Проектування головної схеми електричної станції

Проектування головної схеми електричної станції

ЗМІСТ

ЗАВДАННЯ НА ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ

УМОВНІ ПОЗНАЧКИ

ВСТУП

1. ВИБІР ОПТИМАЛЬНОГО ВАРІАНТА ГОЛОВНОЇ СХЕМИ

1.1 Побудова двох варіантів структурних схем. Розподіл генераторів між розподільними пристроями

1.2 Визначення потужностi на власнi потреби блоку

1.3 Розрахунок обраних варіантів у максимальному, мінімальному і аварійному режимах роботи. Вибір типу і потужності трансформаторів зв'язку

1.4 Вибiр секцiйних реакторiв

1.5 Вибiр лiнiйних реакторiв

1.6 Техніко-економічний аналіз обраних варіантів структурних схем

1.7 Обґрунтування головної схеми електричних з'єднань електричної станції

2. ВИБІР АПАРАТІВ І СТРУМОВЕДУЧИХ ЧАСТИН

2.1 Розрахункові умови для вибору апаратів і провідників по робочому режиму

2.2 Вибір електричних апаратів вище 1000 В

2.2.1 Вибір вимикачів і роз'єднувачів

2.2.2 Вибір трансформаторів струму

2.2.3 Вибір трансформаторів напруги

2.3. Вибір струмоведучих частин

ВИСНОВКИ

ЛІТЕРАТУРА

ЗАВДАННЯ НА ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ

Тема: "Проектування головної схеми електричної станції", наведені собі наступні показники, що характеризують проектований об'єкт:

• тип електростанції;

• число і потужність агрегатів, установлюваних на електростанції;

• напруга видачі потужності із шин електростанції;

• навантаження розподільних пристроїв (РП), із шин яких виробляється видача потужності;

• потужність КЗ. від системи.

Таблиця 1.1. Вихідні дані до "Проектування головної схеми електричної станції".

УМОВНІ ПОЗНАЧКИ

ВСТУП

Електроенергетика є основою економіки будь-якої країни. Роль електричної енергії пояснюється універсальністю її використання, можливістю передавати на практично будь-які відстані, концентрації в дуже більших масштабах. Легкість автоматизації процесів при використанні електроенергії робить її незамінною службовою енергією.

Проектування електричної станції є дуже важливим і відповідальним завданням, тільки за рахунок уведення нових потужностей, будівництва нових електростанцій можлива заміна морально і фізично застарілих енергоблоків, надійна робота енергетичних систем, і розвиток економіки країни в цілому

Проектована станція є електричною станцією теплофікаційного типу - ТЕЦ. Як основне паливо використається вугілля, природний газ, у якості резервного - мазут. Установлена потужність електростанції 2х100 МВт.

Станція призначена для видачі потужності в енергосистему на напругу 220 кВ і забезпечення промислових споживачів на напрузі 110 кВ. Зв'язок із системою здійснюється по п’яти лініям довгої 40 км. Електропостачання місцевого промислового району здійснюється по чотирьом лініям довжиною 5 км.

1. ВИБІР ОПТИМАЛЬНОГО ВАРІАНТА ГОЛОВНОЇ СХЕМИ

1.1 Побудова двох варіантів структурних схем. Розподіл генераторів між розподільними пристроями

При виборі головної схеми електричних з'єднань станції, насамперед, варто вирішити питання об розподіл генераторів, між системами шин виходячи при цьому з того, що живлення споживачів повинне здійснюватися при мінімально можливих втратах електроенергії на трансформацію.

Структурна принципова електрична схема залежить від типу станції, числа і одиничної потужності встановлюваних генераторів, наявності і величини місцевого навантаження, покриття якої визначає розподіл генераторів між розподільними пристроями (РП) різної напруги.

На ТЕЦ із генераторами потужністю 100 МВт і нижче споживачі електроенергії, розташовані на відстані 3-5 км, можуть одержувати електроенергію на генераторній напрузі. В цьому випадку на ТЕЦ споруджується генераторний розподільний пристрій (ГРП) 10,5 кВ. Число і потужність генераторів, приєднаних до ГРП, визначаються на підставі проекту електропостачання споживачів і повинне бути таким, щоб при остановці одного генератора останні повністю забезпечували живлення споживачів тобто

Якщо встановлюване на ТЕЦ число генераторів більше nтгру , то інші генератори включаються за схемою блоку на шини СН або ВН.

Розподіляючи генератори між секціями, необхідно враховувати, що гранично припустима генераторна потужність, що підключає до секції ГРП (за умовами комутаційної здатності вимикачів, термічної і динамічної стійкості комутаційних апаратур і струмоведучих частин), не повинна перевищувати 100 МВт.

Генератори вибираються відповідно до завдання на проектування (Таблиця 1.1.). Паспортні дані генераторів зведені в таблицю 1.2.

Таблиця 1.2. - Паспортні дані турбогенераторів

В дипломному проекті намічаємо два варіанти структурної схеми ТЕЦ. Для складання першого варіанта схеми розподіляємо блоки проектованої ТЕЦ між шинами РП розрахунковим шляхом, другий варіант вибираємо довільно.

Становимо перший варіант структурної схеми станції:

 шт.

Рис. 1. Перший варіант структурної схеми ТЕЦ-2х100

Другий варіант структурної схеми приймаємо довільно

Рис. 2. Другий варіант структурної схеми ТЕЦ -2х100

1.2 Визначення потужності на власні потреби блоку

,де

- активна потужність на власні потреби, =10%

- установлена активна потужність генератора, МВт

Мвт

,

Мвар

Повна потужність на власні потреби блока:

Навантаження в.п. 0,4 кВ складає 50%,т.е =8,1 МВА

Вибираємо трансформатор типу ТСЗС 1000/10/0,4

Номінальна потужність – Sном = 1000 кBA

Напруга обмотки: - Uвн = 10,5 кВ, Uнн = 0,4 кВ

Втрати – Pх.х = 3000 Вт, РК.З = 12 кВт

UK=8 %

Ixx = 2%

1.3 Розрахунок обраних варіантів у максимальному, мінімальному і аварійному режимах роботи. Вибір типу і потужності трансформаторів зв'язку

На ТЕЦ, що має шини генераторної напруги, передбачається установка трансформаторів для зв'язку цих шин із шинами підвищеної напруги. Такий зв'язок необхідний для видачі надлишкової потужності в енергосистему в нормальному режимі, коли працюють всі генератори, і для резервування живлення навантажень на напрузі 6-10 кВ при плановому або аварійному відключенні одного генератора.

Число трансформаторів зв'язку з міркувань надійності звичайно приймається рівним двом. При трьох або більше секціях збірних шин ГРП два трансформатори зв'язку дозволяють створити симетричну схему і зменшити перетоки потужності між секціями при відключенні одного генератора.

Трансформатори зв'язку повинні забезпечити видачу в енергосистему всієї активної і реактивної потужності генераторів за винятком навантажень власних потреб і навантажень розподільного пристрою генераторної напруги.

Потужність трансформаторів зв'язку вибирається з урахуванням можливості живлення споживачів у літній період, коли при зниженні теплових навантажень може знадобитися зупинка теплофікаційних агрегатів.

Також ураховується необхідність резервування живлення навантажень у період максимуму навантажень при виході з ладу найбільш потужного генератора, приєднаного до ГРП.

Для кожного варіанта структурної схеми потужність трансформаторів вибирається по рівчаку потужності в 3-х режимах:

• максимального навантаження;

• мінімального навантаження;

• аварійному режимі.

Для мінімального режиму перетоки потужності становлять:

де ∑- сумарна активна потужність генераторів, підключених до шин РП, на якому задане навантаження.

