1. ВЫБОР ГЕНЕРАТОРОВ
Согласно заданию, исходяиз установленной мощности станции 720 МВт, к установке принимаем четырегенератора ТВФ-63-2, два ТВВ-200-2, для первого варианта схемы принимаем четырегенератора ТВФ-63-2, два генератора ТВВ-200-2, для второго варианта принимаемк установке четыре генератора ТВФ-63-2, два генератора ТВФ-110-2 и один ТВВ-200-2…
Данные генераторовзаносим в таблицу 1.1.
Таблица 1.1
ТИП
генератора Частота вращения об/мин Номинальные значения.
Индук-
тивное
сопротив-
ление.
x``d % Система возбуждения. Охлаждение
Мощность
Sном,
МВА.
Напряжение статора,
кВ.
Ток статора,
кА. cos j Статора. Ротора. ТВВ-200-2 3000 235,3 15,75 8,625 0,85 0,191 ВЧ, ТН НВ НВР ТВФ-110-2 3000 125 10,5 7,56 0,85 0,189 М КВР НВР ТВФ-63-2 3000 78 10.5 4,33 0,8 0,203 М КВР НВР
2. ВЫБОР ДВУХВАРИАНТОВ СТРУКТУРНЫХ СХЕМ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Исходя из установленноймощности станции 720 МВт, выбираем для дальнейшего технико-экономическогосравнения два варианта схем, связь с системой на напряжении 220 кВ.
В первом варианте (рис2.1) к ГРУ 10 кВ присоединяем четыре генератора по 78 МВт, а краспределительному устройству 220 два генератора по 235 МВт работающих в блокахс трансформаторами. Связь между шинами ГРУ и РУ220 осуществляется двумятрансформаторами связи.
/>
Рис. 2.1
Во втором варианте кРУ220кВ присоединено два генератора по 110 МВт и один мощностью 235 МВт, кГРУ10 присоединяем четыре генератора по 78 МВт. Связь между ГРУ 10 Кв и РУ220кВ осуществляется так же двумя автотрансформаторами связи.
/>
Рис. 2.2
3. ВЫБОРТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Мощность, передаваемаячерез трансформатор, определяется с учётом различных значений cos j генераторов, нагрузки и потребителейсобственных нужд.
/> [ 3. c.325 (5.3)]
Рассчитывается в трехрежимах: максимальном, минимальном и аварийном.
Минимальныйрежим — все оборудование в работе, нагрузка на шинах ГРУ минимальная,
Максимальныйрежим — все оборудование в работе, нагрузка на шинах ГРУ максимальная,
Аварийныйрежим — отключен наиболее мощный генератор, питающий шины ГРУ, нагрузка нашинах ГРУ оптимальная.
Определяем полнуюмаксимальную и полную минимальную мощности./>
Определяем расходмощности на собственные нужды в неблочной части ТЭЦ.
/>
Рассчитываем суммарнуюмощность генераторов G1-G4 работающих на ГРУ.
/>
Определяем расчетнуюнагрузку трансформаторов в режиме минимальных нагрузок.
/>
Определяем нагрузку вмаксимальном режиме работы.
/>
Определяем расчетнуюнагрузку при отключении одного генератора(аварийный режим).
/>
Выбираем трансформаторысвязи по формуле:
/>
К установке принимаем дватрансформатора ТРДЦН-160000/220.
/>
Выбираем для первоговарианта два трансформатора по 250 МВа типа ТДЦ-250000/242.
Для второго варианта длягенераторов мощностью 100 МВт определяем мощность блочного трансформатора,остальные трансформаторы имеют такую же мощность, как и в первом варианте.
/>
Выбираем дватрансформатора по 125 МВа типа ТДЦ-125000/242
Данные трансформаторовзаносим в таблицы 3.1 и 3.2.
Таблица 3.1 — Для первоговариантаТИП Мощность, МВ∙А Напряжение, кВ Потери, кВт Напряжение КЗ, Uк,%
Ток ХХ
I0,% ВН НН х.х. к.з. ТРДЦН-160000/220 160 230 11 155 500 11,5 0,35 ТДЦ-250000/242 250 242 15,75 240 650 10,5 0,45
Таблица 3.2 — Для второговариантаТИП Мощность, МВ∙А Напряжение, кВ Потери, кВт Напряжение КЗ, Uк,%
Ток ХХ I0,% ВН НН х.х. к.з. ТДЦ-125000/242 125 242 10,5 135 380 11,5 0,45
4.ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ СХЕМ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Экономическая целостностьсхемы определяется минимальными приведенными затратами
/>[3. c.327 (5.10)]
где К – капиталовложенияна сооружение электроустановки, тыс. руб.;
pн – нормативный коэффициент экономическойэффективности, равный 0,12;
И – годовыеэксплуатационные издержки, тыс. руб./год.;
У – ущерб от недоотпускаэлектроэнергии, тыс. руб./год.
