Дипломная работа: Проектирование открытого распределительного устройства тепловой электростанции мощностью 200 мегаватт

где:

₀=25С - температура окружающей Среды,

_доп.дл - длительно допустимая температура проводника,

_доп=4000 А - длительный допустимый ток для выбранных шин.

по рис. 3.45 [4], определяется, что

_н=60С - показатель характеризующий состояние проводника к моменту начала короткого замыкания.

Определяем значение коэффициента k, учитывающего удельное сопротивление и эффективную теплоемкость проводника:

k=1,054 мм²С/(А²С)10^-2, тогда:

_к=_н+КВ_к/q=60+1,0545,25/159=60,035С

где: В_к=_п0²(_отк+Т_а)=6,91²0,11=5,25 кА²с, по рис. 3,45 [4], для _к=60 С, температуры шин после короткого замыкания _н=85 С, что меньше допустимой температуры для алюминиевых шин _доп=200 С. [4]

8. Выбор разрядников и источников оперативного тока

Для защиты от перенапряжений вызываемых ударами молний, несимметричными короткими замыканиями, предусматривается установка ограничителей перенапряжений подключаемых к сборным шинам 110 кВ. Выбор производится по номинальному напряжению. [4]

На ОРУ-110 кВ принимается к установке ОПН-110У1. [4]

Для защиты силовых трансформаторов, предусматривается:

- со стороны 110 кВ, ограничители напряжения ОПН-110У1,

- со стороны генераторного напряжения, разрядники типа РВМ-15У1.

Для защиты от перенапряжений оборудования 6 кВ, принимаются разрядники типа РВО-6У1.

В качестве источника оперативного тока на проектируемой ТЭЦ используется установка постоянного тока, с аккумуляторными батареями, для питания цепей управления, автоматики, аварийного освещения, а также механизмов собственных нужд станции. АБ выбирают по необходимой емкости, уровням напряжения в аварийном режиме и схеме присоединения к шинам.

Выбор аккумуляторных батарей.

Потребителями АБ являются:

- постоянно включенная нагрузка - аппаратуры устройств управления, блокировки, сигнализации и релейной защиты, а так же постоянно включенная часть аварийного освещения;

- временная нагрузка, которая возникает при исчезновении переменного тока во время аварийного режима;

- кратковременная нагрузка длительностью не более 5 с, которая создается токами включения и отключения приводов выключателей.

Так как в нормальном режиме АБ работает в режиме постоянногоподзаряда, то расчетной нагрузкой для нее, является аварийная ситуация, когда батарея несет на себе всю аварийную нагрузку.

Длительность аварийного режима на ТЭЦ _ав=0,5 часа. [11]

Каждая АБ имеет свое подзарядное устройство, для заряда предусматривается один общестанционный агрегат.

Подсчет нагрузки на АБ сведен в таблицу 8.1.

Таблица 8.1. Расчетная нагрузка на аккумуляторную батарею

43

Т.к. мощность ЭС меньше 200 МВт, следовательно принимаем одну АКБ. Батарея будет работать в режиме постоянногоподзаряда в схеме с элементным коммутатором. Расчетная длительность аварийной нагрузки 0,5 ч. Номинальное напряжение на шинах установки 230 В. Расчетная температура электролита +25^оС.

Число основных элементов в батарее:

n_о = U_ш/U_пз = 230/2,15 =108 ,

где: n_о -- число основных элементов в батарее;

U_ш - напряжение на шинах;

U_пз - напряжение на элементе в режиме подзаряда (2,15 В).

В режиме заряда при максимальном напряжении на элементе 2,7 В к шинам присоединяется:

n_min= 230/2,7 = 85 элементов,

В режиме аварийного разряда при напряжении на элементе 1,75 В, а на шинах не ниже номинального (220 В).

n = 220/1,75 = 125 элементов,

где: n - общее число элементов батареи.

К элементному коммутатору присоединяется:

n = n - n_min= 125 - 85 = 40 элементов.

