Материал: Техническое проектирование электрической части ТЭЦ 220МВт

1. Выбор генераторов

Выбираем 4 турбогенератора типа ТВС-32 и 1 турбогенератора типа ТВФ-100-2.

Таблица 1 - Сводные данные по выбранным турбогенераторам

где:

ТВС-32 - турбогенератор с косвенным водородным охлаждением с P=32 МВт специального исполнения

ТВФ-100-2 - турбогенератор с косвенным водородным охлаждением обмоток статора и непосредственным (форсированным) охлаждением обмотки ротора с P=100 МВт с количеством полюсов = 2

. Выбор главной схемы электрических соединений ТЭЦ

Выбор главной схемы является определяющим при проектировании электрической части ТЭЦ, так как он определяет полный состав элементов и связей между ними.

При выборе схем электроустановок должны учитываться следующие факторы:

-      значение и роль электростанции или подстанции для энергосистемы

-      положение электростанции или подстанции в энергосистеме, схемы и напряжения прилегающих сетей

-      категория потребителей по степени надёжности электроснабжения

-      перспективы расширения и промежуточные этапы развития электростанции, подстанции и прилегающего участка сети.

Исходя из этих факторов можно выделить основные требования к схемам:

-      надёжность электроснабжения потребителей

-      приспособленность к проведению ремонтных работ

-      оперативная гибкость электрической схемы

-      экономическая целесообразность

генератор трансформатор реактор электроэнергия

3. Выбор структурных схем выдачи электроэнергии ТЭЦ

Структурная электрическая схема зависит от состава оборудования (числа генераторов, трансформаторов), распределения генераторов и нагрузки между этими РУ.

Так как ТЭЦ имеет потребителей на генераторном напряжении 6 кВ, то это требует сооружения ГРУ или установки КРУ.

Связь с энергосистемой осуществляется по линиям связи высокого напряжения 110 кВ, что требует сооружения РУВН.

По заданным условиям выбираем следующие схемы {[8], с. 8}:

Рисунок 1 - Структурные схемы ТЭЦ

а) - схема №1 (с ГРУ); б) - схема №2 (с КРУ)

4. Выбор схемы электрических соединений распределительных устройств ТЭЦ

Выбор схем ГРУ и КРУ

Количество генераторов, подключаемых к шинам генераторного напряжения, выбирается равным от двух до пяти. Их суммарная мощность должна быть достаточной для питания нагрузок ГРУ, включая собственные нужды, а возможно достаточной для питания этих нагрузок и резервирования одного из генераторов ГРУ.

Сборные шины ГРУ секционируются, как правило, по числу генераторов. При необходимости установки между секциями сборных шин ГРУ секционных реакторов, их сопротивление принимается равным: Xр=(8-12)%, а номинальный ток: Iном.р0,7 Iном.г

На ГРУ, в зависимости от числа присоединений к одной секции, применяются следующие схемы:

-       с одиночной секционированной системой сборных шин;

-       с двойной системой сборных шин, одна из которых (рабочая) секционирована.

По заданным условиям выбираем:

-      для схемы №1 выбираем ГРУ с одиночной секционированной системой сборных шин и числом секций равным 3:

Рисунок 2 - Схема электрических соединений ГРУ

-      для схемы №2 выбираем КРУ одиночной секционированной системой сборных шин и числом секций равным 3:

Рисунок 3 - Схема электрических соединений КРУ

Выбор схемы РУВН

По заданным условиям (U=110 кВ, число присоединений n>6) выбираем двойную не секционированную систему шин с «фиксированным присоединением» и с обходной системой шин.

Составление главных схем электрических соединений ТЭЦ

-       для схемы №1: см. рисунок 4,6

-       для схемы №2: см. рисунок 5,7

-       для схемы №1:

Рисунок 4 - Схема РУВН 110кВ ТЭЦ (ГРУ)

-       для схемы №2:

Рисунок 5 - Схема РУВН 110кВ ТЭЦ (КРУ)

Рисунок 6 - Главная схема электрических соединений ТЭЦ (ГРУ)

Рисунок 7 - Главная схема электрических соединений ТЭЦ (КРУ)

5. Выбор трансформаторов ТЭЦ

Выбор числа и мощности трансформаторов связи ТЭЦ

Для схемы №1

1) Режим максимальных нагрузок:

где:_iг, cosf_iг - номинальные мощность и коэффициент мощности i-ого генератора;_icн, соsf_icн - мощность и коэффициент мощности собственных нужд i-ого генератора, сosf_icн=0,77;- число генераторов, подключенных к ГРУ;_jн, cosf_jн - максимальная мощность и коэффициент мощности нагрузок;- число линий нагрузок, подключенных к ГРУ.

2) Режим минимальных нагрузок:

Принимаем для курсового проекта К_min=0,7.

3) Аварийный режим - режим отключения одного (самого мощного) генератора ГРУ:

где К_с - коэффициент спроса.

Знак минус в одном из рассчитанных значений S указывает на изменение направления мощности через трансформатор.

Условие выбора номинальной мощности трансформатора связи:

где:

К_пер.=1,4 - коэффициент перегрузки оставшегося в работе трансформатора (при аварийном отключении одного трансформатора или одновременном отключении одного трансформатора и одного генератора).

В связи с обратимым режимом работы трансформаторов связи необходимо предусмотреть устройство для регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) на стороне высшего напряжения.

Выбираем 2 трансформатора связи (Т_2, Т₃) типа ТДЦ-40000/110 для ГРУ.

Выбор числа и мощности блочных трансформаторов ТЭЦ

Для схемы №1

На ТЭЦ с блочным соединением генераторов мощность двухобмоточного трансформатора выбирается из условия:

Тогда Т₃ и Т₄:

Выбираем трансформатор (Т₄) типа: ТДЦ-63000/110.

Выбираем трансформатор (Т₂, Т₃) типа: ТДЦ-40000/110 (для схемы КРУ).

Выбираем трансформатор (Т₁) типа: ТРДЦН-125000/110 (для схемы ГРУ).

Таблица 2 - Сводные данные по выбранным трансформаторам

Для схемы №2

Выбираем трансформаторы

Тогда Т₁ и Т₂

Выбираем трансформатор (Т_2,Т₃, Т₄) типа: ТДЦ-16000/110

Трансформаторы Т₁ и Т₅ такие же как и в схеме №1:

Таблица 3 - Сводные данные по выбранным трансформаторам

Выбор токоограничивающих реакторов ТЭЦ

Для установки в ГРУ ТЭЦ применяются реакторы внутренней установки.

Реакторы выбираются по следующим условиям:

) Номинальное напряжение реактора должно соответствовать номинальному напряжению установки, кВ:

U_уст≤U_{ном LR}

) Номинальный ток реактора (или ветви сдвоенного реактора) не должен быть меньше максимально длительного тока нагрузки цепи, в которую он включен, А:

I_max≤I_{ном LR}

где для секционного реактора LRK на ГРУ ТЭЦ ток, А:

I_{max LRK}=0,7·I_{ном G} =0,7

для линейных, групповых реакторов на ТЭЦ, ток, А:

I_{max LR}=

где S_max - максимальная мощность нагрузки, подключённой через реактор, МВ·А

6. Выбор секционных реакторов

I_{max LRK}=0,7·I_{ном G}=0,7=0,7=2,569 А

Выбираем 2 секционных реактора типа РБДГ 6-4000-0,105 для ГРУ

Таблица 3 - Сводные данные по выбранным секционным реакторам

7. Выбор линейных реакторов

Сдвоенные:

-      для схемы №1 (для схемы №2):

LR₁, LR₂, LR_4,LR₅, LR_7,LR₈ (LR₁, LR₂, LR_4,LR₅, LR_7,LR₈):

I_max =  = =  = 1,104 кА

Одинарные:

-      для схемы №1

LR_3,LR₆, LR₉ (LR_3,LR₆, LR₉):

_max =  = =  = 0,348 кА

-      (для схемы №2):

(LR_3,LR₆, LR₉):

I_max =  = =  = 0,697 кА

Таблица 4 - Сводные данные по выбранным линейных реакторов реакторам

где: В типе реактора: Р - реактор, Б - бетонный, Д - принудительное охлаждение с дутьем (отсутствие буквы Д - естественное охлаждение), У - ступенчатая установка фаз, Г - горизонтальная установка фаз (отсутствие буквы У или Г - вертикальная установка фаз); первое число - номинальное напряжение, кВ; второе число - номинальный ток, А; третье число - номинальное индуктивное сопротивление, Ом; У (после цифр) - для работы в районах с умеренным климатом; 1 - для работы на открытом воздухе; 3 - для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией.

. Выбор силовых выключателей ТЭЦ

Предварительный выбор выключателей проводится по условиям нормального и аварийного режимов. За аварийный режим принимают симметричное трёхфазное короткое замыкание. Проводится приближенный расчет тока трехфазного короткого замыкания при котором возможно объединение всех источников (без учета их удаленности от места короткого замыкания) и определение начального значения периодического тока короткого замыкания или сверх переходного тока - I_по в каждой из намеченных точек короткого замыкания. Расчет предпочтительно проводить в относительных единицах.

Нормальный режим

Выбор выключателей генераторов:

-      для схемы №1 (для схемы №2):

Q₁₁, Q₁₂(Q₀₁, Q₀₄, Q₀₇):

I_{раб.max Q}=I_{ном G} / 0,95 = =  = 11,348 кА

Q₁₈, Q₄₆, Q₅₈ (Q₀₃, Q₀₆):

I_{раб.max Q}= I_{ном G} / 0,95 = = = 3,863 кА

Выбор секционных выключателей:

-      для схемы №1 (для схемы №2):

QK₂, QK₃(QK₂, QK₃):

I_{раб.max Q}=I_{ном G} === 3,67 кА

Выбор шиносоединительного выключателя:

-      для схемы №1 (для схемы №2):

QK₁(QK₁):

I_{раб.max Q}=I_{ном Т} === 0,201 кА

(I_{раб.max Q}=I_{ном Т} ===0,596 кА)

I_{раб.max Q}=I_{ном Т} === 0,316 кА

Выбор обходного выключателя:

-      для схемы №1 (для схемы №2):

QВ (QB):

ГРУ I_{раб.max Q}=I_{ном Т} ===0,596 кА

КРУ (I_{раб.max Q}=I_{ном Т} ===0,316 кА)

Выбор выключателей трансформаторов связи:

-      для схемы №1 (для схемы №2):

со стороны НН:

Q₁₀, Q₁₃ (Q₀₁, Q_05, Q₀₈):

I_{раб.max Q}=k_пгI_{ном Т} =1,4=1,4=7,715 кА

со стороны ВН:

