Выбор структурной схемы проектируемой электростанции

По исходным данным можно определить, что проектируемая электростанция относится к типу ТЭЦ. Основной особенностью соединений ТЭЦ является наличие во многих случаях сборных шин генераторного напряжения, к которым присоединяются генераторы ТЭЦ и реактированные кабельные линии 6-10 кВ, питающие местных потребителей.

Количество РУ на ТЭЦ определяется заданными напряжениями (U₁,U₂) потребителей и связи с системой (Uc). Если U₁ U₂ U_С, то на ТЭЦ, как правило, сооружается РУ НН (ГРУ), РУ СН и РУ ВН.

При выборе главной схемы ТЭЦ с шинами генераторного напряжения необходимо определить количество генераторов, которые желательно присоединить к этим шинам.

Количество генераторов определяется местной нагрузкой, присоединенной к шинам ГРУ, и собственными нуждами:

где – суммарная мощность генераторов, присоединенных к шинам ГРУ.

При формировании схемы РУ генераторного напряжения необходимо учитывать следующее:

Схемы принимаются типовые.
Минимальное число генераторов, присоединенное к шинам ГРУ равно двум.
Число секций обычно равно числу генераторов.
По условиям электродинамической стойкости электрооборудования на каждую секцию подключают генераторы суммарной мощностью не свыше 60–63 МВт при генераторном напряжении 6 кВ и не выше 100–110 МВт – при 10 кВ.
Нагрузка потребителей (число линий) с учетом собственных нужд от генератора распределяется между секциями так, чтобы переток мощности через секционные реакторы в нормальном режиме был наименьшим (стремился к нулю) во избежание потерь электроэнергии.
Для надежности рекомендуется между секциями ГРУ устанавливать два секционных выключателя, по обе стороны секционного реактора.

Исходя из этих требований, выбираем принципиальную схему на (Рис. 2.).

Связь между ГРУ и РУ 110 кВ и 220 кВ осуществляется двумя трехобмоточными автотрансформаторами связи. Такая связь необходима для резервирования нагрузок 10 кВ и 110 кВ при плановом или аварийном отключении одного из генераторов станции, а в нормальном режиме – для выдачи в систему избыточной мощности генераторов.

ГРУ 10 кВ выполнено по схеме с одной секционированной системой шин. С целью ограничения токов КЗ между секциями установлен секционный реактор.

ТЭЦ обычно располагаются в центре тепловой нагрузки, которой сопутствует большое потребление электрической энергии. Поэтому всю электроэнергию или значительную ее часть, вырабатываемую генераторами ТЭЦ, выгодно передавать местным потребителям на генераторном напряжении 10 кВ. Для этого на ТЭЦ сооружается генераторное распределительное устройство (ГРУ) закрытого типа.

Также в данной курсовой работе применена блочная схема подключения генераторов. Удаленные потребители питаются через подстанции глубокого ввода от шин 110 кВ. В блоках генератор – трансформатор устанавливается генераторный выключатель, что повышает надежность питания с.н. и РУ высокого напряжения, т.к. при этом исключаются многочисленные операции в РУ с.н. по переводу питания с рабочего на резервный трансформатор с.н. при каждом останове и пуске энергоблока и исключается операции выключателями высокого напряжения. Рабочие трансформаторы с.н. неблочной части ТЭЦ присоединяются к шинам генераторного напряжения. Число секций с.н. 10 кВ выбирается равным числу котлов. В некоторых случаях выделяют секции для питания общестанционных потребителей. Резервные ТСН присоединяются к шинам ГРУ (при схеме с двумя системами шин) или отпайкой к трансформатору связи (при схеме с одной системой шин).

Рис. 2. Принципиальная схема ТЭЦ с ГРУ 10 кВ,

с РУ среднего напряжения и РУ высокого напряжения

Нагрузка потребителей больше мощности одного генератора, тогда при выводе в ревизию или ремонт одного из генераторов мощности оставшегося генератора не хватает для обеспечения местной нагрузки:

В этом случае недостаток мощности передается с шин РУ повышенного напряжения от других генераторов ТЭЦ или из системы в зависимости от того, где имеется резерв мощности: на станции или в системе [1].

В данной работе необходимо рассмотреть следующие продолжительные режимы:

Нормальные режимы

Режим максимальных нагрузок - расчетная максимальная нагрузка на РУ ТЭЦ;

Режим минимальных нагрузок на РУ СН - снижение нагрузки на РУ СН;

Режим минимальных нагрузок на ГРУ - снижение нагрузки на ГРУ;

Утяжеленные режимы

Послеаварийный на ГРУ - отключение самого мощного генератора от ГРУ

Послеаварийный для РУ СН - отключение самого мощного генератора от РУ СН.

Сначала составляется баланс активных и реактивных мощностей на шинах НН и определяются перетоки мощностей через обмотки НН трансформаторов в различных режимах. Затем составляется баланс мощностей на шинах СН в нормальном и аварийном режимах работы при максимальной нагрузке на шинах СН. За аварийный режим на шинах СН принимается отключение самого мощного блока, присоединенного к шинам СН.

Режим минимальной нагрузки рассматривается только на шинах НН, в этом режиме нагрузка на шинах СН принимается максимальной. С учетом изложенного определяются перетоки мощностей через обмотки СН трансформаторов связи. Загрузка обмоток ВН определяется как сумма перетока мощностей через обмотки НН и СН.

Используя результаты расчета баланса мощностей, определим перетоки мощности через обмотки трансформаторов связи в максимальном режиме: