Учебная работа. Проектирование теплоэлектроцентрали ТЭЦ-300 МВт

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Контрольные рефераты

Учебная работа. Проектирование теплоэлектроцентрали ТЭЦ-300 МВт

Уфимский муниципальный авиационный технический институт

Кафедра электронных машин

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине Электроэнергетика

Проектирование теплоэлектроцентрали ТЭЦ-300 МВт

Уфа 2008 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Инструкция

Введение

  • 1. Составление 2-ух вариантов структурных схем проектируемой станции
  • 2. Выбор основного оборудования
  • 3. Расчет количества линий
  • 4. Выбор схем распределительных устройств
  • 5. Технико-экономическое сопоставление вариантов
  • 6. Схема собственных нужд
  • 7. Расчет токов недлинного замыкания
  • 8. Выбор выключателей и разъединителей
  • 9. Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения
  • 10. Выбор токоведущих частей
  • 11. Выбор конструкции распределительных устройств
  • 12. Перечень литературы
  • теплоэлектроцентраль структурная схема

АННОТАЦИЯ

теплоэлектроцентраль структурная схема

В данном курсовом проекте разработана теплоэлектроцентраль ТЭЦ-300 МВт. Произведен выбор 2-ух вариантов структурных схем, выбор генераторов, расчет и выбор блочных трансформаторов и трансформаторов связи. Произведен расчет количества линий. Выбраны схемы распределительных устройств. Для выявления более рационального варианта проведено технико-экономическое сопоставление 2-ух вариантов. Разработана схема питания собственных нужд. Рассчитаны токи недлинного замыкания. Выбраны выключатели, разъединители, трансформаторы тока и напряжения. Произведен выбор токоведущих частей, ограничителей перенапряжения, конструкции распределительных устройств.

ВВЕДЕНИЕ

Электроэнергетика — ветвь индустрии, занимающаяся созданием электроэнергии на электростанциях и передачей ее пользователям.

Энергетика является основой развития производственных сил в любом государстве. Энергетика обеспечивает бесперебойную работу индустрии, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств. Размеренное развитие экономики нереально без повсевременно развивающейся энергетики.

Энергетическая индустрия является частью топливно-энергетической индустрии и неразрывно связана с иной составляющей этого огромного хозяйственного комплекса — топливной индустрией. сразу находятся у источников топливных ресурсов.

Для наиболее экономного, оптимального и всеохватывающего использования общего потенциала, электростанций нашей страны сотворена Единая энергетическая система (ЕЭС), в какой работают выше 700 больших электростанций, имеющих общую мощность выше 250 млн кВт (т. е. 84% мощности всех электростанций страны). Управление ЕЭС осуществляется, из одного центра, снаряженного электронно-вычислительной техникой.

Энергосистема, — группа электростанций различных типов и мощностей, объединенная линиями электропередач и управляемая из одного центра. ЕЭС — единый объект управления, электростанции системы работают параллельно.

Беспристрастной индивидуальностью продукции электроэнергетики является

невозможность ее складирования либо скопления, потому главный

задачей энергосистемы является более рациональное внедрение продукции отрасли. Электронная энергия, в отличие от остальных видов энергии, быть может конвертирована в хоть какой иной вид энергии с меньшими потерями, при этом ее Создание, транспортировка и следующая преобразование существенно прибыльнее прямого производства нужного вида энергии из энергоносителя. Отрасли, часто не использующие электроэнергию впрямую для собственных технологических действий являются наикрупнейшими пользователями электроэнергии.

ЕЭС Рф — сложнейший автоматический комплекс электронных станций и сетей, объединенный общим режимом работы с единым центром диспетчерского управления (ДУ). Главные сети ЕЭС Рф напряжением от 330 до 1150 кет объединяют в параллельную работу 65 региональных энергосистем от западной границы до Байкала. структура ЕЭС дозволяет работать и производить управление на Зх уровнях: межрегиональном (ИДУ в Москве), межобластном (объединенные диспетчерские управления) и областном (Местные ДУ). Таковая иерархическая структура в сочетании с противоаварийной умственной автоматикой и новыми компьютерными системами дозволяет стремительно локализовать трагедию без значимого вреда для ЕЭС и часто даже для местных потребителей. Центральный диспетчерский пункт ЕЭС в Москве на сто процентов контролирует и управляет работой всех станций, присоединенных к нему.

Единая Энергосистема распределена по 7 часовым поясам и тем дозволяет сглаживать пики перегрузки электросистемы за счет «перекачки» лишней электроэнергии в остальные районы, где ее недостает. Восточные регионы создают электроэнергии еще больше, чем потребляют сами. В центре же Рф наблюдается недостаток электроэнергии, который пока не удается покрыть за счет передачи энергии из Сибири на. запад. К удобствам ЕЭС можно таксисе отнести и возможность размещения электростанции вдали от пользователя. Транспортировка электроэнергии обходиться во много раз

дешевле, чем транспортировка газа, нефти либо угля и при всем этом происходит одномоментно и не просит доп транспортных издержек. Если б ЕЭС не сугцествоеало, то пригодилось бы 15 млн. кВт доп мощностей.

Русская энергосистема обоснованно считается одной из самых наделсных в мире. За 35 лет эксплуатации системы в Рф в отличие от США (Соединённые Штаты Америки — 1-го глобального нарушения электроснабжения.