Q_2,Q₈ (Q_2, Q_6, Q₀₀₁):

I_{раб.max Q}=k_пгI_{ном Т} =1,41,4=0,442 кА

Выбор выключателей трансформаторов связи:

-      для схемы №1 (для схемы №2):

I_{раб.max Q}=k_пгI_{ном Т} =1,4=1,4=0,834 кА

(Q₄, Q₈):

(I_{раб.max Q}=k_пгI_{ном Т} =1,4=1,4=0,281 кА)

Выбор выключателей отходящих линий нагрузок:

-      для схемы №1 (для схемы №2):

со стороны 110 кВ:

Q_3, Q₅, Q₉ (Q_1, Q₅, Q₉₎:

I_{раб.max Q}=  =  = 0,210кА

со стороны 6 кВ:

Q₂₀-Q₃₀, Q₃₁-Q₃₈, Q₄₃, Q₄₄, Q₄₇-Q₅₆ (Q₂₀-Q₃₀, Q₃₁-Q₃₈, Q₄₃, Q₄₄, Q₄₇-Q₅₆):

I_{раб.max Q}=== 0,229 кА

Выбор выключателей линий связи с системой:

-      для схемы №1 (для схемы №2):

Q₁₁, Q₂₇, (Q₃, Q₇):

I_{раб.max Q}===31,492 кА

Выбор выключателей линий собственных нужд:

-      для схемы №1 (для схемы №2):

Qcн (Qcн):

I_{раб.max Q}=  = = 1,283 кА

Аварийный режим

Всю схему электрических соединений ТЭЦ разбивают на зоны, в которых используются общие расчетные условия.

Зона I - включает в себя цепи трансформаторов, ЛЭП, ШСВ и ОВ.

Все выключатели этих цепей выбирают по I»_k1 ·t_откл= t_рз+ t_отклВ, где»_k1 - сверхпереходный ток в точке К1;_рз, t_отклВ - время срабатывания релейной защиты и собственное время срабатывания выключателя.

Зона II - включает в себя: сборные ГРУ, цепь ШВС, цепи трансформаторов связи и трансформаторов СН.

Все выключатели этих цепей выбирают по I»_k2, t_откл=0,1с+ t_отклВ » 0,3с

Зона III - включает в себя одну цепь генератора, (как генератора работающего на стороне ГРУ, так и генератора, работающего в блоке генератор-трансформатор)

Выключатель в цепи генератора выбирают по большему из двух токов К.З.:

Эти токи характеризуют два случая возможного К.З. в соответствии с рисунком 9. Расчетные токи К.З. в цепи генератора.

Рисунок 9 - Возможные К.З

а) К.З. на сборных шинах ГРУ, через выключатель к месту К.З. только ток от генератора I»_k1.

б) К.З. на выводах генератора, через выключатель потекут к месту К.З. токи от всех других источников питания, кроме данного генератора.

Зона IV - включает в себя отходящую от ГРУ реактированную линию U=6¸10 кВ.

Зона V - включает в себя секционную связь: секционный выключатель, реактор, трансформатор тока I»_зоныV = I»_зоныIII.

9. Составление схем замещения для расчета токов КЗ главных схем электрических соединений ТЭЦ

-       для схемы №1:

Рисунок 10 - Схема замещения главной схемы электрических соединений ТЭЦ (ГРУ)

-       для схемы №2:

-      

Рисунок 11 - Схема замещения главной схемы электрических соединений ТЭЦ (КРУ)

10. Определение параметров схем замещения главных схем электрических соединений ТЭЦ

-       для схемы №1 и №2:

Система:

U_{ср.ном.С}=110 кВ

S_кзС=6000 МВА

Е_с1= Е_с2= Е_с3= U_{ср.ном.С}=110 кВ

x_с1=x_с2=x_с3==1,008 Ом

Трансформаторы для схемы №1 (для схемы №2):

x_Т1= x_Т2 ===7,379 Ом

x_Т3= x_Т4= ==21,821 Ом

x_Т3= x_Т4= x_Т5 ===13,855 Ом

Генераторы:

Е₁= Е₂= = ==

= = 6,658 кВ

= = 0,062 Ом

= кА

===0,5

==

= = 6,624 кВ

==0,158 Ом

=3,666 кА

===0,6

Линии связи с системой:

==x_погl_св=0,460=24 Ом

x_пог=0,4 Ом/км

Секционные реакторы (для схемы №1):

x_R1=x_R2=0,18 Ом

Укажем на схеме замещения ступени напряжения и определим действительные коэффициенты трансформации трансформаторов.

-       для схемы №1 и №2:

для К₁:

Рисунок 12 - Распределение ступеней напряжения в схеме замещения главной схемы электрических соединений ТЭЦ (ГРУ) для К₁

Рисунок 13 - Распределение ступеней напряжения в схеме замещения главной схемы электрических соединений ТЭЦ (КРУ) для К₂

k₁===18,254₂===0,055

Зададимся базисными условиями работы основной ступени напряжения

S_б=100 МВА

U_{б осн} = 10 кВ

I_{б осн}===5,744 кА

Понимая, что S_б - это базисная мощность и для других ступеней напряжения, пользуясь коэффициентами трансформации трансформатора, определим базисные напряжения других ступеней

-       для схемы №1 и №2:

для К₁:

U_б1=U_{б осн}=10кВ

U_б2= U_б3=U_{б осн}/k₁=10/18,254=0,548кВ

для К₂, К₃, К₄:

U_б1=U_{б осн}/k₄=10/0,055=18,182кВ

U_б2= U_б3=U_{б осн}/(k₃· k₄)=10/(18,254·0,055) =9,960кВ

U_б4= U_{б осн} =10кВ

Выполним приведение действительных параметров к основной ступени напряжения в относительных единицах

-       для схемы №1 и №2:

Система:

для К₁:

Е_С1=Е_С2= E₁/ U_б1=110/10=11 о.е.

x_С1= x_С2=x₁·S_б/ U²_б1=1,008·100/10²=1,008 о.е.

