nominale ale genaratoarelor nu depasesc 30 kV este necesara utilizarea de transformatoare ridicatoare si ntruct o statie electrica la bornele generatoarelor ar ridica probleme deosebite, solutia practicata este legarea n serie a fiecarui generator cu cte un transformator, realizndu-se astfel o schema bloc (paragraful 5.6). Ansamblul generator-transformator este denumit n limbajul curent bloc generator-transformator sau cteodata pur si simplu bloc. Mai trebuie spus ca n cele mai multe cazuri, blocul generator- transformator este partea finala a unui bloc mai amplu, format din cazan-turbina-generator-transformator.

Caracteristicile schemei bloc sunt interdependenta dintre componentele blocului, care nu pot functiona dect mpreuna, si volumul redus al aparatelor de comutatie ntre elementele blocului. n foarte multe cazuri blocul generator-transformator nu are nici un fel de aparat de comutatie ntre generator si transformator.

n figura 6.4. sunt prezentate cteva tipuri de scheme bloc generator-transformator.

Fig. 7.4. Diverse tipuri de scheme bloc generator transformator pentru generatoare de mare putere

MT sau 110-220 kV

TB

G~

110 400 kV

a

TB

G~

110 400 kV

b

IG

TB

G~

110 400 kV

SS

TB

G~

110 400 kV

c

IG

AT

G~

110 220

kV

d

IG

110 400 kV

G~

G~

IG

IG

e

110 400 kV


Schema clasica, cu cea mai mare raspndire, este cea din figura 7.4,a, fara nici un aparat de comutatie ntre generator si transformator, cu ntreruptor numai n statia de nalta sau foarte nalta tensiune.

n schemele din figura 7.4,b blocul este prevazut ntre generator si transformator cu un aparat de comutatie: ntreruptor (IG) sau separator de sarcina (SS) numit cteodata cuplor. Rolul acestui aparat de comutatie este de a simplifica schema de alimentare a serviciilor proprii. Solutia nu este totusi raspndita pentru ca aparatul este foarte scump si constituie un punct slab pe legatura generator-transformator.

Schemele din figurile7.4,c si 7.4,d folosesc pentru transformatorul de bloc un transformator cu trei nfasurari sau un autotransformator cu tertiarul accesibil. n aceste scheme, prezenta ntreruptorului IG de la bornele generatorului este obligatorie pentru a permite functionarea (auto)transformatorului si cu generatorul oprit. Avantajul acestor scheme consta n faptul ca permit cuplarea generatorului la doua statii folosind un singur (auto)transformator care va ndeplini si rolul de legatura ntre cele doua statii.

n schema din figura 7.4,e blocul este format din doua generatoare si un singur transformator. Si n acest caz ntreruptorul de la bornele generatorului este obligatoriu. Acest tip de schema permite reducerea numarului de transformatoare ridicatoare ale centralei si a numarului de celule din statia de nalta sau foarte nalta tensiune a centralei. Are nsa dezavantajul ca doua generatoare depind de un transformator; orice defect n transformator va scoate din functiune ambele generatoare.

Schemele de principiu ale centralelor cu grupuri mari contin de regula, una pna la trei statii de evacuare a energiei, statii la care se racordeaza blocurile generator-transformator. n cazul existentei a mai multor statii de evacuare este necesara folosirea de transformatoare sau autotransformatoare de legatura.

Tensiunile nominale ale statiilor de evacuare depind de puterea nominala a generatoarelor. De exemplu, grupurile de 330 MW trebuie racordate la statii de la 220 kV inclusiv n sus, n timp ce grupurile de 50-100 MW este economic a fi racordate la statii de 110 kV.

n figura 7.5 este prezentat un exemplu de centrala cu doua statii de evacuare, legate ntre ele prin autotransformator. Cele doua tensiuni nalte pot fi, de exemplu, 110 kV cu 220 kV sau 220 kV cu 400 kV. Repartitia grupurilor pe cele doua statii este o problema de optimizare a circulatiei energiei produse de centrala.

Exista, mai rar, si centrale care au trei statii de evacuare a energiei. Aceasta situatie este, n cele mai multe cazuri, rezultatul unei dezvoltari etapizate de-a lungul timpului.


Fig.7.5. Schema de principiu pentru o centrala cu blocuri generator transformator si doua statii de evacuare a energiei electrice legate prin autotransformator

n figura 7.6 este prezentat un exemplu de schema la care autotransformatoarele de legatura dintre statii sunt folosite si ca transformatoare de bloc.

Fig.7.6. Schema de principiu pentru o centrala cu doua statii de evacuare a energiei electrice care are si doua blocuri generator autotransformator

ATB

G~

110220 kV

TB

G~

TB

G~

220-400 kV

ATB

Consumatori

Linii de legatura cu sistemul Consumatori

Linii de legatura cu sistemul

G~

IG

IG

TB

G~

110220 kV

TB

G~

TB

G~

TB

G~

220-400 kV

ATL

Consumatori Linii de legatura

cu sistemul

Consumatori Linii de legatura

cu sistemul


Se face economie de transformatoare de bloc dar exista unele dezavantaje care fac ca aceste scheme sa fie foarte rar folosite. n plus, puterea nominala a autotransformatorului trebuie sa fie cel putin de doua ori mai mare dect puterea generatorului deoarece nfasurarea tertiara, pe care este cuplat generatorul, are ntotdeauna o putere nominala mai mica dect cea a autotransformatorului .