Капиталовложения “К” привыборе оптимальных схем выдачи электроэнергии и выборе трансформаторовопределяют по укрупненным показателям стоимости элементов схемы
Вторая составляющаярасчетных затрат – годовые эксплуатационные издержки – определяется по формуле:
/>[3. c.327(5.11)]
где Pa, P0– отчисления на амортизацию и обслуживание, %; ∆W – потери электроэнергии, кВт ∙ч; β – стоимость 1 кВт ∙ ч потерь электроэнергии, коп/кВт ∙ ч
Технико-экономическоесравнение проводим по приведенным затратам, учитывая все основное оборудование.
/>[3. c.327(5.12)]
где Px- потери мощности холостого хода,кВт; PК – потери мощности короткогозамыкания, кВт; Smax–расчетная максимальная нагрузка трансформатора, МВ∙А; Sном – номинальная мощностьтрансформатора, МВ∙А; T –продолжительность работы трансформатора; τ – продолжительность максимальныхпотерь.
Таблица 4.1Оборудование
Стоимость единицы,
тыс. руб. Варианты первый второй Количество единиц
Общая стоимость,
тыс. руб. Количество единиц
Общая стоимость,
тыс. руб. ТВФ-110-2 380 - - 2 6400 ТВВ-200-2 500 2 1000 1 593,4 ОРУ-220 кВ 76 – – 1 350 ТДЦ-250000/110 316 2 632 1 255 ТДЦ-125000/110 243 – – 2 140 Итого 1632 2138 Итого с коэффициентом удорожания равным 30 48960 64140
Определяем потери вблочном трансформаторе типа ТРДЦН-160000/220:
/>
τ принято от Тмах=Туст=6000часов.
/>
Определяем потери вблочном трансформаторе типа ТДЦ-250000/242:
/>
Определяем потери энергиив блочном трансформаторе, работающем с генератором ТВФ-110-2 .
/>
Определяем потери энергииво втором варианте в двух трансформаторах связи и в трех блочныхтрансформаторах.
/>
Определяем годовыеэксплуатационные издержки, а первом варианте:
/>
Определяем годовыеэксплуатационные издержки во втором варианте:
/>
Определяем минимальныеприведённые затраты для двух вариантов:
/>
Находим процентэкономичности схем:
/>
Т.к. процентэкономичности равен 16,34%, то расчет веду по первому варианту, так как онэкономичнее.
5. ВЫБОР СЕКЦИОННЫХРЕАКТОРОВ, НАПРЯЖЕНИЕ 10 Кв
Реакторывыбираем по номинальному напряжению, току и индуктивному сопротивлению.Намечаем к установке реактор РБДГ на номинальное напряжение 10 кВ с номинальнымтоком 4 кА.
Выбираемпо напряжению: U ном. р. = 10кВ, U уст. = 10 кВ
Выбираемпо току: I ном. ≥ 0.7 I ном. Iном ≥ 0.7* 6880 = 4816 А= 4,816Ка.
Выбираюреактор типа РБДГ-10-400-0,18
6. РАСЧЁТ ТОКОВКОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Расчёт токов короткогозамыкания производим для выбора оборудования и токоведущих частей и проверки ихна термическую и динамическую стойкость.
Параметры отдельныхэлементов:
С: Sкз = 100 МВ∙А; Xc* =0.03;
W: l123=240км;
G1-G4:ТВФ-63-2 – Sном Г = 78 МВА; xd`` = 0,203
G5-6: ТВВ-200-2 – Sном Г = 253 МВА; xd`` = 0,191
Т5-Т6:ТРДЦН-160000/220 — SномТ = 160 МВ∙А;Uk% = 11.5%
Т7:ТДЦ-125000/220- Sном Т = 125 МВА; Uk% = 10.5%
Т8: ТДЦ-250000/220– Sном.тр=242 МВА
Расчёт токов короткогозамыкания производим в относительных единицах. Принимаем
Sb = 1000 МВ∙А. Расчет ведем поформулам [3.c.104. §3.4.3(Т3.4)]. В дальнейшем дляупрощения расчетов и обозначений индекс “*” опускаем.
Для расчета токовкороткого замыкания составляем расчетную схему (рис 6.1).
/>
Рис 6.1
Составляем схемузамещения (Рис 6.2).
/>
Рис. 6.2
Определяем сопротивлениесистемы:
/>
1) Определяемсопротивление линий:
/>
2) Определяемсопротивление трансформаторов и автотрансформаторов:
/>
3)Определяемсопротивление генераторов:
/>
4)Определяемсопротивления реакторов.
/>
Упрощаем схему замещения(Рис 6.3)
/>
Рис 6.3
/>
Упрощаем схему (Рис 6.4)
/>
Рис 6.4
/>
Упрощаем схему (Рис 6.5)
/>
Рис 6.5
/>
Упрощаем схему для К1.
/>
/>
Рис 6.6
Преобразуем схему для К1.
