Дипломный проект

АННОТАЦИЯ д.быть в конце

Темой курсового проекта является: «Электрическая часть ТЭЦ 252 МВт».

На станции установлено 4 генератора типа ТВФ-63-2УЗ.

Рассмотрено два варианта схем проектируемой станции.

Произведен выбор трансформаторов на проектируемой станции. К установке приняты трансформаторы следующих типов:

трансформаторы связи Т1,Т2- ТРДЦН-63000/110,

блочный трансформатор Т3- ТДЦ-80000/110.

На основании технико-экономического сравнения вариантов определены минимально приведенные затраты на сооружение электростанции. С учетом этих расчетов вариант №2 признан более экономичным, поэтому в дальнейших расчетах принимаем этот вариант.

На основании НТП (норм технологического проектирования) электростанции и в соответствии с числом присоединений были приняты следующие схемы:

для ОРУ 110 кВ- схема с двумя системами сборных шин,

для ГРУ 10 кВ- схема с одной системой сборных шин соединенных в кольцо,

для блочного генератора - схема блока генератор-трансформатор-линия с выключателем на генераторном напряжении.

Для ТЭЦ 252 МВт произведен выбор схемы собственных нужд и трансформатор собственных нужд. К установке принимаем трансформаторы собственных нужд типа: ТМНС-6300/10.5

И РТСН типа:

ТДНС-10000/10.5

Для заданных точек произведен расчет токов короткого замыкания и по этим расчетам произведен выбор электрических аппаратов и токоведущих частей. К установке приняты:

• выключатель - HPL-145 A1

• разъединитель типа - РГ-110/1000-УХЛ1

• трансформатор тока - ТГФ-110

• трансформатор напряжения - ЗНОГ-110У1

Ошиновка выполняется сталеалюминевыми проводами типа:

• в цепи линии за пределами ОРУ - АС 185/24

• в цепи линии в пределах ОРУ - АС 150/19

Для ОРУ 110 кВ произведено описание конструкции ОРУ выполнено по схеме с двумя рабочими системами шин.

1. ВЫБОР ГЕНЕРАТОРОВ

На электростанциях для выработки трехфазного переменного тока применяются синхронные генераторы трехфазного переменного тока.

Выбор генераторов производится по его мощности.

Тип генератора

Pном , МВт

Sном , МВА

Cos φ град

Uном , кВ

nном, об/мин

К.П.Д %

Х”d

Iном , кА

Система возб.

Охлаждение

Обм. стат.

Обм. рот.

Стали стат.

ТВФ-60-2

60

75

0.8

10.5

3000

98,5

0.195

6.88

М

КВр

НВр

Вр

Таблица 1 [ ] с

Вд - водяное охлаждение

Вз - воздушное охлаждение

Вр - водородное охлаждение

Н – непосредственное охлаждение

К – косвенное охлаждение

Схема электромашинной системы возбуждения

Рис 1.

В качестве возбудителя применяется генератор постоянного тока, сочлененный с валом генератора и вращается с ним с одинаковой частотой вращения

Повышенная частота 500 Гц, позволяет уменьшить габариты в системе возбуждения и повысить её быстродействие. Для получения переменного тока повышенной частоты 500 Гц, статору и ротору возбудителя предаётся зубчатая структура. Создание пульсирующего магнитного потока (Ф) происходит за счёт смещения зубцов вращающегося ротора относительно зубцов статора.

При этом изменение частоты переменного магнитного потока, а значит и частоты ЭДС будет пропорциональна числу зубцов ротора Z₂.

Для получения частоты f =500 Гц необходимо 10 зубцов на роторе.

2. ВЫБОР ДВУХ ВАРИАНТОВ СХЕМ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ.

Вариант 1

Рис 2.

На станции установлены три генератора G₁, G₂ подключены к шинам ГРУ. Нагрузка получает питание с шин ГРУ.

G₃ соединен в блок с повышающим трансформатором T₃.

Связь с системой осуществляется по воздушным линиям 110 кВ.

Вариант 2

Рис. 3

В отличие от Варианта 1 на шинах ГРУ подключено 3 генератора.

3. ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Вариант 1

3.1 Выбор трансформаторов связи.

Трансформаторы связи должны обеспечивать выдачу в энергосистему всей мощности генераторов за вычетом нагрузки собственных нужд и нагрузок потребителей 6 кВ. Мощность трансформаторов связи определяется по максимальному перетоку мощности между ГРУ-6 кВ и ОРУ 110 кВ в трех режимах работы:

3.1.1 Режим максимальной нагрузки.

(1)

Где: P_G , Q_G – активная и реактивная мощности генератора. (МВт, Мвар);

P_сн, Q_сн – активная и реактивная мощности нагрузки на собственные нужды. (МВт, Мвар);

n – число генераторов, подключенных к шинам ГРУ.

Мощность на собственные нужды определяется по формуле:

(2)

Где: n% – процент расхода электроэнергии на собственные нужды. Он зависит от типа станции и от вида топлива. (Для нашего случая n% = 7%)

К_с – коэффициент спроса. (Для нашего случая К_с=0,8).

