1.2 Построение графиков нагрузки

Характерные годовые графики электрических нагрузок для предприятий торфоразрабатывающей промышленности приведены на рисунках 1 и 2.

Величина максимальной активной нагрузки, МВт,

,

(1)

где – количество линий, шт;

– мощность одной линии, МВт.

Максимальная реактивная мощность потребителей, МВАр,

.

(2)

Полная мощность потребителей, МВ·А,

.

(3)

Для потребителей на напряжении 10 кВ:

МВт,

МВАр,

МВ∙А.

Таблица 2 – Мощности графика нагрузки

% мощности	P, МВт	Q, МВАр	S, МВ∙А
100	90	67,5	112,5
95	85,5	64,125	106,875
90	81	60,75	101,25
85	76,5	57,375	95,625
60	54	40,5	67,5

Рисунок 1 – График нагрузки потребителей 10 кВ

Для потребителей на напряжении 110 кВ:

МВт,

МВАр,

МВ∙А.

Таблица 3 – Мощности графика нагрузки

% мощности	P, МВт	Q, МВАр	S, МВ∙А
100	390	188,9	433,3
95	370,5	179,455	411,635
90	351	170,01	389,97
85	331,5	160,565	368,305
60	234	113,34	259,98

Рисунок 2 – График нагрузки потребителей 110 кВ

1.3 Составление вариантов структурной схемы станции

Необходимо рассмотреть три варианта схемы. Между распределительными устройствами ВН, СН и НН следует использовать два автотрансформатора, так как имеются распредустройства напряжений 500 и 110 кВ. Установка одного автотрансформатора связи возможна лишь при наличии поперечной связи между системой и нагрузкой. Целесообразно сооружать ГРУ, так как ТЭЦ проектируется вблизи потребителей на 10кВ, отношение мощности нагрузки на РУ НН к мощности генераторов установленных на РУ НН составляет 53%. Генераторы, не подключенные к ГРУ, подключаются к блочным трансформаторам.

На рисунках 4, 5, 6 изображены три возможных варианта структурной схемы станции.

Рисунок 4 – Первый вариант структурной схемы ТЭЦ

Рисунок 5 – Второй вариант структурной схемы ТЭЦ

Рисунок 6 – Третий вариант структурной схемы ТЭЦ

1.4 Выбор трансформаторов

Выбор трансформаторов заключается в определении их числа, типа и номинальной мощности. Рекомендуется применять трехфазные трансформаторы. Все автотрансформаторы, а также двухобмоточные трансформаторы (кроме блочных) должны иметь встроенные устройства регулирования напряжения под нагрузкой.

Трансформаторы выбираются по номинальному напряжению, а также по номинальной мощности с учетом его перегрузочной способности.

Выбираются блочные трансформаторы.

Мощность блочного трансформатора, МВ∙А,

,

(4)

где Р_Г, Q_Г – активная и реактивная мощность одного генератора, МВт, МВАр;

Р_с.н., Q_с.н. – активная и реактивная мощность нагрузки собственных нужд одного генератора, МВт, МВАр, определяются по формулам:

, ,

(5) (6)

где 0,08 – коэффициент, определяющий затраты вырабатываемой мощности на собственные нужды, определяется по /1, таблица 5.2/, о.е.;

МВт, МВАр.

Полученный результат подставляется в формулу (4)

S_T  = 115 МВ∙А.

Согласно полученному значению выбираются блочные трансформаторы типа

ТДЦ-125000/110. Параметры выбранного трансформатора приведены в таблице 4.

Таблица 4  Параметры блочного трансформатора

Тип	Sном, МВ∙А	Uвн, кВ	Uнн, кВ	Uк, %	Рх, кВт	Рк, кВт	Цена, тыс. руб.
ТДЦ-125000/110	125	121	10,5	10,5	120	400	8400

Выбираются трансформаторы связи.

Расчетная мощность автотрансформаторов связи, включенных между РУ высшего и среднего напряжений, определяется на основе анализа перетоков мощности между этими РУ в нормальном и аварийном режимах. В частности, необходимо рассматривать отключение одного из блоков, создающее наиболее тяжелый по перетоку мощности режим работы автотрансформатора. Так как нарушение связи РУ высшего и среднего напряжений ведет за собой уменьшение надежности электроснабжения потребителей, то предусматриваются не менее двух автотрансформаторов связи.

Для выбора трансформаторов связи определяется их наибольшая загрузка в различных режимах. Для этого составляется баланс мощности для трех характерных режимов: максимальных нагрузок, минимальных нагрузок, аварийного. По нижеприведенным формулам определяются перетоки мощностей по обмоткам среднего и низшего напряжений и входящие в эти формулы величины мощностей берутся соединенные только с рассматриваемой обмоткой. Перетоки мощности по обмотке высшего напряжения принимаются равными сумме перетоков мощностей по обмоткам среднего и низшего напряжений с учетом направлений этих перетоков по обмоткам.

В режиме минимальных нагрузок потребителей ГРУ переток находится, МВ∙А,

(7)

где - суммарная величина номинальных значений активных мощностей генераторов, присоединенных к сборным шинам, МВт;

- суммарная величина номинальных значений реактивных мощностей генераторов, присоединенных к сборным шинам, МВАр;

- активная нагрузка в минималь­ном режиме, МВт;

- реактивная нагрузка в минималь­ном режиме, МВАр;

- активная нагрузка собственных нужд, МВт;

- реактивная нагрузка собственных нужд, МВАр.

В режиме максимальных нагрузок передаваемая мощность , МВ∙А,

(8)

где - активная нагрузка в режиме максимальных нагрузок, МВт;

- реактивная нагрузка в режиме максимальных нагрузок, МВАр.

В аварийном режиме при отключении одного из генераторов и максимальной нагрузке потребителей

(9)

где - активная мощность отключив­шегося генератора, МВт,

- реактивная мощность отключив­шегося генератора, МВАр.

Рассмотрим схему варианта 1.

Переток мощности со ступени 10 кВ:

1. минимальный режим

МВ∙А;

2. максимальный режим

МВ∙А;

3. послеаварийный режим (отключение генератора на стороне 110 кВ)

МВ∙А.

Переток мощности со ступени 110 кВ:

1) минимальный режим

МВ∙А;

2) максимальный режим

МВ∙А;

3) послеаварийный режим (отключение генератора на стороне 110 кВ)

МВ∙А.

Переток мощности по обмотке высшего напряжения:

1. минимальный режим

МВ∙А;

2. максимальный режим

МВ∙А;

3. послеаварийный режим

МВ∙А.

Знак минус у активных мощностей означает противоположное направление протекания этих мощностей.

Если третичная обмотка автотрансформатора нагружена, то такой режим называют комбинированным. Характерными комбинированными режимами являются следующие два: передача мощности из средней и низшей обмоток в высшую, который ограничен мощностью последовательной обмотки, и режим передачи мощности с высшей и низшей обмоток в среднюю, который ограничен мощностью общей обмотки. Следовательно, в этих режимах автотрансформаторы выбираются по загрузке соответствующих обмоток.

Автотрансформатор работает в комбинированном режиме, перетоки мощности представлены на рисунке 7.

Рисунок 7 – Распределение перетоков мощности

Выбор автотрансформаторов производится по условиям:

Для режима передачи мощности с низкой и средней сторон на высокую (режим минимальных нагрузок):

, . Для режима передачи мощности с низкой и высокой сторон на среднюю (аварийный режим): , ,

(10) (11) (12) (13)

где -коэффициент выгодности, .

МВ∙А,

МВ∙А.

МВ∙А,

МВ∙А.

Номинальная мощность одного автотрансформатора ,МВ∙А,

,

(14)

где – число параллельных трансформаторов, шт.;

МВ∙А.

Выбираются два автотрансформатора по 250 МВ×А (АТДЦТН-250000/500/110).

Рассмотрим схему варианта 2.

