Материал: Разработка электрической части теплоэлектроцентрали

Разработка электрической части теплоэлектроцентрали

Содержание

Введение

. Выбор главной схемы электрических соединений

.1 Выбор типов генераторов

.2 Проектирование структурной схемы станции

.3 Выбор трансформаторов

.3 Выбор источников питания системы собственных нужд

.4 Выбор способов ограничения токов короткого замыкания

.5 Выбор схем распределительных устройств

.6 Технико-экономическое сравнение вариантов главной схемы электрических соединений

. Расчет токов короткого замыкания

.1 Составление электрической схемы замещения системы и приведение ее элементов к базисным условиям

.1.1 Синхронные генераторы

.1.2 Энергосистема

.1.3 Силовые трансформаторы и автотрансформаторы

.1.4 Воздушные и кабельные линии

.2 Учет нагрузки при расчете токов короткого замыкания

.3. Преобразование электрической схемы замещения системы и определение результирующих сопротивлений

.4. Определение параметров токов к.з.

.4.1 Определение тока

.4.2 Определение ударного тока

.4.3 Определение токов  и

.5 Расчет токов короткого замыкания на выводах генератора блока

.6 Расчет токов короткого замыкания на шинах 110 кВ

. Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей электрической станции

.1 Выбор высоковольтных выключателей

.2 Выбор разъединителей

.3 Выбор сборных шин и токоведущих частей

.4 Выбор измерительных трансформаторов тока

.5 Выбор измерительных трансформаторов напряжения

.6 Расчет и выбор ограничителей перенапряжения (ОПН)

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Целью настоящего курсового проекта является разработка электрической части теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). Станция работает параллельно с энергосистемой. Имеющиеся энергосистема и ТЭЦ соединены воздушными линиями электропередач между собой и с распределительным устройством высшего напряжения проектируемой станции (РУ 220кВ). От шин распределительного устройства среднего напряжения (РУ 10кВ) производится выдача электроэнергии в местную электрическую сеть.

В ходе разработки проекта выполнен ряд основных конструкторских задач, таких как:

–        выбор главной схемы электрических соединений проектируемой ТЭЦ;

–        выбор схем распределительных устройств;

–        выбор силового высоковольтного электрооборудования;

–        выбор измерительного электрооборудования;

–        расчет токов короткого замыкания;

Так же необходимо провести технико-экономическое сравнение вариантов главной схемы электрических соединений.

Главная схема электрических соединений должна удовлетврять ряду требований, главными из которых являются надежность, оперативная гибкость, безопасность обслуживания, технологичность и возможность расширения станции за счет сооружения новых блоков

1. Выбор главной схемы электрических соединений

В настоящем курсовом проекте выбор главной схемы электрических соединений произведен на основе исходных данных варианта и имеет в своей основе пять генераторов и значения высшего и среднего напряжения 220/10 В. Все исходные данные проектируемой схемы электрических соединений представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Исходные данные

.1 Выбор типов генераторов

На электростанциях устанавливают по возможности однотипные мощные генераторы, что обеспечивает лучшие технико-экономические показатели. Однако единичная мощность генераторов не должна превышать 5 - 10% суммарной установленной мощности энергосистемы, ТЭЦ и проектируемой станции, так как в противном случае при аварии или ремонте какого-либо генератора его мощность не будет покрыта мощностью аварийного или ремонтного резерва системы.

Тип ТВФ-63-2ЕУЗ; Sг.ном.= 78,75МВА; cosφг.ном = 0,8; Iг.ном. = 4,33 кА; Uг.ном = 10,5 кВ; Pг.ном =63 МВт; ɳ = 98,5; xd``= 0,202. Цена: 250 тыс. руб.

Тип ТВФ-110-2ЕУЗ; Sг.ном.= 137,5 МВА; cosφг.ном = 0,8; Iг.ном. = 7,56 кА; Uг.ном = 10,5 кВ; Pг.ном =110 МВт; ɳ = 98,4; xd``= 0,192. Цена: 350 м. руб.

