Стационарные дизельные электростанции Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

Рубрику ведет В.М. Аванесов,

заведующий кафедрой "Энергетика и энергосбережение" Московского института энергобезопасности и энергосбережения, кандидат технических наук, доцент

Стационарные дизельные электростанции

Во многих регионах России произошло отставание развития объектов энергосистем от роста электропотребителей. Как следствие появились проблемы (как количественная - нехватка мощностей, так и качественная - низкая надежность, частые отключения), которые по-разному проявляют себя: от снижения напряжения в сети до аварий и отключения объектов. На различных уровнях пытаются разрешать сложившуюся ситуацию. Так в Москве после аварии было принято постановление правительства от 9 августа 2005 г. за № 588-ПП "Об аварийном отключении 24-26 мая 2005 года электроснабжения в городе Москве и мерах по совершенствованию системы городского энергоснабжения":

"Произошедшие в результате системной аварии 24-26 мая отключения электрической энергии в городе Москве на фоне сложившегося в последние годы ежегодного прироста электрических нагрузок на уровне 4-5% в год показали несовершенство системы энергоснабжения города.

Вместе с тем прогнозы, составленные ОАО "Мосэнерго", показывают, что нагрузка в московском регионе в 2010 году может составить 19-21 млн. кВт, а к 2020 году - 28 млн. кВт. Это практически удвоение сегодняшнего электропотребления.

Перекрытый в 2001 году абсолютный максимум потребления московского региона в объеме 13,3 млн. кВт, достигнутый в 1990 году, ежегодно увеличивается и в осеннее - зимний максимум нагрузок 2004-2005 гг.

составил 14,7 млн. кВт при среднесуточной 1° = -10+12 С°, при том, что генерирующая мощность ОАО "Мосэнерго" составляла 12,1 млн. кВт. Недостаток мощности в объеме 2,2-2,6 млн. кВт покупается на Федеральном оптовом рынке.

В настоящее время ОАО "Мосэнерго" достигло технического предела по покрытию максимума потребления электрической мощности и перевело энергосистему из разряда "самобалансирующей" в разряд "дефицитных", что приводит к перегрузке значительного числа электроподстанций и линий электропередачи, снижению живучести энергообъединения, а также к серьезному ограничению и невозможности в отдельных районах города подключения новых электропотребителей."

Надежность систем электроснабжения всегда была важной составляющей функционирования объектов различного назначения.

Так п. 16 постановления гласит:

"Просить Управление по технологическому и экологическому надзору "Ростехнадзора" по городу Москва не допускать в эксплуатацию электроустановки медицинских учреждений, объектов соцкультбыта, жилищно-коммунального хозяйства и других видов строительства без проведения сертификационных испытаний электроустановок и необеспеченные в соответствии с проектной документацией аварийными источниками электроснабжения".

Н8И1И1ВИИИ

Энергобезопасность в документах и фактах

В связи с возрастающим дефицитом мощностей, с одной стороны, и повышением требований потребителей к качеству электроснабжения, с другой стороны, все большую актуальность приобретают источники резервного питания.

Для категорийных объектов мощностью от 500 кВт и больше резервный источник питания строится, как правило, стационарно.

При проектировании стационарных дизельных электростанций после разработки принципиальной электрической схемы и выбора основного и вспомогательного оборудования определяется ее компоновка.

Компоновка заключается в подборе состава и расчете размеров отдельных помещений, рациональном взаимном расположении их внутри сооружения, а также в размещении оборудования в этих помещениях.

Компоновка ДЭС должна обеспечивать:

- надежность работы оборудования и удобство его эксплуатации;

- сочетание технических средств;

- максимальную простоту схемы основных технологических процессов и сокращение протяженности коммуникаций;

- удобство размещения персонала;

- возможность расширения станции без существенных переделок основных конструкций;

- возможность замены агрегатов другими того же типа, по большей мощности или более совершенными;

- достаточную освещенность;

- пожарную безопасность;

- высокую надежность;

- электробезопасность;

- минимально необходимые площади и объемы. Из-за высокой стоимости сооружений ДЭС должны выполняться как можно компактнее. Это достигается использованием малогабаритного оборудования, максимально доступным уменьшением проходов между оборудованием и уменьшением высоты помещений, умещением количества помещений и т.п.

