1. Указания к выполнению пояснительной записки

Пояснительная записка должна начинаться с титульного листа (см. приложение 2), затем следуют задание на проектирование, реферат, содержание, основная часть, заключение.

Третий (реферат) и четвертый (содержание) листы пояснительной записки снабжаются надписями, установленного образца (см. приложение 3,4).

Основную часть пояснительной записки нужно начинать с раздела «Введение».

Текст реферата должен отражать: цель работы, методы применяемые для расчетов (метод расчета токов к.з.), полученные результаты, основные конструктивные решения.

«Введение» должно содержать оценку современного состояния проблемы, должна быть показана актуальность темы.

Пояснительная записка завершается "Заключением". "Заключение" должно содержать краткие выводы по результатам выполненной работы, оценку технико-экономической эффективности принятых решений.

0. 2.1. Выбор главной схемы электрических соединений станции.

Студент разрабатывает два варианта схемы главных соединений электрической станции (рис. 2.1), на основе рассмотрения баланса мощностей в нормальном и аварийном режимах, изменяя число генераторов, подключенных к ОРУ-1 (общее число и мощность генераторов, а также нагрузка ОРУ-1 остаются неизменными). При мощности блоков 100 и 200 МВт второй вариант схемы может быть принят с подключением генератора к обмотке низшего напряжения автотрансформатора (рис. 2.2).

Составляя варианты схем, необходимо стремиться к тому, чтобы поток мощности через автотрансформатор связи в нормальном режиме был направленный от ОРУ СН к ОРУ ВН.

Исходными данными при составлении схемы является указанная в задании нагрузка потребителей Р_макс для 0РУ-1. Коэффициент мощности (Сos φ) нагрузки принимается равным номинальному коэффициенту мощности генератора.

Нагрузка собственных нужд определяется в процентах к номинальной мощности генератора согласно [1]. Соответственно этой нагрузке выбирается номинальная мощность трансформатора собственных нужд (ТСН). Мощность резервного трансформатора (РТСН) принимается равной мощности рабочего трансформатора при наличии между генераторами и трансформаторами выключателей, которые рекомендуются к установке в цепи мощных турбогенераторов 200 и более МВт. При отсутствии этого выключателя (в цепи генераторов мощностью 100 МВт) мощность пускорезервного трансформатора (ПРТСН) должна быть на ступень выше рабочего (РТСН). Число резервных трансформаторов принимается один, если число рабочих трансформаторов менее четырех. Два при числе рабочих трансформаторов пять- восемь и три в остальных случаях. Третий РТСН устанавливается готовый к перекатке, но не подключается. Первый из РТСН подключается к шинам ОРУ СН и включается в "число присоединений", либо к отдельной линии напряжением 110 или 220 кВ и не включается в "число присоединений", второй - через выключатель к третичной обмотке автотрансформатора связи.

Таблица 2.1. Выбор блочных трансформаторов, рабочих и резервных трансформаторов собственных нужд

Наименование определяемых величин	Условие выбора	Тип выбранного оборудования
Мощность генератора, МВт,	Pr
мощность генератора, МВА
Условие выбора блочного трансформатора ОРУ-1	; ;
Условие выбора блочного трансформатора ОРУ-2	; ;
Мощность, потребляемая собственными нуждами, МВА
Условия выбора ТСН	; ;
Условия выбора ПРТСН-1	; ;
Условия выбора ПРТСН-2	; ;
Условия выбора РТСН-1	; ;
Условия выбора РТСН-2	; ;

Примечание: ПРТСН-1_, ПРТСН-2 устанавливаются только на ТЭС с блоками без генераторних выключателей (50, 100МВТ), в остальных случаях устанавливаются РТСН.

Если на станции устанавливаются генераторы различной мощности, то выбор блочных трансформаторов и рабочих трансформаторов собствен­ных нужд производится раздельно для каждой мощности.

При выполнении схемы по рис. 2.1, расчет перетоков мощности между ОРУ-1 и ОРУ-2 в нормальном и ава­рийном режимах, а также выбор автотрансформаторов связи сводится в табл. 2.2. При выполнении схемы по рис. 2.2.- табл. 2.3.

Если имеется возможность установки трехфазных автотрансформаторов связи (выпускаются заводами-изготовителями требуемого класса напряжения и мощности), то число их принимается равным два.

Если же имеются только однофазные автотрансформаторы, то устанав­ливается две группы из трех однофазных автотрансформаторов.

