Основы эксплуатации электрооборудования
Покупка
Основная коллекция
ПООП
Тематика:
Электроэнергетика. Электротехника
Издательство:
Сибирский федеральный университет
Год издания: 2018
Кол-во страниц: 168
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-7638-3945-6
Артикул: 765744.01.99
Рассмотрены вопросы эксплуатации электрической части тепловых электростанций и подстанций, а также силовых трансформаторов и оборудования распределительных устройств, электродвигателей, системы электроснабжения собственных нужд. Особое внимание уделено вопросам работы синхронных генераторов в нормальных и аварийных режимах. Предназначено для студентов направления подготовки бакалавров 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» (профили 13.03.02.03 «Релейная защита и автоматика», 13.03.02.04 «Электрические станции», 13.03.02.05 «Электроэнергетические системы и сети», 13.03.02.07 «Электроснабжение»).
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- Среднее профессиональное образование
- 21.02.12: Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых
- ВО - Бакалавриат
- 13.03.02: Электроэнергетика и электротехника
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Рассмотрены вопросы эксплуатации электрической части тепловых электростанций и подстанций, а также силовых трансформаторов и оборудования распределительных устройств, электродвигателей, системы электроснабжения собственных нужд. Особое внимание уделено вопросам работы синхронных генераторов в нормальных и аварийных режимах. А. В. Бобров, В. П. Возовик ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ Учебное пособие ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Оглавление 1 Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Сибирский федеральный университет А. В. Бобров, В. П. Возовик ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ Учебное пособие Красноярск СФУ 2018
Основы эксплуатации электрооборудования
2
УДК 621.313(07)
ББК 31.216я73
Б725
Р е ц е н з е н т ы:
Н. С. Полошков, кандидат технических наук, начальник службы ох
раны труда и производственного контроля филиала «Красноярская ТЭЦ-2»
ОАО «Енисейская ТГК (ТГК-13)»;
В. А. Ермаков, кандидат технических наук, заместитель начальника
отдела регионального диспетчерского управления СО ЕЭС
Бобров, А. В.
Б725 Основы эксплуатации электрооборудования : учеб. пособие /
А. В. Бобров, В. П. Возовик. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2018. –
168 с.
ISBN 978-5-7638-3945-6
Рассмотрены вопросы эксплуатации электрической части тепловых элек-
тростанций и подстанций, а также силовых трансформаторов и оборудования
распределительных устройств, электродвигателей, системы электроснабжения
собственных нужд. Особое внимание уделено вопросам работы синхронных генераторов в нормальных и аварийных режимах.
Предназначено для студентов направления подготовки бакалавров
13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» (профили 13.03.02.03 «Релейная защита и автоматика», 13.03.02.04 «Электрические станции», 13.03.02.05
«Электроэнергетические системы и сети», 13.03.02.07 «Электроснабжение»).
Электронный вариант издания см.:
http://catalog.sfu-kras.ru
УДК 621.313(07)
ББК 31.216я73
ISBN 978-5-7638-3945-6 © Сибирский федеральный
университет, 2018
Оглавление
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ................................................................................ 6
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 8
1. ОСОБЕННОСТИ И ЗАДАЧИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ ................................................................................... 10
1.1. Влияние отраслевых особенностей энергетики
на эксплуатацию электрических станций ........................................... 10
1.2. Задачи и организация эксплуатации электростанций ....................... 12
1.2.1. Приемка в эксплуатацию оборудования и сооружений ......... 17
1.2.2. Укомплектование рабочих мест документацией .................... 20
1.2.3. Подготовка эксплуатационного персонала .............................. 22
1.2.4. Оперативно-диспетчерское управление ................................... 27
1.2.5. Техническое обслуживание, ремонт и модернизация ............ 32
Контрольные вопросы .................................................................................. 35
2. НАГРУЗКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ
И ВЕДЕНИЕ РЕЖИМА ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ...................................... 36
2.1. Общие сведения о режимах работы энергосистем
и графиках нагрузки .............................................................................. 36
2.2. Особенности графиков нагрузки электростанций ............................. 37
2.3. Участие различных электростанций
в покрытии графиков нагрузки энергосистем .................................... 40
Контрольные вопросы .................................................................................. 42
3. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГЕНЕРАТОРОВ
И ИХ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ............................................... 43
3.1. Пуск, включение в сеть и набор нагрузки
синхронных генераторов ....................................................................... 43
3.1.1. Предпусковая подготовка генераторов .................................... 43
3.1.2. Включение в сеть и набор нагрузки .......................................... 46
3.2. Эксплуатационные режимы генераторов ............................................ 50
3.2.1. Нормальные режимы генераторов. Диаграмма мощностей ... 50
3.2.2. Аварийные и специальные режимы .......................................... 55
3.3. Надзор и уход за генераторами в период эксплуатации .................... 65
3.3.1. Газомасляное хозяйство и его эксплуатация ........................... 66
Основы эксплуатации электрооборудования
4
3.3.2. Паразитные токи в валах и подшипниках
и меры по их устранению ........................................................... 70
3.3.3. Вибрация генераторов и ее устранение .................................... 72
3.3.4. Эксплуатация щеточно-коллекторных устройств ................... 74
3.4. Ремонт генераторов ............................................................................... 75
3.4.1. Объем и периодичность ремонта генераторов.
Подготовка к ремонту ................................................................ 76
3.4.2. Разборка и сборка генератора .................................................... 80
3.4.3. Ремонт статора и ротора ............................................................. 82
3.4.4. Сушка генераторов ..................................................................... 86
Контрольные вопросы .................................................................................. 87
4. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ ТРАНСФОРМАТОРОВ
И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ ................................................................ 89
4.1. Общие положения ................................................................................. 89
4.2. Допустимые режимы по напряжению ................................................ 92
4.3. Допустимые режимы по току .............................................................. 93
4.4. Повреждения и аварийные отключения трансформаторов .............. 94
4.5. Эксплуатация трансформаторного масла ........................................... 96
4.6. Ремонт трансформаторов ................................................................... 101
4.6.1. Текущий ремонт ........................................................................ 101
4.6.2. Капитальный ремонт ................................................................ 101
4.6.3. Сушка трансформаторов .......................................................... 103
Контрольные вопросы ............................................................................... 105
5. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ
ОБОРУДОВАНИЯ СХЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
СОБСТВЕННЫХ НУЖД ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ ................................... 107
5.1. Общие сведения ................................................................................... 107
5.2. Схемы сети 6,3 кВ собственных нужд .............................................. 109
5.2.1. Схемы сети 6,3 кВ на блочных электростанциях .................. 110
5.2.2. Схемы сети 6,3 кВ на станциях с поперечными связями
в тепловой части ........................................................................ 115
5.3. Схемы сети 0,4 (0,23) кВ собственных нужд .................................... 117
5.4. Электрооборудование схем собственных нужд
действующих и реконструируемых установок ................................. 121
5.5. Условия работы электродвигателей собственных нужд
и требования к ним .............................................................................. 122
5.6. Режимы работы двигателей собственных нужд ............................... 124
5.6.1. Механические характеристики двигателей и механизмов ... 124
5.6.2. Пуск и выбег асинхронных электродвигателей ..................... 127
Оглавление
5
5.6.3. Самозапуск агрегатов с приводом
от асинхронных двигателей ..................................................... 130
5.7. Эксплуатация электродвигателей ...................................................... 133
Контрольные вопросы ................................................................................ 138
6. ЭКСПЛУАТАЦИЯ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ ........................ 139
6.1. Общие сведения ................................................................................... 139
6.2. Эксплуатация обслуживаемых аккумуляторных батарей ............... 140
6.3. Эксплуатация необслуживаемых аккумуляторных батарей ........... 143
Контрольные вопросы ................................................................................ 146
7. ЭКСПЛУАТАЦИЯ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
И ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКИ .................................................................... 147
Контрольные вопросы ................................................................................ 153
8. ЭКСПЛУАТАЦИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ............ 154
8.1. Основные принципы эксплуатации
распределительных устройств ............................................................ 154
8.2. Особенности эксплуатации элегазовых
распределительных устройств ............................................................ 160
8.3. Обслуживание помещений КРУЭ ...................................................... 162
Контрольные вопросы ................................................................................ 164
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................... 165
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .......................................................... 166
Основы эксплуатации электрооборудования 6 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ А – ампер АБ – аккумуляторная батарея АБП – агрегат бесперебойного питания АВР – автоматическое включение резерва АГП – автомат гашения поля АО – акционерное общество АРВ – автоматический регулятор возбуждения (генератора) АСУ – автоматизированные системы управления ВИЭ – возобновляемые источники энергии ВН – высшее напряжение ВНИИЭ – Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики В – вольт ВЧ – высокочастотный ГРУ – генераторное распределительное устройство ГТУ – газотурбинные установки ГЭС – гидроэлектростанция ДЦ – дутье с циркуляцией ДЭМ – дежурный электромонтер ЕЭС – Единая энергетическая система ЗРУ – закрытое распределительное устройство КЗ – короткое замыкание КИВ – контроль изоляции вводов кВ – киловольт кВт – киловатт кПа – килопаскаль КРУ – комплектное распределительное устройство КРУН – комплектное распределительное устройство наружного исполнения КРУЭ – комплектное распределительное устройство элегазового исполнения КСО – камера сборная одностороннего обслуживания КЭС – конденсационная электростанция ЛЭП – линии электропередач МВА – мегавольтампер МВАр – мегавольтампер реактивный МВт – мегаватт МДС – магнитодвижущая сила МПа – мегапаскаль МТЗ – максимальная токовая защита НДЦ – направленное дутье с циркуляцией НН – низшее напряжение НЦ – направленная циркуляция о. е. – относительные единицы
Список сокращений 7 ОАО – открытое акционерное общество ОВ – обмотка возбуждения ОДУ – объединенные диспетчерские управления ОРУ – открытое распределительное устройство ОЭС – объединенная энергосистема ПА – противоаварийная автоматика ПБ – пожарная безопасность ПТБ – правила техники безопасности ППБ – правила пожарной безопасности ПТЭЭС – Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей ПУЭ – Правила устройства электроустановок РД – рабочая документация РЗ – релейная защита РДУ – региональные диспетчерские управления РЗиА – релейная защита и автоматика РТСН – резервный трансформатор собственных нужд ПДК – предельно допустимая концентрация ПРТСН – пускорезервный трансформатор собственных нужд ПЭН – питательный электронасос РПН – регулирование под напряжением РУ – распределительное устройство РУСН – распределительное устройство собственных нужд СДТУ – средства диспетчерского и технологического управления СГ – синхронный генератор СЗ – самозапуск (электродвигателей) СК – синхронный электронасос СН – собственные нужды (станции) СО ЕЭС – Системный оператор Единой энергетической системы СШ – система шин ТАИ – тепловая автоматика и измерения ТБ – техника безопасности TГ – турбогенератор ТМ – телемеханика ТН – трансформатор напряжения ТСН – трансформатор собственных нужд ТТ – трансформатор тока ТЭЦ – теплоэлектроцентраль ЦДУ – центральное диспетчерское управление УГП – устройство гашения поля ШСВ – шиносоединительный выключатель ШУ – шунтирующее устройство ЭДС – электродвижущая сила
Основы эксплуатации электрооборудования 8 ВВЕДЕНИЕ Основой производственного потенциала российской электроэнерге тики являются более 700 электростанций общей установленной мощностью около 230 ГВт и линий электропередач разных классов напряжения общей протяженностью более 125 тыс. км. Около 90 % этого потенциала сосредоточено в ЕЭС России, которая обеспечивает электроэнергией большую часть потребителей на территории страны. В структуре генерирующих мощностей электростанций России преобладающую долю, около 67 %, составляют тепловые электростанции, доля атомных и гидростанций составляет 11 и 21 % соответственно. На долю генерации ВИЭ и других типов станций приходится около 1 %. Нарушения электроснабжения могут повлечь за собой остановку предприятий, транспорта и осложнить бытовые условия. По этим причинам основным требованием ПТЭЭС является обеспечение бесперебойной работы генерирующего оборудования электрических станций и сетей [1]. При этом должны быть обеспечены показатели качества электрической энергии в соответствии с ГОСТ 32144–2013 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения». Выполнение показателей качества электроэнергии должно сопровождаться достижением наилучших технико-экономических показателей работы электрооборудования. Указанные требования предъявляются, прежде всего, к электростан циям и сетевым предприятиям энергетического хозяйства; при этом учитываются следующие специфические технологические особенности энергетического производства. Во-первых, выработка электроэнергии совпадает с ее потреблением без промежуточного накопления. Во-вторых, непрерывность потребления электроэнергии определяется непрерывностью работы электрических станций. В-третьих, постоянное изменение величины нагрузки, связанное с текущими потребностями потребителей, вызывает необходимость соблюдения строгой диспетчерской дисциплины. Приведенные особенности энергетического производства усложняют эксплуатацию оборудования, и в первую очередь это можно отнести к ведению режимов работы электростанций. Назначение режима требует знаний технических возможностей оборудования, наблюдения за его состоянием. Наиболее сложные – это режимы эксплуатации станций в условиях переменных на
Введение 9 грузок, которые при недостаточной приспособленности к ним оборудования могут явиться причиной различных повреждений и аварий. Все многообразие вопросов эксплуатации электрооборудования не может быть охвачено в пособии, поэтому в нем содержатся лишь наиболее важные выкладки. Изучение дисциплины «Основы эксплуатации электрооборудования» предполагает наличие у студентов знаний по основам электромеханики, автоматики, переходных процессов в электрических системах, знание принципиальных электрических схем.