На нынешний денек вырабатывание мощностей в три раза превосходит ввод новейших. Может создаться таковая ситуация, что как начнется рост производства возникнет трагическая нехватка электроэнергии, Создание которой нереально будет нарастить еще по последней мере в течение 4-6 лет.

Правительство пробует решить делему с различных сторон : сразу идет акционирование отрасли (51% акций остается у страны), вербование зарубежных инвестиций, начала внедряться подпрограмма по понижению энергоемкости производства. В качестве главных задач развития русской энергетики можно выделить последующие :

Понижение энергоемкости производства, за счет внедрения новейших технологий.

Сохранение единой энергосистемы Рф.

Увеличение коэффициента применяемой мощности электростанций.

Полный переход к рыночным отношениям, освобождение цен на энергоносители, полный переход на мировые целы, вероятный отказ от клиринга.

Для решения всех этих мер принята правительственная программка «Горючее и энергия». Как эта программка, будет производиться, покажет время.

1. СОСТАВЛЕНИЕ ДВУХ ВАРИАНТОВ СТРУКТУРНЫХ СХЕМ ПРОЕКТИРУЕМОЙ СТАНЦИИ

пользователь-НПЗ,;
Связь с системой осуществляется по ВЛ-220кВ l = 52 км.;
Отдача с шин 10кВ: Pmax10 = 34МВт, Pmin10 = 0,8 Pmax10;
Cos ц = 0,8;
Горючее — мазут;
Тmax = 5000 час.;
Sн, С220 = 2000 МВ*А;
Xн, c*220 = 2,5
1.1 1-ый вариант


Набросок 1 — Структурная схема первого варианта ТЭЦ — 300 МВт
В первом варианте проектируемой станции устанавливаем 3 генератора по 110 МВт. К шинам ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации) присоединяем два генератора. На энергосистему по ВЛ 220 кВ работает также один генератор в блоке с трансформатором. Согласно [3] на ТЭЦ РУ-10 кВ и РУ-220 кВ связываются 2-мя параллельно работающими трансформаторами связи, которые имеют РПН.
1.2. 2-ой вариант


Набросок 2 — Структурная схема второго варианта ТЭЦ — 300 МВт
Во 2-м варианте проектируемой станции устанавливаем также 3 генератора по 110 МВт.
В этом варианте схемы на энергосистему все генераторы работают в блоке с трансформаторами. Питание потребителей с РУ-10 кВ осуществляется глубочайшим вводом методом отпайки с выводов генераторов G2 и G3. Трансформаторы в блоках этих генераторов имеют РПН. В цепи генераторов с отпайками на пользователь предусматриваются выключатели.
2. ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

2.1
Выбор генераторов

Для данной станции избираем турбогенераторы новейшей серии типа Т3В с полным водяным остыванием и наполнением внутреннего места воздухом.
Предусматриваем установку генераторов типа Т3В-110-2.
Избранные генераторы были разработаны в НИИ (Научно-исследовательский институт — самостоятельное учреждение, специально созданное для организации научных исследований и проведения опытно-конструкторских разработок) АО «Электросила». В турбогенераторах Т3В (цифра 3-число главных цепей остывания (ротор, сердечник, обмотка статора)) используются лишь негорючие материалы, а водород и масляные уплотнения вала отсутствуют. Для смазки подшипников допускается как турбинное масло, так и негорючая жидкость ОМТИ. В связи с сиим система генератора взрыво- и пожаробезопасна.
Водяное остывание заместо водородного уменьшает температуру обмоток и конструктивных частей, также сечений каналов для охлаждающего агента в проводниках обмотки возбуждения ротора, понижает электронные утраты в их и утраты на циркуляцию охлаждающего агента. Возможность роста линейных нагрузок, плотностей тока и индукции дозволяет при уменьшении объёма и соответственно массы генератора обеспечить высочайшие эксплуатационные характеристики — КПД и устойчивость, манёвренность, припасы мощности по нагреву, расширение спектра допустимых режимов работы.
Полное водяное остывание увеличивает надёжность турбогенератора вследствие отсутствия масляных уплотнений вала, вентиляторов и интегрированных в статор газоохладителей; понижении требований по газоплотности корпуса; уменьшение нагрева изоляционных материалов и соответственно увеличение их долговечности; упрощение конструкций отдельных узлов и деталей.
Главный индивидуальностью турбогенераторов Т3В является «самонапорная» система остывания ротора, в какой отсутствуют гидравлические связи обмотки ротора с валом, включающие огромное количество железных и изоляционных трубок, уплотнений и высоко нагруженных паяных соединений, определяющих недостаточную надёжность конструкции роторов с подачей воды через вал («напорная» система).
Иной индивидуальностью — конструкции турбогенераторов Т3В является применение плоских силуминовых охладителей в виде частей с залитыми в их змеевиками из нержавеющей металлической трубки для остывания активной стали сердечника статора. Таковая система, не считая действенного остывания, обеспечивает высшую плотность и стабильность спрессовки сердечника, исключает возможность местного передавливания изоляционного покрытия листов активной стали, наблюдающегося в турбогенераторах с газовым остыванием под вентиляционными распорками.
Данные генераторы представлены в таблице 1.
Таблица 1 — Главные технические свойства турбогенераторов.

Тип

РнГ, МВт

SнГ,

МВт

Cos цГ

Iном Г

кА

Uном Г кВ

xd

Т3В-110-2

110

137,5

0,8

7,56

10,5

0,17

2.2 Выбор блочных трансформаторов

Блочные трансформаторы выбираются по последующим условиям:

(1)

(2)

(3)

Для первого и второго варианта блочные трансформаторы будут схожими для генератора Т3В-110-2.

Определим реактивную мощность генераторов по формуле:

(4)

МВАР

Определяем расход активной и реактивной мощности на собственные нужды:

(5)

МВт

(6)

МВАР

где — процентный расход на собственные нужды, который зависит от вида горючего [1 стр. 433 ]

Определяем мощность, передаваемую через блочный трансформатор:

(7)

МВА

Избираем трансформатор ТРДЦН-160000/220, таб. 3.6 [2 стр. 146 ]

Таковым образом:

Условие производится.

Принимаем к установке избранный трансформатор.

Данный трансформатор трехфазный двухобмоточный с расщеплённой обмоткой низкого напряжения и принудительной циркуляцией воздуха и масла с ненаправленным потоком масла.

2.3 Выбор числа и мощности трансформаторов связи

2.3.1 1 Вариант

Согласно [3] на ТЭЦ должны предусматриваться два параллельно работающих трансформатора, которые выбираются по условиям:

(9)

(10)

(11)

Определяем суммарный расход активной и реактивной мощности на собственные нужды на ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации):

(12)

МВт

(13)

МВар

Определим минимальную реактивную мощность, потребляемую с шин ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации):

(14)

(15)

МВАР

Определяем мощность, передаваемую через трансформатор связи:

(16)

МВА

По приобретенным расчетам избираем трансформаторы связи ТРДЦН-160000/220 таб. 3.6 [2 стр. 150] удовлетворяющий условиям

230 кВ > 220 кВ

10,5 кВ = 10,5 кВ

160 МВА >113,1 МВА

Избранный трансформатор нужно проверить в 2-ух режимах:

1. Аварийное отключение 1-го из параллельно работающих трансформаторов, перегруз оставшегося в работе на 40 %

(17)

Определяем мах реактивную мощность потребляемую на ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации):

(18)

МВар

Определяем мощность, передаваемую через трансформатор связи:

(19)

МВА

1,4• 160 =224 МВА >218,9 МВА

2. Аварийное отключение 1-го из генераторов на ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации):

Определяем мощность через трансформатор связи при наивысшем потреблении с шин ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации) и с шин С.Н.:

(20)

МВА

(21)

2•81,6=163,2 МВА > 160 МВА

Трансформатор ТРДЦН-160000/220 подступает по всем характеристикам.

Данный трансформатор трехфазный двухобмоточный с расщепленной обмоткой НН, с принудительной циркуляцией воздуха и масла с ненаправленным потоком масла, снабжён устройством регулирования напряжения под перегрузкой (РПН).

2.3.2. 2 Вариант

Трансформаторы, работающие в блоке с генератором, имеющим отпайку на пользователь, выбираются по последующим условиям:

(22)

(23)

(24)

Определим мощность, передаваемую через трансформатор связи:

(25)

МВА

где n — число блоков, имеющих отпайки на пользователь.

Исходя из приобретенных расчетов, избираем трансформатор связи [2 стр. 150]

ТРДЦН-160000/220, который подступает по всем условиям:

230 кВ > 220 кВ

10,5 кВ = 10,5 кВ

160 МВА >113,1 МВА

Таблица — 2 Главные технические свойства избранных трансформаторов.

Тип трансформатора

Sном МВА

Напряжение обмотки

Утраты кВт

uk, %

ВН-НН

Стоимость

тыс.

руб.

ВН

СН

НН

ТРДЦН-160000/

220

160

230

——

11

155

500

12,5

3500

3. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ЛИНИЙ

На РУ ВН количество линий находим по формуле:
(26)
где — пропускная способность одной полосы. Определяется на [5 стр. 313], — активная мощность всех генераторов
3.1 1 Вариант

линий
Принимаем 2 полосы.
Потому что на шинах РУ ВН есть тупиковая перегрузка, то количество тупиковых линий определяется по формуле:
(27)
полосы
Принимаем 1 линию.
Определяем количество линий связи с энергосистемой:
(28)
линия, но по условиям надёжности нужно наличие 2-х линий связи с системой, потому принимаем 2 полосы.
3.2 2 Вариант
Выбор числа линий на РУ ВН аналогичен первому варианту.
количество линий, отходящих от РУ-10 кВ определим по формуле:
(29)
полосы
Принимаем к расчету 12 линий в обоих вариантах
4. ВЫБОР СХЕМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

4.1. 1 Вариант

Согласно [3] пт 8.14 на генераторном распределительном устройстве избираем схему с одной секционированной системой шин. Потому что в данной схеме на ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации) установлены два генератора, сборные шины секционируются на две секции. Для ограничения тока недлинного замыкания на шинах ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации), поочередно с секционным выключателем установлен секционный реактор. Полосы, отходящие к пользователю, подключены к шинам ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации) через групповые реакторы. Необходимость установки реакторов вызвана:

— необходимостью ограничения тока недлинного замыкания в полосы с целью установки в ней комплектного распределительного устройства (КРУ);

— необходимостью поддержания напряжения на шинах ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации) в границах 65% и наиболее от номинальных напряжений при маленьком замыкании в полосы;

— необходимостью уменьшения числа подключений к шинам ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации).

Согласно [3] пт 8.12 на распределительном устройстве высочайшего напряжения 220 кВ при числе присоединений 5 (2 полосы, 1 блок генератор-трансформатор, 2 трансформатора связи) предусматривается схема с 2-мя рабочими системами шин и с одной обходной. В данной схеме все подключения фиксированные.

При всем этом предусматривается совмещенный шиносоединительный — обходной выключатель, который в обычном режиме работает как шиносоединительный. По мере необходимости его употребляют как обходной выключатель.

4.2. 2 Вариант

Потому что в данном случае питание потребителей 10кВ осуществляется отпайкой от выводов блочных генераторов, ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации) в схеме отсутствует, а распределение эл.мощности осуществляется от распределительного устройства 10 кВ, установленного и обслуживаемого пользователем.

Для ограничения тока недлинного замыкания поочередно с выключателем блока на отпайке к пользователю устанавливается групповой реактор.

Необходимость установки реакторов вызвана:

— необходимостью ограничения тока недлинного замыкания в полосы с целью установки в ней комплектного распределительного устройства (КРУ);

— необходимостью поддержания напряжения на выводах генераторов в границах 65% и наиболее от номинальных напряжений при маленьком замыкании в полосы;

— необходимостью уменьшения числа подключений к выводам генераторов.

Согласно [3] пт 8.12 на распределительном устройстве высочайшего напряжения 220 кВ при числе присоединений 5 (2 полосы, 3 блока генератор-трансформатор) предусматривается схема с 2-мя рабочими системами шин и с одной обходной. В данной схеме все подключения фиксированные.

При всем этом предусматривается совмещенный шиносоединительный — обходной выключатель, который в обычном режиме работает как шиносоединительный. По мере необходимости его употребляют как обходной выключатель.

5. ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ

Технико-экономическое сопоставление делается по способу приведенных издержек, которые определяются по формуле

З = рн•К + С, (30)

где рн — нормативный коэффициент эффективности, который зависит от срока окупаемости и равен 0,12

С — эксплуатационные расходы, которые определяются по формуле:

С = С1 + С2 + С3 , (31)

где С1 — стоимость утрат электронной энергии в трансформаторах, определяемых по формуле

, (32)

где в — стоимость 1-го киловатт/часа.

0,8 ;

ДW — утраты электронной энергии в трансформаторах;

(33)

где — ДPxx-потери хх на перемагничивание;

ДРкз-потери кз на нагрев;

t — число часов работы трансформатора в году:

для блочных трансформаторов 8000ч.

для трансформаторов связи 8760ч.

С2+С3 — амортизационные отчисления на ремонт оборудования и сервис персонала, которые определяются по формуле

С2+С3 = (8 — 9)%•К, (34)

где К — серьезные Издержки, которые складываются из цены оборудования, монтажа, наладки и запуска в эксплуатацию.

Для определения серьезных издержек К заполним таблицу 3 (в таблице учтено лишь то оборудование, на которое варианты различаются). Данные таблицы взяты из справочника [2].

Таблица 3. — Серьезные затраты

Наименование и тип оборудования

Стоимость единицы оборудования, тыс.руб.

1 вариант

2 вариант

количество

шт.

Суммарная стоимость

тыс. руб.

количество

шт.

Суммарная стоимость

тыс. руб.

Ячейка секционного выключателя с реактором на ГРУ (главное разведывательное управление — орган внешней разведки Министерства обороны Российской Федерации, центральный орган управления военной разведкой в Вооружённых Силах Российской Федерации)

420

1

420

——

——

Ячейка КРУ

38

—-

—-

6

228

Ячейка трансформатора связи, генератора

300

4

1200

—-

—-

Ячейка

выключателя генератора в блоке с трансформатором

400

2

800

Сумма

1620

1028

5.1 1Вариант

Потому что, в обоих вариантах выбраны схожие трансформаторы, расчет утрат электроэнергии в их не производим и, как следует, для определения приведенных издержек определим эксплуатационные расходы на амортизацию, ремонт и содержание персонала.

С =

тыс. руб.

Определим Издержки по первому варианту по формуле (30):

тыс. руб.

5.2 Вариант 2.

тыс. руб.

Определим Издержки по второму варианту :

тыс.руб

Подсчитав по вариантам Издержки определим наиболее экономный:

(35)

Избираем 2-ой вариант, имеющий меньшие Издержки.

6. СХЕМА СОБСТВЕННЫХ НУЖД


Набросок 3 — Схема собственных нужд ТЭЦ 1 — ТРДЦН — 160000/220; 2 — ТДНС-10000/35; 3 — ТДЦП — 25000/220
Для питания СН 6 кВ в цепи генератора предусматривается отпайка с трансформатором собственных нужд.
Согласно [3] п. 8.20 при мощности блока до 160 МВт (В данном случае 110 МВт) обязана предусматриваться одна рабочая секция СН.
Выбор трансформаторов собственных нужд.
Потому что мощность всех блоков схожа, то ТСН тоже будут схожи.
Рабочие ТСН выбираются по последующим условиям:
(36)
кВ (37)
(38)
10,5 кВ =10,5 кВ
6,3 кВ =6,3 кВ
10 МВА > 9,64 МВА
Сиим условиям удовлетворяет трансформатор ТДНС-10000/35
Для надежного питания потребителей СН любая рабочая секция связана с запасной магистралью СН через нормально отключенные выключатели, на которой предусматривается АВР.
Запасная магистраль производится 2-мя, секционированными через любые 2-3 блока системами шин [3] п. 2.23.

Питание на запасную магистраль подается от нескольких источников, количество которых определяется количеством блоков. Потому что число блоков равно 3, то количество запасных источников равно 2, согласно [3] п.2.22. Оба запасных источника подключаются к РУВН, они будут на одну ступень выше мощности самого массивного рабочего ТСН, т.е. ТДЦП-25000/220 (т.к. трансформаторы наименьшей мощности индустрией не выпускаются). Повышение мощности запасного ТСН принимается для того, чтоб он мог поменять самый мощнейший рабочий и сразу обеспечить запуск еще 1-го блока.

7. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Недлинные замыкания (К. З.) являются одной из главных обстоятельств нарушения обычного режима работы электроустановок и энергосистем в целом. При проектировании станции расчёт токов К. З. делается с целью проверки избранного электрооборудования и токоведущих частей, выбора уставок релейной защиты. При расчёте токов К.З. принимают ряд допущений, не вносящих существенных погрешностей в расчёты; к ним относятся:

— отсутствие качаний генераторов;

— нелинейность всех частей схемы (не учитывается насыщение магнитных систем);

— приближённый учёт нагрузок (все перегрузки представляются в виде неизменных по величине индуктивных сопротивлений);

— пренебрежение активными сопротивлениями частей схемы при расчёте токов К.З. и учёт активных сопротивлений лишь при определении степени затухания апериодических составляющих токов К.З.;

— пренебрежение распределённой ёмкостью линий, кроме случаев длинноватых линий и линий в сетях с малым током замыкания на землю;

— симметричность всех частей системы, кроме места К.З.;

— пренебрежение током намагничивания трансформаторов.

Эти допущения привносят в расчеты токов недлинного замыкания погрешности в допустимых границах (порядка 10%).

7.1 Расчетная схема

Набросок 4 — Расчетная схема токов недлинного замыкания.

7.2 Схема замещения

Набросок 5 — Схема замещения.

7.3 Расчет сопротивлений

Расчет производим в относительных единицах.

Зададим базовую мощность МВА.

7.3.1 Рассчитываем сопротивления генераторов по формуле:

(39)

где -сверхпереходное сопротивление генератора по продольной оси (паспортные данные).

7.3.2 Расчет сопротивлений энергосистемы

(40)

7.3.3 Расчет сопротивления ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока):

(41)

где удельное сопротивление 1 км полосы табл. 3.1. [4 стр. 98]

7.3.4 Расчет сопротивлений трансформаторов

(42)

где -определяется по таблице 3.3. [4 стр. 101]

Для трансформатора ТРДЦН-1600000/220:

(44)

(45)

(46)

Для трансформатора ТДНС-10000/35:

(48)

7.4 Преобразование схемы замещения. Расчет токов К. З.

7.4.1 Расчет токов недлинного замыкания (К.З.) в точке К1

В этом случае точку К. З. будут подпитывать три ветки:

1. С

2. G1

3. G2,3

Набросок 6 — Схема замещения при к.з. на РУ-110 кВ

Набросок 7 — Схема замещения опосля преобразований при К. З. на РУ -220 кВ

7.4.1.1 Определим

Определяем базовый ток:

(53)

кА

Определяем ток для каждой генераторной ветки по формуле:

(54)

где -сверхпереходная относительная ЭДС, которая определяется по табл. 3.2 на [4 стр. 99].

Для источника нескончаемой мощности , — берется из лучевой итоговой схемы.

кА

кА

кА

кА

7.4.1.2 Определение ударного тока:

(55)

где -ударный коэффициент, определяется по табл. 3.6 и 3.7 на [4 стр 110-111]

кА

кА

кА

кА

7.4.1.3 Определение :

(56)

где -определяется по табл. 3.7 [4 стр. 111]

-определяется по кривой соответственной по графику на рисунке 3.8 на [4 стр. 113].

кА

кА

кА

кА

кА

7.4.1.4 Определение :

т.к. энергосистема является источником нескончаемой энергии, то:

(57)

кА

Определяем генерирующей ветки

(58)

кА

кА

Определяется отношение :

т.к. эти отношение >1, то эти генерирующие ветки являются источниками конечной мощности. Находим отношение по кривым рис. 3.8 на [4 стр. 113] для сек. И по кривой соответственной отношению и определяется:

(59)

кА

кА

кА

Таблица 4. Суммарные токи при К. З. на РУ 220 кВ

Источник

,кА

,кА

,кА

,кА

С

1,58

3,84

0,08

1,58

G1

1,4

3,89

1,35

1,183

G2G3

2,81

7,81

2,7

2,374

сумма

5,79

15,54

4,13

5,14

7.4.2 Расчет токов недлинного замыкания в точке К-2

Для точки К-2 будет две генерирующие ветки:

1. С,G13

2. G2

Учитываем преобразования точки К-1

(60)

(61)

Набросок 8 Схема замещения опосля преобразований при К.З. на выводах генератора

Расчет токов недлинного замыкания производим по этим же формулам, что и для точки К-1.

Таблица 5. — Суммарные токи в точке К-2

Источник

,кА

,кА

,кА

,кА

CG1G3

88,69

238,31

46,41

88,69

G2

50,11

139,96

55,28

35,08

сумма

138,8

378,27

101,69

123,77

7.4.3. Расчет токов недлинного замыкания в точке К-3

Если происходит К. З. в КРУСН-6 кВ, то синхронные движки перебегают в режим генератора и начинают подпитывать точку К.З.

Используя преобразования точки К-2, получим:

Набросок 8 Схема замещения при К. З. в КРУСН-6 кВ

Проведём предстоящее преобразование

(63)

Для точки К-3 будет две генерирующие ветки:

1. С,G1G2G3.

2. Электродвигатели

Набросок 9 Схема замещения опосля преобразований при К. З. в КРУСН-6 кВ

7.4.3.1 Определим

Определяем базовый ток по (53):

кА

Определяем ток для каждой генераторной ветки по формуле (54):

кА

(64)

кА

кА

7.4.3.2 Определение ударного тока по (55):

кА

для движков на [4 стр. 116]

кА

кА

7.4.3.3 Определение по формуле (56):

для движков на [4 стр. 178]

кА

кА

кА

7.4.3.4 Определение :

кА

(65)

где

кА

кА

Таблица 6. — Суммарные токи при К.З. в КРУСН 6 кВ

Источник

,кА

,кА

,кА

,кА

CG1G2G3

10,89

26,18

1,26

10,89

Д

6,67

15,56

0,77

1,6

сумма

17,56

41,74

2,03

12,49

Таблица 7 — Сводная таблица результатов расчета токов К. З.

Наименование точки К. З.

Источник

,кА

,кА

,кА

,кА

К-1 (шины 220 кВ)

С

1,58

3,84

0,08

1,58

G1

1,4

3,89

1,35

1,183

G2G3

2,81

7,81

2,7

2,374

сумма

5,79

15,54

4,13

5,14

К-2 (Вывода генератора G2)

CG1G3

88,69

238,31

46,41

88,69

G2

50,11

139,96

55,28

35,08

сумма

138,8

378,27

101,69

123,77

К-3 (СШ с/н)

CG1G2G3

10,89

26,18

1,26

10,89

Д

6,67

15,56

0,77

1,6

сумма

17,56

41,74

2,03

12,49

8. ВЫБОР ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ И РАЗЪЕДИНИТЕЛЕЙ

Выключатель является главным коммутационным аппаратом в электронных установках, он служит для отключения и включения цепи в всех режимах.

К выключателям высочайшего напряжения предъявляются последующие требования:

надёжное отключение токов хоть какой величины от 10-ов ампер до номинального тока отключения;

быстрота деяния, другими словами меньшее время отключения;

пригодность для автоматического повторного включения, другими словами резвое включение выключателя сходу же опосля отключения;

возможность пофазного (пополюсного) управления для выключателей 110кВ и выше;

удобство ревизии и осмотра контактов и механической части;

взрыво- и пожаробезопасность;

удобство транспортировки и обслуживания.

В учебном проектировании выключатели выбирается по цепи самого массивного присоединения. Мощность ЛЭП (Линия электропередачи — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока) принимается равной пропускной возможности полосы. Мощность в цепях обмоток трансформаторов равна перетокам мощности через трансформатор.

8.1 Выбор выключателей и разъединителей в РУ-220кВ

В РУ-220кВ самым массивным присоединением является блок трансформатор — генератор. Как следует, выключатель и разъединитель будут выбираться по данной для нас цепи.

Избираем элегазовый выключатель по последующим условиям:

(66)

(67)

(68)

(69)

кА

где: — номинальной ток цепи генератора, в какой устанавливается выключатель;

— наибольший ток цепи генератора, в какой устанавливается выключатель;

— номинальное напряжение на РУ-220кВ,

8.1.1 Выбор выключателя

Избираем выключатель ВГБ-220-40/2000У1.

220 кВ = 220 кВ

2000 А > 420 А

Проверяем выключатель по последующим условиям:

— по току отключения:

, (70)

;

где: — номинальный ток отключения выключателя;

— повторяющаяся составляющая тока недлинного замыкания в момент разведения контактов выключателя;

— на возможность отключения апериодической составляющей:

(71)

где -нормированное содержание апериодической составляющей в полном токе К.З.. Определяется по паспорту выключателя

кА

кА

19,8 кА > 4,13 кА

— на тепловую устойчивость:

, (72)

где: — допустимый термический импульс,

;

ток тепловой стойкости ;

— время протекания тока тепловой стойкости , ;

— расчетный термический импульс,

где: — повторяющаяся составляющая тока недлинного замыкания в момент начала недлинного замыкания;

(73)

время срабатывания защиты;

— время отключения выключателя;

— неизменная времени затухания апериодической составляющей тока недлинного замыкания, принимаю Расположено на /

Расположено на /

,

— на электродинамическую устойчивость:

, (74)

Расположено на /

Расположено на /

где: — ток динамической стойкости (паспортные данные выключателя),

— ударный ток недлинного замыкания;

Избранный выключатель ВГБ-220-40/2000У1 всем сиим условиям удовлетворяет.

8.1.2 Выбор разъединителей для ЗРУ-220 кВ

Разъединители выбираются по этим же условиям ,что и выключатели, т.е.:

кА

кА

220 кВ = 220 кВ

1000 А > 420 А

Избираем разъединитель РДЗ-220/1000Н/УХЛ1

Проверяем разъединитель по последующим условиям:

— на тепловую устойчивость по (72):

кА2с

1875 кА2с > 15,09 кА2с

— на электродинамическую устойчивость по (74):

кА по паспортным данным.

63 кА > 15,54 кА

Избранный разъединитель удовлетворяет всем условиям.

