СОДЕРЖАНИЕ

Пояснительная записка

Введение

Паспорт станции

1.Выбор генераторов (паспортные данные, система охлаждения, система возбуждения)

2.Разработка структурной схемы проектируемой электроустановки

2.1. Характеристика предлагаемых вариантов (технически осуществимых, до 3 вариантов) схемы проектируемой электроустановки

3.Выбор силовых трансформаторов и трансформаторов связи (для сравниваемых вариантов)

4. Расчет приведенных затрат (с учетом ущерба от недоотпуска

электроэнергии)

5. Выбор схем распределительных устройств.

6. Разработка схемы собственных нужд.

7. Расчет токов трехфазного короткого замыкания.

8. Выбор аппаратов и проводников.

8.1. Выбор коммутационных аппаратов.

8.2. Выбор проводников в основных цепях станции.

8.3. Выбор измерительных трансформаторов и контрольно-измерительных приборов щитов управления.

9. Выбор режимов работы нейтрали.

Заключение

Список литературы

Введение

Паспорт станции

Тип станции – теплоэлектроцентраль, мощностью 370 МВт. Основное топливо газ, резервное – мазут. Система водоснабжения – оборотная с градирнями. Назначение – тепло и электроснабжение близко расположенных потребителей (10 кВ). Связь с энергосистемой на напряжение 110 кВ.

Машинный зал: тип турбин, установленных на станции

2 ПТ 80/100 количество 2

Т 110/120 количество 1

Р-50 количество 1

Тип генераторов:

ТВФ – 60 количество 1

ТВФ – 100 количество 2

ТВФ – 120 количество 1

Силовые трансформаторы:

блочные ТДЦ-80000/110, ТДЦ-125000/110

блочные трансформаторы с генераторной нагрузкой ТДН-80000/110

Схемы РУ:

на 110 кВ две рабочие и обходной системы шин и одним выключателем на цепь с отдельными обходным и шиносоединительным выключателями

Рабочие трансформаторы собственных нужд:

ТДНС-10000/35

Резервные трансформаторы собственных нужд: ТДН-10000/110

Аппараты и проводники:

Элегазовые, масляные, вакуумные выключатели; разъединители для наружной установки: РДЗ-110/1000, для внутренней установки : РВП, РВПЗ/12500; РВ, РВЗ-20/ 6300; РВ, РВЗ-20/8000.

Измерительные трансформаторы тока и напряжения:

НКФ-110, ЗОМ, ЗНОЛ, наружной установки ТФЗМ, встроенный ТВТ-110.

Режимы работы нейтралей:

110 кВ- эффективно-заземленная нейтраль

6,3 кВ- незаземленная нейтраль

1. Выбор типа и конструкции синхронных генераторов

Для выработки электрической энергии на ТЭЦ используют синхронные генераторы трехфазного переменного тока. Номинальная мощность турбогенераторов выбирается в соответствии с номинальной мощность турбин, исходя из условия≥. На проектируемой ТЭЦ установлено две турбины ПТ 80/100: турбина с двумя теплофикационными отборами пара, турбина Т110/120: турбина теплофикационная, предназначенная для городских ТЭЦ, без промышленных потребителей, отбор пара идет на снабжение коммутационно бытовой нагрузки.

Выбираем турбогенераторы. Данные приводим в табл.1 [2] с.80.

Тип генератора					Номинальная Частота вращения, об/мин	, о.е.
ТВФ-60	75	0,8	6,88	10,5	3000	0,195
ТВФ-100	117,5	0,85	6,475	10,5	3000	0,183
ТВФ-120	125	0,8	6,875	10,5	3000	0,192

Примечание: генератор ТВФ-60, ТФВ-100, ТВФ-120 турбогенератор с водородно-форсированным охлаждением, система возбуждения М- от машинного возбудителя постоянного тока, охлаждение обмоток статора КВР- косвенное водородом, охлаждение обмоток ротора НВР- непосредственное водородом.

По способу отвода тепла от нагретых обмоток статора и ротора различают косвенное и непосредственное охлаждение.

При косвенном охлаждении охлаждающий газ (воздух или водород) с помощью вентиляторов, встроенных в торцы ротора, подается внутрь генератора и прогоняется через немагнитный зазор и вентиляционные каналы. При этом охлаждающий газ не соприкасается с проводниками обмоток статора и ротора и тепло, выделяемое ими, передается газу через значительный тепловой барьер - изоляцию обмоток.