До разработки главной схемы составляется структурная схема выдачи электроэнергии, на которой показываются основные функциональные части электростанции (генераторы, трансформаторы, распределительные устройства) и связи между ними. На схеме указываются величины потоков мощности.

.2 Проектирование структурной схемы станции

Для расчетов приводится график выдачи активной мощности генераторами проектируемой станции и график активной мощности, потребляемой нагрузкой с шин станции на генераторном напряжении Рг.н. max/min; на среднем напряжении Рср.н. max/min.

В первом варианте к ГРУ 10 кВ присоединяем четыре генератора по 60 МВт, а к распределительному устройству 220 два генератора по 110 МВт работающих в блоках с трансформаторами. Связь между шинами ГРУ и РУ220 осуществляется двумя трансформаторами связи.

Рисунок 1 - График выдачи мощности генераторами станции

Рисунок 2 - График задаваемой нагрузки на шинах генераторного напряжения

Во втором варианте к ГРУ 10 кВ присоединяем три генератора мощностью 60 МВт, а к распределительному устройству 220 два генератора по 110 МВт и один 60 МВт работающих в блоках с трансформаторами. Связь между шинами ГРУ и РУ220 осуществляется трансформатором связи.

Рисунок 3 - Вариант структурной схемы ТЭЦ

Рисунок 4 - Вариант структурной схемы ТЭЦ

.3 Выбор трансформаторов

Выбор трансформаторов включает в себя определение числа, типа и номинальной мощности трансформаторов структурной схемы проектируемой электроустановки.

Вариант 1:

Расход мощности на собственные нужды одного генератора 110 МВт

Выбираем поминальную мощность блочных трансформаторов по условию

Выбираем блочные трансформаторы исходя из условия Sт.ном > 131,3 МВА

На стороне 220 кВ выбираем блочные трансформаторы типа ТДЦ-200000/220, исполнение 242/18 кВ, с параметрами: Sт.ном.=200 МВА; Pх1=130 кВт; Pк1=660 кВт; Ukв-н=11%. Цена =253м. р.

Полная мощность нагрузки на шинах ГРУ-10 кВ в интервалы времени (см. рис. 1.2.2):

от 0 до 6 ч и от 22 до 24 ч

где cos принят равным cos=0,8;

от 6 до 22 ч

Переток мощности между ГРУ-10 кВ и РУ 220 кВ, при нормальном состоянии схемы: от 0 до 6 ч и от 22 до 24:

от 6 до22 ч

Переток мощности между ГРУ-10 кВ и РУ 220 кВ, при аварийном или ремонтном отключении блока на ГРУ-10 кВ:

от 0 до 6 ч и от 22 до 24:

от 6 до22 ч

По данным расчета построены графики перетоков мощности между ГРУ-10 кВ и РУ 220 кВ при различных режимах работы станции (рис. 1.3.1).

Рисунок 5 - График перетока мощности между ГРУ-10 кВ и РУ 220 для различных режимов

Номинальную мощность трансформаторов связи выбираем с учетом того, что Sперет.max= Sперет2= 102,7 МВ А, принимая Кп.ав = 1,4:

По справочным данным выбираем трансформатор типа ТД-80000/220, исполнение Uвн=242кВ, Uнн=10,5 кВ. С параметрами: Sном=80 МВА, Pх=79 кВт, Pк=315 кВт Цена = 18,6 м.р. Допустимый коэффициент систематической нагрузки Кп.сист=1,4

Вариант 2: Расход мощности на собственные нужды одного генератора 160 МВт

Выбираем поминальную мощность блочных трансформаторов по условию

Выбираем блочные трансформаторы исходя из условия Sт.ном > 131,3 МВА

На стороне 220 кВ выбираем блочные трансформаторы типа ТДЦ-200000/220, исполнение 242/18 кВ, с параметрами: Sт.ном.=200 МВА; Pх1=130 кВт; Pк1=660 кВт; Ukв-н=11%. Цена =253000 р.

Полная мощность нагрузки на шинах ГРУ-10 кВ в интервалы времени (см. рис. 1.2.2):

от 0 до 6 ч и от 22 до 24 ч

где cos принят равным cos=0,8;

от 6 до 22 ч

Переток мощности между ГРУ-10 кВ и РУ 220 кВ, при нормальном состоянии схемы:

от 0 до 6 ч и от 22 до 24:

от 6 до22 ч

Переток мощности между ГРУ-10 кВ и РУ 220 кВ, при аварийном или ремонтном отключении блока на ГРУ-10 кВ:

от 0 до 6 ч и от 22 до 24:

от 6 до22 ч

По данным расчета построены графики перетоков мощности между ГРУ-10 кВ и РУ 220 кВ при различных режимах работы станции (рис. 1.3.2.).

Рисунок 6 - График перетока мощности между ГРУ-10 кВ и РУ 220 для различных режимов

Номинальную мощность трансформаторов связи выбираем с учетом того, что Sперет.max= Sперет2= -48,9 МВ А, принимая Кп.ав = 1,4:

Принимаем к установке трансформатор ТД-80000/220, исполнение Uвн=242кВ, Uнн=10,5 кВ. С параметрами: Sном=80 МВА, Pх=79 кВт, Pк=315 кВт Цена = 18,6 м.р. Допустимый коэффициент систематической нагрузки Кп.сист=1,4

1.4 Выбор источников питания системы собственных нужд станции

Для производства электрической энергии на электрических станциях необходима электрическая энергия, которая расходуется, в основном, на приведение в движение различных механизмов, обеспечивающих работу главных агрегатов: котлов, турбин, генераторов. На ТЭЦ электроэнергия необходима для приготовления топлива и подачи его в топки котлов, подачи воздуха в камеры сгорания и удаления из них продуктов горения, подачи воды в котлы, поддержания вакуума в конденсаторах турбин, водоснабжения станции, управление оборудованием, вентиляции, освещения и др.

Напряжение СН выбирают равным 6 кВ. На ТЭЦ питание собственных нужд осуществляется ответвлениями от генераторов через трансформаторы. Мощность рабочего трансформатора СН для блоков мощностью 60 МВт и 110 МВт: Sсн.max=6,2 МВА.

Выбираем шесть трансформаторов ТМ-6300/10 с параметрами:

Sт.ном.= 6,3 МВА; Uвн=10 кВ, Uнн=6,3 кВ. Цена = 11400 р.

.5 Выбор способов ограничения токов короткого замыкания

Ограничение токов К.З. необходимо для улучшения технико-экономических показателей электростанции и повышения ее надежности.

Номинальный ток секционного реактора Iн.р должен составлять (0,6-0,8) номинального тока Iг.ном, что соответствует режиму наибольшего перетока мощности между секциями Индуктивное сопротивление секционного реактора принимается в пределах 8-12%.

Выбираем реакторы РБНГ 10-2500-0,35У1

Uном=10 кВ; Xном=0,35 Ом; Iд.д=2500 А.

1.6 Выбор схем распределительных устройств

Для РУ-220 кВ выбираем с двумя рабочим и третьей обходной системой шин.

Для ГРУ-10 кВ производим секционирование каждого генератора (для обоих вариантов).

1.7 Технико-экономическое сравнение вариантов главной схемы электрических соединений

Экономическим критерием при выборе варианта структурной схемы будет являться минимум приведенных затрат. Так как в выбранных ранее вариантах схемы комплектация трансформаторами одинакова, эксплуатационные издержки в для сравнения вариантов не учитываются. В расчет берутся только капиталовложения, определяемые стоимостью трансформаторов, ячеек распределительных устройств и высоковольтных выключателей.

Таблица 2 - Сравнение вариантов главной схемы