для К₂, К₃, К₄:

Е_С1=Е_С2= E₁/ U_б1=110/18,182=6,05 о.е.

X_С1= x_С2=x₁·S_б/ U²_б1=1,008·100/18,182 ²=0,305 о.е.

Трансформаторы:

для К₁:

x_T4= x_T5 = x₄·S_б/ U²_б1=13,855 ·100/10²=13,855 о.е.

x_T1= x_T2 = x_T3= 7,379 о.е.

x_T1= x_T2= x_T3= 21,821 о.е (вторая схема)

для К₂, К₃, К₄:

x_T4= x_T5= x₃·S_б/ U²_б1=13,855 ·100/18,182 ²= 3,886 о.е.

x_T1= x_T2= x_T3 = x₁·S_б/ U²_б1=7,379 ·100/18,182 ²=2,07 о.е.

x_T1= x_T2= x_T3 = x₁·S_б/ U²_б1=21,821·100/18,182 ²= 6,12 о.е. (вторая схема)

Генераторы:

для К₁:

Е_G1= Е_G2 =Е_G3 =Е₁/ U_б2=6,658 /0,548 =12,15 о.е.

Е_G4=Е_G5= Е₄/ U_б2=6,624 /0,548 =12,09 о.е.

X_G1= x_G2 =x_G3 =x₃·S_б/ U²_б2=0,062 ·100/0,548 ²=20,6 о.е.

x_G4= x_G5= x₄·S_б/ U²_б4=0,158·100/0,548 ²=52,6 о.е.

для К₂, К₃, К₄:

Е_G1= Е_G2 =Е_G3 =Е₁/ U_б=6,658/9,960=0,668 о.е.

Е_G4=Е_G5= Е₄ /U_б2=6,624/10=0,662 о.е.

X_G1= x_G2 =x_G3=x₃ ·S_б/ U²_б2=0,062·100/9,960²=0,062 о.е.

x_G4= x_G5= x₄·S_б/ U²_б4=0,158 о.е.

Линии связи с системой:

для К₁:

x_w1= x_w·S_б/ U²_б4=24·100/10²=24 о.е.

для К₂, К₃, К₄:

x_w2= x_w·S_б/ U²_б1=24·100/18,182 ²=7,26 о.е.

Секционные реакторы (для схемы №1):

для К₁:

x_R= x_r6·S_б/ U²_б4=0,18·100/9,960²=0,181 о.е.

для К₂, К₃, К₄:

x_R=0,18 о.е

Расчет токов трехфазного короткого замыкания

Для КЗ 1:

-       для схемы №1: Преобразуем схему на рисунке 10 к К₁:

X_x1=x_c1 + x_w1=1,008+24=25,008 о.е._x2=x_c2+ x_w2=1,008+24=25,008 о.е.

Е_c= (Е_c1· x_x2+Е_c2 · x_x1)/(x_x2 + x_x1)=(11*25,008+11*25,008)/(25,008+25,008)=11 о.е._c=(x_x2 · x_x1)/(x_x2 + x_x1)=(25,008*25,008)/(25,008+25,008)=12,504 о.е.

x_Т4G5,=x_Т4 + x_G5=(13,855+52,6)=66,155 о.е.

x_R2G3,=x_R2 + x_G3=(0,181+20,6)=20,781 о.е.

x_R1G2=x_R1 + x_G2= (0,181+20,6)=20,781 о.е.

x_T1G4=(x_T1 + x_G4)= (7,379+52,6)=59,979 о.е.

Имеем:

Упростим:

Е_CG4= (Е_C · x_C + Е_G4 · x_T1G4) / (x_c + x_T1G4)=(11*12,504+12,09*59,979)/(12,504+59,979)=11,902 о.е.

X_CG4= (x_C · x_T1G4) / (x_c+ x_T1G4)= (12,504*59,979)/(12,504+59,979)=10,347 о.е.

Е_G3G2=(Е_G2 · x_R1G2 + Е_G3 x_R2G3) / (x_R1G2 + x_R2G3)=(12,15*20,781+12,5*20,781)/(20,781+20,781)=12,15 о.е.

X_C3G2= (x_R1G2 · x_R2G3) / (x_R1G2 + x_R2G3)= (20,781*20,781)/(20,781+20,781)=10,39 о.е.

X_T2T3= (x_T2· x_T3) / (x_T2 + x_T3)= (7,379*7,379)/(7,379+7,379)=3,69 о.е.

Имеем:

Упростим:

Е_G1G3G2=(Е_G3G2 ·x_G3G2+Е_G1·x_G1)/(x_G3G2+ x_G1)=(12,15*10,39+12,15*20,6)/(10,39+20,6)=12,15 о.е.