/>
Рис 6.7
/>
Дальнейший расчет ведем втабличной форме (Таблица 6.1)
Таблица 6.1Источники Система С
Генераторы G1-G6
хрез 0,89 0,42
/>
/>
/>
E*″ 1 1.13
/>
/>
/>
/> –
/>
/> -
/>
/>
/>
/>
/> 1 0.78
/> 2,82
/>
/> 1 1,973
/> 0,03 0,35
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Производим расчёт в точкеК2. Используя частично результаты преобразования предыдущего расчетасоставляем схему замещения для точки К2.
/>
Рис 6.8
/>
Дальнейший расчёт ведём втабличной форме.
Таблица 6.2Источники
Система С+ G5-G5
Генераторы G1-G4
хрез 1,33 0,97
/>
/>
/>
E*″ 1,13 1.08
/>
/>
/>
/> –
/>
/> –
/>
/>
/>
/>
/> 1 0.78
/> 46,72
/>
/> 1,17 1,97
/> 0,03 0,32
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
По результатом расчётовсоставляем сводную таблицу токов короткого замыкания (таблица 6.3)
Таблица 6.3Точка КЗ
Uср, кВ Источники
IП0, кА
IПτ, кА
iу, кА
iаτ, кА
К1 230 Система С 2,82 2,82 3,95 0,63
Генераторы G1-G6 6,75 5,26 18,61 8,01 Суммарное значение 9,57 8,08 22,56 8,64
К2 10,5
Система С; G5-G6 46,72 46,72 76,52 10,4
Генераторы G1-G4 61,23 47,75 168,87 72,01 Суммарное значение 107,95 94,47 245,39 82,41
8. ВЫБОР СХЕМЫСОБСТВЕННЫХ НУЖД И ТРАНСФОРМАТОРОВ СОБСТВЕННЫХ НУЖД
электростанциятрансформатор реактор напряжение
На проектируемойэлектростанции генераторы соединены в блоки, генератор – трансформатор.
Трансформаторысобственных нужд присоединяются отпайкой от энергоблока. В не блочной части ТЭЦтрансформаторы СН присоединяются отпайками от ГРУ. ПРТСН присоединяетсяотпайкой от трансформатора связи и подключается к резервной магистрали.
Мощность трансформаторовсобственных нужд определяется по формуле:
/>
где, PСН % — процент на собственные нужды, Pном.ген. – активная мощность генератора, кс– коэффициент спроса.
Определяем мощностьтрансформаторов собственных нужд на стороне высшего напряжения:
Блока 200 МВт: />
Определяем мощностькаждого трансформатора СН на стороне высшего напряжения.
/>
Принимаем к установке дватрансформатора типа ТДНС-16000/20.
Определяем мощностьтрансформаторов собственных нужд на ГРУ.
/>
Определяем мощностькаждого трансформатора на ГРУ.
/>
Принимаем к установкечетыре трансформатора типа ТМНС-6300/10.
Мощность пускорезервноготрансформатора собственных нужд определяется по формуле:
/>
Принимаем к установкепускорезервный трансформатор типа ТДНС-10000/35.
9. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕСХЕМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
На ТЭЦ с генераторами 63МВт потребители электроэнергии расположены на расстоянии 2-5 км могут получатьэлектроэнергию на генераторном напряжении. В этом случае на ТЭЦ сооружаются ГРУ10 Кв. В вязи с большим количеством присоединяемых линий на ГРУ я применяюсхему с одной системой сборных шин соединенных в кольцо[1.c.405(Рис.5.9)] так как эта схемасчитается надежной и экономичной. Число и мощность генераторов, присоединенныхк ГРУ определяется на основании проекта электроснабжения потребителей и должнобыть таким чтобы при остановке одного генератора оставшиеся в работе полностьюобеспечивали питание потребителей. Это условие мною выполнено.
Связь с системойосуществляется по линиям 220 Кв. Так как предусматривается малое числоприсоединяемых линий то выбираем на стороне ВН схему с одной обходной и двумярабочими системами шин.
10. ОПИСАНИЕ ИКОНСТРУКЦИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
ОРУ-330 кВ выполнено посхеме 3/2 выключателя на присоединение. Сборные шинывыполнены проводами АС-300/48. Принимаем схему с трехрядной установкойвыключателей типа
ВГУ-330Б-40/3150У1 иразъединителей типа РНДЗ-330/3200 У1.
К сборным шинамподключены трансформаторы напряжения типа НКФ-330-58Т1. Для питания токовыхобмоток приборов установлены трансформаторы тока типа ТФРМ-330Б.
Расстояние между фазами 8метров.
Достоинство схемыявляется:
- При ревизиилюбого выключателя все присоединения остаются в работе
- Высокаянадежность, так как все присоединения остаются в работе даже при поврежденияхна сборных шинах.
Недостаткамирассмотренной схемы является:
- Отключение КЗ налинии двумя выключателями, что увеличивает общее количество ревизийвыключателей.
- Удорожаниеконструкции РУ при не учетном числе присоединений, так как одна цепь должнаприсоединятся через 2 выключателя.
- Снижениенадежности схемы, если количество линий не соответствует числу трансформаторов.
- Усложнение цепейрелейной защиты.