2.Компоновка структурной схемы тэц
Компоновку главной схемы электростанции удобно начинать с разработки структурной схемы, которая определяет основные энергетические потоки. Характерной чертой ТЭЦ является выдача части мощности на генераторном напряжении и доля этой мощности во многом определяет архитектуру главной схемы.
Компоновка структурной схемы ТЭЦ начинается с выбора числа генераторов и их мощностей и заключается в правильном распределении генераторов по РУ. Согласно техническому заданию станция должна отдавать мощность на трех напряжениях 10 кВ,35 кВ и 220 кВ, в результате чего в главной схеме должны быть предусмотрены три распределительных устройства.
Удачный выбор числа и мощности генераторов во многом определяет качество проекта. При выборе генераторов необходимо учитывать следующие факторы:
Число генераторов не должно быть чрезмерно большим, что противоречит современной тенденции укрупнения единичных мощностей, и слишком малым, что приведет к большому дефициту мощности при отключении одного из генераторов. Обычно число генераторов составляет 3-8 единиц.
Необходимо стремиться к однотипности устанавливаемого оборудования.
При определении числа генераторов, работающих на каждое РУ, следует стремиться к минимизации перетоков мощности через трансформаторы связи.
Количество генераторов, присоединяемых к ГРУ, выбирается так, чтобы обеспечить питание потребителей в нормальном режиме.
Для питания нагрузки на повышенном напряжении (35 кВ и выше) целесообразно использовать блоки "генератор-трансформатор" с генераторами мощностью 120-250 МВт.
По условиям электродинамической стойкости оборудования мощность генераторов ГРУ не следует превышать следующих значений: при U = 6 кВ Рген 32МВт,при U = 10кВ Рген 63МВт.
Структурная схема проектируемой электроустановки приведена на рис.2.
Рис. 2. Структурная схема ТЭЦ
Каталожные данные генераторов:
ГРУ: ТВФ – 63-2У3 (Pном = 63 МВт, Uном = 10,5 кВ, cosф = 0.8, Sном = 78, 75 МВА).
РУ-35 кВ: ТВФ – 100-2У3 (Pном = 100 МВт, Uном = 10,5 кВ, cosф = 0.8, Sном = 125 МВА).
РУ-220 кВ: ТГВ – 200 – 2У3 (Pном = 200 МВт, Uном = 10,5 кВ, cosф = 0,85; Sном = 235,3 МВА).
Параметры ТЭЦ:
Суммарная активная мощность генераторов: Pсумм = 926 МВт
Суммарная активная мощность потребителей: Рнагр = МВт
Суммарная активная мощность собственных нужд Рсн = 129,64 МВт (коэффициент мощности собственных нужд kсн =0,14)
dP = МВт
3.Расчёт графиков нагрузок
Целью данных расчетов является определение графиков перетоков мощности через трансформаторы связи и графиков обменной мощности станции с энергосистемой.
При расчете графиков нагрузок собственные нужды станции учитываются упрощенно по установленной мощности генераторов:
Рсн = kсн · Рген, где kсн - определяется по справочной литературе.
Графики рассчитываются для различных режимов работы станции с целью определения наиболее тяжелого продолжительного режима.
График перетока мощности. Перетоком мощности называется мощность, проходящая между распределительными устройствами. Как видно из структурных схем станции, эта мощность проходит через трансформаторы связи и поэтому по ней будет произведен выбор числа и мощности этих трансформаторов. Для определения наиболее тяжелого графика перетока рассматриваются четыре режима работы станции:
Нормальный режим - это режим, при котором с проектными нагрузками работают все генераторы и потребитель.
Ремонтный режим ГРУ - в этом режиме на станции выведен в ремонт самый мощный генератор, подключенный к шинам ГРУ.
Ремонтный режим РУ СН- в этом режиме на станции выведен в ремонт самый мощный генератор, подключенный к шинам ГРУ.
Ремонтный режим РУ ВН - в этом режиме на станции выведен в ремонт самый мощный генератор, подключенный к шинам ГРУ.
В соответствии со структурной схемой переток мощности между ГРУ и РУ в каждый момент времени определяется разностью мощностей поступившей на шины ГРУ и ушедшей с этих шин:
,
где - полная мощность генераторов, работающих на шины ГРУ;
- полная мощность собственных нужд генераторов ГРУ;
- полная мощность потребителя Р1, подключенного к шинам ГРУ.
График обменной мощности. Обменной мощностью называется мощность обмена станции с энергосистемами. Эта мощность проходит по линиям связи станции с энергосистемами и поэтому по ее величине будет закладываться в проект количество цепей ЛЭП, подключаемых к шинам ОРУ-220 кВ от энергосистемы. Для определения наиболее тяжелого продолжительного режима этой связи следует рассмотреть еще один режим работы станции -ремонтный.
Ремонтный режим генератора станции - в этом режиме выведен в ремонт самый мощный генератор станции.
В соответствии со структурной схемой обменная мощность для каждого момента времени определяется разностью поступающей на шины ОРУ мощности и уходящей с этих шин:
,
где - полная мощность генератора РУ высокого напряжения(далее ВН);
- полная мощность собственных нужд генератора РУ ВН;
- полная мощность потребителя Р3, подключенного к шинам РУ ВН
Результаты расчетов всех перечисленных графиков сведены в табл. 5, 6, 7,8 и приведены на рис. 3, 4, 5,6.
Таблица 5
Суточные графики мощностей в нормальном режиме работы станции
|
Рген, |
Sггру-Sснгру |
S1 |
Sпер1 |
|
S3 |
Sпер2 |
|
S2 |
Sпер3 |
Sобм |
Час |
% |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
0 |
85 |
115,13 |
88,941 |
26,19 |
182,75 |
114 |
68,29 |
516 |
296,5 |
220 |
314 |
1 |
85 |
115,13 |
88,941 |
26,19 |
182,75 |
114 |
68,29 |
516 |
296,5 |
220 |
314 |
2 |
85 |
115,13 |
88,941 |
26,19 |
182,75 |
114 |
68,29 |
516 |
296,5 |
220 |
314 |
3 |
85 |
115,13 |
88,941 |
26,19 |
182,75 |
114 |
68,29 |
516 |
296,5 |
220 |
314 |
4 |
85 |
115,13 |
88,941 |
26,19 |
182,75 |
114 |
68,29 |
516 |
296,5 |
220 |
314 |
5 |
100 |
135,45 |
88,941 |
46,51 |
215 |
114 |
100,5 |
607 |
296,5 |
311 |
457,6 |
6 |
100 |
135,45 |
88,941 |
46,51 |
215 |
195 |
20,18 |
607 |
296,5 |
311 |
377,3 |
7 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
215 |
200 |
15,31 |
607 |
381,2 |
226 |
262,3 |
8 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
215 |
219 |
-4,176 |
607 |
381,2 |
226 |
242,8 |
9 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
215 |
244 |
-28,53 |
607 |
381,2 |
226 |
218,5 |
10 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
215 |
219 |
-4,176 |
607 |
381,2 |
226 |
242,8 |
11 |
100 |
135,45 |
127,06 |
8,391 |
215 |
195 |
20,18 |
607 |
423,5 |
184 |
212,1 |
12 |
100 |
135,45 |
127,06 |
8,391 |
215 |
195 |
20,18 |
607 |
423,5 |
184 |
212,1 |
13 |
100 |
135,45 |
127,06 |
8,391 |
215 |
219 |
-4,176 |
607 |
423,5 |
184 |
187,8 |
14 |
100 |
135,45 |
127,06 |
8,391 |
215 |
244 |
-28,53 |
607 |
423,5 |
184 |
163,4 |
15 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
215 |
244 |
-28,53 |
607 |
381,2 |
226 |
218,5 |
16 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
215 |
219 |
-4,176 |
607 |
381,2 |
226 |
242,8 |
17 |
100 |
135,45 |
127,06 |
8,391 |
215 |
175 |
39,66 |
607 |
423,5 |
184 |
231,6 |
18 |
100 |
135,45 |
108 |
27,45 |
215 |
175 |
39,66 |
607 |
360 |
247 |
314,2 |
19 |
100 |
135,45 |
108 |
27,45 |
215 |
183 |
32,35 |
607 |
360 |
247 |
306,9 |
20 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
215 |
183 |
32,35 |
607 |
381,2 |
226 |
279,3 |
21 |
95 |
128,68 |
114,35 |
14,32 |
204,25 |
183 |
21,6 |
577 |
381,2 |
196 |
231,5 |
22 |
95 |
128,68 |
114,35 |
14,32 |
204,25 |
170 |
33,78 |
577 |
381,2 |
196 |
243,6 |
23 |
95 |
128,68 |
101,65 |
27,03 |
204,25 |
170 |
33,78 |
577 |
338,8 |
238 |
298,7 |
Рис. З. Суточный график перетока мощности от ГРУ к РУ ВН (генераторного распределительного устройства к распределительному устройству высшего напряжения) в нормальном режиме работы станции.
