Электрическая часть электростанций и подстанций

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Выбор генераторов

В соответствии с заданием по табл. 2.1 выбираем генераторы необходимой мощности и класса напряжения (уч. «Электрическая часть электростанций и подстанций».

Таблица 1

Данные турбогенератора	ТВВ-200-2АУ3	ТВФ-110-2ЕУ3
Номинальная частота вращения, об/мин	3000	3000
Номинальная мощность	Полная, МВ*А	235,3	137,5
	Активная, МВт	200	110
Номинальное напряжение	15,75	10,5
Cos fном	0,85	0,8
Номинальный ток, кА	8,625	7,56
Схема соединения обмоток статора	YY	YY
Число выводов	9	9
Система возбуждения	ВЧ	ВЧ
Охлаждение	Обмотки статора	Н / Водой	КВР
	Стали статора	Н/В	НВР
	Обмотки ротора	Н/В	Н/В
98,6	98,6	98,4
Сопротивление X»d, отн. ед	0,1805	0,189
Масса, т		238	166,5
		170	101,7
		42,2	28,9

2. Выбор структурной схемы

Принимаем с учетом нагрузки два турбоагрегата по 110 МВА, подключенных к шинам ГРУ 10.5 кВ, два турбоагрегата 220МВА, подключенные по схеме блока КРУ-220кВ, связь между напряжением 10.5 кВ и РУ 220 предполагается выполнить с помощью двух трансформаторов связи.

3. Выбор трансформаторов

Выбор трансформаторов собственных нужд.

Производится по условию

Кс=0.8

S_сн = (P_сн%/100)*Pуст* Кс = (10/100)*110*0.8 = 8,8 МВА

Так как все генераторы одинаковой мощности, для блочной и неблочной части трансформаторы будут одинаковые. Выбираем трансформатор собственных нужд типа ТМНС-16000/20 (ТСН1, ТСН2).

Выбор блочных трансформаторов.

Производится по условию

S_полн?S_номG-S_сн=137,5-16=121,5 МВА

Принимаем трансформатор типа ТДЦ-125000/110 (Т3).

Выбираем трансформатор связи по перетокам мощности в трех режимах:

На проектируемой ТЭЦ предполагается установить два трансформатора связи. Для выбора номинальной мощности трансформаторов связи необходимо рассчитать перетоки мощности через них в трех режимах по формуле:

Sрасч=v(2PG - 2Pсн - Pнагр)² - v (2QG - 2Qсн - Qнагр)² МВА

Активная и реактивная мощности собственных нужд.

Р_сн=S_сн*cosцсн=16*0,8=12,8 МВт

Q_сн=P_сн*tgц_сн=12,8*0,75=9,6 Мвар

Реактивная мощность генератора:

Q_г=Р_G*tgц=200*0,62=124МВар

Реактивная нагрузка в максимальном и минимальном режимах на 10 кВ

Q_max=Pmax*tgцmax=160*0.62=99,2 Мвар

Q_min= Pmin*tgцmin =150*0.62=93 Мвар

Выбор трансформатора связи производится в трёх режимах:

1. Определяем расчётную нагрузку в минимальном режиме:

S_1расч=v(РG-Pсн-Рнагр min)²+ (2*QG-2Qсн - Qнагр min)²=v(2*200-2*12,8-150)²+ (2*124-2*9,6-93)²=178,64 МВА

2. Определяем расчётную нагрузку в максимальном режиме:

S_2расч =v(РG-Pсн-Рнагр max)²+ (2*QG-2Qсн - Qнагр max)² =v(2*200-2*12,8-160)² + (2*124-2*9,6-99,2)²=170,79 МВА

3. Определяем расчетную нагрузку в аварийном режиме при отключении одного генератора и максимальной нагрузки на шинах ГРУ.

S_3расч = v(РG-Pсн-Рнагр max)² + (QG-Qсн - Qнагр max)² =v(200-12,8-160)² + (124-9,6-99,2)²= 22,55 МВА

Мощность трансформатора связи выбираем по условию:

S_т = S_{расч. max} /К_п=178,64/1,4= 127,6 МВА

К_п=1.4

К_п - допустимый коэффициент перегрузки трансформатора

Принимаем к установке два двухобмоточных трансформатора типа ТРДЦН-160000/220 (Т1, Т2)

Выбор пускорезервных трансформаторов.

