Введение

Широкое использование электроэнергии объясняется возможностью выработки ее в больших количествах при наиболее выгодных условиях (близость к топливным месторождениям и источникам) и передачи на значительные расстояния с приемлемо малыми потерями. Электроэнергия трансформируется в другие виды энергии – теплоту, свет, механическую и химическую энергию, обеспечивает высокую степень автоматизации. Для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов электроэнергией используются конденсационные электростанции (КЭС).

В современных технологических производствах и в быту широко потребляется также энергия теплоты пара. Горячей воды, продуктов сгорания.

Наиболее распространены тепловые электрические станции на органическом топливе (КЭС) с использованием в турбинах водяного пара.

ТЭС сооружают обычно вблизи мест добычи топлива, транспортировка которого на значительные расстояния экономически нецелесообразно. Вырабатываемая энергия передается к местам потребления по линиям электропередачи. Однако использование местного топлива не является обязательным признаком КЭС. В последнее время построен ряд мощных КЭС, использующих природный газ, который транспортируется по газопроводам на значительные расстояния. Важнейшим условием, определяющим место строительства мощной КЭС, является наличие источника водоснабжения.

Целью настоящего дипломного проекта является проектирование электрической части КЭС мощностью 1600 МВт.

Конденсационная станция будет сооружена в западной части Беларуси. В качестве основного топлива используется природный газ, в качестве резервного – мазут. Установленная мощность электростанции 1600 МВт.

Станция предназначена для выдачи мощности в энергосистему на напряжение 330 кВ и обеспечение промышленных потребителей на напряжении 110 кВ. Связь с системой на напряжение 330 кВ осуществляется по двухцепным линиям. Электроснабжение местного промышленного района осуществляется по пяти линиям.

Основное внимание в данном дипломном проекте уделяется разработке электрической части КЭС.

1 Обоснование необходимости строительства электростанции

Основными особенностями КЭС являются: удаленность от потребителей энергии, что определяет в основном выдачу мощности на высоких и сверхвысоких напряжениях, и блочный принцип построения электростанции. Мощность современных КЭС обычно такова, что каждая из них может обеспечить электроэнергией крупный район страны. Отсюда еще одно название электростанции этого типа – государственная районная электрическая станция (ГРЭС).

КЭС строим по блочному принципу. Энергоблок представляет собой как бы отдельную электростанцию со своим основным и вспомогательным оборудованием и центром управления – блочным щитом. Связей между соседними энергоблоками по технологическим линиям не предусматривается. Построение КЭС по блочному принципу дает определенные технико-экономические преимущества, которые заключаются в следующем:

– облегчается применение пара высоких и сверхвысоких параметров вследствие более простой системы паропроводов, что особенно важно для освоения агрегатов большой мощности;

– упрощается и становится более четкой технологическая схема электростанции, вследствие чего увеличивается надежность работы и облегчается эксплуатация;

– уменьшается, а в отдельных случаях может вообще отсутствовать резервное тепломеханическое оборудование;

– сокращается объем строительно-монтажных работ;

– уменьшаются капитальные затраты на сооружение электростанции;

– обеспечивается удобное расширение электростанции, причем новые энергоблоки при необходимости могут отличаться от предыдущих по своим параметрам.

Технологическая схема КЭС состоит из нескольких систем: топливоподачи, топливоприготовления, основного пароводяного контура вместе с парогенератором и турбиной, циркуляционного водоснабжения, водоподготовки, золоулавливания и золоудаления, электрической части. Наибольшие энергетические потери на КЭС имеют место в основном пароводяном контуре, а именно в конденсаторе, где отработавший пар, содержащий еще большое количество тепла, отдает его циркуляционной воде. Тепло с циркуляционной водой уносится в водоемы, то есть теряется. Эти потери в основном определяют КПД электростанции, составляющий даже для самых современных КЭС не более 40–42 .

Электроэнергия, вырабатываемая электростанцией, выдается на напряжении 110 и 330 кВ, и лишь часть ее отбирается на собственные нужды через трансформаторы собственных нужд, подключенные к выводам генераторов.

Применение крупных агрегатов 320 МВт позволяет обеспечить быстрое наращивание мощностей электростанции, приемлемые себестоимость электроэнергии и стоимость установленного киловатта мощности станции. Как известно, необходимость строительства КЭС обуславливается ростом электрических нагрузок и потребления электроэнергии, не обеспечиваемых в перспективном периоде существующими электрогенерирующими установками, то есть дефицитом электрической мощности в рассматриваемом экономическом районе.