При непосредственном охлаждении вещество (газ или жидкость) соприкасается с проводниками обмоток генератора, минуя изоляцию и сталь зубцов, т.е. непосредственно.

Воздушное охлаждение. Существует две системы воздушного охлаждения - проточная и замкнутая. Проточную систему охлаждения применяют редко и лишь в турбогенераторах мощностью до 2 МВА, а также в гидрогенераторах до 4 МВА. При этом через генератор прогоняется воздух из машинного зала, который быстро загрязняет изоляцию обмоток статора и ротора, что в конечном счете сокращает срок службы генератора. При замкнутой системе охлаждения один и тот же объем воздуха циркулирует по замкнутому контуру. Для восполнения потерь воздуха за счет утечек предусматривается забор воздуха через масляные фильтры. Совершенствование системы воздушного охлаждения, применение многоструйного охлаждения позволит создать серию турбогенераторов ТФ мощностью от 3 до 180 МВт. В этой серии применена термореактивная изоляция класса F в обмотках статора и ротора, предусматривается наддув воздуха в полость генератора для создания повышенного давления, что препятствует проникновению внешней пыли.

Косвенное водородное охлаждение турбогенераторов. Турбогенераторы с косвенным водородным охлаждением имеют в принципе такую же схему вентиляции, как и при воздушном охлаждении.

Водородное охлаждение эффективнее воздушного, так как водород как охлаждающий газ по сравнению с воздухом имеет ряд существенных преимуществ. Он имеет в 1,44 раза больший коэффициент теплопередачи, в 7 раз более высокую теплопроводность. Последнее обстоятельство предопределяет малое тепловое сопротивление прослоек водорода в изоляции и зазорах пазов. Значительно меньшая плотность водорода по сравнению с воздухом позволяет уменьшить вентиляционные потери в 8-10 раз, в результате чего КПД генератора увеличивается на 0,8-1%. Изоляция в среде водорода не окисляется, поэтому повышается срок службы изоляции обмоток. Однако применение водорода для охлаждения связано с опасностью взрыва смеси водорода с воздухом (от 4,1 до 74% ). Машины с водородным охлаждением должны иметь газоплотный корпус, масляные уплотнения вала, уплотнения токопроводов к обмоткам ротора и статора, уплотнения крышек газоохладителей, лючков и съемных торцевых щитов. Суточная утечка водорода из корпуса должна быть не более 5%. Таким образом, использование достоинств водородного охлаждения связано с усложнением конструкции и эксплуатации генераторов.

Непосредственное водородное охлаждение турбогенераторов применяется для машин мощностью 60 МВт и более. Еще больший эффект по сравнению с косвенным водородным охлаждением дает непосредственное (внутреннее) охлаждение, когда водород попадает внутрь полых проводников обмотки.

В генераторах серии ТВФ применяется косвенное охлаждение обмоток статора водородом и непосредственное (форсированное) охлаждение обмотки ротора.

Непосредственное жидкостное охлаждение генераторов. При выполнении непосредственного жидкостного охлаждения генераторов в качестве жидкости применяют дистиллированную воду или масло, которое обладает более высокой теплоотводящей способностью по сравнению с водородом и, следовательно, позволяет еще больше увеличить единичные мощности генераторов при сохранении их размеров.

Дальнейшим направлением развития системы охлаждения ТГ является применение криогенной системы – охлаждение обмоток ротора жидким гелием.

Система возбуждения генераторов, в зависимости от источника питания, можно разделить на две группы: независимое возбуждение и самовозбуждение (зависимое возбуждение).

Независимое возбуждение генераторов получило наибольшее распространение. На одном валу с генератором находится возбудитель- генератор постоянного или переменного тока. Основное достоинство этого способа состоит в том, что возбуждение синхронного генератора не зависит от режима работы электрической сети и поэтому является наиболее надежным.