Согласно нормам технологического проектирования электростанций ВНТП-Т-88 на проектируемых ТЭЦ предусматриваем установку одного ПРТСН мощность которого определяем по условию:

S_пртсн=1.25*S_тсн

S_пртсн=1.25*25000= 31250 КВА

Принимаем к установке пускорезервный трансформатор типа ТДТН-40000/220.

Таблица 2

Тип	Sном кВ*А	Напряжение обмоток	Потери кВт	Uк%	Iх%	Габариты м
		ВН	НН	Рх	Рк			Длина	Ширина	Высота полная	Высота до крышки
ТДНС-16000/20	16	10.5	6.3	8	46.5	8	0.8	4.125	3.61	4.2	2.35
ТДЦ-125000/220	125	230	10.5	85	310	11	0.6	6.3	4.55	6.85
ТДН - 40000/220	25	230	11	14	58	10.5	0.9	5.8	3.5	5.3
ТДН - 160000/220	160	230	38.5	34	170	10.5	0.55	6	4.7	5.7

4. Выбор реакторов

Выбираем секционный реактор.

Выбор секционного реактора производится из условия

I_{ном р} ? 0.7*I_номG

I_номG ? S_{номG /} v3 * U_ном

Принимаем к установке секционный реактор типа РБДГ-10-4000-0.105.

Iдин = 97 кА Iтер = 38.2 кА Хр = 0.105

5. Расчет токов КЗ

Составляем расчетную схему ТЭЦ-620 МВт с указанием параметров всех элементов.

Выписываем данные.

Система:

S_{ном с}=5500 МВА Uср = 230 кВ X_с=1,1 Ом/км

Линии связи:

n = 5 L = 90 км Худ = 0.4 Ом/км

Трансформаторы Т1, Т2:

S_ном= 160 МВА U_к%=12.5%

Трансформатор Т3: S_{ном т3} = 125 МВА U_к%=11%

Т_1, Т₂: ТДЦ-125000/220 Т_3,4: ТРДЦН-160000/220

Генераторы G_1, G_2,: 137,5 МВА, X''d = 0.189Ом

G_3, G_4: 235,5 МВА, X» d= 0.1805

На основании расчетной схемы составляем схему замещения и определяем сопротивление элементов схемы замещения в относительных единицах.

Sб = 1000 МВА

Хр = 0.10

На основе расчетной схемы составляем схему замещения ТЭЦ-620 и определяем сопротивление элементов схемы замещения в относительных единицах.

Определяем сопротивление генераторов G_1, G_2,G_3,G₄:

X_G1=X_G2 = X_d'' (S_б/S_ном)=0.189*(1000/137.5)=1.37

X_G3=X_G4 = X_d'' (S_б/S_ном)=0.1805*(1000/235.5)=0.767 так как номинальная мощность генераторов одинакова, сопротивление тоже будет одинаковым.

Определяю сопротивление системы:

X₁₅= X_с ном * (S_б/S_ном) = 1,1 * (1000/5500) = 0.2

Определяем сопротивление трансформаторов:

X_т1=X_т2 = (X_т% / 100) * (S_б/S_ном)= (12.5/100) *(1000/160)= 0.781

Х_т3=X_т4 = (Х_т / 100) * (S_б/S_ном) = (11/100) * (1000/125) = 0.88

Определяю сопротивление секционного реактора:

X₅ = X_р * (S_б/U_ср²)= 0.105 * (1000/10.5²) = 0.95

Определяю сопротивление линии электропередачи:

X₁₀=X₁₁=X₁₂=X₁₃=X₁₄ = X_уд * L * (S_б/U_ср²) = 0.4 * 90 * (1000/230²) = 0.6804

Сопротивление реактора X₅ из схемы замещения можно исключить так как включено между узлами одинаковых потенциалов.

X₁₆=(X₁+X₇)/2=0.774

X₁₇=(X₃+X₈)/2=1.125

X₁₈=X₁₀/5+X₁₅=0,396

X₁₉=X₁₆//X₁₇=0.458

Начальное значение периодической составляющей тока КЗ

I_по=(Е_х»/х_*)*I_по

x_*-результирующее сопротивление ветви схемы; I_б-базовый ток.

Определяем базовый ток:

I_б=S_б/v3*U_ср=1000/v3*230=2.513 кА

1. Значения токов по ветви:

Находим I_по для C+G₁,₂:

I_{п0 C+G1,2} =(Е»/_X20)*I_б=(1/0,315)*2,513=7,977

Находим I_по для G_3,4:

I_п0=(Е»/X₁₉)* I_б =(1.13/2,25)*2,513=1,116 кА

Находим суммарное значение

I_п0=I_{п0 C+G1+G3}+I_{п0 G2}=7,971+1,116=9,239 кА

2. Находим ударный ток:

Известно, что максимальный ток кз возникает через 0.01 с от момента возникновения кз, а величина этого тока определяется по формуле:

Для ветви C+G_1,2:

К_у=1.72;

i_{у C+G1,2}=v2*К_у*I_п0=v2*1.975*2,513=3,524 кА

Для ветви генератора G_3,4:

К_у=1.975;

i_{у G2}=v2*К_у*I_п0=v2*1.85*34.131=19,40 кА

Находим суммарный ударный ток

i_у= i_{у C+G1,2 _}+ i_{у G3,4} =3,524+19,40=22,924 кА

3. Находим периодическую составляющую тока КЗ.

t_св=0.45 с

В формуле берется полная мощность, поэтому Cosц не учитывается.

I_ном=Р_ном/v3*U_cp*Cosц=110/(v3*10.5)=0,69 кА

I_п0/I'_ном=1,116/0,69 кА

	Iп,0	Iп,	iа,	iy
C+G1,2	7,977	7,977	2,517	19,40
G3,4	1,116	1,037	1,410	3,524
?	9,239	9,014	3,927	22,924

6. Выбор секционных реакторов для отходящих линий 10 кВ

Так как на отходящих линиях находятся одиночные реакторы, принимаем к установке секционные реакторы типа РБДГ-10-4000-0.105.

7. Выбор электрооборудования в цепи ВЛ 220 на стороне 220 кВ

Для выбора электрических аппаратов, токоведущих частей в заданных цепях необходимо определить величины расчетных токов продолжительностью режима:

I_норм - наибольший ток нормального режима;

I_max - наибольший ток ремонтного или послеаварийного режима.

Расчетные формулы для определения I_норм и I_max в основных целях электростанций и подстанций приведены в (1) стр. 213

1. Производим выбор выключателя в цепи ВЛ 220 кВ:

I_норм=I_ном.т= S_ном/v3*U_ном=160000/5v3*220=84,07 А

I_max =5/4* I_ном.т=5/4*84,07=105,09 А

В_к=I_по²(t_откл+Т_а)=9,239²*(0,045+0,115)= 13,657 кА²*с

По расчётным данным выбираем выключатель типа ВГТ-220 и разъединитель типа РГ-220.

Таблица 4

Расчётные данные	Каталожные данные
	Выключатель ВГТ-220	Разъединитель РГ-220/1000УХЛ1
Uуст= 230 кВ	Uном= 220 кВ	Uном= 220 кВ
Imax= 105,09 А	Iном= 2500 А	Iном= 1000А
In= 9,014 кА	Iоткл= 40 кА
ia= 3,927 кА	iа ном= 19,72кА
Iп0= 9,239 кА	Iдин= 40 кА
iу= 22,924 кА	iдин= 102 кА	iдин= 80кА
Вк= 13,657 кА2*с	Iтер2*tтер= 4800кА2*с	Iтер2*tтер=2976 кА2*с

Выключатель ВГТ-220 имеет ПЭ-21АУЗ.

Для разъединителя РГ-220 принимаем привод типа ПЧ-50 (по каталогу).

Сравнивая каталожные данные выбранных аппаратов с расчетными значениями видим, что выключатель ВГТ-220 и разъединитель РГ-220 удовлетворяют условиям термической и динамической стойкости.

Выбор трансформатора тока.

Выбираем (по напряжению) трансформатор тока типа ТФЗМ220У1 и заносим его данные в таблицу.

Таблица 5

Расчётные условия	Каталожные данные
	ТФЗМ220У1
Uуст= 220 кВ	Uном= 220кВ
Imax= 105,09 А	I1ном= 300А; I2ном=5А
iу= 22,924 кА	Не проверяются
Вк= 13,657 кА2*с	I2тер*tтер= 300кА2*с
r'2= 0,89 Ом	r2ном=1,2 Ом

Нагрузка измерительной обмотки S_2ном=20 В*А;

Для проверки допустимой нагрузке вторичной обмотки ТА составляем таблицу подключаемых приборов с указанием потребляемой ими мощности.

Таблица 6

Прибор	Тип	Нагрузка фаз Sприб. В*А
		А	В	С
Амперметр	Э-335	1.5	0.5	0.5
Ваттметр	Д-335	1,5		0.5
Варметр	Д-335	1.5		0.5
ИТОГО		4.5	0.5	1.5

Согласно ПУЭ по условию механической прочности во вторичных токовых цепях сечение медных проводов должно быть не менее 2.5 мм² (сечение алюминиевых проводов не менее 4 мм²), поэтому принимаем контрольный кабель КРВГ 4х2,5.

Выбор трансформатора напряжения.

В цепи ВЛ 220 кВ принимаем к установке измерительный трансформатор типа НКФ-220-58, данные которого заносим в таблицу.

Таблица 7

Тип TV	Класс напряжения, кВ	Uном обмоток, В	Номинальная мощность S2ном В*А, в классе точности
		первичной	вторичной	доп. вторичной	0.2	0.5	1	3
НКФ-220-58	220	220/v3	100/v3	100	-	400	600	1200

Для определения мощности, потребляемой КИП, подключенными к выбранному TV, составляем таблицу.

Таблица 8

Прибор	Место установки КИП	Тип	Мощность одной обмотки, В*А	Количество обмоток	Количество приборов	Мощность, потребляемая приборами, Sприб., В*А
ваттметр	ВЛ 220кВ	Д-335	1,5	2	5	15
варметр		Д-335	1,5	2	5	15
вольтметр		Э-335	2	1	1	2
частотомер		Э-372	3	1	1	3
Вольтметр рег.		Н-344	10	1	1	10
Счётчик акт.		Н-674	3	2	5	30
Счётчик реакт		Н-673	3	2	5	30
итого			24	11	23	105

Исходя из расчетов, имеем:

S_приб = 105 В*А < ? S_2ном В*А в классе точности 0.5, необходимом для подключения расчетных счетчиков.

Условие проверки TV по вторичной нагрузке выполнено. TV выбран правильно.

Выбор гибкой ошиновки.

В соответствии с ПУЭ сечение шин в пределах РУ всех напряжений выбирается по условию нагрева допустимым током нагрузки, чтобы

Imax < Iдоп

Принимаем провод марки АС 400/22 (табл. 3,3 [1]); d0= 26.6 мм,

Фазы расположены горизонтально. Расстояние между фазами 400 см

(табл. П3.16 стр. 189 практикум)

Проверка ошиновки, выполненной голыми проводами на ОРУ, на термическую стойкость не производится.

Проверка проводов на схлестывание не производится, так как Iп0=9,239 кА < Iп0доп.= 20 кА

Проверка по условию коронования.

Проверка по условиям короны необходима для гибких проводников при напряжении 35 кВ и выше.

Определяем начальную критическую напряженность электрического поля по формуле:

Е₀ = 30,3 * m * [1 + 0,299/Vr₀], кВ/см = 26,88

где г₀ = 0,5 d₀, см - радиус провода

т - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода (для многопроволочных проводов т= 0,82

Напряженность электрического поля около поверхности нерасщепленного провода определяется по выражению:

Е = (0,354 * U) / [r₀ * lg (Dсp/ r₀)], кВ/см = 4.08

где U = I.IUhom - линейное напряжение, кВ; D_cp - среднее геометрическое расстояние между проводами, см

При горизонтальном расположении фаз D_cp = 1,26 D, где D - расстояние между соседними фазами, см.

Провода линий электропередач напряжением 35 кВ и более, провода длинных связей блочных трансформаторов с ОРУ, гибкие токопроводы генераторного напряжения проверяются по экономической плотности тока

где I_норм - ток нормального режима; J₃ - нормированная плотность тока, А/мм² (табл. 4.5 стр. 233 [1])

Найденное сечение округляется до ближайшего стандартного.

В качестве провода АС принимаем провод марки АС 240/32

Iдоп= 605 А> Iнорм

Выбор подвесных изоляторов.

Предполагается скомплектовать гирлянду из подвесных стеклянных изоляторов типа ПС-70В у которого D=255 мм, длина пути утечки Lут=290 мм

Определяем поправочный коэффициент:

Определяем эффективную длину утечки:

Определяем количество изоляторов в гирлянде:

Где рекомендуемая удельная длина пути утечки в зависимости от района загрязнения;

и_э - наибольшее линейное напряжение данного класса изоляции (принимается 1,1 U_H0M) (стр. 219, табл. 23.2 «техника высоких напряжений»)

Принимаем ПС изолятора в гирлянде типа ПС -70В

Для защиты изоляции электрооборудования от перенапряжения предусматриваем ограничитель перенапряжения типа ОПН-220У1.

8. Выбор оборудования на стороне 6.3 кВ

I_норм = I_{ном т} = S_тсн/v3*U_ном= 10000/v3*6.3 = 917.51 А

I_max = 1.4 * I_{ном т} = 1.4 * 917.51 = 1284.54 А

Принимаем выключатель типа ВВЭ-10-31.5/2000УЗ

Таблица 9

Тип	Uном кВ	Iном А	iдин А	tс.в.откл. с
ВВЭ-10-31.5/2000УЗ	10	2000	80	0.06

Выбранный выключатель устанавливается в КРУ и имеет втычные контакты. Привод электромагнитный.

Выбираем трансформатор тока марки ТВЛМ6-УЗ.

Таблица 10

Тип	Uном кВ	I1ном А	I2ном А	S2ном
ТВЛМ6-УЗ	6	400	5	15

Выбираем трансформатор напряжения НТМИ-6-66-УЗ.

Таблица 11

Тип	Номинальное напряжение обмоток	Максимальная мощность В*А
	первичной	Основной вторичной	дополнительной
НТМИ-6-66-УЗ	6	100	100/3	640

Выбранное оборудование проходит по номинальным данным.

Выбор сборных шин 6.3 кВ.

Выбор шин производится по допустимому току:

Принимаем однополосные сборные алюминиевые шины: сечение 640, I_доп = 1320 А.

В качестве РУ 6.3 кВ принимаем КРУ типа КК-104-М.

Таблица 12

Параметры	КК-104-М
Uном	6 кВ
Iном главных цепей	1600 А
Iном сборных шин	1600 А
Тип воздушного выключателя	ВВЭ-М-10-20
Трансформатор тока	ТОЛ-10-УЗ

9. Выбор оборудования на стороне 10 кВ

генератор напряжение трансформатор электрооборудование

I_max = 7,499 А

Принимаем выключатель типа ВМП-20-90. Привод ПС-31.

Таблица 13

Тип	Uном кВ	Iном А	iдин А	Iдин А	tс.в.откл. с
ВМП-20-90	10	11200	102	40	0.06

Выбираем разъединитель марки РВ-20. Привод ПЧ-50.

Таблица 14

Тип	Uном кВ	I1ном А	Iдин
РВ	10	11200	40

Выбираем трансформатор тока марки ТШВ15.

Таблица 15

Тип	Uном кВ	I1ном А	I2ном А	S2ном
ТШВ15	10	8000	5	30

Выбираем трансформатор напряжения ЗНОЛ, 06.

Таблица 16

Тип	Номинальное напряжение обмоток	Максимальная мощность В*А
	первичной	Основной вторичной	дополнительной
ЗНОЛ, 06	10/v3	110/v3	100/3	630

Выбранное оборудование проходит по номинальным данным.

Размещено на Allbest.ru

...