20

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Электротехнический факультет

Кафедра электрических станций

Электрическая часть электростанций

Методические указания по

самостоятельной работе

над курсовым проектом

Дисц. “Электрическая часть станций” и

“Подстанции систем электроснабжения”

для студентов специальностей

100100, 100200 и 100400

Киров, 2005

УДК 621.311. 2: 621.313 (075.8)

Составители: к.т.н., доц. Новиков А.В.

ст.препод. Арасланова И.В.

препод. Кононова Е.В.

Рецензент: Закалата А.А., доц. каф. ЭПА

Подписано в печать Усл.печ.л. 1.9

Бумага типографская Печать матричная

Заказ № Тираж 52 Бесплатно

Текст напечатан с оригинал-макета, предоставленного автором

610000, г. Киров, ул. Московская, 36

Оформление обложки, изготовление - ПРИП

• Вятский государственный университет, 2005

Права на данное издание принадлежит Вятскому

государственному техническому университету

Введение

Целью данных методических указаний является помощь студенту в формировании навыков самостоятельной работы с технической литературой. Список рекомендованной литературы весьма велик, поэтому над курсовым проектом удобнее работать в читальном зале или в аудитории под руководством преподавателя. Методические указания разбиты на главы, каждая из которых соответствует теме одного из аудиторных занятий. Целью практических занятий по курсовому проекту является консультация с преподавателем о правильности принимаемых решений. Если студент приходит в аудиторию, не проработав рекомендованной литературы и не выполнив необходимых расчетов, то польза от такой “консультации” будет невелика. Чтобы отдача от аудиторных занятий была максимальной, студент должен приходить во “всеоружии”, имея при себе микрокалькулятор, необходимые учебники и справочные материалы. Преподаватель не в состоянии консультировать всех студентов одновременно. Ожидая своей очереди, не следует сидеть сложа руки, за время занятия, активно работая в аудитории, можно существенно продвинуться вперед.

Методические указания составлены в той последовательности, в которой материал должен быть изложен в пояснительной записке. В главах шестой и седьмой даны рекомендации по оформлению пояснительной записки, графической части, приведены требования к защите проекта.

Методические указания могут быть использованы при выполнении электрической части дипломного проекта.

1. Выбор генераторов, трансформаторов, главной схемы

электрических соединений и схемы собственных нужд

1. Выбор генераторов

Выбор генераторов производится по заданной номинальной мощности /10/.

Согласно заданию в пояснительной записке приводятся: основные параметры выбранного генератора: , количество выводов ВН, схема соединения обмоток, система охлаждения, система возбуждения, масса.

1.2. Построение графиков нагрузки

Характерные суточные графики электрических нагрузок различных отраслей промышленности имеются, в частности в /13/, /11, т.2/, /Приложение 1/. Для отраслей, имеющих существенную разницу в потреблении электроэнергии в зависимости от сезона, приводятся суточные графики летнего и зимнего рабочего дня. В этом случае максимальную мощность нагрузки следует определять по зимнему графику, а минимальную по летнему. нагрузок можно принять одинаковым в течение суток.

Мощности нагрузок выражены в процентах от максимальной нагрузки, принятой за 100 %. Величина максимальной активной нагрузки в мегаваттах для потребителей на напряжениях определяется умножением числа линий на максимальную мощность одной линии, указанных в задании. Предполагается, что все линии загружены одинаково.

В пояснительной записке необходимо привести графики активной, реактивной и полной мощностей, выраженных в именованных единицах. Допускается эквивалентировать с шагом не более 4-х часов. При необходимости можно построить график перетока мощности через трансформаторы связи.

3. Составление вариантов структурной схемы станции

Предварительно следует ознакомиться с /1; 5.1/ , /2; 5.3/, /18/. Необходимо рассмотреть все возможные варианты, 3 – 4 наиболее реальных привести в пояснительной записке, предварительно согласовав их с руководителем проекта.

Между распредустройствами ВН и СН следует использовать два трансформатора или автотрансформатора. Установка одного трансформатора связи возможна лишь при наличии поперечной связи между системой и нагрузкой, что должно быть дополнительно оговорено в задании. Для ТЭЦ с нагрузкой на генераторном напряжении менее 50 % мощности одного генератора следует рассмотреть варианты блочной схемы построения. На ТЭЦ могут также применяться схемы с ГРУ, блочные, с уравнительной системой шин, “Звезда” и др.

Необходимо отметить, что составление структурной схемы является наиболее творческой и самостоятельной частью проекта.

4. Выбор трансформаторов

Выбор трансформаторов необходимо производить для каждого из вариантов главной схемы. Предварительно следует ознакомиться с /3/, /1; 5.1/, /2; 5.3/, /11,т.2, с. 42/, /18/.

