СТО Газпром 2-6.2-208-2008

 

  Главная       Учебники - Газпром      СТО Газпром 2-6.2-208-2008

 поиск по сайту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СТО Газпром 2-6.2-208-2008

 

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ГАЗПРОМ»

Общество с ограниченной ответственностью

«Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ»

Общество с ограниченной ответственностью

«Информационно-рекламный центр газовой промышленности»

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

ДОКУМЕНТЫ НОРМАТИВНЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ ОАО «ГАЗПРОМ»

ВЫБОР КОЛИЧЕСТВА ЭЛЕКТРОАГРЕГАТОВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

ОАО «ГАЗПРОМ»

СТО Газпром 2-6.2-208-2008

ОКС 27.100

Дата введения 2008-09-08

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН

Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИ ГАЗ»

 

2 ВНЕСЕН

Управлением энергетики Департамента по транспортировке, подземному хранению и использованию газа ОАО «Газпром»

 

3 УТВЕРЖДЕН

Распоряжением ОАО «Газпром» от 19 марта 2008 г. №51

И ВВЕДЕН ВДЕЙСТВИЕ

с 08 сентября 2008 г.

 

4 ВЗАМЕН

РД 51-31323949-31-98 «Выбор количества электроагрегатов электростанций РАО «Газпром»

Содержание

Введение

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

3 Термины, определения и сокращения

4 Основные нормативные положения

5 Структурные схемы электростанций собственных нужд

6 Определение типа и количества электроагрегатов электростанций собственных нужд

7 Определение количества электроагрегатов исходя из заданной вероятности безаварийной работы электростанций собственных нужд

Приложение А (рекомендуемое) Примеры расчета количества электроагрегатов электростанций собственных нужд

А.1 Пример расчета для автономной ЭСН

А.2 Пример расчета для автономной ЭСН с милой мощностью пускового этапа

А.3 Пример расчета для ЭСН, имеющей связь с энергосистемой

А.4 Пример расчета количества электроагрегатов исходя из заданной вероятности безаварийной работы ЭСН

Библиография

 

Введение

Настоящий стандарт является результатом пересмотра РД 51-31323949-31-98, ранее регламентировавшего схемные решения и выбор количества агрегатов электростанций собственных нужд объектов ОАО «Газпром».

Настоящий стандарт разработан с целью учета изменившихся требований нормативных документов Российской Федерации и ОАО «Газпром», правил и директивных материалов государственных органов надзора, а также инструкций по эксплуатации оборудования и электроустановок.

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает порядок выбора количества электроагрегатов с любым типом привода для электростанций ОАО «Газпром».

1.2 Настоящий стандарт применяется на стадиях, предшествующих проектированию электростанции, и, в том числе, для тендерных исследований и обоснования решений.

1.3 Действие настоящего стандарта не распространяется на агрегаты аварийного электроснабжения, применение которых регламентируется РД 51-0158623-06-95 [1].

1.4 Настоящий стандарт обязателен для применения проектными дочерними обществами (организациями) ОАО «Газпром» и другими проектными организациями, выполняющими по договорам проекты электростанций, обеспечивающих электроснабжение промышленных объектов ОАО «Газпром».

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты: ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения

ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения

ГОСТ 19431-84 Энергетика и электрификация. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по соответствующим указателям, составленным на 1 январи текущего года, и информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) стандартом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и сокращения

3.1 В настоящем стандарте применены термины в соответствии с СТО Газпром 2-2.3-141, а также следующие термины с соответствующими определениями и сокращениями:

3.1.1 аварийный источник электроснабжения: Источник электроснабжения, обеспечивающий гарантированную работу электроприемников первой категории и особой группы электроприемников первой категории на определенное время.

[СТО Газпром 2-2.3-141, пункт 3.3.48]

3.1.2 максимальная электрическая нагрузка: Суммарная номинальная мощность всех электроприемников объекта.

3.1.3 минимальная электрическая нагрузка: Нагрузка электроприемников объекта, необходимая для обеспечения его работы о нормальном режиме при номинальных технологических параметрах и минимально необходимом составе подключенных электроприемников.

3.1.4 минимальная мощность электроагрегата: Наименьшая мощность, развиваемая электроагрегатом, при которой обеспечивается надежная работа двигателя без ограничения времени непрерывной работы.

3.1.5 нагруженный резерв: Резерв генерируемой мощности работающих электроагрегатов, позволяющий оставшимся в работе электроагрегатам после выхода из строя одного из них принять на себя прежнюю нагрузку.

3.1.6 ненагруженный резерв: Резерв, который содержит один или несколько резервных электроагрегатов, находящихся в отключенном режиме.

3.1.7 нормальный режим: Режим, при котором обеспечиваются заданные значения параметров его работы.

[ПУЭ [2], пункт 1.2.9]

 

3.1.8 основной источник: Независимый источник электроснабжения, обеспечивающий нормальный режим эксплуатации объекта без ограничения во времени.

[СТО Газпром 2-2.3-141, пункт 3.3.40]

 

3.1.9 отказ: Событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

[ГОСТ 27.002-89, пункт 3.3]

 

3.1.10 показатель надежности: Количественная характеристика одною или нескольких свойств, составляющих надежность объекта.

[ГОСТ 27.002-89, пункт 6.1]

 

3.1.11 плановый ремонт: Ремонт энергетического оборудования или энергетических сооружений на объектах ОАО «Газпром», постановка на который осуществляется в соответствии с требованиями эксплуатационных документов.

[СТО Газпром 2-2.3-141, пункт 3.8.29]

 

3.1.12 приемник электрической энергии (электроприемник): Аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.

[СТО Газпром 2-2.3-141, пункт 3.3.3]

 

3.1.13 резервный электроагрегат (электростанция): Электроагрегат (электростанция), включаемый (-ая) на нагрузку при отключении, перегрузке или выходе из строя основного источника электрической энергии.

[СТО Газпром 2-2.3-141, пункт 3.3.44]

 

3.1.14 система электроснабжения общего назначения (энергосистема): Совокупность электроустановок и электрических устройств энергоснабжающей организации, предназначенных для обеспечения электрической энергией различных потребителей (приемников электрической энергии).

[ГОСТ 13109-97, пункт 3.1]

 

3.1.15 электроагрегат: Электроустановка, состоящая из двигателя-генератора, устройства управления и оборудования, необходимого для обеспечения автономной работы.

[СТО Газпром 2-2.3-141, пункт 3.3.22]

 

3.1.16 электрическая подстанция: Электроустановка, предназначенная для преобразования и распределения электрической энергии.

[ГОСТ 19431-84, термин 37]

3.1.17 электрическое распределительное устройство: Электроустановка, служащая для приема и распределения электрической энергии и содержащая коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства (компрессорные, аккумуляторные и др.), а также устройства защиты, автоматики и измерительные приборы.

3.1.18 электростанция: Электроустановка, предназначенная для производства электрической или электрической и тепловой энергии, состоящая из строительной части, оборудования для преобразования различных видов энергии в электрическую или электрическую и тепловую, вспомогательного оборудования и электрических распределительных устройств.

[СТО Газпром 2-2.3-141, пункт 3.3.21]

 

3.1.19 электростанция собственных нужд (ЭСН): Электростанция, предназначенная для обеспечения электрической или электрической и тепловой энергией конкретного технологического объекта ОАО «Газпром» без связи с энергосистемой.

[СТО Газпром 2-2.3-141, пункт3.3.23]

3.1.20 электроустановка: Совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии.

[СТО Газпром 2-2.3-141, пункт 3.3.2]

3.2 В настоящем стандарте использованы также следующие сокращения:

АВР - автоматическое включение резервного питания

ВЛ - воздушная линия электропередачи

КПД - коэффициент полезного действия

КТП - комплектная трансформаторная подстанция

РУ - распределительное устройство

СВ - секционный выключатель

ТСН - трансформатор собственных нужд

ШВ - шиносоединительный выключатель

4 Основные нормативные положения

4.1 Электроснабжение всех категорий электроприемников, установленных ПУЭ [2] и получающих питание от электростанции, должно быть обеспечено с требуемой надежностью при соответствующей степени автоматизации и максимальной экономичности.

4.2 Количество и мощность электроагрегатов ЭСН определяют исходя из схемы электроснабжения объекта, категории и величины электрической нагрузки, нормируемой надежности электроснабжения.

5 Структурные схемы электростанций собственных нужд

5.1 Структурную схему ЭСН определяют в зависимости от вида потребителя, мощности и категорийности нагрузки. Распределительное устройство генераторного напряжения выбирают, как правило, с одной секционированной системой сборных шин. Две системы сборных шин допускается использовать при большом числе присоединений на генераторном напряжении и соответствующем экономическом обосновании. Возможные варианты структурных схем ЭСН, работающих автономно и параллельно с внешней энергосистемой, приведены на рисунках 1-3.

5.2 Рабочее положение секционного выключателя устанавливают в зависимости от принятой схемы резервирования нагрузки. В случае резервирования электроснабжения нагрузки первой категории со стороны подключенной энергосистемы допускается эксплуатация секций шин при замкнутом положении секционного выключателя, уменьшая значение мощности нагруженного резерва.

5.3 В схемах автономных ЭСН (см. рисунок 1) резервирование нагрузки первой категории осуществляют за счет нагруженного резерва, включаемого в мощность работающих электроагрегатов. В указанной схеме применяют режим раздельной работы секций шин при разомкнутом положении секционного выключателя с выдачей мощности не менее чем от двух групп работающих электроагрегатов.

5.4 В схемах ЭСН, работающих параллельно с энергосистемой (см. рисунки 2, 3), должны быть учтены надежность и пропускная способность связи с энергосистемой, а также значение максимальной мощности, выдаваемой энергосистемой. В указанных схемах генераторы ЭСН рассматривают в качестве основных источников питания, а ввод от энергосистемы используют как резервный источник.

Если ввод от энергосистемы имеет ограничение по передаваемой мощности и не обеспечивает полное резервирование нагрузки ЭСН, то связь с системой рассматривается как независимый источник ограниченной мощности. Недостающее резервирование следует предусматривать от электроагрегатов ЭСН (см. рисунок 2). .Необходимость использования разделительных трансформаторов при связи с системой на генераторном напряжении определяют на стадии проекта.