Типовой номер батареи N выбирается по формуле:

N,

где I_ав-- нагрузка установившегося получасового (часового) аварийного разряда, А;

1,05 -- коэффициент запаса;

j -- допустимая нагрузка аварийного разряда = 25 A/N, приведенная к первому номеру аккумуляторов в зависимости от температуры электролита. Определяется по кривой: электрический токоведущий трансформатор

N> (1,05662)/25 =28,

Выбранный аккумулятор СК-28 проверяем по току аварийного кратковременного разряда:

46N>I_ав,кр;

где 46 - коэф, учитывающий допустимую перегрузку;

4628 = 1288 > 662

Окончательно принимаем СК-28.

Проверяем отклонение напряжения при наибольшем толчковом токе:

I_р(N=1) = I_{т max} /N = 662/28 = 23,6.

По кривым определяем напряжение на АКБ равным 90%. Если принять потерю напряжения в соединительном кабеле равной 5%, то напряжение на приводах будет 85%. По таблице допустимое отклонение напряжения на электромагнитах включения составляет 80 - 110 %, таким образом, принятые аккумуляторы обеспечивают необходимое напряжение.

Подзарядное устройство в нормальном режиме питает постоянно включенную нагрузку и подзаряжает батарею. Согласно ГОСТ 825 - 73 ток подзаряда должен быть 0,03N, но, учитывая возможные продолжительные разряды, этот ток принимают равным 0,15N, тогда:

I_пз> 0,15N + I_п = 0,1528 + 20 = 24,2 А;

где I_п - ток постоянно включенной нагрузки.

Напряжение подзарядного устройства 2,2n_о = 2,2 108 = 238 В.

Выбираем подзарядное устройство ВАЗП-380/260-40/80.

Подзаряд добавочных элементов: I_пз = 0,05N = 0,0528 = 1,4 А.

Напряжение U_пз = 2,2 (n-108) = 2,2 17 = 37,4 В.

Выбираем автоматическое подзарядное устройство типа АРН-3, которое поставляется комплектно с панелью автоматического регулирования U типа ПЭХ-9045-00А2.

Зарядное устройство:

I_з = 5N + I_п = 5 28 + 20 =160 А;

U_з = 2,75n = 2,75 125 = 343,75 В.

Выбираем зарядный агрегат из генератора постоянного тока П-91: Р_ном = 48 кВт; U_ном = 270/360 В; I_ном = 1589 А и асинхронного двигателя типа А2-82-4: Р_ном = 55 кВт.

Заключение

Типовые конструктивные решения служат основой для разработки конструкций РУ при проектировании конкретной электростанции. Окончательное решение по конструкции РУ принимается на основании технико-экономического сопоставления ряда эскизно проработанных вариантов компоновок.

РУ должны удовлетворять ряду требований. Основные из них: надёжность, экономичность, удобство и безопасность обслуживания, безопасность для людей, находящихся вне РУ, пожаробезопасность, возможность расширения.

Надёжность в работе означает малую вероятность возникновения повреждения оборудования, КЗ в РУ, локализацию повреждения, если оно всё-таки возникло.

Требования экономичности предполагает возможно меньшие размеры РУ, капитальные затраты и сроки сооружения.

Для оперативного персонала необходимо обеспечить безопасность и удобство осмотра оборудования, произведений переключений и выполнения работ по устранению мелких неполадок, для ремонтного персонала - безопасность и удобство ремонта и замены оборудования при снятии напряжения лишь с того присоединения, которому принадлежит ремонтируемое оборудование. Требование возможности расширения означает возможность подключения к РУ новых присоединений.

Темой работы была разработка ОРУ ТЭЦ-200 МВт, применяется ОРУ на 110 кВ с двумя рабочими и обходной системой шин, такая схема считается достаточно простой и надежной. Сделан выбор оборудования ОРУ.

Список использованной литературы

1. Купцов И.П., Иоффе Ю.Р. Проектирование и строительство тепловых электростанции. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 408 с., ил.

2. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции: учебник для вузов/ Под ред. В. Я. Гиршфельда. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1987 - 328 с.: ил.

3. Справочник строителя тепловых электростанций. - М.: стройиздат, 1969.

4. Рожкова Л.Д. Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. - М: Энергоатомиздат, 1989 - 450 с.

5. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций. Справочные матералы. - М: Энергоатомиздат, 1990 - 640 с.

6. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть станций и подстанций. - М: Энергоатомиздат, 1986 - 608 с.

7. Околович М.К. Проектирование электрических станций. - М: Энергоиздат, 1982 - 400 с.

8. Герасимов В.Г. Электротехнический справочник. Том 3. Производство и распределение электрической энергии. 7-е изд. - М.: Энергоиздат, 1988 - 880 с.: ил.

9. Правила устройства электроустановок. - М: Энергоатомиздат, 2000 - 640 с.

10. Гук Ю.Б. Проектирование электрической части станций и подстанций. - Л: Энергоатомиздат, 1985 - 312 с.

Приложение

Составление схемы замещения

Схема замещения - это однолинейная схема, в которой все элементы (трансформаторы, линии) представлены в виде индуктивных сопротивлений (Х), а система и генераторы в виде индуктивных сопротивлений и Э.Д.С (Е).

Составляем схему замещения электрической системы и определяем ее параметры.

Рис. П.1.1. Схема замещения

За базисное напряжение принимаем напряжение каждой ступени, в которой находится рассматриваемая точка КЗ.

За базисную мощность принимаем:

S_баз = 200 МВА

Определяем сопротивления элементов схемы замещения в относительных единицах:

Для синхронных генераторов:

,

где x^”_d- относительное сверхпереходное индуктивное сопротивление машины;

S_ном - номинальная мощность генератора (МВА).

Для трансформаторов:

РУ ВН:

ТСН:

=2,54

Для линий электропередачи:

=0,078

где: - длина линии, км;

n - количество линий;

х_уд- средние значения удельных сопротивлений в зависимости от номинального напряжения и конструкции линии (Ом/км).

Так как в РУ местной нагрузки предполагается установка линейного реактора для ограничения токов к.з., который выбирается по току I_р=0,60,7I_нг и наибольшему сопротивлению.

I_р=0,74,33=3,03 кА

Предварительно принимаем к установке реактор РБДГ 10-4000-0,18У3 с х_р=0,18 Ом.

Для одинарных реакторов:

0,327;

где х_p- индуктивное сопротивление реактора (Ом).

ЭДС генераторов:

Е_Г =

где I₀ = I_Н = 4,33 кА - номинальный ток ТГ;

U₀ = 10,5кВ - номинальное напряжение ТГ.

Е_Г1 = Е_Г2 = Е_Г3 = = 11,09 кВ;

Е_*г = Е_г/U_{баз г} = 11,09/10,5 = 1,056

Система:

Принимаем Е_*С=1.

Короткое замыкание на шинах 110 кВ

Рис. П.1.2. Эквивалентная схема замещения электрической системы

Базисный ток:

кА

Х₁=0,006

Х₂=0,078

Х₃=Х₅=Х₇=0,267

Х₄=Х₆=Х₈=0,389

Е₁=1

Е₂=Е₃=Е₄=1,056

Путём сворачивания приводим схему к результирующему сопротивлению

Рис. П.1.3.

Х₉=Х₁+Х₂=0,084

Х₁₀=Х₁₁=Х₁₂=Х₃+Х₄=0,656

Х₁₃=0,219

Е₂=1,056

Периодическая составляющая тока в начальный момент времени:

от системы:

от генераторов:

Аналогично для всех точек КЗ, указанных на схеме, показанным выше способом находим необходимые в расчетах величины токов КЗ. При этом для точки к4 учитываем подпитку от двигателей собственных нужд.

Результаты расчётов приведены в таблице П.1.1.

Таблица П.1.1. Результаты расчёта токов КЗ