Рис. 4. Суточный график перетока мощности от РУ СН к РУ ВН в нормальном режиме работы станции.
Таблица 6
Суточные графики мощностей в ремонтном режиме генераторного распределительного устройства (ГРУ)
|
Рген, |
Sггру-Sснгру |
S1 |
Sпер1 |
Sг2-Sсн2 |
S3 |
Sпер2 |
Sг3-Sсн3 |
S2 |
Sобм |
Час |
% |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
0 |
85 |
57,566 |
88,941 |
-31,4 |
182,75 |
114 |
68,29 |
516 |
296,5 |
256 |
1 |
85 |
57,566 |
88,941 |
-31,4 |
182,75 |
114 |
68,29 |
516 |
296,5 |
256 |
2 |
85 |
57,566 |
88,941 |
-31,4 |
182,75 |
114 |
68,29 |
516 |
296,5 |
256 |
3 |
85 |
57,566 |
88,941 |
-31,4 |
182,75 |
114 |
68,29 |
516 |
296,5 |
256 |
4 |
85 |
57,566 |
88,941 |
-31,4 |
182,75 |
114 |
68,29 |
516 |
296,5 |
256 |
5 |
100 |
67,725 |
88,941 |
-21,2 |
215 |
114 |
100,5 |
607 |
296,5 |
390 |
6 |
100 |
67,725 |
88,941 |
-21,2 |
215 |
195 |
20,18 |
607 |
296,5 |
310 |
7 |
100 |
67,725 |
114,35 |
-46,6 |
215 |
200 |
15,31 |
607 |
381,2 |
195 |
8 |
100 |
67,725 |
114,35 |
-46,6 |
215 |
219 |
-4,176 |
607 |
381,2 |
175 |
9 |
100 |
67,725 |
114,35 |
-46,6 |
215 |
244 |
-28,53 |
607 |
381,2 |
151 |
10 |
100 |
67,725 |
114,35 |
-46,6 |
215 |
219 |
-4,176 |
607 |
381,2 |
175 |
11 |
100 |
67,725 |
127,06 |
-59,3 |
215 |
195 |
20,18 |
607 |
423,5 |
144 |
12 |
100 |
67,725 |
127,06 |
-59,3 |
215 |
195 |
20,18 |
607 |
423,5 |
144 |
13 |
100 |
67,725 |
127,06 |
-59,3 |
215 |
219 |
-4,176 |
607 |
423,5 |
120 |
14 |
100 |
67,725 |
127,06 |
-59,3 |
215 |
244 |
-28,53 |
607 |
423,5 |
95,7 |
15 |
100 |
67,725 |
114,35 |
-46,6 |
215 |
244 |
-28,53 |
607 |
381,2 |
151 |
16 |
100 |
67,725 |
114,35 |
-46,6 |
215 |
219 |
-4,176 |
607 |
381,2 |
175 |
17 |
100 |
67,725 |
127,06 |
-59,3 |
215 |
175 |
39,66 |
607 |
423,5 |
164 |
18 |
100 |
67,725 |
108 |
-40,3 |
215 |
175 |
39,66 |
607 |
360 |
246 |
19 |
100 |
67,725 |
108 |
-40,3 |
215 |
183 |
32,35 |
607 |
360 |
239 |
20 |
100 |
67,725 |
114,35 |
-46,6 |
215 |
183 |
32,35 |
607 |
381,2 |
212 |
21 |
95 |
64,339 |
114,35 |
-50 |
204,25 |
183 |
21,6 |
577 |
381,2 |
167 |
22 |
95 |
64,339 |
114,35 |
-50 |
204,25 |
170 |
33,78 |
577 |
381,2 |
179 |
23 |
95 |
64,339 |
101,65 |
-37,3 |
204,25 |
170 |
33,78 |
577 |
338,8 |
234 |
Рис. 5. Суточный график перетока мощности от ГРУ к РУ ВН в ремонтном режиме ГРУ.