X_G1G3G2=(x_G3G2 ·x_G1)/(x_G3G2+ x_G1)=(10,39*20,6)/(10,39+20,6)=6,9 о.е.

Имеем:

Упростим:

X'=(x_T2+ x_G1G3G2)= (7,379+6,9)=14,279 о.е.

Е_C1G4=(Е_CG4 ·x_CG4+Е_G1G3G2·x')/(x_CG4+ x')=(11,902*10,347+12,15*14,279)/(10,347+14,279)=12,046 о.е.

X"=(x_CG4+ x') /(x_CG4+ x')= (10,347*14,279)/(10,347+14,279)=6 о.е.

Преобразуем схему замещения к следующему виду:

Тогда:

Е_*экв(б)=(Е_G5· x_T4G5 +Е_CG4 · x»)/(x_T4G5+x»)=(12,09*66,155+12,046*6)/(66,155+ 6)=12,08 о.е.

x_*экв(б)=(x_T4G5 · x»)/(x_T4G5 + x»)= (66,155*6)/(66,155+6)=5,5 о.е.

Определяем сверхпереходной ток в точке К₁:

I_K1=I_б.осн ·Е_*экв(б) / x_*экв(б)= 5,744*12,08/5,5=12,62кА

Произведем расчет тока КЗ в точке 2 для схемы №1

Для КЗ 2:

-       для схемы №1: Преобразуем схему на рисунке 10 к К₂:

_x1=x_c1 + x_w1= (0,305+7,26)=7,565 о.е._x2=x_c2+ x_w2= (0,305+7,26)=7,565 о.е.

Е_c= (Е_c1· x_x2+Е_c2 · x_x1)/(x_x2 + x_x1)=(6,05 *7,565+ 6,05*7,565)/(7,565+7,565)=6,05 о.е._c=(x_x2 · x_x1)/(x_x2 + x_x1)=(7,565*7,565)/(7,565+7,565) =3,78 о.е.

x_Т4G5,=x_Т4 + x_G5=(3,886+0,158)=4,044 о.е.

x_R2G3,=x_R2 + x_G3=(0,18+0,062)=0,242 о.е.

x_R1G1=x_R1 + x_G1= (0,18+0,062)=0,242 о.е

x_T1G4=(x_T1 + x_G4)= (2,07+0,158)=2,228 о.е.

Имеем:

Тогда:

Е_G4G5= (Е_G4 · x_T1G4+ Е_G5 · x_T4G5) / (x_T1G4+ x_T4G5)=(0,662*2,228+0,662*4,044)/(2,228+ +4,044)=0,662 о.е.

X_T1G4T4G5= (x_T1G4 · x_T4G5) / (x_T1G4+ x_T4G5)= (2,228*4,044)/(2,228+4,044)=1,437 о.е.

Е_G1G2=(Е_G1 · x_R1G1 + Е_G2 ·x_G2) / (x_R1G1 + x_G2)=(0,668*0,242+0,668*0,062)/(0,242+0,062)=0,668 о.е.

X_R1G1G2= (x_R1G1 · x_G2) / (x_R1G1 + x_G2)= (0,242*0,062)/(0,242+0,062)=0,049 о.е.

X_T2T3= (x_T2· x_T3) / (x_T2 + x_T3)=(2,07*2,07)/(2,07+2,07)=1,035 о.е

Имеем:

Упростим:

Е_CG4G5=(Е_C ·x_C+Е_G4G5·x_T1G4G5)/(x_C+ x_T1G4G5)= (6,05*3,78+0,662*1,437)/(3,78+1,437)=4,566 о.е.

X_T2T3R1G1G2=(x_R1G1G2 +x_T2T3)= (0,049+1,035)=1,084 о.е.

X_CT1G4T4G5=(x_C ·x_T1G4T4G5) /(x_C+ x_T1G4T4G5)=(3,78*1,437)/(3,78+1,437)=1,041 о.е.

Имеем:

Упростим:

X'=(x_T2T3R1G1G2·x_CT1G4T4G5) /(x_T2T3R1G1G2+ x_CT1G4T4G5)= (1,084*1,041)/(1,084+1,041)=0,53 о.е.

Е'=(Е_G1G2 ·x_T2T3R1G1G2+ Е_CG4G5· x_CT1G4T4G5)/(x_T2T3R1G1G2+ x_CT1G4T4G5)=(0,668*1,084+4,566*1,041)/(1,084+1,041)=2,578 о.е.

Имеем:

Тогда:

Е_*экв(б)=(Е'· x' +Е_G3· x_R2G3)/(x'+ x_R2G3)= (2,578*0,53+0,668*0,242)/(0,53+0,242)=1,528 о.е.

x_*экв(б)=(x' ·x_R2G3)/(x'+ x_R2G3)=(0,53*0,242)/(0,53+0,242)=0,166 о.е.

Определяем сверхпереходной ток в точке К₁:

I_K2=I_б.осн ·Е_*экв(б) / x_*экв(б)= 5,744*1,528/0,166=52,87кА

Произведем расчет тока КЗ в точке 3 для схемы №1

Для КЗ 3:

-       для схемы №1: Преобразуем схему на рисунке 10 к К₃:

X_x1=x_c1 + x_w1= (0,305+7,26)=7,565 о.е.

x_x2=x_c2+ x_w2= (0,305+7,26)=7,565 о.е.

