3.3. Формирование вариантов структурной схемы тэц

При формировании вариантов структурных схем электростанции необходимо решить следующие задачи:

• распределение генераторов между РУ различного напряжения;

• наличие трансформаторов и автотрансформаторов связи между РУ;

• принцип построения электрической схемы станции (блочность, тип блоков и пр.);

• система резервирования электроснабжения потребителей собственных нужд.

Проектируемая электростанция имеет РУ генераторного напряжения 10 кВ, от которого предполагается питать электрическую подстанцию машиностроительного завода. Максимум нагрузки, потребляемой на генераторном напряжении, приходится на зимний период и составляет 82 МВт. На напряжении 110 кВ от станции будет питаться промышленный район. Максимум нагрузки, выдаваемой в сеть 110 кВ, также приходится на зимний период и составляет 165 МВт. Связь с системой, как уже было указано, будет осуществляться через РУ 220 кВ.

Согласно заданию на проектирование, на станции предполагается установить 6 турбогенератора мощностью по 63 МВт и 1 турбогенератор мощностью 100МВт.

Согласно заданной единичной мощности генераторов, а также напряжения ГРУ, по [11] выбираем турбогенераторы с полным водяным охлаждением типа Т3В-63-2У3 и ТЗВ-110-2У3.

Таблица 1. Параметры выбранного турбогенератора

Тип	Р, МВт	cos	Sн, МВА	Uн, кВ	КПД, %	Хd", о.е.	Хd', о.е.	Хd, о.е.	Система возбуждения
Т3В-63-2У3	63	0,8	78,75	10,5	98,4	0,203	0,224	1,199	параллельное самовозбуждение
Т3В-100-2	110	0,8	137,5	10,5	98,6	0,192	0,278	1,907	параслельное самовозбуждение

Рис.3. Система параллельного самовозбуждения

G – генератор;

AVR – автоматический регулятор возбуждения;

KM – контактор начального возбуждения;

QE – автомат гашения поля;

FV – тиристорный разрядник;

UE – устройство начального возбуждения;

ТЕ – выпрямительный трансформатор;

TA, TV – измерительные трансформаторы тока и напряжения генератора.

Учитывая, что напряжение генераторов(10,5 кВ) совпадает с напряжением собственных нужд, питание будет осуществить через реакторы собственных нужд. Резервный реактор собственных нужд и реакторы собственных нужд будут подключены к шинам ГРУ и реактированной отпайкой от генератора блока 110МВт. Подробнее об источниках питания собственных нужд будет сказано далее.

Принимаем к дальнейшему рассмотрению следующие варианты структурных схем ТЭЦ:

Рис. 4. Вариант 1 структурной схемы ТЭЦ

Рис. 5. Вариант 2 структурной схемы ТЭЦ

Рис. 6. Вариант 3 структурной схемы ТЭЦ

3.4. Выбор количества, типа и мощности трансформаторов и автотрансформаторов структурных схем

Выбор трансформаторов включает в себя определение числа, типа и номинальной мощности трансформаторов структурной схемы проектируемой электроустановки.

Выбор номинальной мощности трансформатора производят с учетом его нагрузочной способности. В общем случае условие выбора мощности трансформатора имеет вид:

S_ном= S_расч/k_п,

где S_расч– расчетная мощность, МВА; S_ном– номинальная мощность, МВА;k_п− коэффициент допустимой систематической или аварийной перегрузки трансформатора по [1].

По ГОСТ 14209-97 коэффициент допустимой перегрузки трансформатора определяется исходя из предшествующего режима работы трансформатора и температуры окружающей среды.

Аварийная перегрузка разрешается в аварийных случаях, например при выходе из строя параллельно включенного трансформатора. Допустимая аварийная перегрузка определяется предельно допустимыми температурами обмотки (140°С для трансформаторов напряжением выше 110 кВ) и температурой масла в верхних слоях (115°С). Аварийные перегрузки вызывают повышенный износ витковой изоляции, что может привести к сокращению нормированного срока службы трансформатора, если повышенный износ впоследствии не компенсирован нагрузкой, с износом изоляции ниже нормального.

Значение допустимой аварийной перегрузки определяется по ГОСТ 14209-85 в зависимости от коэффициента начальной нагрузки k₁, температуры охлаждающей среды во время возникновения перегрузки t_охли длительности перегрузки. При выборе трансформаторов по условиям аварийных перегрузок можно воспользоваться таблицами из [1].

Для выбора трансформаторов и автотрансформаторов необходимо произвести расчёт потоков мощности для каждого варианта структурной схемы. Для каждой обмотки трансформатора производится построение графиков активной и реактивной мощности. В качестве расчётной полной мощности принимается мощность, соответствующая максимумам этих графиков.

Поскольку в задании на курсовое проектирование все графики нагрузок и график загрузки генераторов для зимнего и летнего периодов являются одноступенчатыми (то есть мощности нагрузки и генерации постоянны в течение суток), то производить построение графиков будет нецелесообразно. Вместо этого предлагается провести расчёт потоков мощности в комплексном виде для различных режимов работы ТЭЦ.

Для определённости зададимся коэффициентами мощности нагрузок на ГРУ и на РУ 110 кВ, а также средним коэффициентом мощности механизмов собственных нужд. Примем, что на ГРУ cosφ_ГРУ = 0,8, нагрузка промышленного района имеет коэффициент мощностиcosφ_РУ-110 = 0,8, и двигатели собственных нужд работают сcosφ_с.н. = 0,8.

В соответствии с этим произведём расчёт потоков мощности, выбор трансформаторов блока и автотрансформаторов связи для каждого варианта структурной схемы ТЭЦ.