Два независимых ввода от энергосистемы подключают на разные секции шин. При наличии двух независимых вводов высокого напряжения от энергосистемы с мощностью, достаточной для резервирования полной нагрузки ЭСН, необходимо использовать схему, представленную на рисунке 3.

Рисунок 1 - Схема автономной ЭСН

Рисунок 2 - Схема ЭСН, имеющей один ввод от энергосистемы

Рисунок 3 - Схема ЭСН, имеющей два ввода от энергосистемы

6 Определение типа и количества электроагрегатов
электростанций собственных нужд

6.1 Выбор типа электроагрегата для применения в составе ЭСН осуществляют исходя из следующих параметров:

- общие свойства электроагрегата, ремонтопригодность, комплектация запасными частями, возможность использования электроагрегатов в блоках полной заводской готовности, весогабаритные показатели, рабочий диапазон внешних условий, экологические характеристики;

- основные технические характеристики и параметры электроагрегата, подлежащие дальнейшему сравнению при оптимизации схемных решений ЭСН (минимальная мощность нагрузки, характеристики моторесурса и надежности, капитальные и эксплуатационные затраты).

6.2 В составе ЭСН применяют поршневые электроагрегаты единичной мощностью до 2000 кВт и газотурбинные электроагрегаты от 1500 кВт и выше. В зависимости от конкретных условий объекта (технологические, климатические) могут быть применены иные технические решения.

6.3 При разработке проектных решений ЭСН не допускается планировать длительную работу агрегатов любого типа с мощностью ниже 40 % от номинальной, так как в этом диапазоне мощностей наблюдаются неустойчивая работа агрегатов и резкое снижение КПД.

Для автономных ЭСН, работающих на природном газе, размещаемых в районе с суровыми климатическими условиями, при необходимости целесообразно предусматривать установку электроагрегата на дизельном топливе.

6.4 Определение вариантов структурных решений ЭСН осуществляют исходя из следующих параметров:

- суммарная мощность нагрузки;

- мощность нагрузки первой категории;

- минимальная нагрузка ЭСН на пусковом этапе;

- требуемое максимальное значение резервной мощности нагрузки.

6.5 Для ЭСН, использующей внешнюю энергосистему в качестве второго источника электроснабжения, допустимо исключение нагруженного и ненагруженного резерва, а общее количество электроагрегатов ЭСН должно быть не менее двух.

6.6 В качестве резерва генерируемой мощности для нагрузки первой категории необходимо применять:

- натруженный резерв;

- мощность подключенной внешней энергосистемы;

- мощность системы бесперебойного питания (системы постоянного тока).

В качестве резерва генерируемой мощности для нагрузки второй категории необходимо применять:

- ненагруженный резерв;

- мощность подключенной внешней энергосистемы;

- мощность аварийных электроагрегатов.

6.7 Количество одновременно работающих однотипных электроагрегатов ЭСН nраб, предназначенных для покрытия нагрузки потребителей, вычисляют (с округлением до целого числа в большую сторону) по формуле

,                                                                 (6.1)

где P1Р2P3 -

мощности нагрузок потребителей первой, второй, третьей категории, соответственно, кВт;

h -

заданный коэффициент загрузки генераторов, учитывающий необходимость резерва мощности для покрытия нерегулярных отклонений нагрузки от номинальной;

Pг -

номинальная мощность электроагрегата ЭСН, кВт.

В общем случае номинальную мощность электроагрегатов выбирают исходя из суммарной мощности På потребителей ЭСН из расчета Pг = (0,2...0,5)·På, где меньшие значения коэффициента используются для автономных ЭСН, большие - для ЭСН, работающих параллельно с энергосистемой.

6.8 При выходе из строя электроагрегата энергоснабжение нагрузки первой категории должно быть восстановлено с перерывом, не превышающим время автоматического восстановления питания.

6.9 При полной загрузке электроагрегатов и наличии автоматики разгрузки потребителей второй и третьей категории, в качестве которой используются автоматическая быстрая разгрузка (АБР), автоматическая частотная разгрузка (АЧР) или защита минимального напряжения на стороне 6-10 и 0,4 кВ, условие резервирования энергоснабжения нагрузки первой категории осуществимо при выполнении условия

Pг < P2 + P3.                                                                   (6.2)

Отключение генерируемой мощности для питания нагрузки первой категории при отключении одного электроагрегата должно быть скомпенсировано автоматической разгрузкой потребителей второй и третьей категории на величину отключившейся генерируемой мощности. Для последующего восстановления питания разгруженной нагрузки второй и третьей категории необходимо предусматривать мощность ненагруженного резерва Pн рез.