Показателем рациональной компоновки станции являются удельный объем иуд и удельная площадь Буд станции, которые определяются из следующих выражений:

и 3 /

иуд = —-, м /кВт, больше 1;

Ру

8уд.=-

^ст.

Р

м

:/кВт, больше 1,

где ит и Бст - внутренний объем и общая площадь соответственно всех помещений станции;

Ру - установленная мощность дизель - генераторов станции.

Компоновка электростанций

Размещение ДЭС, находящейся в отдельном сооружении, накладывает определенные ограничения, связанные с экономией площадей, объемов, и возникает проблема кабельных коммуникаций от ДЭС к сооружениям - потребителем электроэнергии. Поэтому предпочтение отдается встроенным ДЭС, располагаемым непосредственно в основном сооружении совместно с потребителями энергии. Строительство отдельно стоящих защищенных ДЭС может быть оправданно только при

НВИІТЯЕИЙИ

нескольких близко расположенных сооружениях различного назначения с небольшой потребляемой мощностью. Компоновка ЭС может быть различной в зависимости, прежде всего, от назначения станции и ее мощности и должна иметь ряд основных помещений (вариант типовой компоновки станции показан на рис. 1):

- машинный зал;

- помещение распределительного устройства низкого напряжения;

- помещение распределительного устройства высокого напряжения;

- камеры трансформаторов;

- аккумуляторное помещение;

- хранилище горюче-смазочных материалов (ГСМ)

- ремонтно-механическая мастерская;

- помещение для фильтров на воздухозаборе;

- помещение глушителей на выхлопе. Дополнительно на крупных электростанциях могут предусматриваться помещения для санпропускника, кладовая ЗИП, помещение механика, бытовые помещения для оперативного персонала, кроме того, возможны расширительные камеры на всасывании и выхлопе.

Самым крупным помещением ДЭС является машинный зал, в котором располагается наиболее крупное оборудование. Для подачи в машинный зал оборудования при его монтаже и демонтаже из помещений должен быть предусмотрен монтажный проем и грузовая шахта. Во время нормальной эксплуатации этот проем заделывается.

Машинный зал считается "грязным" и выносится за внутреннюю линию герметизации. Поэтому вход в него оборудуется герметичным тамбуром с двумя металлическими герметичными дверцами.

Для сокращения трубопроводов воздухозабора и выхлопа камеры и расширительные камеры должны быть максимально приближены к машинному залу.

Ширина машинного зала ограничивается шириной выбранного пролета. Учитывая ограниченную ширину, дизель - генераторы могут устанавливаться вдоль продольной оси машинного зала друг за другом (рис. 2 а). При таком расположении ухудшаются условия их обслуживания. Этот недостаток устраняется при расположении Д - Г своими сторонами обслуживания друг к другу (рис. 2 б). Однако при этом затрудняется присоединение трубопроводов воды, топлива, масла, возду-хозабора и выхлопа, т.к. приемные патрубки на дизелях одного типа находятся с одной стороны. При количестве агрегатов более двух они могут устанавливаться осями вдоль поперечной оси машинного зала. В этом случае образуется фронт обслуживания, что облегчает наблюдение за работающими дизелями (рис. 2 в). Другое оборудование (пусковые баллоны сжатого воздуха, насосы системы водяного охлаждения, компрессор, фильтры топлива, масла и др.), не занимая большого места, может располагаться вплотную к стенам на полу машинного зала или в подвальном помещении. В машинном зале также должна быть монтажная площадка для частей агрегата при его ремонте. Максимальную высоту машинного зала рекомендуется иметь не менее 2,4 м.

Схема для определения высоты машинного зала показана на рис. 3.

Расстояния между оборудованием выбирается в соответствии с ПУЭ, ВСН-43-78 и приведены в табл. 1.