Дефицит мощности в энергосистеме определяется на основе балансов мощности в расчетном и исходном годах. Исходным можно считать год начала строительства.

Выражение баланса мощности имеет следующий вид:

, (1.1)

где – совмещенный максимум нагрузки собственных потребителей энергосистемы;

– потери мощности в сетях энергосистемы;

– расход мощности на собственные нужды;

– резерв мощности в энергосистеме;

– установленная мощность в энергосистеме;

– результирующий переток мощности.

Знак плюс в выражении соответствует направлению результирующего перетока в данную энергосистему, знак минус – из энергосистемы.

Необходимый ввод мощности в энергосистеме за расчетный период:

, (1.2)

где – намеченная к демонтажу за расчетный период мощность устаревших агрегатов и блоков, 0,4–0,7  за год, принимаем 0,7 ;

– установленная мощность энергосистемы в расчетном и исходном годах соответственно.

Если потери мощности в сетях выразить в процентах от мощности, поступающей в сеть энергосистемы; расход мощности на СН – в процентах от установленной мощности энергосистемы; резерв мощности – с помощью коэффициента , то выражение баланса мощности может быть записано следующим образом (в зависимости от наличия и направления результирующего перетока мощности):

; (1.3)

при результирующем перетоке из данной энергосистемы в соседнюю:

; (1.4)

при изолированной энергосистеме, то есть при :

; (1.5)

Таким образом, для составления балансов мощности необходимо задаться величинами , , .

Расход мощности на СН и потери мощности в сетях связаны с соответствующими потерями электроэнергии и :

=(0,85 ÷ 0,9) , (1.6)

=(1,07 ÷ 1,1) . (1.7)

Совмещенный максимум нагрузки собственных потребителей энергосистемы по (1.5):

. (1.8)

Величина зависит от структуры генерирующих мощностей энергосистемы, вида топлива, единичных мощностей агрегатов станций. Для проектируемой энергосистемы примем = 5,0 .

Величина зависит от соотношения сетей различных напряжений, количества ступеней трансформации, сечений проводов, степени загрузки линий и в среднем может приниматься в пределах 8-10. Принимаем = 10 .

Коэффициент резерва , равный отношению установленной мощности электростанций энергосистемы к их максимальной нагрузке, может быть в пределах 1,08 ÷ 1,15. Принимаем .

Считается = (0,93 ÷ 0,96) , а = (1,04 ÷ 1,08) , так как с развитием энергосистемы потери мощности в сетях в процентах несколько возрастают, а с увеличением мощности электростанций расход мощности на СН снижается. Принимаем , а

Совмещенный максимум нагрузки собственных потребителей энергосистемы в исходном году:

, (1.9)

где – средний процент роста совмещенного максимума нагрузки энергосистемы, который может приниматься в зависимости от экономической характеристики района электроснабжения в довольно широких пределах от 3  до 13 . Причем меньшие цифры относятся к развитым промышленным районам, большие к развивающимся, менее развитым районам. В нашем случае принимаем = 13 .

– расчетный период, число лет от начала строительства до выхода КЭС в режим нормальной эксплуатации, зависит от единичной мощности блоков, установленной мощности станции, вида топлива. В нашем случае

= 4 года.

Соответственно с вышесказанным имеем:

.

На основе можно определить установленную мощность энергосистемы в исходном году:

. (1.10)

Подставив числовые значения, получим:

Далее определяем по (1.2) :

Далее переходим к обоснованию величины полезного отпуска электроэнергии по энергосистеме в расчетном году на основе баланса электроэнергии.

При перетоке в данную энергосистему можно записать следующее уравнение баланса электроэнергии для расчетного года:

, (1.11)

где – число часов использования суммарной установленной мощности электростанций энергосистемы.

Из (1.11) определяем величину полезного отпуска электроэнергии:

. (1.12)

Величина может изменяться в пределах 4500–5700 ч., причем большие цифры относятся к энергосистеме с большим удельным весом тяжелой промышленности и непрерывных производств. Принимаем =5200 ч.

По (1.12) находим:

.

Выработка электроэнергии на проектируемой КЭС:

. (1.13)

По (1.13) находим:

.

Потребная выработка электроэнергии электростанциями энергосистемы:

. (1.14)

По (1.14) находим:

.

Станция сооружается в умеренно холодной климатической зоне, в экономическом районе с развитой промышленностью.