II вариант

Рисунок 2 - Структурная схема ТЭЦ - 440 МВт.

ТЭЦ имеет мощность на стороне 10 кВ - 40 МВт, то ТЭЦ сооружается в близи потребителей 6-10 кВ. Количество генераторов присоединяемых к КРУ зависит от нагрузки потребителей 6-10 кВ. Для связи КРУ 10 кВ и РУ 110 кВ устанавливается два параллельно работающих трансформаторов связи.

Так как по условию мощности ТЭЦ равняется 440 МВт, то устанавливается генераторы на стороне 10 кВ типа Т3В-110-2 (2 штуки) и на стороне 110 кВ, типа Т3В-110-2 (2 штуки).

Общая мощность ТЭЦ: =110+110+110+110=440 МВт

3 Выбор основного оборудования

Выбор генераторов

Для заданной ТЭЦ выбирается новые генераторы серии Т3В. В первом варианте структурной схемы выбирается генераторы Т3В-220-2 и Т3В-110-2, во втором варианте - Т3В-110-2.

В научно-исследовательском институте АО «Электросила» разработана конструкция турбогенератора с полным водяным охлаждением и заполнением внутреннего пространства воздухом типа ТЗВ, где 3 - число основных цепей охлаждения (ротор, обмотка статора и сердечник).

В турбогенераторах ТЗВ применяются только негорючие материалы, а водород и масляные уплотнения вала отсутствуют. Для смазки подшипников допускается как турбинное масло, так и негорючая жидкость ОМТИ. В связи с этим конструкция генератора взрыво- и пожаробезопасна.

Водяное охлаждение вместо водородного уменьшает температуру обмоток и конструктивных элементов, а также сечений каналов для охлаждающего агента в проводниках обмотки возбуждения ротора, снижает электрические потери в них и потери на циркуляцию охлаждающего агента. Возможность увеличения линейных нагрузок, плотностей тока и индукции позволяет при уменьшении объема и соответственно массы генератора обеспечить высокие эксплуатационные показатели - КПД и устойчивость, маневренность, запасы мощности по нагреву, расширение диапазона допустимых режимов работы.

Полное водяное охлаждение повышает надежность турбогенератора вследствие отсутствия масляных уплотнений вала, вентиляторов и встроенных в статор газоохладителей; снижения требований по газоплотности корпуса; уменьшения нагрева изоляционных материалов и соответственно повышения их долговечности; упрощения конструкции отдельных узлов и деталей.

Основной особенностью турбогенераторов ТЗВ является «самонапорная» система охлаждения ротора, в которой отсутствуют гидравлические связи обмотки ротора с валом, включающие множество стальных и изоляционных трубок, уплотнений и высоконагруженных паяных соединений, определяющих недостаточную надежность конструкцию роторов с подачей воды через вал («напорная» система).

Концы катушек (из трубчатой меди) обмотки ротора выведены за торец лобовой части. Для преодоления гидравлического сопротивления каналов обмотки используется центробежная сила воды, заливаемой свободной струей во вращающийся напорный коллектор и сбрасываемый на большем диаметре в сливную камеру торцевого щита статора. Попадание воды в подбандажное пространство ротора и в статор исключается, так как концы катушек, их соединения с напорным и сливным коллекторами и сами коллекторы вынесены по оси ротора за бандажные кольца, и все возможные утечки воды отбрасываются центробежной силой в общий водосборник.

Для устойчивой работы в неуправляемом синхронном режиме с малым скольжением, а также для конденсации высокочастотных полей и поля обратной последовательности в синхронном режиме ротор имеет полную демпферную обмотку, состоящую из медных проводников, уложенных под пазовые клинья, и короткозамыкающих колец из двух слоев медных листов, расположенных под бандажными кольцами. Полые проводники демпферной обмотки охлаждаются водой аналогично обмотке возбуждения. Таким образом, демпферная обмотка является активным охладителем стали ротора, бандажных колец и воздуха в зазоре. Этим исключается необходимость вентиляторов и охладителях газа.

Аксиальное крепление бандажного кольца из коррозийно-стойкой стали на бочке ротора осуществляется с помощью внутренней гайки, не создающей опасную перегрузку «носика» бандажного кольца и обеспечивающей минимальный поперечный «бой» бандажного кольца и скрепленных с ним напорного и сливного колец.

Другой особенностью конструкции турбогенераторов ТЗВ является применение плоских силуминовых охладителей в виде сегментов с залитыми в них змеевиками из нержавеющей стальной трубы для охлаждения активной стали сердечника статора. Такая конструкция, кроме эффективного охлаждения, обеспечивает высокую плотность и стабильность прессовки сердечника, исключает возможность передавливания изоляционного покрытия листов активной стали, наблюдающегося в турбогенераторах с газовым охлаждением под вентиляционными распорками.

Стержневая обмотка статора выполнена из транспонированных полых и сплошных медных проводников и охлаждается по традиционной схеме, широко применяемой в мощных турбогенераторах отечественных и зарубежных фирм. Кроме того, в турбогенераторах ТЗВ стяжные ребра, нажимные кольца и медные экраны торцов сердечника, крайние перегородки, концевые части и торцевые щиты корпуса статора, выводные шины охлаждаются водой. Внутренний объем генератора заполнен воздухом при небольшом избыточном давлении.

Гидрозатворы, конструктивно совмещенные с напорными коллекторами обмотки возбуждения и демпферной обмоткой ротора, отделяют внутреннее пространство турбогенератора от воздушного пространства машинного зала и надежно защищает, внутренние элементы конструкции от загрязнения в процессе эксплуатации. Ротор обладает повышенной нагревостойкостью в несимметричных и синхронных режимах.

Оптимизированная конструкция торцевых зон сердечника статора, характеризующаяся определенной геометрией скоса зубцов, расшлицовкой и склейкой крайних пакетов, рациональная расстановка охладителей, стабильностью теплового электрического контакта медных водоохлаждаемых экранов с нажимными кольцами, обеспечивают низкий уровень нагрева торцевой зоны, запас мощности, возможность двигательной работы в режимах с недовозбуждением.

Турбогенераторы ТЗВ отличаются доступностью внутренних элементов для осмотра и ремонта из-за большого числа люков в обшивке, просторных концевых частей корпуса статора, отсутствие жестких требований к герметичности корпуса.

Они по всем параметрам соответствуют мировому уровню, а по ряду характеристик (КПД, устойчивость, запасы мощности, безопасность, простота обслуживания) превосходит его.

Основные характеристики турбогенераторов серии Т3В приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Основные характеристики турбогенераторов серии Т3В.

Тип турбогенератора							Цена, тыс.руб.
Т3В-110-2	137,5	110	0,8	0,17	10,5	7,56	12250
Т3В-220-2	259	220	0,85	0,17	15,75	9,45	22750

Выбор блочных трансформаторов 110 кВ.

Выбор блочных трансформаторов для первого варианта.

Блочные трансформаторы выбираются по условию

, (1)

, (2) , (3)

где - высшее напряжение сети, кВ;

- действующее напряжение установки, кВ;

- номинальное напряжение генератора, кВ;

- мощность, передаваемая через блочный трансформатор, МВА.

Реактивная мощность генератора Т3В-220-2 Q_н.г, МВар вычисляют по формуле

, (4)

где Р_н.г.- активная мощность, МВт;

-тангенс угла;

- коэффициент мощности генератора.

Расход активной мощности Р_с.н, МВт, и реактивной мощности Q_с.н, МВар мощности на собственные нужды (с.н.) вычисляют по формулам

, (5)

, (6)

где n%- процентный расход на с.н. топлива, определяется по справочнику А.Д.Смирнова [Л5,стр.94].

Мощность S_бл.т, МВА , передаваемая через блочный трансформатор вычисляют по формуле

, (7)

где Q_с.н.- реактивная мощность на с.н., МВар;

Р_с.н.- активная мощность на с.н., МВт;

Q_н.г.-реактивная мощность, МВар.

По полученным расчетам выбирается трансформатор типа ТДЦ 250000/110, который подходит по всем условиям (1,2,3)

121 кВ > 110 кВ

15,75 кВ = 15,75 кВ

250 МВ·А > 241,7 МВ·А

Выбор блочных трансформаторов для второго варианта.

Работа выполняется аналогично первому варианту.

Блочные трансформаторы выбираются по условию (1,2,3).

Вычисляют реактивную мощность генератора Т3В-110-2 по формуле (4).

Вычисляется расход активной и реактивной мощности на собственные нужды по формулам (5),(6)

Вычисляют мощность, передаваемую через блочный трансформатор по формуле (7)

Так как для генераторов мощностью 110 МВт не выпускаются трансформаторы, то считается, что генератор вырабатывает мощность 90% от номинальной мощности и получается

По полученным расчетам выбирается трансформатор типа ТДЦ 125000/110, который подходит по условию (1,2,3)

121 кВ > 110 кВ

10,5 кВ = 10,5 кВ

125 МВ*А > 115,6 МВ*А

Выбор числа и мощности трансформаторов связи.

Для первого варианта.

Согласно НТП на ТЭЦ предусматривается два параллельно работающих трансформатора связи, которые выбираются по условию (1,2,3).

Мощность , МВА, передаваемую через ТС вычисляют по формуле

, (8)

где n - число ТС на ТЭЦ,

Р_min – минимальная активная мощность, МВт;

Q_min - минимальная реактивная мощность, МВар;

Р_с.н. - активная мощность на с.н., МВт;

Q_с.н. - реактивная мощность на с.н., МВар.

Вычисляется номинальная реактивная мощность генератора Т3В-110-2 по формуле (4)

Вычисялеют расход активный и реактивной мощности на с.н. по формулам (5) и (6) соответственно

Минимальная активную мощность Р_min, МВт, потребляемую с шин 10 кВ, вычисляют по формуле

, (9)

где Р_max – нагрузка по условным данным на 10 кВ ТЭЦ.

Минимальную реактивную мощность , МВар, потребляемую с шин 10 кВ вычисляют по формуле

, (10) где cos - коэффициент мощности по условию.

Подставляя, получается

Мощность, передаваемая через ТС определяется по формуле (8)

Исходя из полученных расчетов выбирается ТС типа ТДТН-80000/110, который подходит по всем условиям (1,2,3)

115 кВ 110 кВ

10,5 кВ 10 кВ

80 МВ·А 79,74 МВ·А.

Выбор числа и мощности трансформатора связи для второго варианта.

Выбор числа и мощности трансформатора связи для второго варианта выполняется аналогично первому варианту.

Данные всех трансформаторов сводятся в таблицу 2.

Тип трансфор.		Uвн, кВ	Uсн, кВ	Uнн, кВ	Рхх, кВт	Рк.з., кВт				Цена тыс. руб.
ТДЦ 250000/110	250	121	-	15,75	200	640	-	10,5	-	8925
ТДЦ 125000/110	125	121	-	10,5	120	400	-	10,5	-	4900
ТДТН-80000/110	80	115	38,5	10,5	64	365	17	10,5	6	14770

Таблица 2 – Параметры выбранных трансформаторов.

Перетоки мощности вариантов.

I вариант.

Максимальный режим.

Рисунок 3 – Схема перетоков мощности (МВ·А).

II вариант.

Максимальный режим.

Рисунок 4 – Схема перетоков мощности (МВ*А).

4 РАСЧЁТ ЧИСЛА ЛИНИЙ

Расчёт для 1 варианта.

Количество линий на ВН ТЭЦ , вычисляют по формуле

, (11) где Р_ст – активная мощность проектируемой ТЭЦ, МВт;

Р_1л – мощность средней пропускной способности, по справочнику;

- суммарная мощность на с.н., МВт.

Суммарную мощность , МВт, вычисляют по формуле

(12)

Принимается количество линий на стороне 110 кВ равным 9.

Количество линий на СН ТЭЦ , вычесляют по формуле

, (13)

где Р_1л – мощность средней пропускной способности, по справочнику;

Р_мах. – нагрузка на стороне 35 кВ, МВт.

Принимается количество линий на стороне 35 кВ равным 6.

На стороне НН ТЭЦ количество линий определяется по экономической плотности тока.

Максимальный ток линий НН , А, вычисляют по формуле

, (14)

где Р_мах. – нагрузка на стороне 10 кВ, МВт;

U_н. – номинальная нагрузка, кВ,

cos - коэффициент мощности.

Суммарное экономическое сечение всех кабельных линий , мм², вычисляют по формуле

, (15) где максимальный ток линий, А,

нормативная плотность тока, по учебнику Боровикова [4,(стр.87)], А/мм ;

Принимаем сечение кабеля марки СБ - 10 - 3*240, S=240 .

при этом число кабельных линий , будет равным

(16)

Принимаем количество кабельных линий равным 16.

Максимальный ток одного кабеля , А, по формуле

(17)

Принимается марка кабель СБ - 10 – 3·240.

Расчет количества линий для второго варианта.

Расчет количества линий, конечные результаты расчетов, идентичны с первым вариантом.