7 Выбор схем собственных нужд

Рабочие трансформаторы собственных нужд ГРЭС присоединяются отпайкой от энергоблока. Мощность этих трансформаторов определяется по формуле

(7.1)

где Кс- коэффициент спроса,

Рс.н.мах- подсчитывается в зависимости от установленной мощности энергоблока.

В таблице 5.3 [2] приведены мощности рабочих и резервных трансформаторов собственных нужд для блочных КЭС (по типовым проектам).

Распределительные устройства собственных нужд выполняются с одной секционированной системой шин. Количество секций 6 кВ принимаю 2 на каждый энергоблок. Каждая секция или секции попарно присоединяются к рабочему трансформатору собственных нужд.

Согласно НТП число резервных трансформаторов собственных нужд на проектируемой ГРЭС принимаю равным двум, т.к. число энергоблоков составляет 9 штук, а так же потому, что я не использую генераторные выключатели.

Резервные трансформаторы собственных нужд присоединяются к сборным шинам повышенного напряжения, которые имеют связь с энергосистемой по линиям ВН (на случай аварийного отключения всех генераторов электростанции). РТСН присоединяются также к шинам СН (110 кВ) при условии, что они связаны через автотрансформатор связи с шинами ВН.

Согласно НТП допускается резервный ТСН присоединять к обмотке НН автотрансформатора, если обеспечиваются допустимые колебания напряжения на шинах РУ СН (110 кВ) при регулировании напряжения автотрансформатора и условия самозапуска электродвигателей.

Определяю мощность рабочих трансформаторов собственных нужд по [7.1]

1. мощность ТСН, присоединенного отпайкой к энергоблоку мощностью 540 МВт

Выбираю ближайший больший по мощности трансформатор собственных нужд ТРДНС-40000/20.

2. мощность ТСН, присоединенного отпайкой к энергоблоку мощностью 220 МВт

Выбираю ближайший больший по мощности трансформатор собственных нужд ТДНС-16000/20 МВА.

Мощность каждого резервного трансформатора собственных нужд должна обеспечить замену рабочего трансформатора одного энергоблока и одновременный пуск или аварийный останов второго энергоблока. Если точный перечень потребителей собственных нужд в таком режиме неизвестен, то мощность резервного трансформатора собственных нужд выбирается на ступень больше, чем рабочего. В соответствии с этим выбираю резервный трансформатор собственных нужд мощностью 63 МВА.

Для поддержания необходимого уровня напряжения на шинах собственных нужд трансформаторы имеют РПН. Схема соединения обмоток рабочих и резервных трансформаторов выбирается таким образом, чтобы возможно было их кратковременное параллельное включение в моменты перехода с рабочего на резервное питание и наоборот. Применение трансформаторов с расщепленной обмоткой и раздельная работа секций 6 кВ приводят к ограничению тока КЗ.

8 Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания производится для выбора уставок релейной защиты и для проверки оборудования по токам короткого замыкания.

Для упрощения расчетов не учитывают:

- емкостные проводимости элементов короткозамкнутой цепи на землю;

- не учитывается насыщение магнитных систем;

- считают, что трехфазная система является симметричной;

- пренебрегают намагничивающими токами силовых трансформаторов;

- принимается, что фазы ЭДС всех генераторов не изменяются (отсутствие качания генераторов) в течении всего процесса КЗ.

Составление расчетной схемы:

Составление схемы замещения.

Схема замещения составляется по расчетной схеме. Каждый элемент расчетной схемы, кроме трансформаторов, показывается в виде сопротивлений. Схема замещения трансформаторов зависит от типа и конструкции трансформатора и определяется по таблице 3.2 уч. Рожкова, стр. 128.

Расчет сопротивлений.

Расчет сопротивлений энергосистем:

; ;

где S_Б=1000 МВА- базовая мощность;

S_К- мощность короткого замыкания энергосистемы;

Х_*С(НОМ)- относительное номинальное сопротивление энергосистемы;

S_НОМ- номинальная мощность энергосистемы.

Расчет сопротивлений ЛЭП:

;

где Худ- индуктивное сопротивление линии на 1 км длины (определяется по таблице 3.3 уч. Рожкова, стр. 130);

l- длина линии;

Uср- среднее напряжение в месте установки данного элемента.

Расчет сопротивлений генераторов:

,

где - относительное сопротивление генератора по продольной оси;

Sном- номинальная мощность генератора.

Эти параметры определяются по паспортным данным.

- для Т3В-540-2

- для Т3В-220-2

Расчет сопротивлений блочных трансформаторов:

,

где Х_Т%- относительное сопротивление трансформатора, определяемое через Uк%- напряжение короткого замыкания (определяется по паспортным данным, уч. Рожкова);

Sном- номинальная мощность трансформатора (определяется по паспортным данным).

- для ТНЦ-630000/330

- для ТДЦ-250000/110

Расчет сопротивления автотрансформатора связи типа АТДЦТН-200000/330/110:

Нахожу сопротивления автотрансформатора связи:

Значения сопротивлений указываются в схеме замещения. Каждому сопротивлению присваивается определенный номер, который сохраняется за ним до конца расчета.

Преобразование схемы замещения:

Преобразование (свертывание) схемы замещения выполняется в направлении от источника питания к месту КЗ. При этом используются известные правила последовательного и параллельного сложения сопротивлений в эквивалентный треугольник и наоборот, многоугольника в многолучевую звезду и т.д. Эти правила описаны в таблице 3.6 [2] стр. 132.

Рис.- результирующая схема замещения

Хрез- результирующее сопротивление схемы.

В общем случае число ветвей источников питания может быть любым.

Расчет токов короткого замыкания.

Определение периодической составляющей тока КЗ:

- определение периодической составляющей тока КЗ для каждой ветви:

,

где - ЭДС источника в относительных единицах.

Для генераторов определяется по таблице 3.4 [2] стр. 130.

Для генераторов, объединенных с энергосистемой в одну генерирующую ветвь и для энергосистемы ;

Хрез- результирующее сопротивление схемы;

I_Б- базовый ток, определяется по формуле:

;

- определение суммарной периодической составляющей тока КЗ:

Определение ударного тока:

- определение ударного тока для каждой генерирующей ветви. Ударный ток определяется для проверки оборудования на электродинамическую устойчивость.

Определяется по формуле:

,

где Ку- коэффициент ударности (определяется по таблице 3.7 и 3.8 [2] стр. 149-150).

- определение суммарного ударного тока КЗ:

Определение апериодической составляющей тока КЗ:

- определение апериодической составляющей тока КЗ для каждой генерирующей ветви:

,

где - определяю по кривым соответствующей по рис. 3.25 [2] стр. 151. При этом Та определяется по таблице 3.7 и 3.8 [2] стр. 149-150;

Та- постоянная времени затухания;

- определение суммарной апериодической составляющей тока КЗ:

Определяю действующее значение периодической составляющей тока КЗ от генератора в произвольный момент времени и начальный момент КЗ при разных удаленностях точки повреждения.

Для энергосистем и генераторов, объединенных с энергосистемой:

Для генерирующих ветвей, состоящих из блоков турбогенератор- повышающий трансформатор сначала определяют, к источнику какой мощности он относится (конечной или бесконечной). Для этого необходимо:

- определить номинальный ток генерирующей ветви относительно точки КЗ:

- определить отношение . Если это отношение меньше 1, то генерирующая ветвь является источником бесконечной мощности; если больше 1, то генерирующая ветвь является источником конечной мощности. Когда генерирующая ветвь является источником бесконечной мощности, то по таблице 3.26 [2] стр.152 для времени t по кривой, соответствующей данному отношению определяю другое отношение

Определение суммарного значения

Короткое замыкание в точке К1

Преобразование схемы замещения относительно точки К1. Для точки К1 оставляю 4 генерирующих ветви: C1; C2; G1,2,3,- обозначу G1-3; G4,5- обозначу G4-5.

При преобразовании сопротивления Х₁₆ и Х₁₇ не учитываются, т.к. Х₃₄=0, а через Х₃₅ нет перетока мощности.

Результирующее сопротивление ветви однотипных генераторов:

Результирующее сопротивление ветви энергосистемы С1:

Сопротивление источника питания С2:

Сопротивление источника питания G4-5:

Нахожу результирующее сопротивление ветви энергосистемы С2 и цепи однотипных генераторов G4-5.

Для расчета использую метод с применением коэффициента токораспределения по ветвям:

- эквивалентное сопротивление

- результирующее сопротивление

- коэффициент токораспределения

- проверка

- определение сопротивлений:

Расчет токов КЗ в точке К1.

;

Определение периодической составляющей тока КЗ по ветвям:

- энергосистемы С1:

;

- энергосистемы С2:

;

-генераторов G1-3:

;

-генераторов G4-5:

Определение суммарной периодической составляющей тока КЗ:

Определение ударного тока по ветвям:

- энергосистемы С1:

Ку=1,78;

;

- энергосистемы С2:

Ку=1,71;

;

- генераторов G1-3:

Ку=1,98;

;

- генераторов G4-5:

Ку=1,97;

;

Определение суммарного ударного тока КЗ:

Определение апериодической составляющей тока КЗ по ветвям:

- энергосистемы С1:

Та=0,04с;

0,1;

;

- энергосистемы С2:

Та=0,02с;

0,05;

- генераторов G1-3:

Та=0,35;

0,75;

- генераторов G4-5:

Та=0,35;

0,7;

Определение суммарной апериодической составляющей тока КЗ:

Определение действующего значения периодической составляющей тока КЗ по ветвям:

- энергосистемы С1:

-энергосистемы С2:

- генераторов G1-3:

По кривым рисунка 3.26 определяю отношение :

- генераторов G4-5:

Определение суммарного значения :

Короткое замыкание в точке К2.

Преобразование схемы замещения относительно точки К2. Для точки К2 будут те же генерирующие ветви, что и для К1.

Результирующее сопротивление ветви однотипных генераторов G4-5:

- из расчета КЗ в точке К1

Результирующее сопротивление ветви энергосистемы С2:

- из расчета КЗ в точке К1

Сопротивление источника питания С1:

- из расчета КЗ в точке К1

Сопротивление источника питания G1-3:

- из расчета КЗ в точке К1

Нахожу результирующее сопротивление ветви энергосистемы С1 и цепи однотипных генераторов G1-6.

Для расчета использую метод с применением коэффициента токораспределения по ветвям:

- эквивалентное сопротивление

- результирующее сопротивление

- коэффициент токораспределения

- проверка

- определение сопротивлений:

Расчет токов КЗ в точке К2.

Определение периодической составляющей тока КЗ по ветвям:

- энергосистемы С1:

- энергосистемы С2:

-генераторов G1-3:

-генераторов G4-5:

Определение суммарной периодической составляющей тока КЗ:

Определение ударного тока по ветвям:

- энергосистемы С1:

Ку=1,78;

;

- энергосистемы С2:

Ку=1,965;

;

- генераторов G1-3:

Ку=1,97;

;

- генераторов G4-5:

Ку=1,97;

;

Определение суммарного ударного тока КЗ:

Определение апериодической составляющей тока КЗ по ветвям:

- энергосистемы С1:

Та=0,04с;

0,1;

;

- энергосистемы С2:

Та=0,02с;

0,05;

- генераторов G1-3:

Та=0,35;

0,65;

- генераторов G4-5:

Та=0,26;

0,7;

Определение суммарной апериодической составляющей тока КЗ:

Определение действующего значения периодической составляющей тока КЗ по ветвям:

- энергосистемы С1:

-энергосистемы С2:

- генераторов G1-3:

- из расчета КЗ в точке К1;

По кривым рисунка 3.26 определяю отношение :

- генераторов G4-5:

- из расчета КЗ в точке К1;

Определение суммарного значения :

Короткое замыкание в точке К3.

Преобразование схемы замещения относительно точки К3. Для точки К3 будут две генерирующие ветви: G3 и G1-2; G4-5; C1; С2- обозначу С3.

Результирующее сопротивление ветви энергосистемы С3:

;

Расчет токов КЗ в точке К3.