На генераторах мощностью до 100 МВт включительно применяют, как правило, в качестве возбудителя генератор постоянного тока, соединенным с валом синхронного генератора. Недостатки системы возбуждения с генератором постоянного тока определяются в основном недостатками самого возбудителя. Одним из недостатков является сравнительно невысокая скорость нарастания возбуждения, особенно у возбудителей гидрогенераторов, которые имеют низкую частоту вращения. Другой недостаток рассматриваемой системы возбуждения характерен для турбогенераторов, имеющих большую частоту вращения. Он обусловлен снижением надежности работы генератора постоянного тока из-за вибрации и тяжелых условий работы щеток и коллектора (условий коммутации).

В системе самовозбуждения питание обмоток возбуждения осуществляется от выводов генератора через специальные понижающие трансформаторы и выпрямительные устройства.

Широкое распространение получила система с машинным возбудителем 50 Гц и статическими выпрямителями (статическая тиристорная система независимого возбуждения). К недостаткам этой системы возбуждения следует отнести наличие возбудителя переменного тока, который усложняет эксплуатацию, а также наличие скользящих контактов между неподвижными щеткам, к которым присоединена система неподвижных тиристоров, и подвижными контактными кольцами, вращающимися на валу ротора.

Последний недостаток привел к разработке бесщеточной системы возбуждения. В качестве возбудителя в этой систем используется синхронный генератор 50 Гц, обмотка возбуждения которого расположена на неподвижном статоре, а трехфазная обмотка - на вращающемся роторе.

Достоинством этой системы является отсутствие контактных колец и щеток, недостатком – необходимость останова генератора для переключения на резервное возбуждение или замены тиристоров.

Бесщеточная система применяется для синхронных компенсаторов мощностью 50 МВ·А и более и турбогенераторов мощностью 800 МВт и более.

Суточный график выработки активной мощности турбинами ТЭЦ:

Турбина ПТ-80/100

Турбина Т-110/120

Турбина Р-50

2. Разработка вариантов структурных схем

Основные требования к главным схемам электроустановок.

При выборе схем электроустановок должны учитываться следующие факторы:

-значение и роль электростанции или подстанции для энергосистемы;

-положение электростанции или подстанции в энергосистеме, схемы и напряжения прилегающих сетей;

-категория потребителей по степени надежности электроснабжения;

-перспектива расширения и промежуточные этапы развития электростанций, подстанции и прилегающего участка сети.

Из сложного комплекса предъявляемых условий, влияющих на выбор главной схемы электроустановки, можно выделить основные требования к схемам:

- надежность электроснабжения потребителей;

- приспособленность к проведению ремонтных работ;

- оперативная гибкость электрической схемы;

- экономическая целесообразность.

Надежность - свойство электроустановки, участка электрической сети или энергосистемы в целом обеспечить бесперебойное электроснабжение потребителей электроэнергией нормированного качества.

Приспособленность электроустановки к проведению ремонтов определяется возможностью проведения ремонтов без нарушения или ограничения электроснабжения потребителей.

Оперативная гибкость электрической схемы определяется ее приспособленностью для создания необходимых эксплуатационных режимов и проведения оперативных переключений.

Экономическая целесообразность схемы оценивается приведенными затратами, включающими в себя затраты на сооружение установки – капиталовложения, ее эксплуатацию и возможный ущерб от нарушения электроснабжения.

Структурная электрическая схема зависит от состава оборудования ( числа генераторов, трансформаторов), распределения генераторов и нагрузки между распределительными устройствами (РУ) разного напряжения и связи между этими РУ.

Рис.1. а) Первый вариант схемы; б) Второй вариант схемы.

На рис. 1 показаны структурные схемы ТЭЦ. Если ТЭЦ сооружается вблизи потребителей электроэнергии U=610 кВ, то необходимо иметь распределительное устройство генераторного напряжения (ГРУ). Количество генераторов, присоединяемых к ГРУ, зависит от нагрузки 6-10кВ. На рис.1 два генератора присоединены к ГРУ, а два, как правило, более мощные, - к распределительному устройству высокого напряжения (РУ ВН).Линии 110-220 кВ, присоединенные к этому РУ, осуществляют связь с энергосистемой.

При незначительной нагрузке (6-10кВ) целесообразно блочное соединение генераторов с повышающими трансформаторами без поперечной связи на генераторном напряжении, что уменьшает токи КЗ и позволяет вместо дорогостоящего ГРУ применить комплектное РУ для присоединения потребителей 6-10кВ (рис.1.в). Мощные энергоблоки 100-250 МВт присоединяются к РУ ВН без отпайки для питания потребителей.