n ceea ce priveste schemele de conexiuni ale statiilor de evacuare trebuie avut n vedere ca acestea sunt statii de tensiuni mari, cu un rol foarte important n sistem. Ca urmare, aceste statii au scheme de conexiuni cu un grad mare de siguranta. Astfel, se folosesc sheme cu doua sisteme de bare colectoare si bara de ocolire, scheme cu doua sisteme de bare colectoare si 2 ntreruptoare pe circuit, scheme cu doua sisteme de bare colectoare si 1,5 ntreruptoare pe circuit, scheme poligonale etc.(capitolul 3).

n finalul acestui paragraf trebuie amintite schemele de principiu ale unor centrale cu generatoare de putere mica care folosesc nsa scheme bloc pentru racordarea generatoarelor la statii care sunt nu de nalta, ci de medie tensiune. Este cazul centralelor amplasate ntr-o zona unde reteaua de medie tensiune disponibila are alta tensiune dect tensiunea generatoarelor (de exemplu Uretea = 20 kV si UnG = 6,3 kV) sau al centralelor cu generatoare de mica putere care pot avea la borne o treapta de joasa tensiune. n figura 7.7 este prezentata schema de principiu a unei centrale cu grupuri antrenate de motoare Diesel cu puteri de ordinul a ctiva megawati.

Fig.7.7. Schema de principiu pentru o centrala cu generatoare de mica putere

antrenate de motoare Diesel

S Consumatori

Statie de 20 kV

UnG = 6,3 kV sau 0,4 kV

G ~

G ~

Motor Diesel

Motor Diesel


7.4. PARTICULARITATI ALE SCHEMELOR CENTRALELOR HIDROELECTRICE Schemele electrice de conexiuni ale centralelor hidroelectrice pot fi n

unele privinte diferite de cele prezentate mai sus si care corespund, n general, centralelor termoelectrice sau nuclearo-electrice. Astfel, n foarte multe cazuri se folosesc scheme bloc generator transformator chiar daca generatoarele au puteri relativ mici, pentru ca centrala este izolata, nu are n apropiere consumatori la medie tensiune si o statie de distributie la tensiunea generatoarelor nu si-ar gasi utilitatea. Adeseori este nevoie chiar de blocuri generator transformator linie, atunci cnd statia de evacuare la care se poate racorda blocul nu poate fi amplasata n apropierea centralei.

n figura 6.8 sunt prezentate doua exemple de scheme de principiu pentru centrale hidroelectrice amplasate n zone izolate si dispunnd de terent putin pentru transformatoare si statii.

n prima varianta de schema se foloseste un singur transformator pentru doua generatoare, n scopul reducerii numarului de transformatoare de bloc, cel mai probabil din lipsa de spatiu. Aceeasi idee de schema se mai poate folosi si atunci cnd generatoarele au puteri mici si nu se realizeaza o statie la tensiunea generatoarelor ci se foloseste schema bloc generator-transformator. n acest fel se evita instalarea a prea multe transformatoare mici. n cea de-a doua varianta de schema se racordeaza doua blocuri generator transformator la o singura linie, statia de evacuare neputnd fi amplasata n apropierea centralei.

Fig.7.8 Scheme de principiu pentru CHE care dispun de spatiu redus pentru transformatoare sau pentru statiile de evacuare

110 400 kV

....

G G

GG

Linie de 110-220 kV


O schema aparte o au centralele cu acumulare prin pompaj, concepute ca sisteme de stocare a energiei. La aceste centrale, transformatorul de bloc are o dubla functie: sa asigure evacuarea energiei produsa de ansamblul turbina-generator n regim de generare si sa asigure alimentarea aceluiasi ansamblu n regim de pompare, cnd generatorul devine motor, iar turbina - pompa. Un exemplu este prezentat n figura 7.9.

Fig.7.9. Schema de principiu pentru un bloc dintr-o centrala hidroelectrica

cu acumulare prin pompaj

Fig.7.10. Schema de principiu pentru partea electrica de evacuare a energiei a unei

centrale termoelectrice cu ciclu mixt abur gaze

7.5. SCHEME PENTRU CENTRALE CU CICLURI MIXTE ABUR-GAZE

Schemele centralelor cu cicluri mixte abur-gaze au unele particularitati tinnd de procesul de producere a energiei electrice (figura 7.10).

Problema esentiala este ca turbina cu gaze trebuie lansata la pornire de catre un motor si acest lucru se poate face trecnd generatorul n regim de motor sincron. Ca urmare, transformatorul de bloc al generatorului antrenat de turbina cu gaze este folosit si ca sursa de alimentare la pornire a generatorului trecut n regim de motor. Pentru a se putea realiza acest lucru, ntre generator si transformatorul de bloc este necesara instalarea unui ntreruptor IG care va fi folosit n etapele de pornire. Mai trebuie remarcat faptul ca generatorul antrenat de turbina cu abur este racordat printr-o schema clasica de bloc generator-transformator la aceeasi statie de nalta tensiune. n cazul pornirii folosind calea de alimentare de rezerva, cuplarea n paralel a generatorului cu sistemul se va face prin ntreruptorul din statia de nalta tensiune.

Generator

Motor sincron

ntreruptoare pentru a tine

seama de sensul de rotatie al turbinei

ntreruptor pentru

alimentarea unui motor de lansare a

generatorului n regim de Motor de

lansareM

110 400 kV

~

Cale de alimentare de rezerva pentru pornire I

110 400 kV . . .

Generator antrenat de turbina cu gaze

Generator antrenat de turbina cu abur

This document was created with Win2PDF available at http://www.win2pdf.com.The unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only.This page will not be added after purchasing Win2PDF.

PECS 7 Scheme Principiu Pentru CE

Documents

Transcript of PECS 7 Scheme Principiu Pentru CE