Город: Липецк
Улица: Гагарина, 110
Телефон: +7 (4742) 30-70-02
E-mail: mail@energybalance.ru
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.
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.
«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.
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.
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»
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