Учебная работа. Проектирование электрической станции

Учебная работа. Проектирование электрической станции

1. Выбор главной электронной схемы и основного оорудования

Главной электронной схемой именуется схема электронных и трансформаторных соединений меж главными элементами электростанции, связанными с созданием, преобразованием и распределением электроэнергии.

Схема трансформаторных соединений меж генераторами и РУ главных напряжений именуется структурной электронной схемой. Она указывает распределение генераторов меж РУ разных напряжений и связей меж РУ.

В главной электронной схеме условно выделяют электронную схему собственных нужд станции.

1.1 Выбор структурной схемы

Структурную схему электронной части электростанций выбирают на основании технико-экономических вариантных расчетов. Для обычных начальных критерий структурную схему определяют совершенно точно, и ее проектирование сводится к выбору нужных трансформаторов.

Термо электроцентрали располагают в конкретной близости от центров местной перегрузки. Потому часть вырабатываемой энергии ТЭЦ могут выдавать в распределительные сети местной перегрузки на генераторном напряжении, и часть — в распределительные сети системы на напряжениях 110-220 кВ.

Выбор структурной схемы ТЭЦ производят, исходя из последующих критерий:

1. Мощность местной перегрузки 6-10 кВ не наименее 30% установленной мощности электростанции.

2. Мощность агрегатов 32-63 МВт.

Если данные условия производятся, то целенаправлено создание генераторного напряжения (ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации)), к которому подключаются генераторы и кабельные полосы сети местной перегрузки.

Рм.н = 80 МВт

Рэл? = 4?30 + 2?60 = 240 МВт

Рс.н = 12% ? Рэл? = 12% ? 240 = 28,8 МВт

Мощность электростанции без учета собственных нужд:

Рэл = Рэл? — Рс.н = 240 — 28,8 = 211,2 МВт

Для сотворения ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации) нужно, чтоб производилось условие:

Рм.н ? 0,3Рэл = 0,3•211,2 = 63,36 МВт

80 МВт > 63,36 МВт

Условия производятся, как следует, генераторы мощностью 32 МВт целенаправлено соединить в ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации). Структурная схема показана на рисунке 1.1.

На ней показаны генераторы (Г); ОРУ-110 кВ; ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации) — 6,3 кВ; местная перегрузка (Рм.н); перегрузка собственных нужд (Рс.н); трансформаторы связи (ТС) и блочные трансформаторы (ТБ). Генераторы мощностью 32 МВт присоединены к ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации), а генераторы 63 МВт присоединены по блочному принципу, с целью уменьшения токов КЗ на ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации).

Набросок 1.1

1.2 Выбор генераторов

Турбогенераторы для ТЭЦ выпускают номинальной мощностью 2,5; 4,0; 6,0; 12; 30; 50; 60 (63); 100; 150; 200; 220; 300; 500; 800; 1200 МВт.

К ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации) присоединены 4 генератора типа ТВС-32У3.

В блоке генератор-трансформатор употребляются генераторы типа ТВФ-63-2У3.

Паспортные данные генераторов приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1

Параметр

ТВС-32-У3

ТВФ-63-2У3

Схема соединения

Д

Y

Номинальная частота вращения (в о/мин)

3000

3000

Номинальная полная мощность МВ•А

40

78.75

Номинальная активная мощность МВт

32

63

Номинальное напряжение, кВ

10,5

10,5

Cos ?

0.8

0.8

Номинальный ток, кА

2,2

4,33

Uf ном, В

219

If ном, А

488

1325

? ном, %

98.3

98.4

Х»d, о.е

0.153

0,153

1.3 Выбор трансформаторов

Мощность, передаваемую через трансформаторы определяют с учетом разных значений: cosц — генератора, потребителей собственных нужд и местной перегрузки.

Выбор трансформаторов связи

,

Где Р?г; Q?г — суммарные активная и реактивная мощность, присоединенных к ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации) генератора.

Рс.н; Qс.н — активная и реактивная мощность собственных нужд.

Рм.н; Qм.н — активная и реактивная мощность местной перегрузки.

Определим мощность передаваемую трансформатором связи в обычном зимнем режиме.

Рм.н=80 МВт

?Рг=4х32=128 МВт

?Qг=?Рг х tg ?

Tg ц определим из cos ц=0.8

Tg ц= tg (accos ц)= tg (accos 0.8)= tg ц=0.75

?Qг=128 х 0,75=96 МВАр

Рс.н= 12% х ?Рг= 15,36 МВт

Qс.н= 12% х ?Qг= 11,52 МВАр

Определим местную реактивную нагрузку.

Qм.н макс. = tg ц х Р м.н = 0,75 х 80 = 60 МВАр

Определим расчетную мощность в обычном зимнем режиме.

Определим мощность передаваемую трансформаторами связи в обычном летнем режиме.

?Рг = 128 МВт Рс.н = 15,36 МВт

?Qг = 96 МВ•Ар Qс.н = 11,52 МВ•Ар

Определим активную и реактивную мощность местной перегрузки.

Рм.н мин = К х Рм.н макс.

К — коофициент, учитывающий понижение перегрузки = 0,8

Рм.н мин. = 0,8 х 80 = 64 МВт

Qм.н мин. = tg ц х Рм.н мин. = 0,75 х 64 =48 МВАр

Определим расчетную мощность в обычном летнем режиме.

Определим расчетную мощность передаваевую трансформаторами в аварийном режиме (1 генератор мощностью 32 МВт отключен).

?Рг = 3 х 32 МВт =96 МВт

?Qг = ?Рг х tg ц = 96 х 0,75 = 72 МВАр

Рм.н макс. = 80 МВт

Qм.н макс. = 60 МВАр

Определим мощность собственных нужд.

Рс.н = 12% х 96 = 11,52 МВт

Qс.н = 12% х 72 = 8,64 МВАр

Определим расчетную мощность в аварийном режиме.

Sрасч. макс. = Sрасч. 2 = 60,8 МВт

По наибольшей расчетной перегрузке определяем мощность всякого из 2-ух трансформаторов связи согласно условию:

kn — коэффициент перегрузки трансформатора = 1,4

Мощность трансформатора Sн.т > 43,43 МВт х 1000 = 43430 кВт

Избираем трансформаторы типа ТРДН — 63000/110. Паспортные данные приведены в таблице 1.2.

Выбор блочных трансформаторов.

66 МВт = 66000 кВт

Избираем трансформаторы типа ТРДН — 80000/110. Паспортные данные приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Параметр

ТРДН-63000/110

ТРДН-80000/110

Sном. МВА

63

80

Uв.н. кВ

115

115

Uн.н. кВ

10,5

10,5

Рк. кВ

245

310

Рх.х. кВт

50

58

Uк.%

10,5

10,5

Iх.х.%

0,5

0,45

1.4 Выбор электронной схемы распределительного устройства генераторного напряжения (ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации))

Избираем секционированную систему сбора шин.

Набросок 1.2

1.5 Выбор секционных реакторов

Избираем номинальный ток реактора.

Iг ? (0,6; 0,7) ? Iнгс

Iнгс (номинальный ток генератора в секции) = 3,67 ? 2 = 7,34 кА

0,6 ? 7,34 = 4,4 кА

1.5.2 ток, протекающий через реактор при выключении первого трансформатора связи.

Набросок 1.3

Мощность перетока (Рпер) =

Рг = 32 МВт

Рм.н. =80 МВт

Рс.н. = 15,36 МВт

Рпер. = 16,32 МВт

ток перетока определим по формуле:

Iпер. = кА

Избираем реактор РБ-10-1600-0,14У3. Паспортные данные приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3

Uном. кВ

10

Iдлит. кА

1600

Хр. кОм

0,14

Iэл.динамической стойкости кА

66

Iтермической стойкости кА

26

Утраты напряжения в реакторе определим по формуле:

%

4,38% < 6% — данный реактор соответствует нормам.

1.6 Избираем электронную схему ОРУ

Набросок 1.4

1.7 Выбор электрической схемы собственных нужд

Выбор трансформаторов собственных нужд неблочной части станции.

Где n = 2 (число секций)

0,9 — расчетный переводной коофициент

Рсн.макс = 15,36 МВт

Руст. — Р?г = 128 МВт

S?нг = 40 ? 4 = 160 МВ·А

МВ·А

Избираем трансформатор ТДНС-10000/10. Паспортные данные трансформатора приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4

ТДНС-10000/10

ТРДНС-25000/10

Sном. кВ·А

10000

25000

Uв.н кВ

10,5

10,5

Uн.н кВ

6,3

6,3

Рк кВт

60

115

Рх.х кВт

12

25

Uк %

8

ВН-НН — 10,5

НН1-НН2-30

Iх.х %

0,75

0,65

Выбор трансформаторов собственных нужд блочной части станции.

МВ·А

Избираем трансформатор ТРДНС-25000/10. Паспортные данные трансформатора приведены в таблице 1.4.

1.8 Выбор схемы питания местного района

Набросок 1.5

2. Расчет токов недлинного замыкания

2.1 Расчет характеристик частей схемы

Составим расчетную схему (набросок 2.1)

Набросок 2.1

Приведение частей схемы к базовым условиям.

За базовую мощность принимаем величину Sб = 1000 МВ·А

За базовое напряжение принимаем напряжение Uб = 10,5 кВ

Базовый ток определяется по формуле:

кА

Приведем к базовым условиям сопротивление генератора согласно формуле:

Х?d = 0,153 (табл. 1.1)

Sн.г. = 40 МВ·А (табл. 1.1)

Хг1* = Хг2* = Хг3* = Хг4* = о.е.

Аналогично для генераторов Г5 и Г6

Х?d = 0,153 (табл. 1.1)

Sн.г. = 78,75 МВ·А (табл. 1.1)

о.е.

Приведем к базовым условиям сопротивление трансформаторов связи и блочных трансформаторов согласно формуле:

о.е.

Приведем к базовым условиям сопротивление секционных реакторов согласно формуле:

Хр = 0,14 (табл. 1.3)

Приведем к базовым условиям сопротивление системы.

о.е.

Составим схему замещения согласно расчетной схеме, приняв источник в виде сопротивления и ЭДС. Схема замещения на рисунке 2.2.

Набросок 2.2

Х1; Х2 = 1,91 о.е.

Х3; Х8 = 1,94 о.е.

Х5; Х6 = 1,66 о.е.

Х7; Х9 = 1,31 о.е.

Х4 = 1,4 о.е.

Хс = 1,375 о.е.

2.2 Преобразование схемы замещения к простейшему виду

Сложим поочередно сопротивления Х3 и Х7; Х8 и Х9 и получим сопротивление Х10 и Х11.

Х10 = Х7 + Х3 = 1,31+1,94=3,25 о.е.

Х11 = Х8 + Х9 = 1,94+1,31=3,25 о.е.

Схема представлена на рисунке 2.3

Набросок 2.3

Сложим параллельно сопротивления Х10 и Х11 получим сопротивление Х12.

о.е.

Схема представлена на рисунке 2.4

Набросок 2.4

Сложим параллельно сопротивления Х12 и Хс получим сопротивление Х13.

о.е.

Схема представлена на рисунке 2.5

Набросок 2.5

Преобразуем треугольник сопротивлений Х5; Х4; Х6 в звезду. (набросок 2.6).

о.е.

о.е.

о.е.

Набросок 2.6

Сложим поочередно сопротивления Х13 и Х14, а так же Х2 и Х16 получим сопротивление Х17 и Х18. (набросок 2.7)

о.е.

о.е.

Набросок 2.7

Сложим параллельно сопротивления Х17 и Х8 получим сопротивление Х19. (набросок 2.8)

о.е.

Набросок 2.8

Поочередно сложим сопротивление Х15 и Х19 получим сопротивление Хэкв. (набросок 2.9)

о.е.

Набросок 2.9

Определим результирующее сопротивление Хрез. параллельно сложив Х1 и Хэкв. (набросок 2.10)

о.е.

Набросок 2.10

2.3 Определение коэффициентов токораспределения в ветвях

Используя способ чужого сопротивления определяем коэффициент токораспределения в параллельных ветвях, приняв Срез. = 1 Для Хэкв;

о.е.

Для Х1;

о.е.

Коэффициенты токораспределения для сопротивлений, соединенных поочередно, схожи тому, что соответствуют эквивалентному сопротивлению, как следует:

С15 = С19 = Сэкв. = 0,58 о.е.

Для Х 17; Х18

Для Х2; Х16

С2 = С16 = С18 = 0,35 о.е. (соеденены поочередно)

Для Х14; Х13;

С14 = С13 = С17 = 0,37 о.е. (соеденены поочередно)

Для Хс:

ДляХ12:

Для Х11:

С11 = С3 = С8 = 0,08 о.е.

Выполним проверку:

С1 + С2 + С3 + С8 + Сс =Срез.

0,41 + 0,35 + 0,08 + 0,08 + 0,2 =1,1

Коэффициенты токораспределения были найдены правильно.

2.4 Расчет токов КЗ способом расчетных кривых

Определение расчетных сопротивлений лучей схемы

Схема представлена на рисунке 2.11

Набросок 2.11

Схема замещения схемы представлена на рисунке 2.12

Набросок 2.12

Коэффициент токораспределения лучей:

С1,2 = С1 = 0,41 о.е.

С3,4 = С2 = 0,35 о.е.

С5,6 = С12 = 0,17 о.е.

Сс = 0,24 о.е.

Определим мощности лучей.

Sл1=Sг1+Sг2= 80мВ·А

Sл2=Sл1= 80мВ·А (т.к. они схожи)

Sл3=Sг5+Sг6=157,5 мВ·А

Sл4=Sс=800 мВ·А

Хрез=0,78 о.е Sб=1000 мВ·А (см. п. 2.3 и 2,1)

Расчетное сопротивление лучей:

Определение повторяющейся состовляющей тока

По расчетным кривым для всякого значения Х расч найдем относительные токи в момент времени t=0 и t=0,1

t=0 t=0.1

1 луч. Iп1=13 Iп1=8,5

2 луч. Iп2=9 Iп2=7,5

3 луч. Iп3=6,5 Iп3=4,9

4 луч. Iп4=1,42 Iп4=1,3

Базовые токи лучей

Базовые токи определяются по формуле:

Определим повторяющуюся составляющую в момент времени t=0

Iп01=Iп01·Iбл1=13·4,4=57,2 кА

Iп02=Iп02·Iбл2=9·4,4=39,6 кА

Iп03=Iп03·Iбл3=6,5·8,67=56,35 кА

Iп04=Iп04·Iбл4=1,42·44=62,5 кА

Повторяющаяся составляющая t=0=Iп1+Iп2+Iп3+Iп4=215,65 кА

Определим повторяющуюся составляющую в момент времени t=0,1

Iп0,11=8,5·4,4=37,4 кА

Iп0,12=7,5·4,4=33 кА

Iп0,13=4,9·8,6=42,5 кА

Iп0,14=1,3·44=57,2 кА

Повторяющаяся составляющая t=0,1= =Iп0,11+Iп0,12+Iп0,13+Iп0,14=170,1 кА

Расчет ударного тока КЗ

Ударный ток КЗ определяется по формуле:

kуд — ударный коэффициент

Для: Л1 kуд=1.961 Та1=0,249

Л2 kуд=1,961 Та2=0,249

Л3 kуд=1,955 Та3=0,222

Л4 kуд=1,88 Та4=0,08

Ударный коэффициент определяем по таблицам

Ударный ток:

Расчет апериодической составляющей тока КЗ в точке К

3. Выбор аппаратуры расчетного ответвления и сечения кабеля

3.1 Выбор выключателя

электронный замещение токораспределение схема

Схема расчетного ответвления показана на рисунке 3.1

Набросок 3.1

Номинальный ток выключателя определяется по формуле:

Определим ток утяжеленного режима

За ранее избираем выключатель марки ВМПЭ-10-630-20У3. Его характеристики в таблице 3.1

Таблица 3.1

Uном. кВ

10

Iном. А

630

Iоткл. кА

20

Iэл.дин. стойкости кА

52

Iтерм.стойкости кА

20

t терм. стойкости сек.

8

t собственного откл. сек.

0,095

Iном. Вкл. кА

20

3.2 Выбор реактора

Определение требуемого сопротивления реактора

Результирующее сопротивление цепи КЗ до установки реактора.

Схема замещения цепи показана на рисунке 3.2

Набросок 3.2

Требуемое сопротивление цепи КЗ определяется по формуле:

Определим требуемое сопротивление реактора.

Хр.треб=Хрез.треб-Хрез=2,89-0,028=2,86 оМ

Определим токи протекающие через реактор в обычном и утяжеленном режимах.

Где п—количество ответвлений первой ветки реактора.

Ррасч=5,4

Где п?-количество ответвлений от 1-го реактора.

Избираем реактор типа РБС-10-2?1000-0,14У3. характеристики приведены в таблице 3.2

Таблица 3.2

Uном. кВ

10

Iдлительно-допустимый А

2?1000

Ном.инд. сопр. Хр. оМ

0,417

Iэл.дин. стойкости кА

63

Iтерм.стойкости кА

24,8

Допуст.время деяния Iтерм.стойкости сек.

8

Проверка реактора

Определим фактическое

Хрез=0,76 (см. п. 2)

Хр=0,417 (см. табл. 3.2)

Проверим реактор на электродинамическую стойкость.

Для этого обязано производиться условие: Iуд < Iэл.дин.

Iуд = 13,39

13,69 < 63 — условие производятся.

Проверим реактор на тепловую стойкость.

Для этого обязано выполнятся условие: вк расч. < вкат.

вкат. =Iт.с2 · tтерм.стойк.=24,82·8=4920,32 кА·сек

вк.расч=Iпо.факт2·(фоткл.+Та)

фоткл.=tс.в.+tр.з.=0,095+4=4,095

tр.з.=4 сек.

вк.расч=4,83 (4,095+0,249)=20,98

Утраты напряжения в реакторе

Определим утраты напряжения:

ДU% =

Iнорм.=0,78

Хр=0,417

Sinц=0.6

ДU обязано быть < 6%

ДU%% < 6%

Условие производится.

Определим остаточное напряжение на шинах КЗ за реактором.

3.3 Выбор выключателя. Проверка

характеристики проверяемого выключателя в таблице 3.1

Uв =10

Iутяж.= 1< Iн.в=630

Проверка на электродинамическую стойкость

Для выполнения этого обязано производиться условие:

iуд. < Iэл.дин.

Iэл.дин. =52 кА

iуд =13,39

Условие производится.

Проверка на тепловую стойкость

Для выполнения этого обязано производиться условие:

вк расч. < вкат.

вк.расч=20,98

вкат. =Iт.с2 · tс.=202·8=3200 кА·сек

Условие производится.

3.4 Выбор разьединителя

Определим рабочий ток через разьединитель

Uр = 10 кВ

кА

По рабочему току избираем разьединитель типа РВРIII-10/2000У3

характеристики разьединителя приведены в таблице 3.3

Таблица 3.3

Uном. кВ

10

Iном. А

2000

Iэл.дин. стойкости кА

85

Iтерм.стойкости кА

31,5

время деяния Iтерм.стойкости сек.

4

Проверка на электродинамическую стойкость

Для выполнения этого обязано производиться условие: iуд. < Iэл.дин.

iуд =13,39

Iэл.дин. =52 кА

Условие производится.

Проверка на тепловую стойкость

Для выполнения этого обязано выполнятся условие: вк расч. < вкат.

вк.расч=20,98

вкат. =Iт.с2 · tт.с.=31,52·4=126 кА·сек

Условие производится.

3.5 Выбор кабеля

Определим ток обычного режима

Определим ток в утяжеленном режиме.

Iутяж=2·Iр.н.=2·0,39=0,78

Iпо.факт.=4,9 (п. 3.2.2)

Согласно ПУЭ для кабелей с картонной изоляцией с дюралевыми жилами при Тч.макс. = 6000 часов принимаем экономическую плотность тока jэк=1,2 А/мм2

Определим экономическое сечение кабеля

Наибольшее сечение для трехжильных кабелей = 240мм2, потому примем питание местной перегрузки по двум кабелям в обычном режиме с условием, что имеется 3-ий запасный кабель такого же сечения. Схема питания на рисунке 3.3.

Iутяж?.=2·Iр.н? = 0,39

qэк? = ==162,5

Набросок 3.3

Принимаем трехжильный кабель с картонной пропитанной изоляцией с дюралевыми жилами марки ААБ сечением 240 мм2, Iдоп.=0,335 кА

загрузка полосы.

%

Определим допустимый аварийный ток.

Iдл.доп.=Iдоп. =0,335к А

Iав. = 1,25·0,335=0,418 кА

Iутяж. = Iутяж?. = 0,39 < Iав = 0,418

Данный кабель подступает.

Проверка на тепловую стойкость

Определим исходную температуру кабеля в обычном режиме.

Q1 = Q3+(Qдоп.-Q3)·()2

Qдоп=65?

Q3=Qпочв.=15?

Q1=15+(65-15)·()2=32?

3.6 Выбор разъединителя на любом из присоединений

Определим рабочий ток через разъединитель

Рразъед?. = = 2,7 мВт

Мощность передаваемая через разъединитель.

Избираем разъединитель марки РВ-10/400 У3. характеристики разьединителя приведены в таблице 3.4

Таблица 3.4

Uном. кВ

10

Iном. А

400

Iэл.дин. стойкости кА

41

Iтерм.стойкости кА

16

время деяния Iтерм.стойкости сек.

4

Проверка на электродинамическую стойкость

Для выполнения этого обязано производиться условие:

iуд =13,39 (п. 3.2.2)

Iэл.дин. =41 кА

iуд =13,39 < Iэл.дин. =41

Условие производится.

Проверка на тепловую стойкость

Для выполнения этого обязано производиться условие:

вк расч. < вкат.

вк.расч=20,98

вкат. =Iт.с2 · tт.с.=162·4=1024 кА·сек

вк.расч=20,98 < вкат. = 1024

Условие производится, данный разъединитель удовлетворяет всем предъявленным условиям.

Заключение

В данном курсовом проекте рассчитана электронная часть термический электростанции. В процессе работы была выбрана схема ТЭЦ, силовые трансформаторы, трансформаторы собственных нужд. Произведен выбор целесообразного метода ограничения токов КЗ, электронной схемы РУ. Рассчитаны токи недлинного замыкания и выбраны коммутационные аппараты. Получен навык проектирования электронной части электростанции.

Перечень использованных источников

1. Неклепаев Б.Н. Электронная часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: учеб. пособие для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 608 с.: ил.

2. Электрооборудование станций и подстанций: учебник для сред. проф. образования / Рожкова Л.Д., Карнеева Л.К., Чиркова Т.В. — 4-е изд., стер. — М.: Издательский центр «Академия», 2007. — 448 с.: ил.

электронные системы и сети в примерах и иллюстрациях: учеб. пособие для электроэнерг. спец. / В.В. Ежков; Под. ред. В.А. Строева. — М.: Высш. шк., 1999. — 352 с.: ил.

]]>