Таблица 7. Суточные графики мощностей в ремонтном режиме РУ-35 кВ
|
Рген, |
Sггру-Sснгру |
S1 |
Sпер1 |
Sг2-Sсн2 |
S3 |
Sпер2 |
Sг3-Sсн3 |
S2 |
Sобм |
Час |
% |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
0 |
85 |
115,13 |
88,941 |
26,19 |
91,375 |
114 |
-23,08 |
516 |
296,5 |
223 |
1 |
85 |
115,13 |
88,941 |
26,19 |
91,375 |
114 |
-23,08 |
516 |
296,5 |
223 |
2 |
85 |
115,13 |
88,941 |
26,19 |
91,375 |
114 |
-23,08 |
516 |
296,5 |
223 |
3 |
85 |
115,13 |
88,941 |
26,19 |
91,375 |
114 |
-23,08 |
516 |
296,5 |
223 |
4 |
85 |
115,13 |
88,941 |
26,19 |
91,375 |
114 |
-23,08 |
516 |
296,5 |
223 |
5 |
100 |
135,45 |
88,941 |
46,51 |
107,5 |
114 |
-6,959 |
607 |
296,5 |
350 |
6 |
100 |
135,45 |
88,941 |
46,51 |
107,5 |
195 |
-87,32 |
607 |
296,5 |
270 |
7 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
107,5 |
200 |
-92,19 |
607 |
381,2 |
155 |
8 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
107,5 |
219 |
-111,7 |
607 |
381,2 |
135 |
9 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
107,5 |
244 |
-136 |
607 |
381,2 |
111 |
10 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
107,5 |
219 |
-111,7 |
607 |
381,2 |
135 |
11 |
100 |
135,45 |
127,06 |
8,391 |
107,5 |
195 |
-87,32 |
607 |
423,5 |
105 |
12 |
100 |
135,45 |
127,06 |
8,391 |
107,5 |
195 |
-87,32 |
607 |
423,5 |
105 |
13 |
100 |
135,45 |
127,06 |
8,391 |
107,5 |
219 |
-111,7 |
607 |
423,5 |
80,3 |
14 |
100 |
135,45 |
127,06 |
8,391 |
107,5 |
244 |
-136 |
607 |
423,5 |
55,9 |
15 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
107,5 |
244 |
-136 |
607 |
381,2 |
111 |
16 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
107,5 |
219 |
-111,7 |
607 |
381,2 |
135 |
17 |
100 |
135,45 |
127,06 |
8,391 |
107,5 |
175 |
-67,84 |
607 |
423,5 |
124 |
18 |
100 |
135,45 |
108 |
27,45 |
107,5 |
175 |
-67,84 |
607 |
360 |
207 |
19 |
100 |
135,45 |
108 |
27,45 |
107,5 |
183 |
-75,15 |
607 |
360 |
199 |
20 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
107,5 |
183 |
-75,15 |
607 |
381,2 |
172 |
21 |
95 |
128,68 |
114,35 |
14,32 |
102,125 |
183 |
-80,52 |
577 |
381,2 |
129 |
22 |
95 |
128,68 |
114,35 |
14,32 |
102,125 |
170 |
-68,35 |
577 |
381,2 |
142 |
23 |
95 |
128,68 |
101,65 |
27,03 |
102,125 |
170 |
-68,35 |
577 |
338,8 |
197 |
Рис. 6. Суточный график перетока мощности от ГРУ к РУ СН в ремонтном режиме ГРУ.