Е_c= (Е_c1· x_x2+Е_c2 · x_x1)/(x_x2 + x_x1)=(6,05 *7,565+ 6,05*7,565)/(7,565+7,565)=6,05 о.е x_c=(x_x2 · x_x1)/(x_x2 + x_x1)=(7,565*7,565)/(7,565+7,565) =3,78 о.е.

x_Т4G5,=x_Т4 + x_G5=(3,886+0,158)=4,044 о.е.

x_R2G3,=x_R2 + x_G3=(0,18+0,062)=0,242 о.е.

x_R1G2=x_R1 + x_G1= (0,18+0,062)=0,242 о.е

X_T2T3= (x_T2· x_T3) / (x_T2 + x_T3)=(2,07*2,07)/(2,07+2,07)=1,035 о.е

Имеем:

Упростим:

Е_CG5= (Е_C · x_C+ Е_G5 · x_T4G5) / (x_C+ x_T4G5)=(6,05*3,78+ 0,662*4,044)/(3,78+4,044)=3,265 о.е.

X_CG5= (x_C · x_T4G5) / (x_C+ x_T4G5)= (3,78*4,044)/(3,78+4,044)=1,954 о.е.

Е_G2G3=(Е_G2 · x_R1G2 + Е_G3· x_R2G3) / (x_R1G2 + x_R2G3)=(0,668*0,242+0,668*0,242)/(0,242+0,242)=0,668 о.е.

X_G2G3= (x_R1G2 · x_R2G3) / (x_R1G2+ x_R2G3)= (0,242*0,242)/(0,242+0,242)=0,121 о.е.

Имеем:

Упростим:

Е_G1G2G3=(Е_G1 ·x_G1+Е_G2G3·x_G2G3)/(x_G1+ x_G2G3)= (0,668*0,121+0,668*0,121)/(0,121+0,121)=0,668 о.е.

X_G1G2G3=(x_G1 ·x_G2G3) /(x_G1+ x_G2G3)= (0,121*0,121)/(0,121+0,121)=0,06 о.е.

Имеем:

Упростим:

X'=(x_G1G2G3+ x_T2T3)=(0,06+1,035)=1,095 о.е.

X_G1G2G3CG5=(x_CG5· x') /(x_CG5+ x')= (1,954*1,095)/(1,954+1,095)=0,702 о.е.

Е_G1G2G3CG5=(Е_CG5 ·x_CG5+ Е_G1G2G3· x')/(x_CG5+ x')= (3,265*1,954+0,668*1,095)/(1,954+1,095)=2,332 о.е.

Имеем:

Упростим:

x _G1G2G3CG5T1=(x_T1+ x _G1G2G3CG5)=(2,07+0,702)=2,772 о.е.

Имеем:

Тогда:

Е_*экв(б)=(Е_G4· x_G4+Е_G1G2G3CG5· x_G1G2G3CG5T1)/(x_G4+ x_G1G2G3CG5T1)= (0,662*0,158+ 2,332*2,772)/(0,158+2,772)=2,242 о.е.

x_*экв(б)=(x_G4 ·x_G1G2G3CG5T1)/(x_G4+ x_G1G2G3CG5T1)= (0,158*2,772)/(0,158+2,772)=0,145 о.е.

Определяем сверхпереходной ток в точке К₁:

I_K2=I_б.осн ·Е_*экв(б) / x_*экв(б)= 5,744*2,242/0,145=88,81кА

Произведем расчет тока КЗ в точке 4 для схемы №1

Для КЗ 4:

-       для схемы №1: Преобразуем схему на рисунке 10 к К₄:

I=I_б ·Е_G2 / x_G2= 5,744*0,668/0,062=61,887кА_K4= I_K2 - I= 52,87-61,887=9,017кА

Результаты расчета сводим в таблицу 3.

Таблица 3. Результаты расчета токов КЗ для схемы с ГРУ.

Произведем расчет тока КЗ в точке 1 для схемы №2

Для КЗ 1:

-       для схемы №2: Преобразуем схему на рисунке 11 к К₁:

Упростим:

X_x1=x_c1 + x_w1=1,008+24=25,008 о.е.

x_x2=x_c2+ x_w2=1,008+24=25,008 о.е.

Е_c= (Е_c1· x_x1+Е_c2 · x_x2)/(x_x1 + x_x2)=(11*25,008+11*25,008)/(25,008+25,008)=11 о.е.

x_c=(x_x2 · x_x1)/(x_x2 + x_x1)=(25,008*25,008)/(25,008+25,008)=12,504 о.е.

x_Т1G4=x_Т1+ x_G4=(21,821+52,6)=74,421 о.е.

x_T3G2=x_T3 + x_G2=(21,821+20,6)=42,421 о.е.

x_T4G3=x_T4 + x_G3= (13,855+20,6)=34,455 о.е

x_T5G5=(x_T5 + x_G5)=(13,855+52,6)=66,455 о.е.

x_Т2G1=(x_Т2+ x_G1)=(21,821+20,6)=42,421 о.е.

Имеем:

Упростим:

Е_G4G1= (Е_G4 · x_T1G4+ Е_G1 · x_T2G1) / (x _T1G4+ x _T2G1) = (12,09*74,421+12,15*42,421)/ (74,421+42,421)=12,11 о.е.

X_G4G1= (x_T1G4 · x_T2G1) / (x_T1G4+ x_T2G1)= (74,421*42,421)/ (74,421+42,421)=27,02 о.е.