МВт

Мвар

Мвар

Мвар

Мвар

Где:

– активная и реактивная мощности нагрузки в максимальном режиме. (МВт, Мвар).

3.1.2 Режим минимальной нагрузки.

, МВА (3)

Где: - активная, реактивная мощность нагрузки в минимальном режиме

, , (МВт, Мвар)

МВТ

Мвар

МВА

3.1.3 Аварийный режим.

Предположим, что один из генераторов подключенный к шинам ГРУ отключился.

S₃ = (4)

S₃ =

Тогда ,мощность трансформаторов связи равна:

(5)

Где: S_{расч.max.} – это наибольшая мощность из трех режимов. (S₁, S₂, S₃);

1,4 – коэффициент допустимой перегрузки трансформаторов.

.

Принимаем к установке трансформаторы связи типа ТРДН-40000/110

3.2 Выбор блочного трансформатора.

Выбор блочного трансформатора производится по мощности генератора за вычетом мощности нагрузки на собственные нужды.

(6)

S=

Принимаем к установке блочный трансформатор типа ТДЦ-80000/110

Вариант 2

3.1. Выбор трансформаторов связи.

3.3.1 Режим максимальной нагрузки.

МВА

МВА

3.4.2 Режим минимальной нагрузки.

, МВА

МВА

3.3.2 Аварийный режим.

Равен режиму максимальной нагрузки 1 варианта ,т.к один из генераторов отключен.

МВA.

Тогда: МВА.

Принимаем к установке трансформаторы связи типа: ТРДН-80000/110

Таблица 2 [ ]c

Тип Трансформатора	Номинальное U, кВ		Потери, кВт		UКЗ, %	IКЗ, %	Примечание
	ВН	НН	ХХ	КЗ
ТДЦ-80000/110	121	6.3	85	310	11	0,6	Т3 (В1)
ТРДН-80000/110	115	6.3-6.3	58	310	10,5	0,45	Т1, Т2 (В2)
ТРДН-40000/110	115	6.3-6.3	34	170	10,5	0,55	Т1,Т2 (В1)

4.СХЕМ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ.

4.1 Экономическая целесообразность схемы определяется минимальными приведёнными затратами:

З = Р_н К + И + У, (7)

где: К – капиталовложение на сооружение электроустановки , тыс. руб.;

Р_н – нормативный коэффициент экономической эффективности, равный 0,12;

И – годовые эксплуатационные издержки, тыс. руб/год;

У – ущерб от недоотпуска электроэнергии, тыс. руб/год.

Капиталовложения К при выборе оптимальных схем выдачи электроэнергии и выборе трансформаторов определяют по укрупнённым показателям стоимости элементов схемы.

4.2 Вторая составляющая расчетных затрат – годовые эксплуатационные издержки определяются по формуле:

И=, (8)

где: Ра , Po – отчисления на амортизацию и обслуживание, %.

ΔW – потери электроэнергии, кВт ч.

β – стоимость одного кВт ч потерь электроэнергии, коп./ кВт ч.

Вариант 1

4.3 Определяем потери электрической энергии в двухобмоточных трансформаторах Т1 и Т2.

(9)

где: Р_х - потери мощности холостого хода, кВт;

Р_к – потери мощности к.з., кВт;

S_max – расчетная (максимальная) нагрузка трансформатора, МВА;

S_ном – номинальная мощность трансформатора, МВА;

τ= (10)

Т_max – продолжительность работы трансформатора (обычно принимают Т=8760 ч);

τ – продолжительность максимальных потерь, определяется по кривой рис. 5-6 c396 в зависимости от продолжительности использования максимальной нагрузки Т_мах.

4.3.1 Определяем потери в блочном трансформаторе Т3.

Полные потери энергии:

(11)

кВтч

Вариант 2

4.4 Определяем потери электрической энергии в двухобмоточных трансформаторах Т1 и Т2.

ΔWТ1,Т2=

Полные потери энергии:

Таблица 3 [ ]c

Тип оборудования	Стоимость единицы, тыс.руб.	Вариант1		Вариант2
		Количество единиц, шт.	Общая стоимость, тыс.руб.	Количество единиц, шт.	Общая стоимость, тыс.руб
Трансформаторы связи ТРДН-80000/110	141∙80	-	-	2	22560
Трансформаторы связи ТРДН-40000/110	110∙80	2	17600	-	-
Блочные трансформаторы ТДЦ-80000/110	123∙80	1	9840	-	-
Выключатель генераторный МГ-20	15∙80	5	6000	5	6000
Выключатель секционный МГ-10	21∙80	1	1680	2	3360
Ячейка ОРУ с выключателем	30∙80	3	7200	2	4800
Итого К, тыс.руб.		42320		36720
Отчисление на амортизацию и обслуживание тыс.руб./год
Стоимость потерь электроэнергии в трансформаторах β∙ΔW∙10-3, тыс.руб./год β=3 руб./кВт∙ч		3∙3.13∙106∙10-3=9390		3∙2.26∙106∙10-3=6780
Годовые эксплуатационные издержки И= , тыс.руб./год
Приведенные затраты З = Рн К + И, тыс.руб./год		0,1242320+12944.88 =18023.28		0,12 36720+ +9864.48=14270.88

Р_а=6,4%

Р_о=2%

Вывод: На основании технико-экономических сравнений, вариант 2 более экономичный. В дальнейших расчетах принимаем этот вариант.

5. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СХЕМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ РАЗНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ.

5.1 Определяем количество воздушных линий связи с системой.

Число линий связи с системой выбирается по максимальной мощности, отдаваемой в систему со станции и мощности одной линии.

МВт. (12)

где: n - количество всех генераторов

MB

(13)

где: n - количество линий

Р_1W=50 (см.справочник)

Принимаем

5.2. Выбор схемы распределительного устройства.

На основании НТП станции на напряжение 110кВ в соответствии с числом присоединений, применяется схема с двумя присоединениями сборных шин.

Рис 5.

Достоинство схемы:

- При КЗ на одной из систем шин, присоединения этой шины могут быть переведены на другую систему шин.

Недостатки:

- Большое количество операций с разъединителями под напряжением.

- При отказе в работе шиносоединительного выключателя – это будет равносильно короткому замыканию на обеих системах шин.

5.3 Выбор упрощенной схемы на напряжение 6-10 кВ

На основании НТП (норм технологического проектирования) станция на напряжение 6-10 кВ применяется схема с одной системой сборных шин соединенных в кольцо.

Рис.7

Достоинства схемы:

- наглядна и надежна;

- возможность применения КРУ, что уменьшает число присоединений к сборным шинам;

- при отключении одного из генераторов потребители данной секции получают питание с двух сторон, что создает меньшую разность напряжений на секциях.

Недостаток схемы:

- удорожание схемы, за счет соединения в кольцо.

6. ВЫБОР СХЕМЫ СОБСТВЕННЫХ НУЖД И ТРАНСФОРМАТОРОВ СОБСТВЕННЫХ НУЖД.

6.1 Схема питания собственных нужд.

Рис 8.

Питание собственных нужд осуществляется от четырех рабочих трансформаторов собственных нужд (ТСН) с шин ГРУ-10 кВ и один с блока генератор-трансформатор.

Резервный ТСН подключен к ответвлению от трансформатора связи выше выключателя.

Все ТСН имеют устройства РПН.

На стороне 6 кВ всех ТСН устанавливаются выключатели.

Каждая секция собственных нужд 6 кВ имеет рабочий и резервный ввод.

Резервная магистраль собственных нужд секционируется.

6.3 Выбор ТСН и РТСН.

Мощность рабочего ТСН подключаемого к шинам ГРУ определяется по формуле:

S_тсн1-4 = (14)

Где: _тсн – Суммарная мощность ТСН, подключенных к шинам ГРУ;

n – число секций СН

(15)

Где: n% - процент расхода электроэнергии на собственные нужды, он зависит от типа станции и от вида топлива. (14%)

Р_уст – мощность всех генераторов присоединенных к шинам ГРУ

К_с – коэффициент спроса. (0,8)

Отсюда:

Принимаем к установке ТСН типа ТМНС-6300/10

Мощность ТСН5:

Т.к к одной секции ГРУ присоединены 2 ТСН ,то мощность РТСН будет в 1.5 раза больше мощности рабочего ТСН.

МВА

МВА

Принимаем к установке РТСН типа ТДНС-10000/10.5

Таблица 3 [ ]c

Тип трансформатора	Номинальное напряжение, кВ		Потери, кВт		Напряжение короткого замыкания, %	Ток холостого хода, %	Примечание
	ВН	НН	Холостого хода	Короткого замыкания
ТМНС-6300/10	10.5	6.3	8	46.5	8	0.8	ТСН1-ТСН4. РТСН

7. ВЫБОР СЕКЦИОННЫХ РЕАКТОРОВ НА НАПРЯЖЕНИЕ 10 КВ ДЛЯ ТЭЦ.

Выбор производится по следующим параметрам:

1) По напряжению

U_уст ≤ U_ном , кВ

2). По току

I_мах ≤ I_ном , А

где: I_мах – максимальный ток нагрузки.

I_ном – номинальный ток в реакторе

(16)

S_ном - номинальная мощность генератора

1) 10 ≤ 10

2) кА

(17)

кА

2060 ≤ 2500 А

Принимаем реактор типа РБГ-10-2500-0,14.

8. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ.

Расчёт токов короткого замыкания производится для выбора или проверки параметров электрооборудования, а также для выбора или проверки установок релейной защиты и автоматики.

8.1 Расчетная схема электрической установки

Расчетная схема электроустановки – это упрощенная однолинейная схема электрической установки, где указаны все электрические параметры, которые влияют на ток короткого замыкания. Для упрощения расчетов в расширенной схеме для каждой электрической ступени вместо действительного напряжения на шинах указывается среднее напряженнее.

Рис 9.

8.2 Электрическая схема замещения.

Это электрическая схема, которая по своим исходным данным соответствует расчетной схеме, но в которой все магнитные связи заменены электрическими.

Расчет сопротивлений электрической схемы производится в относительных единицах. За базовую величину принимается базовая мощность.