Индекс материала
Нарьян-Марская электростанция
Характеристика оборудования
Энергетические мощности станции
Режимы работы станции
Режим работы
Характеристика главной схемы
Схема РУ-6кВ ДЭС
Характеристика электрических сетей
Распределительная сеть 6 кВ
Повышение надежности
Предложения по модернизации
Увеличение мощности
Увеличение маневренности
Двухтопливная система
Пртивоаварийная автоматика
Параллельная работа ГТА и ДЭС
Релейная защита
МП Р3А
Sepam 40
Цены на продукцию
Повышение качества эксплуатации
Все страницы

Характеристика электростанции: количество генераторов, главная схема электрических соединений, электрические сети

 

Общее описание и генплан

 «Нарьян-Марская  электростанция»  находится  в  Ненецком  автономном округе Архангельской области, по  адресу:  г. Нарьян-Мар, ул. 60 лет Октября, 37. Собственником электростанции является Государственное унитарное предприятие Ненецкого автономного округа ГУП НАО «Нарьян-Марская электростанция». В состав электростанции входят: две ГТЭС суммарной мощностью 18 МВт и 12 МВт, ДЭС  суммарной мощностью  6,3 МВт,  5 ГТУ  суммарной мощностью 10 МВт,  котельная,  топливное  хозяйство,  дожимная  компрессорная станция, административно-бытовые здания, складское хозяйство.

 

Генплан территории электростанции приведен на рисунке 3.1.2, тип зданий и год постройки приведены в таблице 3.1.1. В здании ДЭС располагаются: котельная, машинный зал ДГУ, помещение РУ-6 кВ, помещение мастерских, на втором этаже здания  находятся  главный  щит управления  (ГЩУ)  и  кабинеты  администрации станции.

Газотурбинные  установки  (ГТУ)  представляют  собой  передвижные автоматизированные электростанции  типа  ПАЭС-2500,  в  которых  установлено энергетическое  оборудование: газовая  турбина,  генератор,  возбудитель, МВ-6  кВ генератора, шкаф автоматики и управления.

Здания  газотурбинных  электростанций  ГТЭС-12  и  ГТЭС-18  представляют собой быстровозводимые блочно-модульные здания. В них находятся помещения: машинный зал, генераторное РУ-6 кВ, ГЩУ, ЩСН, аккумуляторная.

Природный  газ  является  основным  топливом  для  силовых  агрегатов электростанции.  Газ  на станцию  поступает  по  газопроводу  с  «Василковского» газоконденсатного  месторождения.  На территории  станции  построена  дожимная компрессорная  станция  (ДККС),  которая  поднимает давление  газа  с  1,1МПа  (в точке присоединения) до 1,6МПа.

Вторым  видом  топлива  на электростанции  является  дизельное  топливо. Топливное  хозяйство включает  в  себя  2 вертикальных  резервуара  единичным объемом  200м3  марки  РВС-200  и 12  горизонтальных резервуаров  единичным объемом 50м3 марки РГС-50. Общий объѐм резервуаров составляет 1000 м3.

 

 

Характеристика генераторного оборудования 

 

Суммарная  электрическая  мощность  станции  составляет  36,3МВт. Характеристика установленного генераторного оборудования приведена в таблице.  Все  генераторы электростанции  выдают  в  электрическую  сеть электроэнергию промышленной частоты напряжением 6,3кВ.

Состав генераторного оборудования на станции менялся по мере увеличения установленной мощности  электростанции.  В  настоящее  время,  парк  силовых установок представлен как машинами производства 70-х  годов,  так и новейшими агрегатами.

Срок эксплуатации значительной части  генераторного оборудования ДЭС и ГТУ  на  станции превышает допустимый.  В  соответствии  с  п.5.2.3  ПУЭ конструкция  генераторов  должна обеспечивать их  нормальную  эксплуатацию  в течение 20-25 лет.

Дизель-генераторные установки  (ДГУ) единичной  мощностью  0,6-1МВт установлены в машинном зале здания ДЭС. Износ этих машин составляет от 75% и выше, исключение составляет новый ДГ-3 (силовая установка: «Волжский дизель» 6ЧН21/26, генератор: Leroy Somer мощностью 784 кВт).

