1. Исходные данные.

Выполнить обоснование и выбор структурной схемы КЭС (рис.1). На ЭС устанавливают четыре турбогенератора по 320 МВт (рис.2.1, а). На напряжении 500 кВ предполагается выдача мощности в систему, на 220 кВ осуществляется электроснабжение потребителей местного района (рис.2, б), с максимальной нагрузкой 180 МВт. Графики нагрузок и генераторов условно одинаковые для всех сезонов. Коэффициент мощности генераторов, нагрузки, СН равен 0,85. Технический минимум нагрузки генератора составляет 30% (150 МВт). Расход на СН составляет 6% при номинальной загрузке блока.

Рис.1. Расположение станции в системе

Рис.2. Исходные данные: а) график нагрузки генератора; б) график нагрузки потребителей местного района

2. Варианты структурных схем

Составляем два варианта структурной схемы (рис.3).

Вариант 1. К РУ СН (220 кВ) подключаются один генератор (Г1), к РУ ВН (500 кВ) подключены три генератора (Г2-Г4). Связь между РУ 500 кВ и 220 кВ осуществляется через один автотрансформатор связи (АТС).

Вариант 2. . К РУ СН (220 кВ) подключаются один генератор (Г1), к РУ ВН (500 кВ) подключены два генератора (Г3, Г4). Связь между РУ 500 кВ и 220 кВ осуществляется через один автотрансформатор связи (АТБ), к которому через НН подключен генератор Г2.

Рис. 3. Варианты структурных схем КЭС: а) вариант 1, б) вариант 2

3. Выбор авто(трансформаторов)

Определяем перетоки мощности через (авто)трансформаторы.

Блочные трансформаторы.

Расчетная мощность трансформатора блока:

S_{РАСЧ.БЛ} = S_Г – S_СН = (Р_Г - Р_СН)/ cosφ = (320 – 0,06 · 320)/0,85 = (320 – 19,2)/0,85 = 354 МВА. Выбираем трансформатор блока типа

ТДЦ-400000/500 для блока подключенного к РУ 500 кВ и.

ТДЦ-400000/220 для блока подключенного к РУ 220 кВ.

Автотрансформатор связи (вариант 1).

1) Нормальный режим.

Строим графики перетока мощности через автотрансформаторную связь между РУ 220 и 500 кВ.

S_{ПЕР (6-18)} = (Р_Г1(6-18) – Р_СН – Р_{Р-НА(6-18)})/cosφ =

(320 – 0,06х320- 180)/ 0,85= 142 МВА.

S_{ПЕР (18-6)} = (Р_Г1(18-6) – Р_СН – Р_Р-НА(8-6))/cosφ =

(250 – 0,06х320- 90)/ 0,85= 166 МВА.

2) Аварийный режим – отключение блока РУ СН: (Г1-Т1).

По АТС протекает мощность равная нагрузке района:

S_{ПЕР (АТС, 6-18)} = (Р_{Р-НА(6-18)})/cosφ = 180/0,85 = 212 МВА

S_{ПЕР (АТС, 18-6)} = (Р_{Р-НА(8-16)})/cosφ = 90/0,85 = 106 МВА, рис.4.

Рис.4. Переток мощности через автотрансформаторную связь: а) через АТС (вариант 1); б) через АТБ (вариант 2): 1 – аврийный режим: 2 – нормальный режим

Максимальная нагрузка на АТС составляет: S_НБ = 212 МВА,

Выбираем автотрансформатор связи типа

АТДЦТН – 500000/500/220.

Автотрансформатор блока (вариант 2).

1) Нормальный режим.

Переток мощности через обмотку низкого напряжения АТБ:

S_Н(6-18) = (Р_Г2(6-18) – Р_СН)/cosφ = (320 – 19,2)/0,85 = 354 МВА.

S_Н(18-6) = (Р_Г2(18-6) – Р_СН)/cosφ = (250 – 19,2)/0,85 = 272 МВА.

Переток мощности через обмотку среднего напряжения АТБ:

Sс_(6-18) = (Р_Г1(6-18) – Р_СН – Р_{Р-НА(6-18)})/cosφ =

(320 – 0,06х320- 180)/ 0,85= 142 МВА.

Sс_(18-6) = (Р_Г1(18-6) – Р_СН – Р_{Р-НА(18-6)})/cosφ =

(250 – 0,06х320- 90)/ 0,85= 166 МВА.