Е_G2G3=(Е_G2 · x_T3G2 + Е_G3· x_T4G3) / (x_T3G2+ x_T4G3)=(12,15*42,421+12,5*34,455)/(42,421+34,455)=12,31 о.е.

X_G2G3= (x_T3G2 · x_T4G3) / (x_T3G2+ x_T4G3)= (42,421*34,455)/(42,421+34,455)=19,013 о.е.

Имеем:

Упростим:

Е'=(Е_G2G3 ·x_G2G3+Е_G4G1·x_G4G1)/(x_G2G3+ x_G4G1)= (12,31*19,013+12,11*27,02)/(19,013+18,846)=12,19 о.е.

X'=(x_G2G3 ·x_G4G1) /(x_G2G3+ x_G4G1)= (19,013*27,02)/(19,013+27,02)=11,16 о.е.

Имеем:

Упростим:

Е'_C=(Е_C ·x_C+ Е' · x'₎/(x_C + x')= (11*12,504+12,19*11,16)/(12,504+11,16)=11,561 о.е.' _C=(x_C· x') /(x_C + x')= (12,504*11,16)/(12,504+11,16)=5,897 о.е.

Имеем:

Тогда:

Е_*экв(б)=(Е_G5· x_T5G5+ Е'_C · x' _C)/(x_T5G5+ x' _C)= (12,09*66,455+11,561*5,897)/(66,455+5,897)=12,047 о.е.

x_*экв(б)=(x' _C · x_T5G5)/(x' _C + x_T5G5)= (66,455*5,897)/(66,455+5,897)=5,42 о.е.

Определяем сверхпереходной ток в точке К₁:

I_K2=I_б.осн ·Е_*экв(б) / x_*экв(б)= 5,744*12,047/5,42=12,77кА

Произведем расчет тока КЗ в точке 2 для схемы №2

Для КЗ 2:

-       для схемы №2: Преобразуем схему на рисунке 11 к К₂:

Упростим:

X_x1=x_c1 + x_w1= (0,305+7,26)=7,565 о.е.

x_x2=x_c2+ x_w2= (0,305+7,26)=7,565 о.е.

Е_c= (Е_c1· x_x2+Е_c2 · x_x1)/(x_x2 + x_x1)=(6,05 *7,565+ 6,05*7,565)/(7,565+7,565)=6,05 о.е.

x_c=(x_x2 · x_x1)/(x_x2 + x_x1)=(7,565*7,565)/(7,565+7,565) =3,78 о.е.

x_Т2G1=x_Т2+ x_G1=(6,12+0,062)=6,182 о.е.

x_T3G2=x_T3 + x_G2=(6,12+0,062)=6,182 о.е.

x_T4G3=x_T4 + x_G3= (3,886+0,062)=3,948 о.е

x_T5G5=(x_T5 + x_G5)=(3,886+0,158)=4,044 о.е.

Имеем:

Упростим:

Е_G1G2= (Е_G1 · x_T2G1+ Е_G2 · x_T3G2) / (x_T2G1+ x_T3G2)=(0,668*6,182+0,668 *6,182)/(6,182+6,182)=0,668 о.е.

X_G1G2= (x_G1 · x_G2) / (x_G1+ x_G2)= (0,062*0,062)/(0,062+0,062)=0,031 о.е.

Е_G5G3=(Е_G5 · x_T5G5 + Е_G3· x_T4G3) / (x_T5G5 + x_T4G3)=(0,662*4,044 +0,668 *3,948)/(4,044+3,948)=0,665 о.е.

X_G5G3= (x_G5 · x_G3) / (x_G5+ x_G3)= (0,158*0,062)/(0,158+0,062)=0,044 о.е.

Имеем:

Упростим:

Е'=(Е_G5G3 ·x_G5G3+Е_G1G2·x_G1G2)/(x_G5G3+ x_G1G2)= (0,665*0,044+0,668*0,031)/(0,044+0,031)=0,666 о.е.

X'=(x_G5G3 ·x_G1G2) /(x_G5G3+ x_G1G2)= (0,044*0,031)/(0,044+0,031)=0,018 о.е.

Имеем:

Упростим:

Е'_C=(Е_C ·x_C+ Е' · x'₎/(x_C + x')= (6,05*3,78+0,666*0,018)/(3,78+0,018)=6,024 о.е.

x' _C=(x_C· x') /(x_C + x')=(3,78*0,018)/(3,78+0,018)=0,018 о.е.

Имеем:

Тогда:

x"=(x' _C + x_T1)=(0,018+6,12) =6,138 о.е.

Е_*экв(б)=(Е'_C · x"+ Е_G4 · x_G4)/(x"+ x_G4)=(6,024*6,138+0,662*0,158)/(6,138+0,158)=5,89 о.е.

x_*экв(б)=(x"· x_G4)/(x"+ x_G4)=(6,138*0,158)/(6,138+0,158)=0,15 о.е.

Определяем сверхпереходной ток в точке К₁:

I_K2=I_б.осн ·Е_*экв(б) / x_*экв(б)=5,744*5,89/0,15=225,55 кА

Произведем расчет тока КЗ в точке 3 для схемы №2

Для КЗ 3:

-       для схемы №2: Преобразуем схему на рисунке 11 к К₃:

Упростим:

X_x1=x_c1 + x_w1= (0,305+7,26)=7,565 о.е.

x_x2=x_c2+ x_w2= (0,305+7,26)=7,565 о.е.