Переток мощности со ступени 10 кВ одинаков для всех режимов, так как к этой обмотке не подключена нагрузка и наиболее тяжелый аварийный режим предусматривает отключение генератора, присоединенного к обмотке среднего напряжения:

МВ∙А.

Переток мощности со ступени 110 кВ:

1) минимальный режим

МВ∙А;

2) максимальный режим

МВ∙А;

3) послеаварийный режим (отключение генератора на стороне 110 кВ)

МВ∙А.

Переток мощности по обмотке высшего напряжения:

1. минимальный режим

МВ∙А;

2. максимальный режим

МВ∙А;

3. послеаварийный режим

МВ∙А.

Автотрансформатор работает в комбинированном режиме, перетоки мощности представлены на рисунке 8.

Рисунок 8 – Распределение перетоков мощности

МВ∙А,

МВ∙А;

МВ∙А,

МВ∙А;

МВ∙А.

Выбираются два автотрансформатора по 250 МВ×А (АТДЦТН-250000/500/110).

Для трансформаторов, связывающих РУ генераторного и повышенного напряжений, составляются и анализируются предполагаемые графики нагрузки трансформаторов связи в нормальных максимальном и минимальном режимах, а также в аварийном режиме при отключении одного из генераторов, обеспечивающем наиболее тяжелый режим для выбираемых трансформаторов. Выбор номинальной мощности трансформаторов осуществляется с учетом его перегрузочной способности. Для трансформаторов допускается длительная аварийная перегрузка на 40%. В учебном проектировании перегрузка учитывается коэффициентом перегрузочной способности, равным 1,4.

Выбираем трансформаторы связи ГРУ с РУ 110 кВ.

Найдем максимальный переток мощности по этим трансформаторам:

1) минимальный режим

МВ∙А,

2) максимальный режим

МВ∙А,

3) послеаварийный режим (отключение генератора на ГРУ)

МВ∙А.

Номинальная мощность трансформатора связи , МВА,

;

(15)

где  коэффициент допустимой перегрузки трансформатора для аварийного режима,

;

МВ∙А.

Выбираются трансформаторы ТРДЦН-125000/110.

Рассмотрим схему варианта 3.

Переток мощности со ступени 10 кВ одинаков для всех режимов, так как к этой обмотке не подключена нагрузка и наиболее тяжелый аварийный режим предусматривает отключение генератора, присоединенного к обмотке среднего напряжения:

МВ∙А.

Переток мощности со ступени 110 кВ:

1) минимальный режим

МВ∙А;

2) максимальный режим

МВ∙А;

3) послеаварийный режим (отключение генератора на стороне 110 кВ)

МВ∙А.

Переток мощности по обмотке высшего напряжения:

1. минимальный режим

МВ∙А;

2. максимальный режим

МВ∙А;

3. послеаварийный режим

МВ∙А.

Автотрансформатор работает в комбинированном режиме, перетоки мощности представлены на рисунке 9.

Рисунок 9 – Распределение перетоков мощности

МВ∙А,

МВ∙А;

МВ∙А,

МВ∙А;

МВ∙А.

Выбираются два автотрансформатора по 250 МВ×А (АТДЦТН-250000/500/110).

Трансформаторы связи ГРУ выбираются такими же, как и во второй схеме, так как перетоки мощностей через них такие же.

Таблица 5 – Номинальные параметры трансформаторов

Вариант схемы	Тип	Кол-во, шт	Sном, МВА	U, кВ			Iх, %	Uк , %			Px, кВт	Pк, Вт	Цена, тыс. руб.
				вн	сн	нн		вн-сн	вн-нн	сн-нн
1	АТДЦТН-250000/500/110	2	250	500	121	10,5		13	33	18,5	200	690	22530
2	АТДЦТН-250000/500/110	2	250	500	121	10,5		13	33	18,5	200	690	22530
	ТРДЦН-125000/110	2	125	115	–	10,5		–	11	30	105	400	11760
3	АТДЦТН-250000/500/110	2	125	500	121	10,5		13	33	18,5	200	690	22530
	ТРДЦН-125000/110	2	125	115	–	10,5		–	11	30	105	400	11760