Таблица 8 Паспортные и расчетные данные выключателя и разъединителя 220кВ

Условия выбора

Расчетные данные

Паспортные данные

ВГБ-220-40/2000

РДЗ-220-1000Н УХЛ1

220

220

220

420

2000

1000

420

2000

1000

5,14

40

4,13

19,8

15,09

1600

1875

15,54

102

63

8.2 Выбор выключателей в цепях генераторов, имеющих отпайки на пользователь

8.2.1 Выбор выключателя

При выбирании генераторного выключателя и разъединителя нужно брать больший ток К. З. из 2-ух:

1. ток от генератора.

2.

1. кА

2. кА

Принимаем к расчету больший ток К. З.= 88,69 кА

Выключатель избираем по условиям :

кВ

кА

(75)

Принимаем к установке маломасляный выключатель HEC 3/6 (Создание АВВ)

Проверяем избранный выключатель:

— по току отключения:

кА

100 кА > 88,69 кА

— на возможность отключения повторяющейся составляющей:

кА

кА

56,57 кА > 46,41 кА

— на отключение полного тока:

(76)

197,99 кА > 171,84 кА

— на тепловую устойчивость:

кА2с

кА2с

40000 кА2с > 1415,86 кА2с

3. На электродинамическую устойчивость :

300 кА > 238,31 кА

Избранный выключатель по всем характеристикам проходит.

8.2.2 Выбор разъединителей в цепях генераторов, имеющих отпайки на пользователь

кВ

кА

Избираем разъединитель РВРЗ-2-24/8000МТЗ

кА2с

кА2с

50176 кА2с >1415,86 кА2с

300 кА > 139,96 кА

Разъединитель условиям удовлетворяет.

8.3 Выбор выключателей отходящих линий

Выключатели выбираются по условиям:

кВ

А

Избираем вакуумный выключатель ВБКЭ-10-20/630 УЗ и проверяем по вышеприведенным условиям:

-на ток отключения:

где кА

кА

т.к. ток К.З. больше тока отключения выключателя, то нужно избрать реактор по последующим условиям:

кВ (77)

(78)

(79)

(80)

А

Определим без реактора:

(81)

Ом

Определим для обеспечения тока, не превосходящего тока отключения выключателя:

(82)

Ом

Определим :

(83)

Ом

Избираем реактор по условиям:

10 кВ =10 кВ

А

Ом (84)

Сиим условиям удовлетворяет реактор РБСДГ10-21600-0,35УЗ

Проверяем реактор по последующим условиям:

1. На способность ограничить ток К.З.:

(85)

2. На электродинамическую стойкость:

где кА

3. На тепловую устойчивость:

,-паспортные данные, где кА и с

кА2с

кА2с

1705,28 кА2с > 137,37 кА2с

1. На утрату напряжения в обычном режиме

(86)

(87)

где и по [2]

А

(88)

5. На остаточное напряжение на выводах генератора при К.З. на отходящей полосы:

(89)

Избранный реактор РБСДГ10-21600-0,35УЗ удовлетворяет условиям.

8.4 Выбор выключателей в цепи ввода и выбор секционных выключателей

кВ

А

А

Принимаем выключатель типа ВБКЭ-10-20/1600 УЗ интегрированный в КРУ типа КМ-1.

8.5 Выбор выключателей в системе собственных нужд

Условия выбора:

кВ

кА (90)

Принимаем выключатели ВБКЭ-10-20/1000 УЗ и проверяем их по условиям:

1. По току отключения:

где кА

20 кА > 12,49 кА

2. На возможность отключения повторяющейся составляющей тока К. З.

где

кА

кА

5,64 кА > 2,03 кА

3. На тепловую устойчивость :

кА2с

кА2с

2976,75 кА2с > 573,54 кА2с

4. На электродинамическую устойчивость

80 кА > 41,74 кА

Все условия производятся.

Таблица 9. — Расчетные и паспортные данные для цепи генераторов, имеющих отпайки на пользователь.

Расчетные данные

Паспортные данные

Выкл. HEC 3/6

РВРЗ-2-24/8000МТЗ

кВ

кВ

кВ

кА

А

А

кА

кА

——-

кА

——-

кА

кА

кА

кА2с

кА2с

кА2с

Таблица 10. — Расчетные и паспортные данные для системы СН.

Расчетные данные

Паспортные данные

Выкл. ВБКЭ-10-20/1000 УЗ

кВ

кВ

кА

А

кА

кА

кА

кА

кА

кА2с

кА2с

9. ВЫБОР ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ тока И НАПРЯЖЕНИЯ

В границах учебного проектирования измерительные трансформаторы тока выбираются в тех же цепях, где выбирались выключатели
9.1 Выбор измерительных трансформаторов тока на РУ-220кВ

На распределительном устройстве 220кВ в комплекте с выключателем ВГБ-220-40 поставляется интегрированный трансформатор тока ТВ (Телевидение (греч. — далеко и лат. video — вижу; от новолатинского televisio — дальновидение) — комплекс устройств для передачи движущегося изображения и звука на расстояние)-220

Проведем проверку избранного трансформатора по условиям выбора:

(91)

,

Проведем проверку трансформатора по условиям:

— на тепловую устойчивость:

(92)

,

— на динамическую устойчивость:

, (93)

,

60 кА > 15,54 кА,

— на вторичную нагрузку:

(94)

потому что индуктивное сопротивление устройств, проводов во вторичной обмотке не достаточно по сопоставлению с активным сопротивлением, будем считать:

Тогда:

где: — допустимая вторичная перегрузка, Ом,

— расчетное сопротивление устройств и проводов во вторичной обмотке.