Е_c= (Е_c1· x_x2+Е_c2 · x_x1)/(x_x2 + x_x1)=(6,05 *7,565+ 6,05*7,565)/(7,565+7,565)=6,05 о.е.

x_c=(x_x2 · x_x1)/(x_x2 + x_x1)=(7,565*7,565)/(7,565+7,565) =3,78 о.е.

x_Т2G1=x_Т2+ x_G1=(6,12+0,062)=6,182 о.е.

x_T1G4=x_T1 + x_G4=(6,12+0,158)=6,278 о.е.

x_T4G3=x_T4 + x_G3= (3,886+0,062)=3,948 о.е

x_T5G5=(x_T5 + x_G5)=(3,886+0,158)=4,044 о.е.

Имеем:

Упростим:

Е_G1G4= (Е_G1 · x_T1G4+ Е_G4 · x_T2G1) / (x_T1G4+ x_T2G1)=(0,668*6,278+0,662*6,182)/(6,278+6,182)=0,665 о.е.

X_G1G4= (x_T1G4 · x_T2G1) / (x_T1G4 + x_T2G1)=(6,278*6,182)/(6,278+6,182)=3,115 о.е.

Е_G3G5=(Е_G3 · x_T4G3 + Е_G5· x_T5G5) / (x_T4G3 + x_T5G5)=(0,668*3,948+0,662*4,044)/(3,948+4,044)=0,665 о.е.

X_G3G5= (x_T5G5 · x_T4G3) / (x_T5G5+ x_T4G3)= (3,948*4,044)/(3,948+4,044)=1,998 о.е.

Имеем:

Упростим:

Е'=(Е_G1G4 ·x_G1G4+Е_G3G5·x_G3G5)/(x_G1G4+ x_G3G5)=(0,665*3,115+0,665*1,998)/(3,115+1,998)=0,665 о.е.X'=(x_G1G4 ·x_G3G5) /(x_G1G4+ x_G3G5)=(3,115*1,998)/(3,115+1,998)=1,217 о.е.

Имеем:

Упростим:

Е'_C=(Е_C ·x_C+ Е' · x'₎/(x_C + x')=(6,05*3,78+0,665*1,217)/(3,78+1,217)=4,738 о.е.

x' _C=(x_C· x') /(x_C + x')=(3,78*1,217)/(3,78+1,217)=0,921 о.е.

Имеем:

Тогда:

x"=(x' _C + x_T3)= (0,921+6,12)=7,041 о.е.

Е_*экв(б)=(Е'_C · x"+ Е_G2 · x_G2)/(x"+ x_G2)=(4,738 *7,041+0,668 *0,062)/(7,041+0,062)=4,702 о.е.

x_*экв(б)=(x"· x_G2)/(x"+ x_G2)=(7,041*0,062)/(7,041+0,062)= 0,062 о.е.

Определяем сверхпереходной ток в точке К₁:

I_K2=I_б.осн ·Е_*экв(б) / x_*экв(б)= 5,744*4,702/0,062=435,62кА

Результаты расчета сводим в таблицу 4.

Таблица 4. Результаты расчета токов КЗ для схемы с КРУ

Сравнительная таблица токов КЗ для схем с ГРУ и КРУ приведена ниже.

Таблица 5. Результаты расчета токов КЗ для схемы с КРУ и ГРУ

Дальнейший расчет ведем только для схемы с ГРУ, так как значение тока Iпо для схемы с КРУ очень велико, в дальнейшем возникнут проблемы с выбором высоковольтного оборудования.

Выбор силовых выключателей и разъединителей ТЭЦ

Условия предварительного выбора выключателей:

На стороне высокого напряжения установим элегазовые выключатели, непосредственно в цепи генератора установим маломасляные генераторные выключатели. На стороне низкого напряжения, а также в цепях собственных нужд установим вакуумные выключатели.

Результаты выбора выключателей и разъединителей сведены в таблицу 6 и таблицу 7.

Таблица 6 - Сводные данные по выбранным высоковольтным выключателям

Таблица 7 - Сводные данные по выбранным разъединителям

. Уточнённый выбор и проверка электрических аппаратов

Выбор и проверка разрядников

Установка разрядников в нейтралях трансформаторов и на шинах ЗРУ необходима, чтобы защитить оборудование от возможных перенапряжений. Так как изоляция нулевых выводов силовых трансформаторов обычно не рассчитывается на полное напряжение, то в режиме разземления нейтрали необходимо снизить возможные перенапряжения путем присоединения вентильных разрядников к нулевой точке трансформатора. При этом напряжение разрядника выбирается на ступень ниже напряжения ступени присоединения.

Разрядники на шинах ЗРУ устанавливаются для защиты от атмосферных и кратковременных внутренних перенапряжений изоляции электрооборудования электростанции.

Разрядники на ЗРУ устанавливаются на каждой шине, за исключением обходной.

Разрядники системы шин ЗРУ:

Выбираем разрядники РВМГ-110МУ1 с номинальным напряжением 110 кВ.

Разрядники в нейтралях трансформаторов:

Выбираем разрядники РВМ-35У1 с номинальным напряжением 35 кВ.

Разрядники на стороне 6 кВ:

Выбираем разрядники РВО-6У1 с номинальным напряжением 6 кВ.

Таблица 8. Сводные данные по выбранным разрядникам