Переток мощности через обмотку высокого напряжения АТБ:

S_В = S_С + S_Н

1) Нормальный режим.

S_{В (6-18)} = S_{С (6-18)} + S_{Н (6-18)} = 142 + 354 = 496 МВА

S_{В (18-6)} = S_{С 18-6)} + S_{Н 18-6)} = 166 + 272 = 438 МВА

2) Аварийный режим – отключение блока Г1

S_{В (6-18)} = S_{С (6-18)} + S_{Н (6-18)} = 354 – 212 = 142 МВА

S_{В (18-6)} = S_{С 18-6)} + S_{Н 18-6)} = 272 – 106 = 166 МВА.

Перетоки в аварийном режиме меньше перетоков нормального режима.

Условия выбора мощности АТБ определяется максимальной нагрузкой третичной обмотки (низшего напряжения):

S_{НОМ, АТБ} ≥ S_{Н, МАКС} /К_ТИП,

после выбора S_{НОМ, АТБ} проверяют возможность передачи через него максимальной мощности из РУ СН в РУ ВН:

S_{НОМ,АТБ} ≈ (0,7 – 1,0) S_{С (В)МАКС.}

Где К_ТИП – коэффициент типовой мощности АТ.

К_ТИП = (U_{В, НОМ} – U_{С, НОМ}) / U_{В, НОМ} = 1 – 1/ К_Т = S_ТИП / S_НОМ,

где К_Т – коэффициент трансформации: К_Т = U_{В, НОМ}/ U_{С, НОМ}; S_ТИП – типовая (трансформаторная) мощность, характеризует способность автотрансформатора передавать мощность магнитным путем (определяет габариты АТ).

Кроме типовой мощности, АТ характеризуется проходной мощностью (S_ПРОХ), это мощность, которую АТ может принять из сети высшего напряжения или передать в эту сеть. При номинальных условиях эта мощность называется номинальной (S_НОМ): S_НОМ = S_ПРОХ.

S_ТИП = К_ТИП · S_НОМ ≈ 0,5 S_НОМ.

Итак, условия выбора мощности АТБ определяется максимальной нагрузкой третичной обмотки:

S_{РАСЧ. АТБ} ≥ (Р_{НОМ, Г} - Р_СН) / cosφ_Г ∙ К_ТИП .

К_ТИП = (U_{В, НОМ} – U_{С, НОМ}) / U_{В, НОМ} = (500 – 220)/ 500 = 0,56, тогда:

S_{РАСЧ. АТБ} ≥ (320 – 19,2) / 0,85 ∙ 0,56 = 632 МВА

S_{РАСЧ. АТБ} ≥ 632 МВА.

Ввиду отсутствия трехфазных АТ выбираем группу из однофазных Т типа АОДЦТН с S_НОМ = 267 МВА:

Выбираем АТБ 3хАОДЦТН 267000/500/220 с номинальной мощностью группы: S_НОМ = 801 МВА.

Трансформаторы СН.

Поскольку трансформаторы СН в вариантах подключены по разному, то их надо учитывать при определении ТЭП вариантов.

Расчетную мощность ТСН принимаем по мощности СН:

S_{РАСЧ. ТСН} = Р_СН / cosφ_СН = 0,06∙ 320/0,85 = 23 МВА

Выбираем следующие типы ТСН:

Вариант1: ТСН1 – ТРДНС-32000/220

ТСН2 – 32000/35

Вариант2: ТСН1=ТСН2 – ТРДНС-32000/220.

Результаты выбора авто(трансформаторов) с параметрами, приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Выбранные по вариантам АТ(Т) и их параметры

Наименование цепи	Тип Т (АТ)	РХ, кВт	РК, кВт	К, тыс.руб
Блок 500 кВ	ТДЦ-400000/500	315	790	1420
Блок 220 кВ	ТДЦ-400000/220	315	850	1125
АТС	АТДЦТН-500000/ 500/220	220	1050	1760
АТБ	3хАОДЦТН-267000/500/220	125	РК(В-С)=470 РК(В-Н)=310 РК(С-Н)=250	3150
ТСН1, ТСН2	ТРДН-32000/220	50	170	400
ТСН2	ТРДН-32000/35	29	145	445