Значение Pн рез должно удовлетворять условию

Pн рез ³ Pг.                                                                    (6.3)

6.10 Если при отключении одного электроагрегата, мощность для питания нагрузки первой категории не может быть обеспечена разгрузкой нагрузки второй и третьей категории, необходимо предусмотреть мощность нагруженного резерва Pрез, вычисляемую по формуле

Pрез = Pг - P2 - P3.                                                             (6.4)

Количество одновременно работающих однотипных электроагрегатов ЭСН nраб при отключении одного электроагрегата вычисляют по формуле (с округлением до целого числа в большую сторону)

.                                                         (6.5)

С учетом формулы (6.5) мощность ненагруженного резерва Pн рез для последующего восстановления питания разгруженной нагрузки второй и третьей категории с учетом нагруженного резерва вычисленную по формуле

Pн рез ³ Р2 + Р3.                                                                   (6.6)

Количество находящихся в ненагруженном резерве однотипных электроагрегатов ЭСН пн рез вычисляют (с округлением до целого числа в большую сторону) по формуле

.                                                                  (6.7)

6.11 Помимо резервной мощности, предназначенной дли резервирования энергоснабжения при аварийном выходе из строя электроагрегатов, ЭСН должна иметь необходимый ненагруженный резерв мощности для вывода электроагрегатов в профилактический и внеплановый ремонт. С учетом этого общее количество электроагрегатов ЭСН n вычисляют по формуле

n = nраб + nн рез + nрем,                                                              (6.8)

где nраб - количество агрегатов, постоянно находящихся в работе;

nн рез - количество агрегатов, находящихся в ненагруженном резерве;

прем - количество агрегатов, находящихся в ремонте.

Количество агрегатов, находящихся в профилактическом и внеплановом ремонте nрем, определяют исходя из технических характеристик выбранного агрегата и надежности его работы.

Количество агрегатов, находящихся в плановом ремонте, осмотре или техническом обслуживании nпл рем вычисляют по формуле (с округлением до целого числа в большую сторону)

,                                                   (6.9)

где Tпл рем -

среднее время планового ремонта, технического обслуживания электроагрегата в году согласно техническим условиям, ч;

Tк -

календарное время работы электроагрегата в году, ч.

Количество агрегатов, находящихся во внеплановом ремонте, необходимо оценивать по статистическим данным, характерным для данного типа агрегата. Статистические данные представляют в виде среднего времени простоя электроагрегата во внеплановом ремонте.

Среднестатистическое количество внепланово ремонтируемых агрегатов в год nвп вычисляют по формуле

,                                                         (6.10)

где Tвп -

календарное время (среднестатистическое) внеплановых (аварийных) ремонтов электроагрегата данного типа в году, ч;

Tк -

календарное время работы электроагрегата в году, ч.

Общее количество агрегатов, находящихся в ремонте, вычисляют по формуле

nрем = nпл рем + nвп.                                                               (6.11)

6.12 Если суммарная ожидаемая длительность ремонта электроагрегата (Tпл рем + Tвп) не превышает семи дней в году, то функции резервного и ремонтного агрегатов могут быть объединены. При этом из формулы (6.8) следует исключить составляющую nрем.

Допустимо совмещение функций резервного и ремонтного агрегатов, если общее количество параллельно работающих электроагрегатов на ЭСН Nз равно или превышает

,

где h - коэффициент загрузки агрегата.

В таблице 1 приведено рассчитанное количество параллельно работающих агрегатов Nз позволяющее осуществить резерв при выходе из строя одного генератора автономной ЭСН.

Таблица 1 - Расчетное количество агрегатов ЭСН и коэффициент загрузки

Количество параллельно работающих агрегатов Nз, шт.

2

3

4

5

6

7

8

Коэффициент загрузки электроагрегатов h

0,500

0,670

0,750

0,800

0,830

0,857

0,875

При работе ЭСН параллельно с внешней энергосистемой коэффициент загрузки увеличивается до h = (0,700¸0,900) в зависимости от количества параллельно работающих агрегатов.

6.13 Значение единичной мощности электроагрегата Pг определяют исходя из следующих граничных условий:

Pг не должна превышать минимальную мощность нагрузки на пусковом этапе Påп (для работы в условиях отключенной электросистемы)

Pг < Påп;                                                              (6.12)

Pг не должна превышать значение

,                                                                (6.13)

где På - мощность полного развития ЭСН;

nраб н - количество электроагрегатов при полном развитии;

- значение коэффициента загрузки электроагрегата h не должно быть меньше допустимого значения.

При невыполнении условий (6.12) и (6.13) необходимо увеличить количество электроагрегатов nраб, устанавливаемых на ЭСН. После пересчета Pг по формуле (6.5) осуществляют вторичную проверку условий (6.12) и (6.13).

6.14 Расчетный коэффициент загрузки электроагрегата п вычисляют по формуле

,                                                               (6.14)

где På - суммарная нагрузка электроагрегатов ЭСН;

 - сумма номинальных мощностей работающих электроагрегатов nраб.

Если полученное расчетное значение коэффициента загрузки электроагрегата hр меньше допустимого значения, определяемого исходя из условия его устойчивой и экономичной работы, то число работающих генераторов nраб увеличивают. Для увеличенного значения nраб по формуле (6.5) определяют уменьшенное значение Pг.

6.15 При малых значениях суммарной мощности нагрузки на пусковом этапе Pп необходимость обеспечения условий (6.12) и (6.13) может потребовать неприемлемого увеличения nраб. При малых значениях суммарной мощности нагрузки на пусковом этапе необходимо использовать два типа электроагрегатов с разными значениями номинальных мощностей Pг1 и Pг2. Количество одновременно работающих электроагрегатов ЭСН каждого типа nраб1 и nраб2 определяют (при Pг1 > Pг2) с округлением до целого числа в большую сторону по формулам

,                                                             (6.15)

где       Pп -

суммарная мощность нагрузки на пусковом этапе;

P1P2P3 -

мощности нагрузок потребителей первой, второй, третьей категорий соответственно, кВт;

Общее количество электроагрегатов ЭСН вычисляют по формуле

n = nраб1 + nраб2 + nн рез + nрем,                                              (6.16)

где nраб1 - количество агрегатов мощностью Pг1, постоянно находящихся в работе;

nраб2 - количество агрегатов мощностью Pг2, постоянно находящихся в работе;

nн рез - количество агрегатов, находящихся в ненагруженном резерве;

nрем - количество агрегатов, находящихся в ремонте.

6.16 Количество электроагрегатов ЭСН, работающей параллельно с энергосистемой, определяют исходя из суммарной расчетной нагрузки På, единичной мощности электроагрегатов и мощности связи с энергосистемой. При отсутствии ограничений на мощность связи функции резервирования возлагают на примыкающую систему. В этом случае количество работающих агрегатов ЭСН определяют по формуле (6.1).

Примеры расчета количества электроагрегатов ЭСН приведены в приложении А.

7 Определение количества электроагрегатов исходя из заданной вероятности
безаварийной работы электростанций собственных нужд

7.1 При вероятностном подходе к выбору числа электроагрегатов количество агрегатов K, выдающих мощность на одну секцию шин, определяют исходя из условия обеспечения нормируемого срока безаварийной работы электростанции:

Nлет ЭСН > Nдоп,

где Nлет ЭСН - расчетное число лет безаварийной работы электростанции;

Nдоп - допустимое (нормируемое) число лет безаварийной работы.

При вероятностном подходе к выбору числа электроагрегатов фактическая загрузка генераторов, как правило, превышает загрузку, достигаемую при детерминированном подходе.

7.2 При заданном значении Nдоп число электроагрегатов ЭСН, выдающих мощность на одну секцию шин K1, определяют исходя из заданных вероятностных характеристик оборудования по выражению

,                                                        (7.1)

где PЭСН -

нормированная вероятность безаварийной работы ЭСН в году, вычисляемая по формуле

;

Pш -

вероятность безотказной работы секции шин;

Pотк г -

вероятность отказа электроагрегата.

7.3 При условии раздельной работы секций шин ЭСН и возможности обеспечения суммарной нагрузки ЭСН работой одного электроагрегата число K1 вычисляют по формуле

,                                                  (7.2)

где РАВР - вероятность безотказной работы автоматики АВР шин.

7.4 При условии объединенной работы секций шин и осуществлении связи с системой суммарное число электроагрегатов K2, выдающих мощность на объединенные секции шин, определяется по выражению

,                                              (7.3)

где Pотк с - вероятность отказа энергоснабжения со стороны системы.

7.5 Количество одновременно работающих однотипных электроагрегатов ЭСН K, обеспечивающих заданную вероятность безаварийного энергоснабжения потребителей ЭСН, для заданной схемы распределительного устройства определяют как сумму числа электроагрегатов, выдающих мощность на все секции шин.

7.6 Номинальную мощность агрегатов станции Pг, кВт, вычисляют по формуле

,                                                         (7.4)

где P1P2Р3 -

мощности нагрузок потребителей первой, второй, третьей категории соответственно, кВт;

h -

коэффициент загрузки генераторов.

7.7 Помимо электроагрегатов, находящихся в работе, ЭСН должна иметь необходимый резерв для вывода электроагрегатов в текущий и внеплановый ремонт. Общее количество электроагрегатов ЭСН определяют по формуле

n = K + nрем,                                                              (7.5)

где K - количество агрегатов, постоянно находящихся в работе;

nрем - количество агрегатов, находящихся в ремонте, определяемое по формуле (6.11).

7.8 Работа электроагрегатов на разные секции шин позволяет обеспечить надежное энергоснабжение при подключении по одному работающему электроагрегату на каждую из секций шин. Работа двух электроагрегатов на каждую секцию шин требуется только при необходимости обеспечения высокой надежности энергоснабжения потребителей (например, РЭСН > 0,9) при низкой надежности работы установленных электроагрегатов (Pбез раб г £0.7).

Наличие связи с энергосистемой позволяет обеспечить нормированную надежность энергоснабжения при работе электроагрегатов на одну секцию шин. При этом должны быть учтены надежность и пропускная способность связи с энергосистемой, максимально возможная принимаемая мощность.

7.9 При определении вероятностных показателей работы оборудования необходимо использовать данные по надежности электроагрегатов, подтвержденные в процессе эксплуатации.