РMIN - активне навантаження шин генераторної напруги для мінімального режиму.

∑PC.H - сумарна активна потужність власних потреб, приймається залежно від типу станції ((4 8)% від ∑PГ)

tgφГ — відповідає відомому cosφГ

 tgφMi - приймається рівним tgφГ

tgφC.H. - відповідає відомому cosφ= 0,85.

Для максимального режиму переструми потужності становлять:

де ∑- сумарна активна потужність генераторів, підключених до шин РП, на якому задане навантаження.

РMAX - активне навантаження шин генераторної напруги для мінімального режиму.

∑PC.H - сумарна активна потужність власних потреб, приймається залежно від типу станції ((48)% від ∑PГ)

tgφГ — відповідає відомому cosφГ

tgφMAX - приймається рівним tgφГ

tgφC.H. - відповідає відомому cosφ= 0,85.

Для аварійного режиму перетоки потужності становлять:

де ∑PГ-1 - сумарна активна потужність генераторів, підключених до шин РП, на якому задане навантаження, з обліком того, що один генератор виходить із ладу. РMAX - активне навантаження шин генераторної напруги для мінімального режиму.

∑PC.H - сумарна активна потужність власних потреб, приймається залежно від типу станції ((4 8)% від ∑PГ)

tgφГ - відповідає відомому cosφГ

tgφMAX - приймається рівним tgφГ

tgφC.H. - відповідає відомому cosφ= 0,85.

Для першого варіанта перетоки потужності в трьох режимах складуть:

=71,88 МВА

=53,13 МВА

Для другого варіанта перетоки потужності в трьох режимах складуть:

Через трансформатор зв'язку:

=53,13 МВА

=168,13 МВА

Всі розрахунки зводимо в таблицю 1.4.

Таблиця 1.4 – Перетік потужності через трансформатор зв'язку

Розрахунковий рівень потужності через трансформатор зв'язку Sрасч приймаємо рівним максимальному з обчислених, у першому варіанті – 115,63 МВА (мінімальний режим), у другому варіанті – 168,13 МВА (максимальний режим).

Потужність трансформаторів зв'язку вибирається таким чином, щоб вся наявна на шинах ГРП надлишкова потужність могла бути видана в систему:

∑Sтр.зв'язку ≥ Sпер.мах

де ∑Sтр.зв'язки - сумарна потужність трансформаторів зв'язку;

Sпер.мах - максимальна величина рівчака.

Потужність трансформатора зв'язку, (Sтр.зв'язку), знаходимо з умови:

де кп - коефіцієнт припустимого перевантаження, що враховує можливе аварійне перевантаження трансформатора на 40 %, кп = 1,4.

Перший варіант:

 ≥

40 ≥ 82,59

Вибираємо автотрансформатор типу АТДЦТН-125000/220/110/10

Номінальна потужність - SHOM = 125 MBA

Напруга обмотки: - UBH =230кв, UCH =110кв UHH = 10,5 кВ

Втрати - Рхх = 65 кВт, РKЗ = 315 кВт

Uк.вн-сн =11 % Uк.вн-нн =45%, UK.CH -HH =28%, IХХ = 0,4%

Вартість трансформатора - 4983 млн. грн.

Другий варіант:

≥

≥ 120,09

Також вибираємо трьохобмоточний трансформатор типу АТДЦТН-125000/220/110/10

Вибiр двохобмоточного трансформатора:

≥

≥ 120,09

Вибираємо двухобмоточний трансформатор типу ТЦ-160000/220/10

Номінальна потужність - SHOM = 160 MBA

Втрати - Рхх = 125 кВт, РKЗ = 465 кВт, Uк =10,5 %, IХХ = 0,5%

Вартість трансформатора -5850 тис. грн.

Після вибору числа і потужності трансформаторів головної схеми визначається число приєднань у кожному РП і варіанти схем РП. На підставі техніко-економічного зіставлення декількох варіантів схем визначається оптимальний варіант.

