1. Выбор структурной схемы электрических соединений

Электрические схемы ГЭС строятся, как правило, по блочному принципу. Все генераторы соединяются в блоки с повышающими трансформаторами, параллельная работа блоков осуществляется на высоком напряжении, где предусматривается РУ.

В зависимости от числа и мощности гидроагрегатов применение получили простые блоки, в которых каждому генератору соответствует повышающий трансформатор, а также укрупнённые блоки с несколькими генераторами, присоединёнными к общему трёхфазному трансформатору или группе из однофазных трансформаторов. На генераторном напряжении блоков выполняются ответвления для питания собственных нужд.

С целью снижения капиталовложений, кроме единичных блоков на станции могут быть применены укрупнённые (объединённые) блоки. Их применение возможно только в том случае, когда общая мощность такого блока (в данном случае ) не превышает допустимой величины снижения генерируемой мощности в ЭС (аварийный резерв), которая для данного задания составляет . Следовательно, для данной ГЭС применение укрупнённых блоков в структурной схеме является возможным.

Предлагаемые варианты структурных схем представлены на рис. 1.1-1.2.

Рисунок 1.1 – Структурная схема одиночного блока

Рисунок 1.2 – Структурная схема укрупненного блока

Минимальное число блоков, подключенных к РУВН должно быть таким, чтобы выполнялось условие:

Определим максимальную нагрузку РУ 110 кВ по формуле:

где – коэффициент одновременности; ;

_{n – количество линий нагрузки потребителей;}

- мощность нагрузки, подключённой к РУ 110 кВ.

Мощность генераторов блоков, присоединенных к РУ 110 кВ, определяется из выражения:

где - количество генераторов присоединенных к РУ 110 кВ;

- доля мощности генератора, потребляемая на собственные нужды;

- номинальная мощность генератора, МВт.

Генерируемая на РУСН мощность превышает максимальную потребляемую мощность местной нагрузки на величину:

Эта величина учитывает перспективное наращивание мощности нагрузки на напряжении 110 кВ.

На основании вышеизложенного для дальнейшего технико-экономического сравнения выбираем варианты блочной схемы (рис. 1.1) и схемы с укрупнёнными блоками (рис. 1.2) для ВН и СН. Для упрощения анализа на данном этапе примем, что блок присоединён к РУВН или РУСН одним выключателем.

2. Выбор блоков гэс на основании технико-экономического расчёта

2.1. Выбор блоков 220 кВ

2.1.1. Выбор блочных трансформаторов 220 кВ

Выбор трансформаторов включает в себя определение их числа, типа и номинальной мощности.

При блочной схеме трансформатор блока должен обеспечить выдачу мощности генератора в сеть повышенного напряжения за вычетом мощности нагрузки, подключенной на ответвлении от генератора. Если на ответвлении к блоку присоединена только нагрузка собственных нужд, то:

,

(2.1)

где – активная нагрузка собственных нужд, МВт.

По каталогу ОАО «Запорожтрансформатор» выбираем трёхфазные трансформаторы блоков 220 кВ:

ТДЦ-200000/220,

, , , , , .

При проектировании элементов энергосистем потери электрической энергии при отсутствии графиков нагрузки оцениваем методом времени максимальных потерь , используя значения максимальных нагрузок и время максимальных потерь .

Значение  определим по эмпирической формуле:

,

(2.2)

.

Потери холостого хода в трансформаторе:

,

(2.3)

где – время работы блока в течение года, ч;

,

(2.4)

где – частота ремонтов (текущих, средних, капитальных), 1/год;

– время плановых простоев блока в течение года, ч;

– параметр потока отказов трансформатора блока, 1/год;

– среднее время аварийно-восстановительных ремонтов тр-ра, ч;

– число одинаковых параллельно включенных трансформаторов.

Подставляя найденные по П.9.2 [5] показатели надежности трансформатора номинальной мощностью 200 МВ·А в формулу (4), получаем:

.

Тогда

.

Нагрузочные (переменные) потери в трансформаторе:

,

(2.5)

где

,

(2.6)

– часть мощности, расходуемая на собственные нужды, МВ∙А.

Издержки на потери ЭЭ:

,

(2.7)

Значения коэффициентов и [1] для 2011 года:

;

.

Величина издержек на потери электрической энергии для одного трансформатора блока 220 кВ:

,

соответственно, для двух единичных блоков и для одного укрупненного блока:

.