Газотурбинные  установки  ПАЭС-2500  единичной  мощностью  2,5МВт  с двигателями  АИ-20 смонтированы  в  специализированных  вагонах.  Износ оборудования близок к 100%. Несмотря на это, оборудование находится в рабочем состоянии.

 

 

Электроэнергетические мощности станции  (в составе ДГУ и ГТУ) до 2002г. не справлялись с ростом потребляемой мощности, увеличение которой связанно с развитием  г.Нарьян-Мар.  В связи  с  недостатком  мощности,  а  так  же  вследствие большого износа силового оборудования, администрация города приняла решение о строительстве новых блоков электростанции.

Новая ГТЭС-12 мощностью 12МВт была введена в эксплуатацию в 2003г. С вводом  в  эксплуатацию  современных  газотурбинных  установок  значительно снизился шумовой эффект от работы электростанции, что имеет большое значение для  жителей  близлежащего  района Качгорт.  В  сентябре  2007г.  администрация Ненецкого  автономного округа  заключила соглашение  с ОАО «Сатурн  – Газовые турбины»  об  изготовлении  и  поставке  еще  трех газотурбинных  агрегатов  ГТА-6РМ,  и  разработке  проекта  электростанции  ГТЭС-18 мощностью  18МВт.  В сентябре 2009г. завершено строительство ГТЭС-18. На новой станции установлено три двигателя, два из  которых имеют  возможность  работы на  двойном  топливе  –природном газе и дизельном топливе.

 

 

 

Режимы работы электростанции 

 

«Нарьян–Марская  электростанция»  является  основным  и  единственным крупным  источником электроснабжения  потребителей  г.Нарьян-Мар  и  его окрестностей  (п.Искателей  и с.Тельвиска). Особенностью  работы  электростанции является работа в условиях изоляции от крупной энергосистемы. «Нарьян-Марская электростанция»  и  электрические  сети  города образуют  изолированную энергосистему,  в  которой  генераторы  электростанции  являются задающими источниками напряжения сети и частоты электрического тока.

В  связи  с  этой особенностью,  задача поддержания баланса  выработанной и потреблѐнной электроэнергии  целиком  ложится  на  генерирующие  мощности электростанции.  Поэтому режим  работы  электростанции  определяется  режимом потребления.

Суточный  график электрической  нагрузки  станции  изображен  на  рисунке 3.1.3. Зимний максимум 2009г. был зафиксирован 9 февраля (рабочий день). В этот день  максимум  составил 21,5МВт.  В  декабре  2009г.  максимум  февраля  был превышен новым значением 24,2МВт. Летний минимум 2009г. был зафиксирован 1 августа (выходной день), потребляемая мощность составила 4,8МВт.

Суточный график потребления электрической мощности отражает суточные ритмы жизни города и является типичным для потребителей смешанного характера - промышленного  и  бытового.  Он характеризуется  тремя  временными  зонами: зоной минимальной нагрузки (ночные часы), зоной средней полупиковой нагрузки и зоной максимальной нагрузки.

Полупиковая  зона характеризуется  однократным,  в  течение  суток, значительным возрастанием  нагрузки  в утренние  часы  и  ее  глубоким  спадом  в конце  суток,  а  пиковая  - рядом  относительно небольших  подъемов  (до  уровня максимальной  нагрузки)  и  спадов  (до уровня полупиковой зоны)  нагрузки  в дневные  часы  суток.  В  ней  обычно  присутствуют один  или  два максимума потребления  электроэнергии:  утренний  и  вечерний. Первый  связан чаще  всего  с утренней  сменой  работы  промышленных  предприятий,  а  второй представляет собой  совмещение  потребления  вечерней  смены  предприятий  с потреблением электроэнергии  в  жилом  секторе  и  сфере  бытового  обслуживания населения. Поэтому второй пик нередко превышает по своей величине первый.

В  общем  случае,  суточный  график  нагрузки  энергосистемы  г.Нарьян-Мар имеет чередующиеся  между  собой  провалы,  подъемы,  спады  и  пики,  которые определяют в целом его неравномерный характер.

