Расчет параметров электростанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Выбор генераторов

На электростанциях для выработки трехфазного переменного тока применяются синхронные генераторы трехфазного переменного тока.

Выбор генераторов производится по его мощности.

Тип генератора

Pном, МВт

Sном, МВА

Cos ц град

Uном, кВ

nном, об/мин

К.П.Д %

Х» d

Iном, кА

Система возб.

Охлаждение

Обм. стат.

Обм. рот.

Стали стат.

ТВФ-60-2

60

75

0.8

10.5

3000

98,5

0.195

6.88

М

КВр

НВр

Вр

Вд - водяное охлаждение

Вз - воздушное охлаждение

Вр - водородное охлаждение

Н - непосредственное охлаждение

К - косвенное охлаждение

Рис. 1. Схема электромашинной системы возбуждения

В качестве возбудителя применяется генератор постоянного тока, сочлененный с валом генератора и вращается с ним с одинаковой частотой вращения

Повышенная частота 500 Гц, позволяет уменьшить габариты в системе возбуждения и повысить её быстродействие. Для получения переменного тока повышенной частоты 500 Гц, статору и ротору возбудителя предаётся зубчатая структура. Создание пульсирующего магнитного потока (Ф) происходит за счёт смещения зубцов вращающегося ротора относительно зубцов статора.

При этом изменение частоты переменного магнитного потока, а значит и частоты ЭДС будет пропорциональна числу зубцов ротора Z₂.

Для получения частоты f =500 Гц необходимо 10 зубцов на роторе.

2. Выбор двух вариантов схем проектируемой электростанции

Вариант 1

Рис. 2

На станции установлены три генератора G₁, G₂ подключены к шинам ГРУ. Нагрузка получает питание с шин ГРУ.

G₃ соединен в блок с повышающим трансформатором T₃.

Связь с системой осуществляется по воздушным линиям 110 кВ.

Вариант 2

Рис. 3

В отличие от Варианта 1 на шинах ГРУ подключено 3 генератора.

3. Выбор силовых трансформаторов

Вариант 1

Выбор трансформаторов связи.

Трансформаторы связи должны обеспечивать выдачу в энергосистему всей мощности генераторов за вычетом нагрузки собственных нужд и нагрузок потребителей 6 кВ. Мощность трансформаторов связи определяется по максимальному перетоку мощности между ГРУ-6 кВ и ОРУ 110 кВ в трех режимах работы:

Режим максимальной нагрузки.

 (1)

Где: P_G, Q_G - активная и реактивная мощности генератора. (МВт, Мвар);

P_сн, Q_сн - активная и реактивная мощности нагрузки на собственные нужды. (МВт, Мвар);

n - число генераторов, подключенных к шинам ГРУ.

Мощность на собственные нужды определяется по формуле:

(2)

Где: n% - процент расхода электроэнергии на собственные нужды. Он зависит от типа станции и от вида топлива. (Для нашего случая

n% = 7%)

К_с - коэффициент спроса. (Для нашего случая К_с=0,8).

МВт

Мвар

Мвар

Мвар

 Мвар

Где:

- активная и реактивная мощности нагрузки в максимальном режиме. (МВт, Мвар).

Режим минимальной нагрузки.

, МВА (3)

Где: - активная, реактивная мощность нагрузки в минимальном режиме

, , (МВт, Мвар)

МВТ

Мвар

МВА

Аварийный режим.

Предположим, что один из генераторов подключенный к шинам ГРУ отключился.

S₃ = (4)

S₃ =

Тогда, мощность трансформаторов связи равна:

(5)

Где: S_{расч.max.} - это наибольшая мощность из трех режимов. (S₁, S₂, S₃);

1,4 - коэффициент допустимой перегрузки трансформаторов.

.

Принимаем к установке трансформаторы связи типа ТРДН-40000/110

Выбор блочного трансформатора

Выбор блочного трансформатора производится по мощности генератора за вычетом мощности нагрузки на собственные нужды.

(6)

S=

Принимаем к установке блочный трансформатор типа ТДЦ-80000/110

Вариант 2

Выбор трансформаторов связи.

Режим максимальной нагрузки.

МВА

МВА

Режим минимальной нагрузки.

, МВА

МВА

Аварийный режим.

Равен режиму максимальной нагрузки 1 варианта, т.к. один из генераторов отключен.

МВA.

Тогда: МВА.

Принимаем к установке трансформаторы связи типа: ТРДН-80000/110

Тип Трансформатора	Номинальное U, кВ	Потери, кВт	UКЗ, %	IКЗ, %	Примечание
	ВН	НН	ХХ	КЗ
ТДЦ-80000/110	121	6.3	85	310	11	0,6	Т3 (В1)
ТРДН-80000/110	115	6.3-6.3	58	310	10,5	0,45	Т1, Т2 (В2)
ТРДН-40000/110	115	6.3-6.3	34	170	10,5	0,55	Т1, Т2 (В1)

4. Выбор схем проектируемой электростанции

Экономическая целесообразность схемы определяется минимальными приведёнными затратами:

З = Р_н К + И + У, (7)

где: К - капиталовложение на сооружение электроустановки, тыс. руб.;

Р_н - нормативный коэффициент экономической эффективности, равный 0,12;

И - годовые эксплуатационные издержки, тыс. руб./год;

У - ущерб от недоотпуска электроэнергии, тыс. руб./год.

Капиталовложения К при выборе оптимальных схем выдачи электроэнергии и выборе трансформаторов определяют по укрупнённым показателям стоимости элементов схемы.

Вторая составляющая расчетных затрат - годовые эксплуатационные издержки определяются по формуле:

И=, (8)

где: Ра, Po - отчисления на амортизацию и обслуживание, %.

ДW - потери электроэнергии, кВт ч.

в - стоимость одного кВт ч потерь электроэнергии, коп./ кВт ч.

Вариант 1

Определяем потери электрической энергии в двухобмоточных трансформаторах Т1 и Т2.

(9)

где: Р_х - потери мощности холостого хода, кВт;

Р_к - потери мощности к.з., кВт;

S_max - расчетная (максимальная) нагрузка трансформатора, МВА;

S_ном - номинальная мощность трансформатора, МВА;

ф= (10)

Т_max - продолжительность работы трансформатора (обычно принимают Т=8760 ч);

ф - продолжительность максимальных потерь, определяется по кривой рис. 5-6 c396 в зависимости от продолжительности использования максимальной нагрузки Т_мах.

Определяем потери в блочном трансформаторе Т3.

Полные потери энергии:

(11)

кВтч

Вариант 2

Определяем потери электрической энергии в двухобмоточных трансформаторах Т1 и Т2.

ДWТ1, Т2=

Полные потери энергии:



Тип оборудования	Стоимость единицы, тыс. руб.	Вариант1	Вариант2
		Количество единиц, шт.	Общая стоимость, тыс. руб.	Количество единиц, шт.	Общая стоимость, тыс. руб
Трансформаторы связи ТРДН-80000/110	141•80	-	-	2	22560
Трансформаторы связи ТРДН-40000/110	110•80	2	17600	-	-
Блочные трансформаторы ТДЦ-80000/110	123•80	1	9840	-	-
Выключатель генераторный МГ-20	15•80	5	6000	5	6000
Выключатель секционный МГ-10	21•80	1	1680	2	3360
Ячейка ОРУ с выключателем	30•80	3	7200	2	4800
Итого К, тыс. руб.	42320	36720
Отчисление на амортизацию и обслуживание тыс. руб./год
Стоимость потерь электроэнергии в трансформаторах в?ДW•10-3, тыс. руб./год в=3 руб./кВт•ч	3•3.13•106•10-3=9390	3•2.26•106•10-3=6780
Годовые эксплуатационные издержки И=, тыс. руб./год
Приведенные затраты З = Рн К + И, тыс. руб./год	0,1242320+12944.88 =18023.28	0,12 36720+ +9864.48=14270.88

Р_а=6,4%

Р_о=2%

Вывод: На основании технико-экономических сравнений, вариант 2 более экономичный. В дальнейших расчетах принимаем этот вариант.

генератор трансформатор электростанция силовой

5. Выбор и обоснование схем распределительных устройств разных напряжений

Определяем количество воздушных линий связи с системой.

Число линий связи с системой выбирается по максимальной мощности, отдаваемой в систему со станции и мощности одной линии.

МВт. (12)

где: n - количество всех генераторов

MB

(13)

где: n - количество линий

Р_1W=50 (см. справочник)

Принимаем

Выбор схемы распределительного устройства.

На основании НТП станции на напряжение 110кВ в соответствии с числом присоединений, применяется схема с двумя присоединениями сборных шин.



Рис. 5

Достоинство схемы:

- При КЗ на одной из систем шин, присоединения этой шины могут быть переведены на другую систему шин.

Недостатки:

- Большое количество операций с разъединителями под напряжением.

- При отказе в работе шиносоединительного выключателя - это будет равносильно короткому замыканию на обеих системах шин.

Выбор упрощенной схемы на напряжение 6-10 кВ

На основании НТП (норм технологического проектирования) станция на напряжение 6-10 кВ применяется схема с одной системой сборных шин соединенных в кольцо.

Рис. 7

Достоинства схемы:

- наглядна и надежна;

- возможность применения КРУ, что уменьшает число присоединений к сборным шинам;

- при отключении одного из генераторов потребители данной секции получают питание с двух сторон, что создает меньшую разность напряжений на секциях.

Недостаток схемы:

- удорожание схемы, за счет соединения в кольцо.

6. Выбор схемы собственных нужд и трансформаторов собственных нужд

Рис. 8. Схема питания собственных нужд

Питание собственных нужд осуществляется от четырех рабочих трансформаторов собственных нужд (ТСН) с шин ГРУ-10 кВ и один с блока генератор-трансформатор.

Резервный ТСН подключен к ответвлению от трансформатора связи выше выключателя.

Все ТСН имеют устройства РПН.

На стороне 6 кВ всех ТСН устанавливаются выключатели.

Каждая секция собственных нужд 6 кВ имеет рабочий и резервный ввод.

Резервная магистраль собственных нужд секционируется.

Выбор ТСН и РТСН.

Мощность рабочего ТСН подключаемого к шинам ГРУ определяется по формуле:

S_тсн1-4 = (14)

Где: _тсн - Суммарная мощность ТСН, подключенных к шинам ГРУ;

n - число секций СН

(15)

Где: n% - процент расхода электроэнергии на собственные нужды, он зависит от типа станции и от вида топлива. (14%)

Р_уст - мощность всех генераторов присоединенных к шинам ГРУ

К_с - коэффициент спроса. (0,8)

Отсюда:

Принимаем к установке ТСН типа ТМНС-6300/10

Мощность ТСН5:

Т.к к одной секции ГРУ присоединены 2 ТСН, то мощность РТСН будет в 1.5 раза больше мощности рабочего ТСН.

МВА

МВА

Принимаем к установке РТСН типа ТДНС-10000/10.5

Тип трансформатора	Номинальное напряжение, кВ	Потери, кВт	Напряжение короткого замыкания, %	Ток холостого хода, %	Примечание
	ВН	НН	Холостого хода	Короткого замыкания
ТМНС-6300/10	10.5	6.3	8	46.5	8	0.8	ТСН1-ТСН4. РТСН

7. Выбор секционных реакторов на напряжение 10 кВ для ТЭЦ

Выбор производится по следующим параметрам:

1) По напряжению

U_уст ? U_ном, кВ

2). По току

I_мах ? I_ном, А

где: I_мах - максимальный ток нагрузки.

I_ном - номинальный ток в реакторе

(16)

S_ном - номинальная мощность генератора

1) 10 ? 10

2) кА

(17)

кА

2060 ? 2500 А

Принимаем реактор типа РБГ-10-2500-0,14.

8. Расчет токов короткого замыкания

Расчёт токов короткого замыкания производится для выбора или проверки параметров электрооборудования, а также для выбора или проверки установок релейной защиты и автоматики.

Расчетная схема электрической установки

Расчетная схема электроустановки - это упрощенная однолинейная схема электрической установки, где указаны все электрические параметры, которые влияют на ток короткого замыкания. Для упрощения расчетов в расширенной схеме для каждой электрической ступени вместо действительного напряжения на шинах указывается среднее напряженнее.

Рис. 9

Электрическая схема замещения

Это электрическая схема, которая по своим исходным данным соответствует расчетной схеме, но в которой все магнитные связи заменены электрическими.

Расчет сопротивлений электрической схемы производится в относительных единицах. За базовую величину принимается базовая мощность.

S_б=1000 МВА

сопротивление системы:

(18)

Где: - относительное номинальное сопротивление энергосистемы

Электрическая схема замещения электроустановки

Определим сопротивление всех элементов в относительных единицах:

Базовая мощность:

S_б=1000 МВА

Сопротивление генераторов G1-G3:

, (19)

где: - сверхпереходное сопротивление генератора.

Сопротивление трансформатора с расщепленной обмоткой определяется по формулам. На рисунке 10 показана схема замещения такого трансформатора.

Рис. 10

Сопротивление трансформаторов связи Т-1, Т-2:

Сопротивление реакторов определяется по формуле:



Рис. 11

Расчет токов КЗ к точке К-1



Рис. 12

Рис. 13

Преобразование закончено, так как каждый источник находится за одним результирующим сопротивлением от места КЗ.

Источник Формулы	С	G1+G2+G3	?
Хрез, о.е	0,189	1,7
S, MBA	1000	3Ч75=225
		5.02
	1	1
			29.51
	ky=1,608 Ta=0,02c	ky=1,955 Ta=0,25c	41.06
		2.95/1.18 = 2.5
	0.78	0.85
	0.78•26.56=20.72	0,85•2.95=2.5	23.23
ф, c	0,2	0,2
			1.89

Размещено на Allbest.ru

...