;

Определение периодической составляющей тока КЗ по ветвям:

- энергосистемы С3:

-генератора G3:

Определение суммарной периодической составляющей тока КЗ:

Определение ударного тока по ветвям:

- энергосистемы С3:

Ку=1,8;

-генератора G3:

Ку=1,97;

;

Определение суммарного ударного тока КЗ:

Определение апериодической составляющей тока КЗ по ветвям:

- энергосистемы С3:

Та=0,04с;

0,7;

;

- генератора G3:

Та=0,35;

0,75;

Определение суммарной апериодической составляющей тока КЗ:

Определение действующего значения периодической составляющей тока КЗ по ветвям:

- энергосистемы С3:

- генератора G6:

;

Генерирующая ветвь является источником конечной мощности. По кривым рисунка 3.26 определяю отношение :

Определение суммарного значения :

Короткое замыкание в точке К4.

Преобразование схемы замещения относительно точки К4. Для точки К4 будут две генерирующие ветви: G5 и G1-3; G4; C1; С2- обозначу С3.

Результирующее сопротивление ветви энергосистемы С3:

Расчет токов КЗ в точке К4.

;

Определение периодической составляющей тока КЗ по ветвям:

- энергосистемы С3:

-генератора G5:

Определение суммарной периодической составляющей тока КЗ:

Определение ударного тока по ветвям:

- энергосистемы С3:

Ку=1,8;

;

- генератора G5:

Ку=1,97;

;

Определение суммарного ударного тока КЗ:

Определение апериодической составляющей тока КЗ по ветвям:

- энергосистемы С3:

Та=0,04с;

0,9;

;

- генератора G5:

Та=0,26;

0,85;

Определение суммарной апериодической составляющей тока КЗ:

Определение действующего значения периодической составляющей тока КЗ по ветвям:

- энергосистемы С3:

- генератора G5:

;

Генерирующая ветвь является источником конечной мощности. По кривым рисунка 3.26 определяю отношение :

Определение суммарного значения :

Короткое замыкание в точке К5.

Преобразование схемы замещения относительно точки К5.

При преобразовании не учитывается сопротивление Х₄₇, т.к. через него не протекает ток КЗ.

Расчет токов КЗ в точке К5.

Uср=6,3 кВ;

;

Определение периодической составляющей тока КЗ по ветвям:

- энергосистемы С:

- двигателя М:

Определение суммарной периодической составляющей тока КЗ:

Определение ударного тока по ветвям:

- энергосистемы С:

Ку=1,71;

;

- двигателя М:

Ку=1,65;

;

Определение суммарного ударного тока КЗ:

Определение апериодической составляющей тока КЗ по ветвям:

- энергосистемы С:

Та=0,05с;

0,24;

;

- двигателя М:

Та=0,04;

0,38;

Определение суммарной апериодической составляющей тока КЗ:

Определение действующего значения периодической составляющей тока КЗ по ветвям:

- энергосистемы С:

- двигателя М:

Определение суммарного значения :

Таблица 8.1- связная таблица результатов расчета токов КЗ.

Точка КЗ	Источник	, кА	, кА	, кА	, кА
К1 шины 330 кВ	G1-3	8,34	7,51	23,35	8,85
	G4-5	1,68	1,65	4,68	1,66
	Система 1	3,09	3,09	7,78	0,44
	Система 2	0,85	0,85	2,06	0,06
	Сумма	13,96	13,1	37,87	11,1
К2 шины 110 кВ	G1-3	8,56	7,53	23,84	7,87
	G4-5	7,97	7,33	22,2	7,89
	Система 1	3,26	3,26	8,2	0,46
	Система 2	4,27	4,27	11,86	0,3
	Сумма	24,06	22,33	66,1	16,52
К3 вывода Генератора Третьего блока	G3	62,72	60,8	174,74	66,5
	Система	132,28	132,28	336,73	131,28
	Сумма	195	193,08	511,47	197,5
К4 вывода генератора Пятого блока	G5	34,33	29,52	95,64	41,27
	Система	46,69	46,69	118,85	59,49
	Сумма	81,02	76,21	214,49	106,7
К5 собственные нужды	Система	27,76	27,76	67,1	9,42
	Двигатель	28,8	15,264	67,2	15,48
	Сумма	56,56	43,024	134,3	24,9