Блочные трансформаторы выбираются по мощности присоединенного генератора /2; с.129/. Шкалы трансформаторов и генераторов взаимоувязаны. По стандартной шкале каждому генератору можно подобрать соответствующий трансформатор. Обычно полная мощность блочного трансформатора по шкале на 10% больше мощности генератора. Например: турбогенератору ТГВ-200 (S=235,3МВА) соответствует блочный трансформатор ТДЦ-250 (S=250 МВА).

Для выбора трансформаторов (автотрансформаторов) связи необходимо построить графики перетоков полной мощности между РУ разного напряжения. Загрузка трансформатора связи определяется как разница между выработанной и потребленной (включая собственные нужды) мощностью в РУ каждого напряжения. Избыточная мощность ЭС отдается в систему по графику, являющемуся разностью выработанной на станции в целом и потребленной потребителями мощности /1; с. 15/.

Для выбора трансформаторов (автотрансформаторов) связи требуется определить их наибольшую загрузку в различных режимах. Для этого составляется баланс мощности для трех характерных режимов: максимального, минимального и аварийного /1/. Режим максимальной нагрузки целесообразно рассматривать лишь для ЭС дефицитного типа. В аварийном режиме учитывается отключение наиболее мощного генератора при максимальной нагрузке потребителей. Для удобства баланс мощности может быть для каждого из режимов представлен графически.

Далее определяется число трансформаторов (автотрансформаторов) /1;c.322/. Номинальная мощность и тип трансформаторов выбирается /7;c.226/, /10/, /12; т.2/, /21/ по наиболее загруженной обмотке, исходя из следующих условий:

1. В нормальном режиме трансформаторы не должны перегружаться (расчет допустимости систематической перегрузки в данном проекте не производится).

2. При аварийном выходе из строя одного трансформатора, оставшийся в работе подвергается перегрузке. Значение допустимой аварийной перегрузки определяется по ГОСТ 1409-85. В курсовом проекте коэффициент аварийной перегрузки рекомендуется принять равным 1,4.

3. Совпадения аварий генератора и трансформатора не рассматриваются ввиду малой вероятности. Поэтому при выборе мощности трансформатора по аварийному режиму (отключение одного из генераторов) не следует в формулу вводить коэффициент перегрузки 1,4. В этом режиме оба трансформатора остаются в работе. Мощность каждого из них может быть определена из условия:

Необходимо учитывать, что обмотки трехобмоточного трансформатора могут быть рассчитаны на различную номинальную мощность (100 % или 67 %).

При использовании автотрансформаторов в блоках с генераторами обязателен анализ допустимости возникающих комбинированных режимов их работы /1; с. 71-74/, /5; с. 140-147/.

Параметры выбранных трансформаторов должны быть приведены в пояснительной записке в виде таблицы. Особое внимание следует обратить на наличие устройства регулирования напряжения - РПН или ПБВ.

Трансформаторы связи на ТЭЦ работают в реверсивном режиме: в нормальном режиме как повышающие, выдавая избыточную мощность в систему; при ремонте или аварийном отключении генератора - как понижающие, питая потребителей от системы и поддерживая напряжение на шинах ГРУ.

Блочные трансформаторы работают только на повышение.

Поэтому трансформаторы связи должны иметь РПН, а блочные трансформаторы ПБВ. Наличие РПН или расщепленной обмотки должно быть отражено в буквенном обозначении трансформатора /1; с 68/.

5. Технико-экономическое сравнение вариантов структурной схемы

Предварительно ознакомиться с /1; c. 327/, /2; с. 172/, /10;c. 545/. Возможно от каких-то из рассмотренных в 1.3 вариантов придется отказаться из-за невозможности выбора трансформатора. Из оставшихся следует отобрать два варианта, наиболее удовлетворяющих требованиям /1; с. 317/, /18/ .

Необходимо сравнивать лишь варианты, равноценные по надежности, что дает возможность не учитывать ущерб от недоотпуска электроэнергии.

Укрупненные показатели стоимости имеются в /7/, /10/, /13/, /21/ Для подсчета капитальных вложений рекомендуется таблица /18/.

Данные об отчислениях на амортизацию и обслуживание и о ее стоимости потерь электроэнергии имеются в /7/, /10/, /13/, /21/. Продолжительность использования наибольшей нагрузки определяется из ранее построенных графиков перетока мощности через трансформатор /1; с.15/.