7.10 Допустимую вероятность нарушения энергоснабжения потребителей ЭСН устанавливают учитывая:

- климатическую зону;

- возможный ущерб от перерыва энергоснабжения;

- долю мощности нагрузки первой категории;

- наличие нагрузки потребителей категории, отключение которой приводит к ущербу, связанному с потерей жизнедеятельности;

- техническое состояние оборудования.

Приложение А
(рекомендуемое)
Примеры расчета количества электроагрегатов электростанций собственных нужд

А.1 Пример расчета для автономной ЭСН

Параметры нагрузки:

- расчетная мощность потребителей первой категории P1 = 1500 кВт;

- расчетная мощность потребителей второй категории Р2 = 2800 кВт;

- расчетная мощность потребителей третьей категории P3 = 1200 кВт.

Расчетная мощность должна учитывать разновременность и сезонную неравномерность нагрузки потребителей:

- среднее время планового ремонта агрегата в году Tпл рсм = 800/5 = 160 ч;

- среднестатистическое время внепланового ремонта агрегата Tа = 200/5 = 40 ч;

- календарное время работы электроагрегата в году Tк = 7000 ч.

В общем случае интервал возможных номинальных мощностей электроагрегатов выбирают исходя из мощности потребителей по формуле

Nном = (0,2...0,5)·På = 1100...2750 кВт,

где På - суммарная мощность потребителей.

Рассматривается вариант с наличием автоматики разгрузки потребителей второй и третьей категорий, ЭСН с двумя секциями шин. Коэффициент загрузки генераторов принимается равным 0.9. Условие (6.2) выполняется, поэтому мощности нагруженного резерва не требуются. В этом случае для выбранного диапазона номинальных мощностей электроагрегатов количество работающих агрегатов составляет

.

Следовательно, в зависимости от мощности электроагрегатов на станции в одновременной работе должно быть от трех до шести агрегатов. При компоновке ЭСН двумя секциями шин подключение агрегатов осуществляется по два или три агрегата на одну секцию шин.

Фактический коэффициент загрузки работающих электроагрегатов h равен

.

Количество генераторов в ненагруженном резерве вычисляют по формуле (6.7) с учетом формулы (6.3)

.

Количество агрегатов, находящихся в ненагруженном резерве для осуществления ремонтов, определяют по формулам (6.9) и (6.10), исходя из среднего годового времени планового ремонта Tпл рем, среднестатистического времени внеплановых ремонтов и календарного времени работы электроагрегата в году Tк:

,

.

Общее количество электроагрегатов ЭСН вычисляют по формуле

n = nраб + nн рез + nрем = (3...6) + 1 + 1 = 5...8.

Установленная мощность электроагрегатов составляет для пяти электроагрегатов Pуст1= 13,75 МВт и для шести агрегатов Руст2 = 8,8 МВт.

В общем случае при уменьшении единичной мощности агрегатов происходит увеличение коэффициента использования мощности агрегатов и общее снижение суммарной установленной мощности ЭСН.

А.2 Пример расчета для автономной ЭСН с милой мощностью пускового этапа

Параметры нагрузки при полном развитии:

- расчетная мощность нагрузки потребителей первой категории Р1 = 3000 кВт;

- расчетная мощность нагрузки потребителей второй категории Р2 = 5000 кВт;

- расчетная мощность нагрузки потребителей третьей категории Р3 = 2000 кВт.

Расчетная мощность нагрузки потребителей пускового этапа 20 % мощности полного развития:

Р1п = 600 кВт, P2п = 1000 кВт, P3п = 400 кВт.

Исходя из 6.7 выбираем в качестве диапазона расчетных мощностей электроагрегатов:

Pг1 = 2000...5500 кВт, Pг2 = 400...1000 кВт.

Вариант с наличием автоматики разгрузки потребителей второй и третьей категории - ЭСН с двумя секциями шин. Коэффициент загрузки генераторов принимают равным 0,85.

,

.

Количество электроагрегатов в ненагруженном резерве определяется по (6.7) с учетом (6.3)

.

Следовательно, на станции и одновременной работе должно быть от 3 до 5 электроагрегатов мощностью Nном1 = 400...1000 кВт и от 2 до 5 электроагрегатов мощностью Nном1 = 2000...5500 кВт, один электроагрегат Nном1 = 2000...5500 кВт должен быть в ненагруженном резерве и один - для проведения капитального ремонта.

Общее количество электроагрегатов ЭСН определяют по формуле

n = nраб + nн рез + nрем = 7...13.

Установленная мощность электроагрегатов ЭСН изменяется от Pуст1 = 6·0,4 + 7·2 = 16,4 МВт до Pуст2 = 3·1 + 4·5,5 = 25 МВт.

А.3 Пример расчета для ЭСН, имеющей связь с энергосистемой

Параметры нагрузки:

- расчетная мощность нагрузки потребителей первой категории P1 = 1500 кВт;

- расчетная мощность нагрузки потребителей второй категории Р2 = 2800 кВт;

- расчетная мощность нагрузки потребителей третьей категории Р3 = 1200 кВт;

- среднее время планового ремонта агрегата в году Tпл рем = 160 ч;

- среднестатистическое время внепланового ремонта агрегата Та = 40 ч;

- календарное время работы электроагрегата в году Tк = 7000 ч;

- коэффициент загрузки генераторов принимается равным 0,9;

- единичная мощность агрегатов Pг = 1500 кВт.