Определим :

(95)

где: — сопротивление устройств, присоединенных ко вторичной обмотке;

— сопротивление контактов;

— сопротивление проводов;

Для определения составим таблицу:

Таблица 11 Приборы, устанавливаемые во вторичную обмотку трансформатора тока на РУ-220кВ

Наименование устройства

Тип устройства

Потребляемая мощность устройства,

Амперметр

Э — 379

0,5

(96)

где: — суммарная мощность, потребляемая устройствами, установленными во вторичной обмотке трансформатора тока;

— номинальный ток, протекающий во вторичной обмотке трансформатора тока, .

При расчете считаем, что . Как следует:

Определим сечение провода:

(97)

где: — площадь сечения провода;

— расчетная длина провода, определяется по [5 стр. 379], ;

— удельное сопротивление провода, потому что мощность генератора 110 МВт, применяем медные провода, .

Округляем до наиблежайшего обычного значения:

Определив рассчитаем :

,

Тогда:

Получаем:

9.2 Выбор измерительных трансформаторов напряжения

Измерительные трансформаторы напряжения инсталлируются на каждую систему шин, а если она секционирована, то на каждую секцию.

9.2.1 Выбор измерительного трансформатора напряжения на РУ-220кВ

В ЗРУ-220кВ принимаем к установке измерительный трансформатор напряжения НКФ-220-58У1.

Проведем проверку избранного трансформатора по условиям выбора:

1) (98)

где: — номинальное напряжение первичной обмотки измерительного трансформатора напряжения;

— номинальное напряжение цепи, в какой устанавливается измерительный трансформатор напряжения, в данном случае на РУВН.

2) по схеме соединения:

3) по вторичной перегрузке:

(99)

где: — допустимая мощность, потребляемая устройствами, которые установлены во вторичной цепи измерительного трансформатора напряжения, .

— мощность, потребляемая устройствами, которые установлены во вторичной цепи измерительного трансформатора напряжения.

Для определения составим таблицу

Таблица 12 Приборы, устанавливаемые во вторичную обмотку трансформатора напряжения на РУ-220кВ

Наименование цепи

Наименование устройства

Тип устройства

Потребляемая мощность одной катушки,

ВА

Если-чество катушек

количество устройств

,

Линия-220 кВ

Ваттметр

Д-335

1,5

2

7

21

Варметр

Д-335

1,5

2

7

21

Фиксирующий устройство

ФИП

3

1

7

21

Счетчик активной мощности

ЦЭ 6805В

1

2

3

6

Счетчик реактивной мощности

Ц-6811

1

2

3

6

Сборные шины

Вольтметр

Э350

2

1

1

2

Регистрирующие приборы

Вольтметр

Н-394

10

1

1

10

Суммирующий ваттметр

Н-395

10

2

1

20

Частотомер

Н-397

7

1

1

7

Приборы синхронизации

Частотомер

Э373

1

1

2

2

Вольтметр

Э350

2

1

2

4

Синхроноскоп

Э327

10

1

1

10

Обходной выключатель

Счетчик активной мощности

ЦЭ6805

1

2

1

2

Счетчик реактивной мощности

Ц-6811

1

2

1

2

Фиксирующий устройство

ФИП

3

1

1

3

Ваттметр

Д-335

1,5

2

1

3

Варметр

Д-335

1,5

2

1

3

150

Таковым образом:

Тогда:

9.2.2 Выбор измерительного трансформатора напряжения на РУ-10кВ

На РУ-10кВ принимаем к установке измерительный трансформатор напряжения ЗНОЛ 09-10У2.

Таблица 13 Приборы, устанавливаемые во вторичную обмотку трансформатора напряжения на РУ 10 кВ

Наименование цепи

Наименование устройства

Тип устройства

Потребляемая мощность одной катушки,

Количество катушек

Количество устройств

,

Линия-10кВ

Счетчик активной мощности

ЦЭ-6805

1

2

4

8

Счетчик реактивной мощности

Ц-6811

1

2

4

8

Сборные шины 10 кВ

Вольтметр для измерения меж фазного напряжения

Э-350

2

1

1

2

Вольтметр для измерения 3-х фазных напряжений

Э-350

2

1

1

2

20

Таковым образом: ;

Тогда:

10. ВЫБОР ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ

Основное электронное оборудование станций и аппараты в этих цепях (выключатели, разъединители и др.) соединяются меж собой проводниками различного типа, которые образуют токоведущие части электронной установки.

10.1 Выбор сборных шин и ошиновки ЗРУ-220 кВ

Будем выбирать по допустимому току при наибольшей перегрузке на шинах, т.е. по току более массивного присоединения (блок генератор — трансформатор 110 МВт).

кА

Избираем по [4 стр. 587] для ЗРУ-220кВ сталеалюминевые провода марки АС-240/32, q=240 мм2, d=21,6 мм, Iдоп.=505А; радиус провода: r0=1,13 см; расстояние меж фазами: D=180 см, фазы размещены горизонтально.

Проверка на тепловое действие тока К.З. не делается, потому что шины и ошиновка выполнены нагими проводами на открытом воздухе.

Проверка по условиям коронирования:

1. Определяем исходную критичную напряженность:

(100)

где m — коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода, m=0,82 [4 стр.246]; r0 — радиус провода

кВ/см

2. Определим напряженность вокруг провода:

(101)

где U=1,1•Uном. — линейное напряжение, кВ; Dср. — среднее геометрическое расстояние меж проводами фаз, при горизонтальном расположении фаз: Dср.=1,26•D, где D — расстояние меж примыкающими фазами


]]>