Основы эксплуатации электрооборудования 10 1. ОСОБЕННОСТИ И ЗАДАЧИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ 1.1. Влияние отраслевых особенностей энергетики на эксплуатацию электрических станций Основы современной базы электроэнергетики страны были заложены в 20–30-е годы ХХ века, а также в период интенсивного развития, характерного для 60–80 годов. Планы развития экономики страны указанного периода предусматривали ежегодный прирост установленных генерирующих мощностей на 5–7 %, что позволяло обеспечить покрытие потребностей в энергии, а также замещение оборудования, выводимого из эксплуатации из-за выработки ресурса. В эти годы сформировался ряд внутриотраслевых особенностей, среди которых следует отметить высокий уровень концентрации производства, характеризующийся не только увеличением мощности электростанций, но и ростом единичных мощностей оборудования. Так, мощности теплофикационных агрегатов достигли 250 тыс. кВт, конденсационных – до 1 200 тыс. кВт. Рост единичной мощности агрегатов сопровождался увеличением и параметров пара. Например, мощностям в 150–200 МВт соответствовало начальное давление 13 МПа при 565 °С/565 °С (со вторичным перегревом), а 300–1200 МВт – 24 МПа при 565 °С/565 °С. Столь быстрый процесс концентрации в энергетике был обусловлен целым рядом преимуществ в отрасли: ускоренным наращиванием мощностей; применением более совершенного оборудования; уменьшением числа объектов; снижением капиталовложений и себестоимости энергии; ростом производительности труда (рис. 1). Снижение удельных капиталовложений при увеличении мощности агрегатов и электростанций объясняется тем, что капвложения в их сооружение растут медленнее, чем мощность. В первую очередь это относится к основному энергооборудованию. Вес черного и цветного металла для изготовления турбогенераторов увеличивается не пропорционально мощности. Такая же тенденция наблюдается при возведении общестанционных сооружений: подъездных путей, топливоподачи, водоснабжения, административных зданий, складов, мастерских, сетей, коммуникаций и т. д.
1. Особенности и задачи эксплуатации электростанций 11 Рост мощности станции может быть достигнут за счет увеличения мощности блоков и их количества. Практика показывает, что при установке на КЭС 6–8 блоков каждые два блока дают снижение капвложений на 7–13 %; дальнейшее увеличение их числа на 2 приводит к снижению вложений только на 1,5–2 %. Одновременно при большом количестве блоков (свыше 6–8) услож няются строительно-монтажные работы, коммуникации, управление. Эффект укрупнения блоков быстро снижается; так, переход от 300 к 500 МВт обусловливает снижение удельных капиталовложений на 10 %, а переход к мощностям 800 МВт и 1200 МВт – только на 4 %. Рис. 1. Изменение технико-экономических показателей КЭС на угле в зависимости от установленной мощности станций: μ – штатный коэффициент; ВЭ – удельный расход топлива; К – удельные капиталовложения; NТЭС – мощность станции Концентрация мощности способствует снижению себестоимости энергии и штатного коэффициента благодаря снижению доли постоянных затрат и заработной платы, топливной составляющей. Следует отметить и факторы, отрицательно действующие на кон центрацию энергетического производства: ● в связи с увеличением расстояний передачи энергии возрастают за траты на ЛЭП;
Основы эксплуатации электрооборудования 12 ● увеличение единичных мощностей блоков приводит к необходимо сти содержания дорогого, крупного аварийного резерва и усложнению условий эксплуатации; ● усложняются условия выбора площади строительства, водоснаб жения, повышаются требования к охране окружающей среды; ● одновременно в процессе развития промышленности и освоения удаленных территорий страны создаются обособленные энергетические районы и отдельные предприятия, объединение которых в единую энергетическую систему не целесообразно по технико-экономическим соображениям. Таким образом, можно говорить об экономических границах концен трации мощностей энергетических установок, определяемых в том числе сложностью эксплуатации оборудования электростанций предельных параметров, при данной концепции развития энергетики. Другая отраслевая особенность энергетики заключается в жесткой зависимости режимов предприятий друг от друга при работе как в составе единой энергетической системы на общую нагрузку, так и в отдельных объединениях, что и определило сложившуюся к настоящему времени организацию ее эксплуатации. 1.2. Задачи и организация эксплуатации электростанций Реформирование энергетики, проводимое с 1991 года, привело к ухудшению экономических показателей отрасли [2]. Одной из причин снижения экономической эффективности функционирования и развития российской электроэнергетики явилось отсутствие эффективной системы управления отраслью, которую обеспечивала прежняя централизованная система управления. К другим причинам следует отнести: ● быстрое нарастание процесса старения основного оборудования электрических станций и электрических сетей; ● наличие дефицита генерирующих и сетевых мощностей в ряде ре гионов страны; ● снижение уровня надежности ЕЭС, ОЭС, региональных энергосис тем в связи с изменением структуры их собственности; ● усложнение условий регулирования переменных частей суточных графиков нагрузок; ● высокая зависимость электроэнергетики от природного газа; ● резкое сокращение научно-технического потенциала отрасли; ● существенное сокращение строительно-монтажного потенциала;