Режим работы  электростанции  также меняется  в  течение  суток и  в течение года. В зависимости от нагрузки в работе находятся следующие мощности:

 в период летнего минимума – две ГТА;

 в период зимнего максимума – четыре ГТА;

 в осенний-весенний период– 2-4 ГТА;

 ДГУ используются для покрытия суточных максимумов. В резерве находятся следующие мощности: ГТА-2 (1, 3, 4, 5), ГТУ-1, 2, 3, 5, 6, ДГУ-1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

Основные режимные характеристики ГТА-6РМ:

  групповой  регулятор  активной  (реактивной) мощности  ГРАМ  и  ГРРМ  на электростанции отсутствует;

  распределение  мощности  между  турбинами  осуществляет  оперативный персонал  станции вручную,  с  пультов  управления  ГТА,  воздействием  на регуляторы: частоты  силовой  турбины и  тока  возбуждения  возбудителя  (станцию возбуждения);

  после  распределения  мощности  между  ГТА,  заданная  мощность  (P  и  Q) автоматически поддерживается  техническими  средствами  САУ  ГТД  и  станцией возбуждения турбогенератора;

  время  выхода  на  режим  «Готов  к  принятию  нагрузки»  ГТА  ГТЭС-12  и ГТЭС-18 – 12-15 минут;

  время  выхода  на  режим  «Готов  к  принятию  нагрузки»  ГТА  ГТЭС-18  в режиме аварийного запуска – 3-5 минут;

 Эксплуатационные ограничения по резонансным оборотам на всех 5-ти ГТА отсутствуют.  Восстановление  электроснабжения  после  полного  останова  ГТЭС производится по следующей схеме:

 запускаются ДГУ для обеспечения питания собственных нужд ГТА;

 подается  напряжение  на  отходящие  фидера  согласно  утвержденного регламента;

 запускаются ГТА;

 проводятся операции по переводу нагрузки с ДГУ на ГТА;

 ДГУ разгружаются, останавливаются и переводятся в горячий резерв.

 

Характеристика главной схемы

Главная схема электрических соединений электростанции приведена в  приложении П1. По главной схеме можно проследить развитие «Нарьян-Марской электростанции». На первом этапе РУ-6кВ ДЭС состояло из двух секций шин, соединенных разъединителем. Впоследствии, в связи с ростом числа потребителей, появилась необходимость в расширении помещения РУ, где установили ячейки третьей секции шин 6кВ, которую также как и вторую подключили через разъединитель к первой секции. К РУ-6кВ ДЭС подходят кабельные линии от ДГУ и ГТУ. С вводом новых электростанций ГТЭС-12, ГТЭС-18 в РУ-6кВ ДЭС были установлены дополнительные ячейки КРУ, в которые были заведены КЛ-6кВ линий связи. В РУ-6кВ ДЭС установлены разные типы ячеек: КСО-299, КСО-272, К104М,  КСО 2УМ, СЭЩ К69, КСО, кроме того присутствуют некомплектные ячейки.

Выключатели 6кВ также различных типов, большинство из них маломасляные –  ВПМП-10, ВПМ-10, ВМГП-10, ВМГ-10, ВМГ-133-II-10. В новых ячейках типа КСО СЭЩ254 для присоединения «ДГ-3», «Резерв-1», «Резерв-2» установлены вакуумные выключатели типа ВВУ СЭЩ. В ячейках К104М на присоединении «линия связи с ГТЭС-12» установлены вакуумные выключатели типа ВБУЭ-10. В ячейках СЭЩ К69 на присоединении «линия связи с ГТЭС-18» установлены элегазовые выключатели производства Schneider Electric марки LF3.

На присоединениях РУ-6кВ ДЭС установлены разные типы релейных защит,  что усложняет задачу эксплуатации. На всех ячейках старого образца применены электромеханические защиты. В новых ячейках КСО СЭЩ применены электростатические токовые реле типа РСТ-40-3. В ячейках линий связи с ГТЭС-18 установлены микропроцессорные защиты типа Sepam S40 производства Schneider Electric.

Генераторы газотурбинных агрегатов ГТА-1, ГТА-2 электростанции ГТЭС- 12 работают на свою секционированную выключателем систему шин. РУ-6кВ ГТЭС-12 состоит из 12 ячеек марки К104М. В ячейках установлены вакуумные выключатели марки ВБУЭ-10. Релейная защита присоединений реализована на базе микропроцессорных блоков типа Spac803 производства концерна ABB.

РУ-6кВ электростанции ГТЭС-18 состоит из 21 ячейки марки СЭЩ К69.  Применяемая схема: «одна рабочая секционированная выключателем система шин». Генератор ГТА-3 подключен к 1 секции, к 2 секции подключены генераторы ГТА-4, ГТА-5. В РУ-6кВ ГТЭС-18 применены выключатели элегазового типа марки LF производства Schneider Electric. Релейная защита присоединений реализована на базе микропроцессорных блоков типа Sepam.

Схема РУ-6кВ ДЭС имеет ключевое значение в главной схеме  электростанции. На шины РУ-6кВ ДЭС подключены все генерирующие мощности ДГУ, ГТУ, ГТЭС-12, ГТЭС-18. С секции шин РУ-6кВ ДЭС, несекционированной выключателем, отходят все фидера, питающие распределительную сеть города. Такая схема имеет третью категорию по надежности электроснабжения (ПУЭ), что  недостаточно по требованиям к главному распределительному устройству станции.

Вследствие отсутствия на рабочей системе шин РУ-6 кВ ДЭС секционного  выключателя, схема имеет низкую надежность. Например, при несрабатывании выключателя отходящей линии по короткому замыканию, происходит полное «погашение» электростанции. Кроме того, в этом случае в обмотках генераторов проходят большие токи в течение времени уставки МТЗ (2 секунды по карте уставок РЗ), что значительно снижает срок службы основного силового оборудования.

Анализ причин аварий с полным остановом электростанции, которые имели  место в летний и осенний периоды 2009г., выявил следующие основные недостатки электростанции: 
1. главная схемы электростанции и распределительная сеть 6кВ имеют низкий уровень надежности вследствие принятых схемных решений, износа оборудования, невозможности выполнения требований по регулярному выполнению регламентных работ по текущему и капитальному ремонту основного оборудования; 
2. перечень установленных защит на РУ-6кВ ДЭС не соответствует ПУЭ, ПТЭ  (в качестве примера в табл. 3.1.3 приведен ряд присоединений);

 
3. отсутствие на электростанции АЧР, других систем противоаварийной  автоматики, современной системы диспетчерского управления.

В свете выше сказанного, возникает необходимость комплексной  реконструкции РУ-6кВ ДЭС, включающей в себя:  
1. изменение принципиальной электрической схемы подстанции с учетом перспективного развития; 
2. установка современных и надежных силовых выключателей с высоким  коммутационным ресурсом; 
3. модернизация устройств релейной защиты и автоматики, применение  микропроцессорных устройств.

Характеристика электрических сетей

Электрические сети города Нарьян-Мара и его окрестностей включают в  себя распределительные сети 6кВ, и 0,4кВ. Распределительная сеть 6кВ состоит из: 
 трансформаторных подстанций 6/0,4кВ (ТП);  
 распределительных пунктов 6кВ (РП);  
 распределительных устройств 6кВ (РУ);  
 воздушных и кабельных линий (ВЛ- и КЛ-6кВ).

Распределительная сеть 0,4кВ состоит из:
 РУ-0,4кВ; 
 ВЛ- и КЛ-0,4кВ; 
 линий уличного освещения.

Сеть 6кВ работает в режиме компенсированной нейтрали. Компенсация  емкостного тока сети осуществляется на РУ-6кВ ДЭС с помощью дугогасящего реактора.

Распределение электроэнергии осуществляется от РУ-6кВ электростанции в  направлениях к центрам нагрузок. Территориально электростанция расположена между основными центрами потребления: г.Нарьян-Мар и пригородов (п.Искателей, Факел).

Общая протяженность кабельных линий в сети 6кВ – 61,4км, воздушных  линий 6кВ – 40,1км, в том числе двухцепных 1,9км. Протяженность ЛЭП-0,4кВ – 66,8 км, длина линий уличного освещения – 44,3км. Общее число трансформаторов 6/0,4кВ, включенных в сеть: 
 40-63кВА 6 шт.; 
 100кВА 10 шт.; 
 160кВА 17 шт.; 
 250кВА 33 шт.; 
 320кВА 3 шт.; 
 400кВА 25 шт.; 
 630кВА 4 шт.

