МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт – Энергетический (ЭНИН)

Направление – 140400 «Электроэнергетика и электротехника»

Профиль – Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Обеспечивающая кафедра – ЭЭС

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Электрическая часть электростанций»

Вариант № 16

Выполнил студент гр.9490 _____ _____ В.В. Спирин

_{Подпись Дата}

Проверил доцент _____ _____ А.Ю. Юшков

_{Подпись Дата}

Томск – 2012

ЗАДАНИЕ на курсовой проект

Содержание

Исходные данные……………………………………………………………………2

Введение……………………………………………………………………………...6

1 Общий баланс активных мощностей проектируемой станции………………...7

2 Паспортные данные турбогенератора, основные параметры и характеристики. Описание принятой системы охлаждения и возбуждения….9

3 Выбор структурной схемы проектируемой электростанции…………………12

4 Аналитический расчет продолжительных режимов…………………………..14

5 Выбор основного электрооборудования……………………………………….22

5.1 Выбор автотрансформаторов связи………………………………………...22

5.2 Выбор трансформатора……………………………………………………...23

5.3 Предварительный выбор токоограничивающих реакторов………………24

5.4 Предварительный выбор линейных реакторов……………………………25

5.5 Выбор линии электропередач и расчет ее параметров……………………25

5.6 Расчет сопротивлений трансформатора и автотрансформатора………….26

6 Расчет токов КЗ в расчетном присоединении и распределительном устройстве (РУ)……………………………………………………………………..28

6.1 Определение расчетных условий для выбора аппаратуры и токоведущих частей по продолжительным режимам работы………………………………..28

6.2 Определение расчетных условий для выбора аппаратуры и токоведущих частей по режимам КЗ…………………………………………………………...29

6.2.1 Аналитический расчет………………………………………………...29

6.2.2 Программный расчет КЗ………………………………………………34

7 Выбор сборных шин, токопроводов……………………………………………41

7.1 Выбор сборных шин ГРУ…………………………………………………...41

7.2 Выбор токопроводов………………………………………………………...43

8 Выбор электрических аппаратов для одного из РУ в цепи расчетного присоединения с проверкой на действие токов КЗ, в других цепях по условиям нормального режима (номинальным параметрам)………………...45

8.1 Выбор выключателей и разъединителей…………………………………...45

8.2 Выбор аппаратов для подключения нагрузки ГРУ……………………….50

8.2.1 Уточненный выбор линейных реакторов……………………………50

8.2.2 Определение сопротивления реактора исходя из отключающей способности выключателей, установленных в линиях нагрузки…….......51

8.2.3 Проверка реактора…………………………………………………….53

8.2.4 Проверка реактора по потерям напряжения в нормальном и аварийном режимах………………………………………………………….53

8.2.5 Выбор разъединителей в цепях линейных реакторов.........................54

8.3 Проектирование измерительной подсистемы………..…………………….55

8.3.1 Выбор типов измерительных приборов…………………………………57

8.3.2 Выбор типов измерительных приборов…………………………………58

8.3.3 Выбор измерительных трансформаторов напряжения……………61

9 Выбор схем электрических соединений распределительных устройств и основные конструктивные решения, принятые в проекте……………………64

9.1 Возможные варианты схем 6-10 кВ………………………………………..64

9.2 Возможные варианты схем 110 кВ…………………………………………64

9.3 Возможные варианты схем 220 кВ…………………………………………65

10 Принципиальная схема управления и сигнализации выключателем………67

10.1 Дистанционное управление выключателями……………………………..67

10.2 Сигнализации и блокировки……………………………………………….69

11 Защита окружающей среды…………………………………………………….71

11.1 Некоторые пути решения проблем современной энергетики…………...75

Заключение………………………………………………………………………….78

Список литературы…………………………………………………………………79

Приложения

1. Главная схема электрических соединений станции……………………...80

2. План (схема заполнения) и разрез одной из ячеек распределительного устройства………………………………………………………………………..81

Введение

Электростанция – это совокупность электрических станций, электротепловых сетей, потребителей электротепловой энергии, связанных общность режима и непрерывностью процесса производства, распределения, преобразования и потребления электротепловой энергии. По особенностям основного технологического процесса преобразования энергии и виду используемого энергетического ресурса электростанции разделяют на тепловые, атомные, гидроэлектростанции, гидроаккумулирующие, газотурбинные и др.

В данной курсовой работе необходимо рассмотреть все виды электрических станций типа ТЭС, определиться с видом проектируемой станции и выполнить все необходимые расчёты для её проектирования.

Электрические станции типа ТЭС играют важную роль в Единой энергосистеме России, так как большая часть электрической энергии производится именно этими станциями. Основной целью данной работы является проектирование ТЭЦ – теплофикационной электростанции. Этот вид электростанций относится к тепловым и предназначен для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов электроэнергией и теплом. Такие станции проектируются в районах с небольшой нагрузкой, что позволяет снабжать потребителей теплом и электричеством без больших потерь на передачу электроэнергии на большие расстояния. Специфика электрической части ТЭЦ определяется расположением электростанции вблизи центров электрических нагрузок. В этих условиях часть мощности выдается в местную сеть непосредственно на генераторном напряжении. С этой целью на электростанции сооружается генераторное распределительное устройство (ГРУ). Избыток мощности выдается в энергосистему на повышенном напряжении. Практическое значение работ по проектированию ТЭЦ очень велико, так как станции этого типа широко распространены в районах и городах с большим потреблением тепла, и на долю ТЭЦ приходится почти 40 % централизованно производимой тепловой энергии.

1 Общий баланс активных мощностей проектируемой станции

1. Установленная мощность электростанции, равная суммарной активной мощности генераторов, предназначенных к установке, определяется:

где i=1,2,3 - номер генератора мощностью , n-количество генераторов.

2. Нагрузка потребителей, присоединенных к шинам с напряжением U1:

где - коэффициент системы для потребителей на напряжении U1, i= - номер потребителя мощности , m - количество потребителей на напряжении U1.

3. Нагрузка потребителей, присоединенных к шинам с напряжением U2:

где - коэффициент системы для потребителей на напряжении U2, i-номер потребителя мощности , l-количество потребителей на напряжении U2.

4. Суммарная мощность, отдаваемая внешним потребителям:

5. Активная нагрузка собственных нужд электростанции:

5. Баланс активной мощности в нормальном режиме составляет резерв мощности электростанции:

где =0,1 - расход мощности на собственные нужды электростанции, согласно дополнительным условиям задания.

7. Потребность в аварийном резерве определяется при выходе из работы наиболее мощного генератора ( ):

где -расход мощности на собственные нужды отключившегося генератора (принимается 4% от мощности генератора).

Знак минус свидетельствует о том, что направление мощности в аварийном режиме меняется, и дефицит мощности покрывается за счет резерва системы.

2 Паспортные данные турбогенератора, основные параметры и характеристики. Описание принятой системы охлаждения и возбуждения

Турбогенератор выбирается на основании исходных данных по номинальным параметрам: по активной мощности и по напряжению на выводах обмотки статора. Исходя из исходных данных U_Gном = 10,5 кВ, P_Gном = 100 МВт, выбираем 3 генератора одного типа ТВФ-120-2ЕУЗ [1, стр. 610, табл. П2.1]:

Таблица 2. Характеристики турбогенераторов

Маркировка		ТВФ-120-2ЕУ3
Номинальная активная мощность, P ном, МВт		100
Номинальная полная мощность, S ном, МВА		125
Номинальное напряжение, Uном, кВ		10,5
Коэффициент мощности, cos φном		0,8
Номинальный ток, I ном кА		6,875
Х "d, отн.ед.		0,192
X d, отн.ед.		1,907
X2, отн.ед.		0,234
Ta(3), с		0,4
Пояснение буквенной части		Т - турбогенератор ВФ - водородное форсированное охлаждение Е– принадлежность к единой унифицированной серии; У – генератор принадлежит к использованию для “умеренного” климата З – в закрытом помещении с естественной вентиляцией
Пояснение цифровой части		120 – номинальная активная активная мощность составляет 100 МВт (искл.) 2-количество полюсов
Схема соединения статора		
Вид системы возбуждения		ВЧ, ВТД-490-3000УЗ
статора	обмотки	КВ
	стали	НВ
ротора	обмотки	НВ

Примечания: 1. В типе систем возбуждении: ВЧ- возбуждение от машинного возбудителя переменного тока повышенной частоты, соединенного непосредственно с валом генератора через отдельно стоящее выпрямительное устройство. 2. Охлаждение: В -водородное, К-косвенное, Н – непосредственное

Описание системы возбуждения генератора ТВФ-120-2ЕУЗ

Рисунок 1. Высокочастотная система возбуждения генератора ТВФ-120-2ЕУ3:

FV – разрядник, R – разрядный резистор, АГП – автомат гашения поля, КМ – контакты контактора, LG – обмотка возбуждения генератора, LE – обмотка возбуждения возбудителя, GEA – подвозбудитель, А – магнитный усилитель.

В данной схеме возбуждения для уменьшения размеров возбудителя и магнитных усилителей возбудитель переменного тока выполняют высокочастотным (обычно 500 Гц). Система работает по схеме независимого возбуждения. На одном валу с генератором G находится вспомогательный синхронный генератор повышенной частоты GE, возбуждение которого осуществляется подвозбудителем GEA. Группа статических выпрямителей преобразует переменный ток возбудителя в постоянный. В схеме также присутствуют элементы схемы автоматического гашения поля: автомат АГП, резистор R, разрядник FV. При отключении генератора от внешней сети сначала размыкаются рабочие контакты, а затем дугогасительные. Возникшая дуга затягивается магнитным дутьем в дугогасительную решетку и разбивается на ряд коротких дуг, которые поддерживаются имеющимся запасом энергии магнитного поля обмотки возбуждения ротора. Отключившимся контактом КМ в цепь возбуждения вводится сопротивление R, что влечет за собой уменьшение тока в обмотке ротора и энергии магнитного поля.

У турбогенераторов серии ТВФ статор имеет косвенное (отвод тепла от поверхности статора), а ротор – непосредственное водородное охлаждение. По сравнению с воздухом водород имеет ряд преимуществ: в 7 раз большая теплопроводность, в 14 раз меньшая плотность, в 1,44 раза больший коэффициент теплоотдачи с поверхности. Благодаря меньшей плотности уменьшаются вентиляционные потери; изоляция в среде водорода не окисляется. Однако применение водорода связано с опасностью взрыва смеси водорода с воздухом. Поэтому машины с водородным охлаждением должны иметь газоплотный корпус, масляные уплотнения вала, уплотнения токопроводов, крышек газоохладителей. В качестве косвенного охлаждения используется многоструйная система водородного охлаждения с газоохладителями, камерами горячего и холодного газа. При непосредственном водородном охлаждении ротора водород попадает внутрь полых проводников со стороны торцевой части ротора.