Схема электрических соединений станций (вариант 1)

Таблица 2. Выбор автотрансформаторов связи

Наименование определяемых величин	Расчетные выражения	1 вариант	2 вариант
Переток мощности в нормальном режиме, МВА
Расчетная мощность одного автотрансформатора связи или группы из трех однофазных, МВА

Тип установленных автотрансформаторов
Переток мощности в аварийном режиме при отключении одного блока ОРУ-1

Схема электрических соединений станций (вариант 2)

Таблица 2.3. Выбор автотрансформаторов связи

Наименование определяемых величин	Расчетные выражения	Результаты расчета
Суммарная мощность обмоток НН автотрансформаторов связи, МВА
Расчетная мощность одного автотрансформатора, МВА
Тип и кол-во установленных автотрансформаторов
Переток мощности в нормальном режиме по обмотке СН автотрансформатора, МВА
Проверка автотрансформатора
Переток мощности в нормальном режиме по обмотке ВН автотрансформатора, МВА
Проверка автотрансформатора
Переток мощности в аварийном режиме при отключении одного блока ОРУ-1 по обмотке СН автотрансформатора, МВА
Условие допустимости перегрузки
Переток мощности в аварийном режиме при отключении одного блока ОРУ-1 по обмотке ВН автотрансформатора, МВА
Условие допустимости перегрузки

На рис. 2.1 и 2.2 стрелками обозначено положительное направление потоков мощности.

В качестве аварийного режима при выборе автотрансформатора рассматривается отключение одного из блоков в ОРУ-1 с покрытием его за счет резервов энергосистемы, имеющихся в сети повышенного напряжения ОРУ-2. Допустимая аварийная перегрузка равна 40 % номинальной мощности автотрансформатора.

Выбор автотрансформатора связи производится для каждого из предварительно принятых вариантов схем станции.

Наиболее экономичный вариант определяется минимальным значением полных приведенных затрат:

,

где: К - капиталовложения, руб.;

ΔК - дополнительные капиталовложения на потери мощности;

Р_н - нормативный коэффициент эффективности (I/год); Р_н= 0,12;

И - годовые эксплуатационные расходы руб./год.

И=И_а+И_о+И_пот,

где: И_а- амортизационные отчисления, руб./год; И_а=а*K/100;

а - норма амортизационных отчислений, %; а=8,4%;

И_о- издержки на обслуживание, руб./год. При оценке экономической эффективности вариантов ими допустимо пренебречь;

И_пот - издержки, вызванные потерями электроэнергии в проектируемой электроустановке за год, руб/год.

И_от=β*ΔА,

где β – средняя себестоимость электроэнергии в энергосистеме, коп.(кВт.ч);

β=0,8коп/(кВт.ч);

ΔА – годовые потери электроэнергии, кВт.

Для трансформаторов:

.

Подключение генератора к обмотке низкого напряжения автотрансформатора

,

где τ- время наибольших потерь, определяется по кривым для t_макс=6000ч и типичного графика;

t – время работы трансформатора в году, ч: t=8760ч.

ΔK=α*ΔP,

где α – стоимость одного кВт установленной мощности, принимается α=150руб/кВт;

ΔP – потери мощности, кВт;

.

При подключении генератора к обмотке низшего напряжения автотрансформатора

.

Значения ΔP_к.з.ВН; ΔP_к.з.СН; ΔP_к.з.НН определяются по заданным значениям ΔP_{к.з.ВН-СН}; ΔP_{к.з.ВН-НН}; ΔP_{к.з.СН-НН..}

При отсутствии в справочнике значений ΔP_{к.з.ВН-НН} и ΔP_{к.з.СН-НН}

можно принять, что

ΔP_к.з.ВН= ΔP_к.з.СН=0,5* ΔP_{к.з.ВН-СН};

ΔP_к.з.НН= 0,5* ΔP_{к.з.ВН-СН}*S_HH/S_ном,

где S_HH – мощность обмотки низшего напряжения автотрансформатора.

На ОРУ СН и ОРУ ВН устанавливаются элегазовые выключатели. В ЗРУ 6кВ – вакуумные.

Расчеты капиталовложений для сравниваемых вариантов потерь мощности и энергии, а также определений расчетных затрат сводятся в табл. 2.4-2.6.

Таблица 2.4. Расчет капиталовложений

Название оборудования	Тип оборудования	Стоимость 1 шт., тыс. руб.	Вариант 1		Вариант 2
			Кол-во	Суммарная стоимость, тыс. руб.	Кол-во	Суммарная стоимость, тыс. руб.
Блочные трансформаторы ОРУ-1
Блочные трансформаторы ОРУ-2
Автотрансформаторы
ПРТСН-1 либо РТСН-1
ПРТСН2 либо РТСН2
Выключатели ОРУ-1
Выключатели ОРУ-2
Выключатель на стороне низшего напряжения автотрансформатора
Выключатели генераторные
ИТОГО

Таблица 2.5. Расчет потерь мощности и энергии

Тип оборудования	ΔPк.з., кВт	ΔPх.х., кВт	Переток мощности через 1 трансформатор в номинальном режиме, кВА	Потери мощности ΔP в одном трансформаторе, кВт	Потери энергии В одном трансформаторе, кВтч	Кол-во трансформаторов	ΣΔP, кВт	ΣΔА, кВт
Блочный трансформатор ОРУ-1
Блочный трансформатор ОРУ-2
Автотрансформ. НН СН ВН

Примечание. Таблица расчета потерь мощности и энергии составляется отдельно для каждого варианта

Таблица 2.6. Определение расчётных затрат

Наименование экономических показателей	Расчётные выражения	1 вариант	2 вариант
Капиталовложения, тыс. руб.	К
Дополнительные капиталовложения, тыс. руб.
Суммарные капиталовложения, тыс. руб.
Потери энергии, кВтч/год
Издержки, вызванные потерями энергии, тыс. руб./год
Издержки на амортизацию, тыс. руб./год
Расчётные затраты, тыс. руб./год

Пример 2.1. Задание. Рассчитать переток мощности между ОРУ-1 и ОРУ-2 в нормальном и аварийном режимах и выбрать автотрансформаторы связи на электростанции, схема которой приведена на рис. 2.1. На электростанции установлены 4 генератора мощностью 200 МВт каждый, нагрузка ОРУ-1 Рмакс=320 МВт, U_ОРУ-I=110 кВ, U_ОРУ-II=220 кВ, станция работает на угле.

Решение.

Согласно [1] принимается потребление на собственные нужды

Р_С.Н. = 0.08 · Р_УСТ = 0,08 · 200 = 16 МВт.

Приняв тип генератора ТГВ-200, согласно [1] определяем номинальный cos φ генератора: cos φ_Г = 0,85.

Переток мощности через автотрансформатор в нормальном режиме

.

Рассчётная мощность одного автотрансформатора при условии установки двух трехфазных трансформаторов

К установке принимаются два трехфазных автотрансформатора типа АТДЦТН-63/230/121 кВ.

Однако необходимо проверить перегрузку принятого автотрансформатора в аварийном режиме при потере одного блока ОРУ-1.

Знак “ - ” для перетока мощности означает, что изменилось его направление.

Проверяется условие допустимости перегрузки

Автотрансформатор АТДЦТН-63 окончательно принимается для данного варианта схемы электрических соединений ТЭС.

Пример 2.2. Задание. Рассчитать перетоки мощности между ОРУ-1 и ОРУ-2 в нормальном и аварийном режимах и выбрать автотрансформаторы связи на электростанции, схема которой приведена на рис. 2.2. На электростанции 4 генератора мощностью 100 МВт каждый, нагрузка ОРУ-1 Рмакс=320 МВт, U_ОРУ-1=110 кВ, U_ОРУ-2 = 220 кВ, cosφ_Г = 0.85; Р_С.Н.= 16 МВт.

Решение.

Для заданных значений напряжений ОРУ-1 и ОРУ-2 рассчитывается коэффициент выгодности автотрансформатора

.

Согласно [1] S_{Г ,НОМ} = 235.3 МВА . Для связи между ОРУ-1 и ОРУ-2 устанавливаются два трехфазных автотрансформатора, для обмотки низшего напряжения каждого из них должно быть выполнено условие ΣS_РАСЧ, _Н.Н ≥ S_{Г, НОМ} , откуда

Расчётная мощность одного автотрансформатора

К установке принимаются два трехфазных автотрансформатора типа

АТДЦТН-250/230/121/15,75 кВ.

Проверяется загрузка обмотки среднего напряжения автотрансформатора в нормальном режиме:

ΣS_АТ,НОМ = 250 · 2 = 500 > |S_{ПЕРЕСТ,СН}| = 55,47 МВА.

Проверяется загрузка обмотки высшего напряжения автотрансформатора в нормально режиме:

ΣS_{АТ, НОМ} = 250 · 2 = 500 > |S_{ПЕРЕСТ,ВН}| = 272,94 МВ.А.

Проверяется перегрузка обмоток принятого автотрансформатора в аварийном режиме при потере одного блока ОРУ-1.

Переток мощности в аварийном режиме по обмотке среднего напряжения

ΣS_{АТ, НОМ} ·1.4 = 2*250 · 1.4 = 700 > | | = 160 МВА.

Переток мощности в аварийном режиме по обмотке высшего напряжения автотрансформатора

ΣS_АТ,НОМ ·1,4 = 250,2 · 1,4 = 700 > | | = 56,47 МВА.