1.4 Вибiр секцiйних реакторiв

де -номiнальний струм генератора, А

Вибираємо реактор типу РБДГ 10-4000-0,18 У3: =3200А

Номінальний індуктивний опір Х=0,18 Ом

Номiнальнi втрати =27,7 кВт

Струм динамічної стiйкостi =79 кА

Струм термічної стiйкостi =65 кА, =8с

1.5 Вибiр лiнiйних реакторiв

де  - максимальне значення активної потужності навантаження на генераторній напрузі, МВт

 - номінальна напруга секцii ГРП, кВ

924 А

Вибираемо реактор типу РБДГ 10-2500-0,35 У3: =2000А

Номінальний індуктивний опір Х=0,35 Ом

Номiнальнi втрати =20,5 кВт

Струм динамічної стiйкостi =37 кА

Струм термічної стiйкостi =14,6 кА ;=8с

1.6 Техніко-економічний аналіз обраних варіантів структурних схем

Критерієм оптимальності одного із прийнятих до розгляду варіантів схем електричних з'єднань, у порівнянні з іншими варіантами схем, за умови дотримання всіх технічних вимог, пропонованим до них (надійність, гнучкість, зручність обслуговування, забезпечення належної якості електроенергії і т.д.), є мінімум наведених витрат.

При техніко-економічному порівнянні обраних варіантів обраних схем необхідно розрахувати:

- наведені витрати;

- капіталовкладення;

- річні експлуатаційні витрати;

- річні амортизаційні відрахування;

- річні витрати на обслуговування;

- вартість річних втрат енергії.

За результатами техніко-економічного розрахунку зробимо виводи і приймемо головну схему станції, у відповідності техніко-економічним показникам.

В техніко-економічному розрахунку необхідно розрахувати показники для обраних схем станцій.

Економічна доцільність головної схеми станції визначається мінімальними наведеними витратами:

3 = Рн К + И

де Рн - нормативний коефіцієнт ефективності капіталовкладень, установлений директивними органами.

Рн = 0,1 - нові, знову проектовані об'єкти;

К - капіталовкладення на установку електроустаткування, тис. грн.

И- річні витрати (експлуатаційні витрати).

Річні експлуатаційні витрати визначаються:

I = Iа+ Io+ Inom

де Iа - річні амортизаційні відрахування.

 Iо - річні витрати на обслуговування (ремонт і заробітна плата).

 Inom - вартість річних втрат електроенергії.

Річні амортизаційні відрахування:

Iа=Ра · К

де Ро — норма відрахувань на амортизацію (у відсотках)

 Ро = 15% -для електричних станцій

Вiдрахування на обслуговування:

Iо=Ро · К

де Ро=2,5%

Вартість річних втрат енергії в трансформаторах і автотрансформаторах:

де  - річні втрати електроенергії в трансформаторах і автотрансформаторах;

  - вартість 1 кВт/година втрат електроенергії, (с= 8 коп/кВт -для електричних станцій);

Річні втрати електроенергії у двухобмоточному трансформаторі ,кВт*год:

 =

де  та  - втрати активної потужності холостого ходу і короткого замикання в трансформаторі при номінальній потужності.

t- кількість годин роботи трансформатора протягом року.

 — час максимальних втрат

 - потужність, що проходить через трансформатор протягом тривалого (нормального) режиму.

Річні втрати електроенергії у трьохобмоточному трансформаторі  ,кВт*год:

 =

Річні втрати електроенергії у струмообмежуючих реакторах,кВт*год:

Де - номiнальнi втрати у реакторі на одну фазу, кВт

- максимальне струмове навантаження гілки реактора, А

- довго допустимий струм при природному охолодженні, А

- час включення реактора, год

Послу розрахунку техніко-економічних показників складається таблиця, де рівняється економічна доцільність обраних схем електростанції.

Страницы: 1, 2