Принципиальная схема электрических сетей приведена в приложении П2. От  РУ-6кВ ДЭС «Нарьян-Марской электростанции» отходит 17 фидеров: «Город-1», «Город-2», «Город-3», «Город-4», «Город-5», «ХНГРЭ-1», «ХНГРЭ-2», «Хлебозавод», «Воинская часть», «Нефтебаза», «Жилкомплекс», «Лесозавод», «Факел-1», «Факел-2», «Искателей», «Гидронамыв», «Связь».

Схема электрических соединений фидера «Город-5»

 

Распределительная сеть 6кВ построена по радиальному принципу  древовидной конфигурации. Сечения проводников ступенчато уменьшаются от головных участков к концу линии. Имеет место большое число резервных связей, выполненных на разъединителях. Защитные аппараты (маломасляные выключатели с электромеханическими терминалами РЗА) установлены в центрах питания. Таких центров питания в настоящее время два: РУ-6кВ ТП-3 и ЗРУ-6кВ в р-н.Факел. Присутствует значительная неоднородность плотности нагрузки. Трансформаторы 6/0,4кВ применяются масляные, подключены к шинам 6кВ ТП с помощью последовательного соединения элементов: разъединитель, предохранитель.

В направлении п.Искателей от РУ-6кВ электростанции отходят фидера  «Факел-1» и «Искателей» протяженностью по 4,4км. Кабельные линии, выполненные кабелем из сшитого полиэтилена, питают шины ЗРУ-6кВ в пос. Факел. От 1 секции ЗРУ-6кВ отходят фидера «Искателей-1» и «Искателей-2», от 2 секции отходят фидера «Факел-1», «Факел-2». Данные линии запитывают потребителей по магистральной схеме с ответвительными ТП количеством до 10 на одну магистраль. Протяженность линий по магистрали составляет до 2км, протяженность ответвлений – до 0,5км.

По магистральной схеме с ответвлениями работают фидера: «Нефтебаза»,  «Жилкомплекс».

В городе распределение электроэнергии осуществляется преимущественно  по кабельным линиям 6кВ. Сеть имеет одинарную кольцевую конфигурацию, но работает в разомкнутом режиме и, таким образом, линии работают по радиальной схеме. Фидер «Город-5», как пример схемы разомкнутого кольца, приведен на рисунке.

Фидера «Город-2» и «Город-4» запитывают 1 и 2 секции РУ-6кВ ТП-3  «Больница». Линии, отходящие от ТП-3, изображены на рисунке.

Многие предприятия города, такие как: «Морской порт», ОАО «Северо-Западный Телеком», РКУ, аэропорт «г.Нарьян-Мар» установили резервные дизель-генераторы на напряжение 0,4кВ. Без резервных источников электроэнергии остаются такие важные объекты города как: очистные сооружения, хлебозавод, мясокомбинат и др.

Распределительная сеть города и окрестностей разветвленная и имеет протяженных линий, но для большей части фидеров аппараты защиты установлены только на РУ-6кВ ДЭС.

Основные недостатки, снижающие надежность электроснабжения потребителей: 
 схема распределительных сетей имеет низкую надежность; 
 высокий процент износа оборудования на ТП, РП-6кВ, РУ-6кВ, РУ-0,4кВ; 
 низкая оснащенность защитной и коммутационной аппаратурой;  
 отсутствие противоаварийной автоматики (АПВ, АВР, автоматики деления); 
 потребители не ранжированы по категориям надежности; 
 высокие потери в сетях.

Схема электрических соединений фидеров «Город-2», «Город-4»

 

 

Разработка мероприятий по повышению надежности
работы электростанции

Основными мероприятиями, которые связаны с повышением надежности  работы электростанции будут являться: 
1. модернизация главной схемы электрических соединений электростанции, связанная с реконструкцией главного распределительного устройства электростанции; 
2. плановое увеличение установленной мощности электростанции;
3. повышение маневренности электростанции;
4. установкой автоматизированных ДГУ с возможностью автоматической  параллельной работы ДГУ и ГТА; 
5. совершенствование оперативного управления электростанции (подробно рассмотрено в главе 5 настоящего тома); 
6. внедрение устройств противоаварийной автоматики;
7. совершенствование устройств релейной защиты и �