Машинное помещение не должно быть проходным. Как исключение

Рис. 2. Примеры возможного расположения дизель-генераторов

ВЯ5МИ1ЕИВИ

Энергобезопасность в документах и фактах

Таблица 1

№ п/п Наименование величины Расстояние не менее, м

1 Ширина проходов обслуживания между двумя агрегатами или между стороной обслуживания агрегата и стеной при мощности: Д-Г до 100 кВт 0,7

100 до 500 кВт 0,9

630 до 1000 кВт 1,0

выше 1000 кВт 1,2

2 Расстояние между другой стороной агрегата и стеной между двумя генераторами при мощности: до 100 кВт 0,5

100 до 500 кВт 0,7

630 до 1000 кВт 0,8

выше 1000 кВт 0,9

3 Остальные проходы 0,6

4 Высота прокладки выхлопных труб 1,9

Расстояние от выступающих частей трансформатора: 0,3

5 - до задних и боковых стен 0,6

- до входа в камеру (до полотна двери)

может быть проход через него в хранилище ГСМ и в ремонтно-механическую мастерскую.

Хранилище ГСМ располагается рядом с машинным залом и одновременно должно быть ближе к наружному топливохранилищу. Объем баков топлива и масла рассчитывается на режим автономии.

Вокруг каждого бака должен быть проход шириной не менее 0,5 м. Хранилища, вмещающие более 10 т топлива и расположенные на одном этаже с другими помещениями,

должны быть оборудованы трубопроводом для аварийного слива топлива из баков за пределы сооружения.

Учитывая в помещении наличие паров горючего, дверь в хранилище должна быть металлической и герметичной.

Помещения распределительного устройства высокого напряжения (РУ ВН) и трансформаторов (если они необходимы) предусматривают рядом с машинным залом и вблизи наружной стены. Из этих

НВИІ7ЯИ0ЙИ

помещений устраивается проем в машинный зал для выноса трансформаторов и крупногабаритных узлов РУ. Монтажные проемы в нормальных условиях герметически заделываются.

На станциях целесообразно устанавливать сухие трансформаторы или трансформаторы с негорючим заполнением, которые имеют преимущества перед масляными трансформаторами по пожарной безопасности.

Помещения распределительного устройства низкого напряжения (РУ НН) размещаются рядом или сверху РУ ВН, а если их нет, то рядом с машинным залом. Иногда РУ НН называют щитовой или главным распределительным щитом (ГРЩ) станции.

По требования техники электробезопасности количество входов в помещение РУ принимается:

- при длине помещения до 7 м - один вход;

- при длине помещения более 7 м - два входа.

К помещению ГРЩ, где находится и пульт управления всей электростанцией, желательно приблизить преобразовательную, а рядом с ней аккумуляторную. В преобразовательной располагаются агрегаты установок гарантированного питания, выпрямительные установки, инверторы, преобразователи частоты, зарядные и подзарядные устройства для АКБ. Кислотные аккумуляторы для питания собственных нужд станции и средств связи устанавливаются в специальных помещениях-аккумулятор-ных (рис. 4). На крупных станциях с большим количеством аккумуляторов аккумуляторная обычно состоит из трех помещений:

- аккумуляторное помещение, в котором на стеллажах устанавливаются аккумуляторы;

- помещения для приготовления электролита;

- вентиляционное помещение или камера, служащая для установки вентиляторов и коробов собственной системы вентиляции. Вентиляция аккумуляторных помещений не должна смешиваться.

Встроенные в сооружения ДЭС целесообразно размещать в торцевой или угловой части сооружения, что исключает проход через нее. Принципы компоновки остаются теми же.

Дизельные ЭА мощностью до 500 - 630 кВт, имеющие массу до 10 т, могут устанавливаться непосредственно на фундаментную плиту сооружения, а при необходимости - на амортизированную платформу.

Тихоходные, как правило, двухтактные дизель-генераторы (Д - Г) мощностью 630 кВт и более с массой более 20 т (частоты вращения 375..750 об/мин)

нуждаются в устройстве специальных массивных фундаментов. Для таких агрегатов часто предусматривается подвальный этаж высотой не менее 1,8 м, где размещают фундаменты, водяные и масляные охладители, насосные фильтры и другое оборудование, а также прокладываются трубопроводы и кабели. Иногда в машинных залах применяются приподнятый пол, под которым имеются каналы для коммуникаций, приямки для небольших резервуаров и т.п.

Таким образом, стационарные ДЭС в капитальных сооружениях требуют довольно больших затрат и, соответственно, оправданы на крупных объектах с большим количеством потребителей повышенной категории.

В настоящее время проводится переработка нормативной базы по устройству, приемке в эксплуатацию и обслуживанию передвижных и стационарных источников резервного электроснабжения.

наэциииииИ