Для трехобмоточных трансформаторов в каталогах обычно приводятся потери КЗ . Если мощности всех трех обмоток одинаковы, то можно условно принять /1; с. 329/

Если мощность какой-либо обмотки меньше номинальной, например, составляет 0,67 , то соответствующие значения потерь мощности нужно умножить на коэффициент 0,67.

Потери электроэнергии в обмотках автотрансформаторов рассчитываются по формулам, приведенным в /1; с.329/.

Сопоставление вариантов по минимуму дисконтированных издержек см. в /18/.

6. Выбор и обоснование схем РУ всех напряжений

Предварительно ознакомиться с /1; 5.2-5.6/, /2; 5.5 - 5.6/, /3/, /11; т.2,с.53-57/. При выборе схемы РУ генераторного напряжения необходимо рассмотреть все возможные варианты, в т.ч. применение трансформаторов с расщепленной обмоткой, при большом числе генераторов схемы “Кольцо”.

В пояснительной записке кратко обосновать выбор схемы РУ на каждом напряжении и привести главную схему станции, на которой должны быть показаны все генераторы, трансформаторы, линии, выключатели, разъединители, системы шин. Все элементы главной схемы должны быть подписаны в соответствии с ГОСТ. Стрелка, указывающая на наличие РПН у трансформаторов (АТ), проводится как касательная к нижней окружности, проведенная через точку ее пересечения с верхней окружностью.

2. Расчет токов короткого замыкания

1. Определение расчетных условий КЗ

Ознакомиться с /1; 3.10/, /2; с. 163/ и выбрать методику определения расчетных условий. Нанести на главную схему точки КЗ и указать в пояснительной записке расчетные условия. Точки КЗ должны быть выбраны на каждом напряжении, в т.ч. и на низкой стороне автотрансформатора связи, если обмотка НН АТ будет использована для подключения резервного трансформатора СН.

2. Порядок расчета токов КЗ

Примеры расчета и необходимые справочные материалы приводятся в /1; 3.4/, /2; 5,6/, /7; 1,5/, /10/, /15; с. 112-115/, /21/.

Конечной целью расчетов является определение всех значений токов КЗ, необходимых для последующего выбора аппаратуры и токоведущих частей: Для определения времени следует предварительно задаться типом выключателя. Номинальные параметры выключателей имеются в /10;c.228/, /21/. Типовые кривые для определения затухания периодической составляющей тока КЗ см. в /1;c.113/, там же приведен порядок расчета, рассмотрен пример.

Преобразование схем “Кольцо” на генераторном напряжении ТЭЦ рассмотрено в /9; c. 157/.

В пояснительной записке следует подробно рассмотреть расчет тока КЗ для одной из точек (желательно на генераторном напряжении), остальные можно показать сокращенно. При использовании ЭВМ необходимо для указанной точки произвести сопоставление результатов ручного расчета с расчетом на ЭВМ. Результаты расчетов свести в таблицу 1.

3. Ограничение токов КЗ

Исходя из анализа результатов расчета токов КЗ, уточнить средства их ограничения. Оценить достаточность принятых мер. Если расчетная величина токов КЗ не позволяет выбрать коммутационные аппараты, то необходимо предусмотреть установку секционных реакторов с большим сопротивлением, рассмотреть другие возможности уменьшения токов КЗ (например, применение трансформаторов связи с расщепленной обмоткой и др). После внесения изменений в схему замещения повторить расчет токов КЗ.

4. Расчет теплового импульса

Предварительно ознакомиться с /5; c.51-56/, /15;c. 134-138/.

Произвести расчет теплового импульса для всех расчетных точек КЗ и полученные результаты свести в таблицу 1. При определении теплового импульса неудаленного КЗ расчет вести с использованием типовых кривых /2/, /5/, /15/.

5. Расчет токов КЗ и тепловых импульсов

в системе собственных нужд

Расчет производить для одной расчетной точки КЗ в сети собственных нужд напряжением 6-10 кВ с учетом подпитки от двигателей. Предварительно ознакомиться с /1; 3.5/. Результаты расчетов свести в таблицу 1.

Таблица 1 - Результаты расчетов токов КЗ

Точка КЗ			источ-ник				вык.				При-мечание
-	кВ	кА	-	кА	-	кА	С	кА	кА
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
К-1(шины)	Х	Х	Г С 	Х Х Х	Х Х -	Х Х Х	Х Х -	Х Х Х	Х Х Х	Х Х Х	- - -
К-2 (шины)	Х	Х	С	Х	Х	Х	Х	Х	Х	Х	-
К-3 (с.н.)	Х Х -	Х Х	С Д 	Х Х Х	Х Х -	Х Х Х	Х Х	Х Х Х	Х Х Х	- - Х	- - -

3. Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей