(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Проектирование электрической части КЭС мощностью 2400 МВт
Министерство образования Русской федерации
Казанский муниципальный энергетический институт
Дипломный проект
по дисциплине: Электронная часть электростанций и подстанций
Тема:
Проектирование электронной части КЭС мощностью 2400 МВт
Казань 2015
Содержание
1. Выбор типов и конструкции синхронных генераторов
2. Разработка вариантов структурных схем
3. Выбор силовых трансформаторов и автотрансформаторов
4. Технико-экономическое сопоставление схем
5. Выбор схем РУ
6. Разработка схем СН
7. Расчет токов трехфазного КЗ
8. Выбор аппаратов и проводников
Заключение
Литература
Паспорт станции:
Тип и мощность станции: КЭС-2400 МВт
Связь с энергосистемой на напряжении 500 кВ по двум воздушным линиям. характеристики системы: мощность 6000 МВА, сопротивление 0,93. От шин 220 кВ отходят 4 воздушные полосы в районную сеть, на 10 кВ получает питание местная перегрузка.
Размещение: Республика Татарстан
Горючее: основное — газ, запасное — мазут
Система технического водоснабжения: прямоточная река
Турбины: 8 x К-300
Турбогенераторы типа ТГВ-300-2У3. Генераторы имеют высокочастотную систему возбуждения, водородную систему остывания.
Блочные силовые трансформаторы типа ТДЦ-400000/220 и ТДЦ-400000/500 и автотрансформаторы связи типа АОДЦТН-267000/500/220.
1. Выбор типа и конструкции синхронных генераторов
Для выработки электроэнергии на КЭС употребляют синхронные турбогенераторы трехфазного переменного тока. Номинальная мощность турбогенераторов выбирается в согласовании с номинальной мощностью турбин , исходя из условия:
На проектируемой КЭС установлено 8 турбин:
8 турбин К-300- конденсационная, без промышленных отборов ,мощ. 300МВт
Для турбин К-300 избираем генераторы типа ТГВ-300-2УЗ.
Главные данные избранных генераторов занесены в табл. 1.
Таблица 1
Главные характеристики генераторов
Тип генератора
Sном., МВА
Сos ц
Iном., кА
Uном., кВ
Ном. частота вращения, о/мин
, о.е.
ТГВ-300-2У3
353
0,85
10.2
15.75
3000
0,195
ТГВ-300-2УЗ — турбогенератор с водородным форсированным остыванием. Генератора статор имеет косвенное водородное остывание, а ротор — конкретное водородное, когда водород подается вовнутрь полых проводников со стороны торцевой части ротора.
Система возбуждения — частотная, возбуждение от машинного возбудителя переменного тока завышенной частоты, соединенного конкретно с валом генератора через раздельно стоящее выпрямительное устройство.
Переводим графики нагрузок из относительных единиц в абсолютные (МВт):
Рис. 1. Дневной график выработки Рис. 2. Дневной график употребления активной мощности генераторами активной мощности по сети КЭС.220 кВ
Определим долю выработки электроэнергии каждым генератором КЭС:
Рис. 3. Дневной график выработки активной мощности турбиной К-300
2. Разработка вариантов структурных схем КЭС
Общие принципы при разработке структурной схемы
Структурная схема теплоэлектроцентрали зависит от единичной и суммарной мощности агрегатов и от соотношения суммарной генераторной мощности и малой мощности местной перегрузки.
При наличии местной перегрузки не только лишь на генераторном, да и на среднем напряжении (220 кВ) структурная схема производится с автотрансформаторами связи.
Исходя из требований надежности теплоснабжения потребителей, используют лишь единичные блоки: отказ частей объединенного либо укрупненного блока привел бы к потере 2-ух теплофикационных блоков и вероятному при всем этом ограничению теплоснабжения потребителей. Это условие справедливо для современных массивных КЭС с агрегатами 500 МВт, которые сооружаются для электроснабжения огромных городов и больших промышленных компаний.
Питание близкорасположенных районов перегрузки может осуществляться ответвлением от генераторов нескольких блоков через реактор (генераторное напряжение 10,5 кВ). Ответвление делают меж генераторным выключателями блочным трансформатором. Это увеличивает надежность электроснабжения местных потребителей, потому что при более возможных повреждениях в технологической части блока отключается генераторный выключатель, а питание местной перегрузки сохраняется через блочный трансформатор.
Перегрузка потребителей электроэнергии, генераторов станции и С.Н. при проектировании ТЭЦ может задаваться 2-мя методами. При первом методе перегрузка задается суточными графиками (зимним и летним), при втором методе — параметрами, характеризующими графики перегрузки. Для КЭС лучше охарактеризовывать нагрузку надлежащими графиками узнаваемых потребителей электроэнергии
Рис. 1. Структурная схема КЭС (1 вариант)
Рис. 2. Структурная схема КЭС (2 вариант)
Рис. 5. Структурная схема КЭС (4 вариант)
Рис. 6. Структурная схема КЭС (5 вариант)
Рис. 7. Структурная схема КЭС (6 вариант)
Рис. 8. Структурная схема КЭС (7 вариант)
Рис. 9. Структурная схема КЭС (8 вариант)
Рис. 10. Структурная схема КЭС (9 вариант)
Рис. 11. Структурная схема КЭС (10вариант)
Разработаны 10 вариантов схем. Во всех вариантах принята блочная схема подключения генераторов к сборным шинам высочайшего и среднего напряжения: генератор, повышающий трансформатор. Во всех вариантах связь меж РУ высочайшего и среднего напряжения выполнена 2-мя автотрансформаторными связи.
Во втором варианте к автотрансформаторном связи и обмотки низкого напряжения подключен генератор, т.е. связь осуществляется блочным автотрансформаторами. Распределение блоков по шинам высочайшего напряжения след-я: в 1-м варианте к шинам высочайшего напряжения подключен 1 блок, низкого — 3 блока во втором: на ген-м напряжениями во всех вариантах установлены ген-е выключатели.
Вывод: на основании тех. анализа вариантов схем для предстоящего рассмотрения принимаем варианты 1 и 3.
3. Выбор силовых трансформаторов и автотрансформаторов
Выбор трансформаторов блочных
Выбор трансформаторов для схемы 1:
,МВА (2)
Для : МВА
(Для газовой станции на СН сост-т 5%.
на высочайшее (500) ТДЦ 400000/500
на среднее (220) ТДЦ 400000/220
Выбор автотрансформаторов связи для схемы 1:
Автотрансформаторы связи выбираются по 4 расчетным режимам:
Обычный режим в зимнюю пору:
Обычный режим в летнюю пору:
Трагедия в системе в летнюю пору:
Отключение 1-го блока в зимнюю пору от РУ: ф. напряжения (220кВ)
По наибольшей мощности трагедии в системе в летнюю пору избираем автотрансформаторную группу из 3-х однофазных автотрансформаторов АОДЦН-267000/500/220
Выбор автотрансформаторов для схемы 1:
(3)
1) Обычный режим в зимнюю пору:
2) Обычный режим в летнюю пору:
3) Трагедия в системе в летнюю пору:
4) Отключение 1-го блока в зимнюю пору от РУ ср. напряжения
По наибольшему перетоку норм. режиме в зимнюю пору избираем группу автотрансформаторов типа:3 АOДЦNН-167000/500/220
Главные характеристики трансформаторов приведены в табл. 2.
Таблица 2
Главные характеристики трансформаторов
Тип трансформатора
Sном., МВ А
Напряжения обм., кВ
Утраты, кВт
, %
Iхх, %
Стои-мость
ВН
СН
НН
Рхх
Рк
ВН-СН
ВН-НН
СН-НН
ТДЦ-400000/500
400
525
13,8;15,75;20
315
790
13
0,45
ТДЦ -400000/220
400
242
—
15,75:13,8;20;21
330
880
—
11
—
0,4
3*АОДЦТН 167000/500/220
167
500/3
220/3
10,5;13,,8;15,95;20
90
315
11
35
21,5
0,25
3*АОДЦТН 267000/500/220
267
500/3
220/3
10,5;13,,8;15,95;20
125
470;115;95
11,5
37
23
0,25
Типы избранных трансформаторов и автотрансформаторов по вариантам сведем в табл. 3.
Таблица 3
Типы избранных трансформаторов и автотрансформаторов по вариантам
Вариант 1
Вариант 2
ТДЦ- 400000/500
Т5,Т6,Т7,Т8
Т4,Т5,Т6,Т7,Т8
ТДЦ -400000/220
Т1,Т2,Т3,Т4
Т1,Т2,Т3
3*АОДЦТН-267000/500/220
АТC1 , АТC2
3*АОДЦТН 167000/500/220
АТC1 , АТC2
Вывод
В проекте рассмотрено 2 схемы для предстоящего рассмотрения в каких все генераторы подключены по блочной схеме с распределение блоков: к ОРУ среднего 2 блока, с ОРУ высочайшего блока. В обоих вариантов для связи РУ ВН и СН установлены 2 АТС (то есть автоматическая телефонная станция). Вариантах на шинах среднего напряжения значимый излишек мощности; недостаток мощности что приводит к значительному перетоку мощности и необходимости выбора массивных АТС (то есть автоматическая телефонная станция); в варианте к АТС (то есть автоматическая телефонная станция) — обмотки НН подключен генератор. Данный вариант исключаем, так как существенно перегружается обмотка ВН АТС (то есть автоматическая телефонная станция) таковой вариант не предпочтительный; применение укрупненного блока понижает стоимость силовых трансформаторов и их количество и упрощает схему РУ но таковая структурная схема целесообразна при большенном количестве блоков.
4. Технико-экономическое сопоставление вариантов схем
Для всякого варианта структурной схемы проектируемой электростанции определяют: финансовложения в ту часть проектируемого объекта, которая связана с варьируемыми присоединениями структурной схемы; утраты энергии в трансформаторах за расчетный год; математическое ожидание недоотпущенной генераторами в систему электроэнергии M(?Wг) из-за отказов в элементах структурной схемы и вред. Потом на основании этих главных характеристик по формуле вычисляют
Расчетная стоимость трансформатора охарактеризовывает полные серьезные Издержки — ее определяют умножением заводской цены трансформатора на коэффициент г, учитывающий доп расходы на его доставку, строительную часть и установка. Значение этого коэффициента зависит от уровня высшего напряжения, мощности и выполнения трансформатора и лежит в спектре от 1,3 до 2,0. В расчетную стоимость ячейки заходит не только лишь стоимость электронных аппаратов присоединения (выключателя, разъединителей, трансформатора тока, ошиновки), да и стоимость строительно-монтажных работ.
Надежность сравниваемых вариантов структурной схемы обычно неодинакова. Потому приведенные Издержки нужно рассчитывать по полной форме включая вред от ненадежности структурной схемы.
Для всякого варианта структурной схемы районной электростанции рассчитываются недоотпуск электроэнергии в систему и соответственный вред от отказов трансформаторов (автотрансформаторов) блоков. Последствия от нарушения связи меж РУ ВН и РУ СН учитывают только в тех вариантах, когда они выражаются в аварийном понижении мощности энергоблоков либо нарушении электроснабжения потребителей сети СН.
Технико-экономический расчет заключается в нахождении расчетных приведенных издержек:
З = К+И+У (тыс. руб.),
где К — финансовложения в трансформаторы, автотрансформаторы и ячейуи РУ; И — Издержки на сервис и амортизацию и утраты в силовых трансформаторах; У — вред от недоотпуска электроэнергии.
Расчет финансовложений для схемы 1:
Рис. 12. Структурная схема КЭС (1 вариант)
Рассчитаем финансовложения в трансформаторы и в автотрансформаторы:
с учетом Издержки на сервис КЭС.
— амортизационные издержки.
— Издержки на утрату электроэнергии в трансформаторах и автотрансформаторах.
296160 тыс. руб.
947712 тыс. руб.
, тыс. руб.
Рассчитаем для автотрансформаторов:
Рассчитаем для трансформаторов :
Рис. 13. Графики нагрузок трансформаторов
Рассчитаем для трансформаторов:
Утраты во всех трансформаторах:
Суммарные Издержки:
537314 тыс. руб./год.
Вред от недоотпуска электроэнергии:
Для :
Для :
Для :
ч.
Тогда:
З= 0,12К+И+У=
Расчет финансовложений для схемы 2:
Рис. 14. Структурная схема КЭС (2 вариант)
Финансовложения в трансформаторы и в автотрансформаторы:
Финансовложения в РУ:
8560000 тыс. руб.
Расчет издержек для схемы 2:
— Издержки на сервис КЭС.
— амортизационные издержки.
— Издержки на утрату электроэнергии в трансформаторах и автотрансформаторах.
171200тыс. руб.
547840тыс. руб.
, тыс. руб.
Рассчитаем для автотрансформаторов:
Рассчитаем для трансформаторов :
Рис. 15. Графики нагрузок трансформаторов
Рассчитаем для трансформаторов:
Утраты во всех трансформаторах:
Суммарные Издержки:
750412тыс. руб/год.
Вред от недоотпуска электроэнергии:
Для
Для :
Для :
ч.
Тогда:
Таблица 4
Результаты технико-экономического расчета
Вариант 1
Вариант 2
Финансовложения К, тыс. руб.
148080000
8560000
Вред тыс. руб.
26974.49
36782.267
Издержки, тыс. руб./год
35834
750412
Приведенные издержки, тыс. руб./год, %
18333888.49
1180804.51
5. Выбор схем распределительных устройств
Тех. проектировании избираем схемы РУ на стороне ВН 500кВ избираем 2 варианта схем: схема с 2-мя системами шин и 3-мя выключателями схем и четыре выключателями. В РУ 500 кВ количество присоединений:
2ВЛ+2АТ+1Т = 6 присоединений
Разглядим два варианта схем:
Рис. 16. схема на 500 кВ РУ 3/2
Рис. 17. схема на 500 кВ РУ 4/3
Для предстоящего рассмотрения избираем наиболее экономную схему 4/3(на 1 выключатель меньше). На напряжении 220кВ избираем схемы:
— одна рабочая СШ с обходной шиной;
— две рабочие СШ с обходной шиной.
В схеме РУ 220 кВ количество присоединений:
8 ВЛ+2АТ+3 Т=13 присоединений.
Рис. 18. Схема РУ 220кв 1сш с обх.
Рис. 19. Схема РУ 220кв 2сш с обх.
Анализируя схемы РУ 220кВ избираем для предстоящего рассмотрения 2 сш с обходной как наиболее надежнее в эксплуатации.
В РУ с 2-мя системами сборных шин каждое присоединение содержит выключатель и два шинных разъединителя. Крайний служит для изоляции выключателей от сборных шин при их ремонте, также для переключения цепей с одной системы шин для переключения цепей с одной системы шин на другую без перерыва в их работе. Линейные разъединители предусмотрены в присоединения, где это нужно для неопасного ремонта выключателей. Шиносоединительный выключатель в обычном режиме замкнут. Исключения из этого правила могут быть изготовлены лишь в целях ограничения тока КЗ.
Для защиты сборных шин используют дифференциальную токовую защиту, обеспечивающую селективное отключение повреждений ее системы. При всем этом 2-ая система шин с надлежащими источниками энергии и перегрузкой остается в работе. Работа на одной системе сборных шин допускается лишь временно при ремонте иной системы. В это относительно куцее время надежность РУ понижается.
Достоинство рассматриваемой схемы с 2-мя системами сборных шин заключается в последующем:
— возможность повторяющегося ремонта сборных шин без перерыва в работе присоединений;
— возможность деления системы на две части в целях увеличения надежности электроснабжения либо ограничения тока КЗ;
2-ой вариант схемы наиболее надежен, потому что функцию ШСВ играют два поочередно включенных выключателя. Таковым образом, подключаются два блока, что исключает недочет схемы а, где при отказе ШСВ гасится все распределительное устройство.
Вывод: избираем 1-ый вариант схемы т.к. в схеме с присоединением блока через два выключателя растут серьезные Издержки и потому что предусматривается установка элегазовых выключателей, которые владеют высочайшей надежностью.
конденсационный электронный генератор трансформатор
6. Разработка схемы собственных нужд
Рабочие ТСН, количество по 1 на блок(4), мощность ТСН исходя из станции КЭС и вида горючего (газ), мин. перегрузка СН на газомазутной 3-5% от мощности станции на 1 блок перегрузки СН составляет Избираем трансформатор трехфазный с расщепленной обмоткой для ограничения тока КЗ 27,9МВА на ВН, генераторная 20кВ и низкое 6,3кВ ТРДНС-63000/35. Данные трансформаторов приведены в таблице. Избираем трансформатор на 6.3кВ с мощностью 1кВА ТМС-1000/10. Так как установлены генераторные выключатели, количество запасных тр 1 (4 блока). Мощность РТСН при номин. выкл. генератор избран работу РТСН.
Избираем РТСН-1 присоединенный к шинам 220кВ с мощностью, что и в 20 кВ и СН 6,3кВ данные трансформатора приведены в таблице ТРДН-32000/220.Данные сведены в одну таблицу.
Главным пользователем электронной энергии в системе С.Н. электростанций являются электродвигатели — привод рабочих машин и устройств (насосов, вентиляторов, мельниц и т.д.). Используются в главном асинхронные движки трехфазного переменного тока, которые составляют приблизительно 90% всей перегрузки СН электростанции. Могут применяться также асинхронные электродвигатели с фазным ротором, синхронные электродвигатели и регулируемый электропривод, когда это нужно по условиям технологического процесса. Иными пользователями электронной энергии на станции являются электросветильники, обогревательные устройства, сварочные агрегаты и пр.
Рабочее питание всех видов электроприемников СН, включая и особо ответственные, производят методом отбора мощности на генераторном напряжении главной электронной схемы при помощи понижающих трансформаторов.
Для электроснабжения СН термических электростанций, как правило, используют напряжение 6; 0,4 кВ, при этом от РУ 6 кВ питают электродвигатели мощностью 200кВт и наиболее. При распределении электродвигателей меж напряжениями 6 и 0,4кВ учитывают, что:
движки мощностью наименее 200кВт на 6кВ в 1,5-2,3 раза дороже движков на 0,4кВ при иных схожих параметрах);
применение электродвигателей мощностью наиболее 200 кВт на напряжение 0,4 кВ потребовало бы нерационально огромных сечений кабелей.
Для питания электроприемников СН почти всегда употребляют два уровня напряжения: — для питания массивных электродвигателей и — для питания маленьких движков, электросветильников и остальные перегрузки.
Распределительное устройство СН делают с одной секционной системой шин с одним выключателем на присоединение.
Запасное питание ответвленных и не ответвленных электроприемников СН обеспечивают также отбором мощности от главной электронной схемы при соблюдении условия, что места присоединения цепей запасного питания должны быть независимы от мест присоединения цепей рабочего питания. Для особо ответственных потребителей СН предугадывают доп, независящий источник энергии.
Избираем схему подключения ТСН — по одному рабочему ТСН, присоединенному к ответвлению от генератора. Запасные ТСН подключаем к РУСН и НН автотрансформатора.
Номинальную мощность рабочих трансформаторов собственных нужд (ТСН) выбирают в согласовании с их расчетной перегрузкой. С учетом увеличения требований надежности, предъявляемых к системе СН электростанций, перегрузка рабочих ТСН не допускается. Расчетная мощность ТСН определяется суммой мощностей всех электроприемников, которые присоединены к данному трансформатору.
Выбор мощности ТСН определяется по формуле:
В цепи генератора ТГВ-500-2У3:
Для ТГВ-500-2У3 избираем трансформаторы марки: ТРДНС-32000/35
При наличии генераторных выключателей, РТСН выбирается таковой же мощности как и ТСН. Избираем РТСН марки: ТРДН-10000/220.
Число пускорезервных трансформаторов выбирают зависимо от числа энергоблоков: при 6 (как у нас) — 2 трансформатора. один подключим к ОРУ- 220 кВ, а 2-ой — к НН автотрансформатора.
Главные данные трансформаторов приведены в таблице 5.
Таблица 5
Главные данные трансформаторов собственных нужд
Тип трансформатора
Sном, кВА
Uвн, кВ
Uнн, кВ
Рх, кВт
Рк, кВт
Uк, %
ТРДНС
32000
20
6,3
29
145
12,7
ТМС
1000
10,5
0,4
2,2
12,2
8
ТРДН
32000
230
6,3
45
150
11,5
7. Расчет токов трехфазного недлинного замыкания
Набросок 20. Схема электроустановки
Рис. 21. Схема замещения электроустановки
Производим расчет сопротивлений в о.е., относительно базисной мощности :
Расчет токов КЗ относительно т. К 1 500 кВ:
Рис. 22
Таблица 6
Точка КЗ
К1
Базисная мощность,
1000
Uср, кВ
515
Источники
С
4G
Рез. сопротивление, о.е.
3,4
0,32
1,14
Е
1,00
1,13
8,77
3,14
4,8
1,87
0,65
0,03
1,00
0,90
8,77
0,59
1,850
1,971
0,6
0,05
22,88
8,73
0,95
0,91
11,75
4,03
Расчет токов КЗ относительно т. К2:
Рис. 23
Таблица 7
Точка КЗ
К2
Базисная мощность,
1000
Uср, кВ
220
Источники
С+3G
3G
Рез. Сопротивление, о.е
2,05
0,43
2,6
Е
1,0
1,13
1,27
0,98
4,8
0,26
0,2
0,045
1,00
0,80
1,27
0,78
1,85
1,971
0,6
0,34
3,3
2,7
0,93
0,88
1,67
1,2
Расчет токов КЗ относительно т. К3:
Рис. 24
Таблица 8
Точка КЗ
К3
Базисная мощность,
1000
Uср, кВ
515
Источники
С+5G
1G
Рез. Сопротивление, о.е
0,41
5,45
36,7
Е
1,0
1,13
89,5
7,6
4,8
18,65
1,58
0,16
1,00
0,80
89,5
6,08
1,85
1,976
0,6
0,34
233
21,17
0,77
0,62
97,17
6,64
Расчет токов КЗ относительно т. К4:
Рис. 24
Таблица 9
Точка КЗ
К4
Базисная мощность,
1000
Uср, кВ
6,3
Источники
С+G
Рез. Сопротивление, о.е
3,1
93,4
Е
1,0
5,12
0,16
1,00
3,1
1,85
0,6
25,5
0,77
3,7
Итоговая таблица результатов расчетов токов трехфазного КЗ
Таблица 10
Точка КЗ
Uср, кВ
Источник
Токи трехфазного КЗ, кА
Iп0, кА
Iпф, кА
iаф, кА
iу, кА
v2·Iпф + iаф, кА
К — 1
500
УС, Г1-4
11,91
9,36
15,78
31,61
28,98
К — 2
220
УС,Г1-4
2,25
2,05
2,87
6
5,76
К — 3
500
Г1
89,5
89,5
97,17
233
223,4
УС,Г2-4
7,6
6,08
6,64
21,17
15,21
К-4
6,3
С
5,12
3,1
3,7
25,5
8,1
Движки
8. Выбор аппаратов и проводников
Выбор коммутационных аппаратов
Рис. 26
Выбор выключателя В1 и разъединителя Р1 в цепи высочайшего напряжения 500 кВ блока с генератором ТГВ-500-2УЗ
Расчетные токи длительного режима в цепи блока генератор-трансформатор определяются по большей электронной мощности генератора ТГВ-500-2УЗ
IНОРМ = IMAX = SНГ/ (v3*UВН) =588*103/(v3*500) = 691А
Расчетные токи КЗ принимаются по пт 3, точка КЗ-1 с учетом того, что все цепи на стороне ВН проверяются по суммарному току КЗ на шинах:
IП0 =11,91 кА; iУД = 31,61 кА; Iпф = 9,36 кА; iаф = 15,78 кА.
Термический импульс:
ВК= IП02*(tОТКЛ+ТА)= 11,912*(0,15+0,32)= 67кА2с,
где tОТКЛ= 0,1+tСВ = 0,1+0,05 = 0,15 сек.
Избран по [13] выключатель для внешной установки типа ВГУ-500У1 (Выключатель элегазовый баковый усиленный по скорости восстанавливающегося напряжения на UH=500 кВ, IОТКЛ = 50 кА для умеренного атмосферного климата). Гидропривод.
Избран по [11] разъединитель для внешной установки типа РНД-500/3200У1 (Разъединитель внешной установки двухколонковый с одним комплектом заземляющих ножей на UH= 500 кВ, IН=3200А умеренного атмосферного климата).
Расчетные и справочные данные приведены в таблице 11
Таблица 11
Расчетные и справочные данные
Расчетные данные
Справочные данные
ВГБУ-500Б- 40У1
РНД-500/3200У1
UУСТ=500 кВ
UH=500 кВ
UH=500 кВ
IMAX =691А
IН=3150А
IН=3200А
Iпф = 9,36 кА
IОТКЛ=50 кА
—
iаф = 15,78 кА
iан =v2* IОТКЛ*в/100 = v2*50*47/100= 33,2 кА
—
IП0 =11,91 кА
IДИН = 45 кА
—
iУД = 31,61 кА
—
iДИН = 160 кА
ВК= 67 кА2с
IT2*tT=502*3=7500 кА2с
IT2*tT=632*3=7938 кА2с
Условия производятся
Выбор выключателя В2 и разъединителя Р2 в цепи среднего напряжения 220 кВ блока с генератором ТГВ-500-2УЗ
Расчетные токи длительного режима в цепи блока генератор-трансформатор определяются по большей электронной мощности генератора ТГВ-500-2УЗ (588МВА):
IНОРМ = IMAX = SНГ/ (v3*Uсн) =588*103/(v3*220) = 1571А
Расчетные токи КЗ принимаются по пт 3, точка КЗ-2 с учетом того, что все цепи на стороне СН проверяются по суммарному току КЗ на шинах:
IП0 =2,25; iУД = 6 кА; Iпф = 2,05кА; iаф = 2,87 кА.
Термический импульс:
ВК= IП02*(tОТКЛ+ТА)= 2,25*(0,155+0,03)= 0,93 кА2с,
где tОТКЛ= 0,1+tСВ = 0,1+0,055 = 0,155 сек.
Избран по [] выключатель для внешной установки типа ВГУ-220-45У1 (Выключатель элегазовый усиленный по скорости восстанавливающегося напряжения на UH=220 кВ, IОТКЛ= 45 кА для умеренного атмосферного климата). Привод: пружинное включение, пневматическое отключение.
Избран по [Н] разъединитель для внешной установки типа РНДЗ.1-220/1000У1 (Разъединитель внешной установки двухколонковый с одним комплектом заземляющих ножей на UH=220 кВ, IН=1000А умеренного атмосферного климата).
Расчетные и справочные данные приведены в таблице
Таблица 12
Расчетные и справочные данные
Расчетные данные
Справочные данные
ВГУ-220-45У1
РНДЗ.1-220/1000У1
UУСТ=220 кВ
UH= 220 кВ
UH= 220 кВ
IMAX =927А
IН= 3150А
IН= 1000А
Iпф = 2,05 кА
IОТКЛ= 45 кА
—
iаф = 2,87 кА
iан =v2* IОТКЛ*в/100 = ?2*45*47/100=29,8 кА
—
IП0 =2,25 кА
IДИН = 45 кА
—
iУД = 6 кА
iДИН = 150 кА
iДИН = 100 кА
ВК= 0,93 кА2с
IT2*tT=502*2=5000 кА2с
IT2*tT=402*3=4800 кА2с
Условия производятся
Выбор выключателя В3 и разъединителя Р3 в цепи генераторного напряжения 20 кВ блока с генератором ТВГ-500
Расчетные токи длительного режима в цепи блока генератор-трансформатор определяются по большей электронной мощности генератора ТВГ-500-2У3 (588МВА):
IНОРМ = IMAX = SНГ/ (v3*UГН) = 588*103/(v3*20) = 17294А
Расчетные токи КЗ принимаются по пт 3, точка КЗ-3 с учетом того, что в цепи генератора аппараты выбираются по большему току КЗ:
IП0 =89,5кА; iУД =233 кА; Iпф 89,5кА; iаф = 97,17 кА.
Термический импульс:
ВК= IП02*(tОТКЛ+ТА)= 89,52*(0,25+0,02)= 2162 кА2с,
где tОТКЛ= 0,1+tСВ = 0,1+0,15 = 0,25 сек.
Избран по [11] выключатель для внутренней установки типа ВГГ-20 (Выключатель элегазовый на UH=20 кВ, IОТКЛ=90 кА для умеренного атмосферного климата). Гидропривод.
Избран по [Н] разъединитель для внутренней установки типа РВПЗ-1-20/12500У3 (Разъединитель внутренней установки с поступательным движением основных ножей с одним комплектом заземляющих ножей на UH=20 кВ, IН=12500А умеренного атмосферного климата).
Расчетные и справочные данные приведены в таблице
Таблица 13
Расчетные и справочные данные
Расчетные данные
Справочные данные
ВГГ-20
РВПЗ-1-20/12500У3
UУСТ=20 кВ
UH= 20 кВ
UH= 20 кВ
IMAX =10202А
IН= 10000А
IН= 12500А
Iпф = 89,5 кА
IОТКЛ= 90 кА
—
iаф = 97,17 кА
iан =v2* IОТКЛ*в/100 = ?2*90*20/100= 25,4 кА
—
IП0 =72,39 кА
IДИН = 125 кА
—
iУД = 89,5 кА
iДИН = 230 кА
iДИН = 490 кА
ВК= 2162кА2с
IT2*tT=1052*4=44100 кА2с
IT2*tT=1802*4=129600 кА2с
Условия производятся
Выбор выключателя В4 в цепи ТРДНС- 32000/35
Расчетные токи длительного режима в цепи трансформатора определяются по большей электронной мощности трансформатора ТРДНС-32000/35 (32МВА):
IНОРМ = IMAX = SНГ/ (v3*UГН) = 32*103/(v3*6,3) = 2987,8А
Расчетные токи КЗ принимаются по пт 4:
IП0 = 5,12 кА; iУД = 25,5 кА; Iпф = 3,1 кА; iаф = 3,7 кА.
Термический импульс:
ВК= IП02*(tОТКЛ+ТА)= 5,122*(0,12+0,02)= 3,67 кА2с,
где tОТКЛ= 0,1+tСВ = 0,1+0,02 = 0,12 сек.
Избран по [] выключатель для внутренней установки типа ВГБХ-35-12,5УХЛ1 (Выключатель элегазовый на UH=35 кВ, IОТКЛ=35 кА для умеренного атмосферного климата). Гидропривод.
Расчетные и справочные данные приведены в таблице
Таблица 14
Расчетные и справочные данные
Расчетные данные
Справочные данные
ВВ (то есть внутренние войска)/ТЕL10
UУСТ= 6,3 кВ
UH= 35 кВ
IMAX =2293,8А
IН= 630А
Iпф = 3,1 кА
IОТКЛ= 12,5кА
iаф = 3,7 кА
iан =v2* IОТКЛ*в/100= ?2*12,5*50/100=8,8 кА
IП0 =5,12 кА
IДИН = 32 кА
iУД = 25,5 кА
iДИН = 35 кА
ВК= 3,67 кА2с
IT2*tT=32*3=3072 кА2с
Условия производятся
Выбор проводников и изоляторов
Выбор сборных шин и ошиновки на напряжение 500 кВ и токоведущих частей в цепи генератора ТГВ-500-2УЗ
Таблица15
Выбор сборных шин и ошиновки на напряжение 500 кВ и в цепи генератора
Условия выбора и проверки
Сборные шины 500 кВ и токоведущие части от трансформатора ТЦ-630 до сборных шин 500 кВ
Токоведущие части от генератора ТГВ-500-2УЗ до трансформатора ТДЦ-630
Условие выбора IMAX<IДОП
По току более массивного присоединения — в трансформаторе ТЦ-630 в блоке с генератором ТГВ-500-2УЗ (588МВА)
IMAX = IНОРМ = SНГ/ (v3*UНОМ)= 588*103/(v3*500)= 691А
По типу генератора ТГВ-500-2УЗ, UНОМ = 20 кВ
IMAX = SНГ/ (v3*UНОМ*0,95)= 588*103/(v3*20*0,85)= 20346А
Тип проводника, его характеристики [Н]
один провод в фазе: АС-600/72; IДОП= 710А
d= 24 мм
три провода в фазе; 3АС-600/72
IДОП= 2130А
ТЭКН-П-24-24000-560
UНОМ = 24 кВ; IНОМ = 21 400А
iДИН= 560 кА
Проверка на схлестывание, электродинамическую стойкость
не делается, т.к. IП0 = 11,91 кА < 20 кА
iУ < iДИН; 231,61кА < 400 кА
Условие производится
Проверка шин на тепловое действие токов КЗ
не делается, т.к. шины выполнены нагими проводами на открытом воздухе.
не делается
Проверка по условиям коронирования 1,07Е<0,9Е0
ДСР = 1,26Д = 1,26*300 = 378 мм.
Е0 = 30,3m*[1+(0,299/vr0)]; m=0,82
Е0 = 30,3*0,82*[1+(0,299/v1,66)]= 30,56 кВ/см
Для 1-го провода в фазе:
Е = 0,354*1,1UНОМ / [r0*lg(ДСР / r0)]= 0,354*1,1*500 / [1,66*lg(378/1,66)]= 78,6 кВ/см. Для 3-х проводах в фазе:
Е = k*0,354*1,1UНОМ / [n*r0*lg(ДСР / rЭК)]= 1,14*0,354*1,1*500 / [2*1,66*lg(378/13,85)]= 25,6 кВ/см
k=1+2* r0/a= 1+2*1,66/40= 1,14
rЭК = (r0*a2)? = (1,66*40)? = 13,85см.
1,07Е<0,9Е0
1,07*25,6 < 0,9*30,56
27,3 кВ/см < 27,54 кВ/см
не делается
Тип токопровода
Тип генератора
Uном, кВ
ТЭКН-П-24-24000-560
ТГВ-500-2УЗ
20
Iном, А
iдин, кА
Тип опорных изоляторов
Тип ТТ
Тип ТН
Выбор сборных шин и ошиновки на напряжение 220 кВ
Таблица 16
Выбор сборных шин и ошиновки на напряжение 220 кВ
Условия выбора и проверки
Сборные шины 220 кВ и токоведущие части от трансформатора ТЦ-630 до сборных шин 220 кВ
Условие выбора IMAX<IДОП
По току более массивного присоединения — в трансформаторе ТЦ-630 в блоке с генератором ТГВ-500-2УЗ (588МВА)
IMAX = IНОРМ = SНГ/ (v3*UНОМ)= 588*103/(v3*220)= 1572А
Тип проводника, его характеристики [11]
два провода в фазе АС-400/22; IДОП= 830А; d= 26,6 мм; r0= 1,47 см
Проверка на схлестывание, электродинамическую стойкость
не делается, т.к. IП0 = 2,25 кА < 20 кА
Проверка шин на тепловое действие токов КЗ
не делается, т.к. шины выполнены нагими проводами на открытом воздухе.
Проверка по условиям коронирования 1,07Е<0,9Е0; ДСР=1,26Д = 1,26*400 = 504 мм.
Е0 = 30,3m*[1+(0,299/vr0)]; m=0,82
Е0 = 30,3*0,82*[1+(0,299/v1,47)]= 30,98 кВ/см
Е= 0,354*1,1UНОМ / [r0*lg(ДСР / r0)]= 0,354*1,1*220 / [0,84*lg(504/1,47)]= 22,94 кВ/см; 1,07Е<0,9Е0; 1,07*22,94 < 0,9*30,98; 24,54 кВ/см < 27,88 кВ/см
Выбор сборных шин на секции собственных нужд 6 кВ
Таблица 17
ТРДНС 32000/35 — секция 6 кВ
ША 100х8; Iдоп =1625 А; в=8мм, h=100 мм, q=800 ммІ
С учетом поправки на температуру окружающего воздуха лучшую от номинальной на 25є
Примем tокр=30єС
165· 0,943 = 156 А; Условие производится
Проверка на тепловую стойкость
Условие производится
Проверка шин на электродинамическую стойкость урасч? удоп для алюминевых шин удоп =700 кг/смІ
кг·см
689?800; Условие производится
Выбор контрольно-измерительных устройств, измерительных трансформаторов и щитов управления
Выбор контрольно-измерительных устройств
Таблица 18
Контрольно-измерительные приборы
Цепь
пространство установки устройств
Список устройств
Турбогенератор
Статор
Амперметр в каждой фазе, вольтметр, ваттметр, счетчик активной энергии, датчики активной и реактивной мощности. Регистрирующие приборы: ваттметр, амперметр, вольтметр.
Ротор
Амперметр, вольтметр; вольтметр в цепи основного и запасного возбудителей. Регистрирующий амперметр.
Блочного трансформатор
ВН
Амперметр
НН
—
Автотрансформатора связи
ВН
—
НН
Амперметр, ваттметр и варметр с двухсторонней шкалой
Трансформатора собственных нужд
На одну секцию
Со стороны питания: амперметр, ваттметр, счетчик активной энергии
Сборных шин собственных нужд
На каждой секции
Вольтметр для измерения междуфазного напряжения, вольтметр с переключением для измерения 3-х фазных напряжений, частотомер, приборы синхронизации: два частотомера, два вольтметра и синхроноскоп
Общие приборы с переключением на всякую секцию
Два регистрирующих вольтметра для измерения междуфазных напряжений, два частотомера
Шиносоединительного выключателя
——-
Амперметр.
Обходного выключателя
——-
Амперметр, ваттметри варметр с обоесторонней шкалой, расчетные счетчики и фиксирующий устройство.
Полосы 220 кВ
——-
Амперметр, ваттметр, варметр, фиксирующий устройство для определения места КЗ, счетчики активной и реактивной мощности
Сборных шин высшего напряжения
На каждой шине
Вольтметр с переключением для измерения 3-х фазных напряжений; регистрирующие приборы: частотомер, суммирующий ваттметр; приборы синхронизации: два частотомера, два вольтметра, синхроноскоп, осциллограф
Секционный выключатель
——-
Амперметр
Рис. 27 Измерительные приборы в главных цепях КЭС
Выбор трансформаторов тока
В цепи генератора ТГВ-500-2УЗ
Iпрод.расч. =
Т.к. участок от выводов генератора до вводов трансформатора выполнен комплектным токопроводом типа ТЭКН-П-24-24000-560избираем интегрированные трансформаторы тока ТШВ-24-30000/5
Таблица 19
Вторичная перегрузка трансформатора тока
Устройство
Тип устройства
Перегрузка от измерительных устройств в фазах, В·А
А
В
С
Вольтметр показывающий,
Варметр,
Амперметр показывающий
Расчетный счетчик
Ваттметр регистрирующий
Амперметр регистрирующий
Датчик активной мощности
Датчик реактивной мощности
Д 335
Д 335
Э 335
ЦЭ 6807Б-1
Н 3180
Н 344
Е 829
Е 830
0,5
0,5
0,5
2,5
10,0
5,0
—
—
—
0,5
—
—
10
—
5,0
0,5
0,5
0,5
2,5
10,0
—
5,0
—
Итого:
19,0
15,5
19,0
Вторичная номинальная перегрузка в классе точности 0,5 составляет Z2ном.=1,2 Ом.
Таблица 20
Сопоставление данных
Расчетные данные
Каталожные данные
Uуст.=20кВ
Imax.= 18211,6А
iу.=88.2 кА
Вк =987,84 кА2с
Uном. =20кВ
Iном. =30000А
не проверяется
Общее сопротивление устройств:
rприб. = Sприб. ? ІІ2 = 19,0 / 25 = 0,76 Ом
сопротивление контактов примем 0,1 Ом, тогда сопротивление соединительных проводов:
Zпр.= Z2ном. — Zприб. — rкон. = 1,2 — 0,76 — 0,1 = 0,34 Ом
Принимая длину соединительных проводов с медными жилами 40 м;
q = с ? lрасч. ? rпр. = 0,0175 • 40 ? 0,34 = 2,06 ммІ
принимаем контрольный кабель КРВГ с жилами сечением 2,5 ммІ.
Выбор трансформаторов напряжения
В цепи генератора трансформаторы напряжения предусмотрены для подключения измерительных устройств, для подключения колонки синхронизации и устройств контроля состояния изоляции. Приборы синхронизации и контроля состояния изоляции подключаются к трансформатору напряжения краткосрочно, потому их можно не учесть при подсчете перегрузки
Таблица 21
Вторичная перегрузка трансформатора напряжения
Устройство
Тип устройства
Перегрузка ТН, ВА, включенная меж фазами,
АВ
ВС
СА
Вольтметр показывающий
Ваттметр показывающий
Ваттметр показывающий
Частотомер показывающий
Вольтметр регистрирующий
Ваттметр регистрирующий
Счетчик
Датчик активной мощности
Датчик реактивной мощности
Э — 335;
Д — 335;
Д — 335;
Э — 371;
Н — 344;
Н — 3180;
ЦЭ 6807Б-1
Е -829;
Е — 830;
—
1,5
1,5
—
—
10,0
2,0
5,0
—
—
1,5
1,5
—
—
10,0
2,0
—
5,0
2,0
—
—
3,0
10,0
—
—
5,0
—
Итого:
20,0
20,0
20,0
В цепи генератора ТГВ-500 избираем трансформатор напряжения типа ЗНОЛ.06-24.
Таблица 22
Сопоставление данных
Расчетные данные.
Каталожные данные.
Uсети ном. = 20 кВ;
S2 расч. = 20 ВА;
Uном. = 24 кВ;
S2 ном. = 75 ВА;
Для других ступеней напряжения принимаем к установке ТН:
500 кВ марки НКФ — 500
220 кВ марки НКФ-220
Рис. 28. Схема рабочих и запасных трансформаторов СН
Заключение
В согласовании с заданием выполнен курсовой проект, представленный на 51 страничках объяснительной записки (включает 29 рисунков, 22 таблиц) и 2 листах графической части формата А1.
В курсовом проекте произведен расчет конденсационной электронной станции мощностью 2000 МВт. Станция создана для электроснабжения большого промышленного центра.
На станции установлены 4 конденсационных турбины с фабричным отбором пара типа К-500. Горючее — газ. Запасное мазут. пространство строительства: Республика Татарстан, г. Набережные Челны. Система технического водоснабжения: река Кама.
Для данного типа турбин были выбраны турбогенераторы: для турбин К-500 избираем генераторы типа ТГВ-500-2У3.
Связь с энергосистемой на напряжении 500 кВ по двум воздушным линиям. характеристики системы: мощность 7200 МВА, сопротивление 0,93. От шин 220 кВ отходят 8воздушные полосы в районную сеть.
В проекте выбраны турбогенераторы типа ТГВ-500-2У3. Генераторы имеют высокочастотную систему возбуждения, водородную систему остывания. Система отмоток статора, обмоток ротора.
Разработаны 10 варианта структурных схем станции. Выбраны блочные силовые трансформаторы типа ТЦ-630000/220 и ТЦ-630000/500 и автотрансформаторы связи типа АОДЦТН-167000/500/220. Для расчета выбраны 2 схемы.
Произведен расчет приведенных издержек по серьезным затратам, издержкам на сервис, амортизацию и утраты в силовых трансформаторах и вреду от недоотпуска электроэнергии. Выбрана схема с минимальными приведенными затратами (2-ой вариант). Разница 6%.
В согласовании с советами НТП выбраны схемы РУ 4/3 и 2 ш с обх. На высочайшее напряжение 500 кВ выбрана схема 4/3. На среднее напряжение 220 кВ выбрана схема с 2-мя рабочими и обходной системами шин с отдельными шиносоединительным и обходным выключателями. В согласовании с НТП разработана схема собственных нужд станции. Выбраны рабочие и запасные трансформаторы собственных нужд типа ТРДН-32000/220.
Произведен расчет токов трехфазного недлинного замыкания для 4 точек: на шинах 500 кВ, шинах 220 кВ, генераторном напряжении 20 кВ, секции собственных нужд 6 кВ.
Выбраны электронные аппараты и проводники напряжением выше 1кВ:
элегазовые выключатели: ВГБУ-220- 45У1, ВГБУ-500-45У1,ВГГ-20,ВВ (то есть внутренние войска)/ТЕL10
разъединители: для внешной установки РНДЗ-2-220/1000У1, РНДЗ-2-500/1000У1, внутренней установки РВП-20/12500УЗ;
проводники: гибкие сталеалюминиевые провода АС-600/72, комплектный пофазно-экранированный токопровод ТЭКН-24-24000-560; твердые шины ША 100х8;
измерительные трансформаторы: тока: внешной установки ТФЗМ-500-УI, интегрированные ТШЛ-24;
напряжения: внешной установки НКФ-500, внутренней установки ЗНОЛ-24 ЗОМ-1/24ЗНОЛ.06-24;
Выбраны контрольно-измерительные приборы для главных цепей станции.
Распределительные устройства 500 и 220 кВ выполнены открытого типа, собственных нужд 6 кВ — комплектного типа внутренней установки с шкафами типа К-104 М.
Все технические решения приведены в графической части: лист 1,2.
Перечень литературы
1. ПУЭ «Правила устройства электроустановок. Издание 7» Минэнерго Рф, ОАО (форма организации публичной компании; акционерное общество) «ВНИИЭ». 2003 г.
2. «Нормы технологического проектирования термических электронных станций», Министерство энергетики и электрификации СССР (Союз Советских Социалистических Республик, также Советский Союз — электронных станцийВНТП-81
3. Теплотехническое и электротехническое оборудование: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. Для студентов всех форм обучения / Сост.: О.Г. Губаева, Ю.Н. Зацаринная, Е.А. Миронова, А.М. Семененко, Е.А. Федотов. — Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2012. — 75 с.
]]>