Таблица 8
Суточные графики мощностей в ремонтном режиме генератора станции (РУ-220 кВ)
|
Рген, |
Sггру-Sснгру |
S1 |
Sпер1 |
Sг2-Sсн2 |
S2 |
Sпер2 |
Sг3-Sсн3 |
S3 |
Sпер3 |
Sобм |
Час |
% |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
МВА |
0 |
85 |
115,13 |
88,941 |
26,19 |
182,75 |
114 |
68,29 |
344 |
296,5 |
47,5 |
142 |
1 |
85 |
115,13 |
88,941 |
26,19 |
182,75 |
114 |
68,29 |
344 |
296,5 |
47,5 |
142 |
2 |
85 |
115,13 |
88,941 |
26,19 |
182,75 |
114 |
68,29 |
344 |
296,5 |
47,5 |
142 |
3 |
85 |
115,13 |
88,941 |
26,19 |
182,75 |
114 |
68,29 |
344 |
296,5 |
47,5 |
142 |
4 |
85 |
115,13 |
88,941 |
26,19 |
182,75 |
114 |
68,29 |
344 |
296,5 |
47,5 |
142 |
5 |
100 |
135,45 |
88,941 |
46,51 |
215 |
114 |
100,5 |
405 |
296,5 |
108 |
255,3 |
6 |
100 |
135,45 |
88,941 |
46,51 |
215 |
195 |
20,18 |
405 |
296,5 |
108 |
174,9 |
7 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
215 |
200 |
15,31 |
405 |
381,2 |
23,5 |
59,94 |
8 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
215 |
219 |
-4,176 |
405 |
381,2 |
23,5 |
40,46 |
9 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
215 |
244 |
-28,53 |
405 |
381,2 |
23,5 |
16,11 |
10 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
215 |
219 |
-4,176 |
405 |
381,2 |
23,5 |
40,46 |
11 |
100 |
135,45 |
127,06 |
8,391 |
215 |
195 |
20,18 |
405 |
423,5 |
-18,8 |
9,754 |
12 |
100 |
135,45 |
127,06 |
8,391 |
215 |
195 |
20,18 |
405 |
423,5 |
-18,8 |
9,754 |
13 |
100 |
135,45 |
127,06 |
8,391 |
215 |
219 |
-4,176 |
405 |
423,5 |
-18,8 |
-14,6 |
14 |
100 |
135,45 |
127,06 |
8,391 |
215 |
244 |
-28,53 |
405 |
423,5 |
-18,8 |
-38,95 |
15 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
215 |
244 |
-28,53 |
405 |
381,2 |
23,5 |
16,11 |
16 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
215 |
219 |
-4,176 |
405 |
381,2 |
23,5 |
40,46 |
17 |
100 |
135,45 |
127,06 |
8,391 |
215 |
175 |
39,66 |
405 |
423,5 |
-18,8 |
29,24 |
18 |
100 |
135,45 |
108 |
27,45 |
215 |
175 |
39,66 |
405 |
360 |
44,7 |
111,8 |
19 |
100 |
135,45 |
108 |
27,45 |
215 |
183 |
32,35 |
405 |
360 |
44,7 |
104,5 |
20 |
100 |
135,45 |
114,35 |
21,1 |
215 |
183 |
32,35 |
405 |
381,2 |
23,5 |
76,99 |
21 |
95 |
128,68 |
114,35 |
14,32 |
204,25 |
183 |
21,6 |
384 |
381,2 |
3,3 |
39,23 |
22 |
95 |
128,68 |
114,35 |
14,32 |
204,25 |
170 |
33,78 |
384 |
381,2 |
3,3 |
51,41 |
23 |
95 |
128,68 |
101,65 |
27,03 |
204,25 |
170 |
33,78 |
384 |
338,8 |
45,7 |
106,5 |