Рассматривается вариант, при котором отсутствует ограничение на мощность связи, при этом функции резервирования возлагаются на примыкающую систему. Количество работающих агрегатов ЭСН определяется по формуле (6.1)

.

Количество генераторов, находящихся в ненагруженном резерве для осуществления ремонтов, определяется по (6.9) и (6.10), исходя из среднего годового времени планового ремонта Tпл рем, среднестатистического времени внеплановых ремонтов и календарного времени работы электроагрегата в году Tк:

,

.

Общее количество электроагрегатов ЭСН определяют по формуле

n = nраб + nрем = 4 + 1 = 5.

Установленная мощность электроагрегатов ЭСН Pуст = 5·1,5 = 7,5 МВт.

А.4 Пример расчета количества электроагрегатов исходя из заданной вероятности безаварийной работы ЭСН

А.4.1 Автономная ЭСН

Параметры нагрузки потребителей:

- расчетная мощность нагрузки потребителей первой категории Pl = 1500 кВт;

- расчетная мощность нагрузки потребителей второй категории P2 = 2800 кВт;

- расчетная мощность нагрузки потребителей третьей категории P3 = 1200 кВт;

- коэффициент загрузки генераторов принимается равным 0,85.

Заданные вероятностные параметры:

- вероятность безаварийной работы электростанции не ниже PЭСН = 0,9;

- вероятность безаварийной работы АВР и генераторов PАВР = 0,95; Pбез раб г = 0,70;

- вероятность отказа секции шин Pотк ш = 0,05.

Распределительное устройство автономной ЭСН выполняется с двумя секциями шин. В таблице А.1 представлено рассчитанное по формулам (7.1), (7.2) и (7.3) число электроагрегатов одной секции шин, необходимое для обеспечения заданной надежности энергоснабжения в зависимости от вероятности безаварийной работы одного электроагрегата, вероятности отказа секции шин и вероятности безаварийной работы ЭСН.

Таблица А.1 - Количество электроагрегатов при их работе на одну секцию шин

PЭСН = 0,80

Pбез раб г

Pотк ш

 

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,70

2

2

2

2

3

3

0,80

2

2

2

2

2

2

0,85

1

1

2

2

2

2

0,90

1

1

1

1

2

2

0,95

1

1

1

1

1

1

PЭСН = 0,85

Pбез раб г

Pотк ш

 

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,149

0,70

2

2

3

3

3

6

0,80

2

2

2

2

3

5

0,85

2

2

2

2

2

4

0,90

1

1

2

2

2

3

0,95

1

1

1

1

2

3

PЭСН = 0,90

Pбез раб г

Pотк ш

 

0,025

0,050

0,075

0,099

0,125

0,149

0,70

3

3

3

6

-

-

0,80

2

2

3

5

-

-

0,85

2

2

2

4

-

-

0,90

2

2

2

3

-

-

0,95

1

1

2

3

-

-

Общее количество электроагрегатов ЭСН при их работе на одну секцию шин может изменяться от 2 до 7 агрегатов в зависимости от требуемой надежности электроснабжения объекта.

Для рассматриваемого варианта, согласно таблице А.2, с целью обеспечения нормированной надежности ЭСН необходимо подключение одного электроагрегата к каждой секции шин. Следовательно, при двух секциях шин nраб = 2.

ТаблицА.2 - Количество электроагрегатов при их работе на две раздельные секции шин

PЭСН = 0,80; PАВР = 0,95

Pбез раб г

Pотк ш

 

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,70

1

1

1

1

1

1

0,80

1

1

1

1

1

1

0,85

1

1

1

1

1

1

0,90

1

1

1

1

1

1

0,95

1

1

1

1

1

1

PЭСН = 0,85; PАВР = 0,95

Pбез раб г

Pотк ш

 

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,149

0,70

1

1

1

1

1

1

0,80

1

1

1

1

1

1

0,85

1

1

1

1

1

1

0,90

1

1

1

1

1

1

0,95

1

1

1

1

1

1

PЭСН = 0,90; PАВР = 0,95

Pбез раб г

Pотк ш

 

0,025

0,050

0,075

0,099

0,125

0,149

0,70

1

1

2

2

2

2

0,80

1

1

1

1

1

1

0,85

1

1

1

1

1

1

0,90

1

1

1

1

1

1

0,95

1

1

1

1

1

1

Общее количество электроагрегатов ЭСН при их работе на две раздельные секции шин может изменяться от 3(2·1 + 1) до 6(2·2 + 2) агрегатов в зависимости от надежности работы одного агрегата и требуемой надежности электроснабжения объекта.

Номинальную мощность агрегатов станции вычисляют по формуле (7.4)

 кВт.

Количество агрегатов nрем, находящихся в ремонте, определяют по формулам (6.10) и (6.11), как показано в примере А.1.

Общее количество электроагрегатов ЭСН определяют по формуле

n = nраб + nрем = 2 + 1 = 3.

Установленная мощность электроагрегатов ЭСН Pуст = 3·3,25 = 9,75 МВт.

А.4.2 ЭСН, имеющая повышенную аварийность секции шин

При увеличенной аварийности секции шин, связанной, например, с ненадежностью оборудования или повышенной грозовой поражаемостью подключенного оборудования (трансформаторы, ВЛ), значение вероятности отказа шин увеличивается - Pотк ш = 0,1. Согласно таблице А.2, для обеспечения нормированной надежности необходимо подключение двух электроагрегатов к одной секции шин. При двух секциях шин nраб = 4 и, следовательно,

 кВт.

Количество агрегатов nрем, находящихся в ремонте, определяется по формулам (6.9) и (6.10).

Общее количество электроагрегатов ЭСН определяют по формуле

n = nраб + nрем = 4 + 1 = 5.

Установленная мощность электроагрегатов ЭСН Pуст = 5·1,6 = 9,0 МВт.

Фактический коэффициент загрузки электроагрегатов h = равен

.

А.4.3 ЭСН, имеющая связь с энергосистемой

Параметры нагрузки потребителей соответствуют параметрам, приведенным в А.4.1, а коэффициент загрузки генераторов принимается равным 0,8.

Заданные вероятностные параметры:

- вероятность безаварийной работы электростанции не ниже РЭСН = 0,9;

- вероятность безаварийной работы АВР и генераторов PАВР = 0,95; Pбез раб г = 0,80;

- вероятность отказа секции шин Pотк ш = 0,05;

- вероятность отказа энергоснабжения со стороны системы Pотк с = 0,75.

Распределительное устройство ЭСН выполняется с двумя секциями шин, работающими параллельно с замкнутым междушинным выключателем. Согласно таблице А.3 для рассматриваемого варианта, с целью обеспечения нормированной надежности ЭСН, необходимо подключение одного электроагрегата к секции шин. Следовательно, при наличии параллельно работающей энергосистемы достаточно одного работающего агрегата nраб = 1. Согласно пункту 6.4 принимаем количество агрегатов равным двум.

Таблица А.3 - Количество электроагрегатов при их работе на одну секцию шин и наличии связи с параллельно работающей энергосистемой

PЭСН = 0,80; PАВР = 0,95; Pс = 0,75

Pбез раб г

Pотк ш

 

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,150

0,70

1

1

1

1

1

1

0,80

1

1

1

1

1

1

0,85

1

1

1

1

1

1

0,90

1

1

1

1

1

1

0,95

1

1

1

1

1

1

PЭСН = 0,85; PАВР = 0,95; Pс = 0,75

Pбез раб г

Pотк ш

 

0,025

0,050

0,075

0,100

0,125

0,149

0,70

1

1

1

1

1

1

0,80

1

1

1

1

1

1

0,85

1

1

1

1

1

1

0,90

1

1

1

1

1

1

0,95

1

1

1

1

1

1

PЭСН = 0,90; PАВР = 0,95; Pс = 0,75

Pбез раб г

Pотк ш

 

0,025

0,050

0,075

0,099

0,125

0,149

0,70

1

1

1

1

2

2

0,80

1

1

1

1

1

1

0,85

1

1

1

1

1

1

0,90

1

1

1

1

1

1

0,95

1

1

1

1

1

1

Номинальную мощность агрегатов станции определяют по формуле (7.4)

 кВт.

Количество агрегатов nрем, находящихся в ремонте, определяют по формулам (6.9) и (6.10). как показано в примере А.1.

Общее количество электроагрегатов ЭСН вычисляют по формуле

n = nраб + nрем = 2 + 1 = 3.

Установленная мощность электроагрегатов ЭСН Pуст = 3·3,4 = 10,2 МВт.

Указанная компоновка ЭСН обеспечивает нормированное значение надежности электроснабжения даже при увеличенной аварийности секции шин, связанной, например, с ненадежностью оборудования или повышенной грозовой поражаемостью подключенного оборудования (трансформаторы, ВЛ). вплоть до значения вероятности отказа шин Pотк ш = 0,15.

Фактический коэффициент h загрузки электроагрегатов равен

.

Если длительность ремонта электроагрегата не превышает семи дней в году, может быть принято решение об отказе от установки резервного агрегата. При этом количество агрегатов принимают равным двум, во время ремонта энергоснабжение осуществляют от энергосистемы.

Общее количество электроагрегатов ЭСН при их работе на одну секцию шин и наличии связи с параллельно работающей энергосистемой может изменяться от 2(1 + 1) до 4(2 + 2) агрегатов в зависимости от надежности работы одного агрегата и требуемой надежности электроснабжения объекта.

Библиография

[1]

Руководящий документ ОАО «Газпром»

Применение аварийных источников электроэнергии на КС МГ, УКПГ и других объектах газовой промышленности

РД 51-0158623-06-95

[2]

Правила устройства электроустановок (ПУЭ), седьмое издание (утверждены приказом Минэнерго России от 09.04.03 № 150)

Ключевые слова: выбор, количество, электроагрегат, электростанция собственных нужд, электроприемник, структурная схема, вероятность безаварийной работы, режим эксплуатации