Электрическая схема трансформатор коммутационный

Стр 1 из 6Следующая ⇒

Электрическая схема трансформатор коммутационный

Местоположение ГРЭС в энергосистеме.

Рис. 1 Суточный график выработки

Энергосистема:

S=8500 МВ А, Xc=0, 9, Ррез.сист.=800 МВт

Графики нагрузок:

Рис. 2 Суточный график активной мощности генераторами ния активной мощности по сети ГРЭС. 220 кВ.

Введение

Электрическая энергия находит широкое применение во всех областях народного хозяйства и в быту. Этому способствуют такие ее свойства, как универсальность и простота использования, возможность производства в больших количествах промышленным способом и передачи на большие расстояния. Число потребителей электроэнергии постоянно растет вследствие автоматизации производства.

Важнейшие задачи, которые решают в настоящее время энергетики и энергостроители, состоят в непрерывном увеличении объемов производства, в сокращении сроков строительства новых энергетических объектов, уменьшении удельных капиталовложений, в сокращении удельных расходов топлива, повышении производительности труда и так далее.

Электроснабжение в настоящее время осуществляется преимущественно от электростанций с агрегатами большой мощности (до 800-1200 МВт в единице на тепловых электростанциях и 500-640 МВт на гидравлических).

Основным назначением электрических станций является выработка электрической энергии для снабжения ею промышленного и сельскохозяйственного производства, коммунального хозяйства и транспорта. Часто электростанции обеспечивают также предприятия и жилые здания паром и горячей водой.

На электростанциях, предназначенных только для производства электроэнергии, устанавливаются паровые турбины с глубоким вакуумом в конденсаторе, так как чем ниже давление пара на выходе из турбины, тем большая часть энергии рабочей среды превращается в электрическую. При этом основной поток пара конденсируется в конденсаторе и большая часть содержащейся в нем энергии теряется с охлаждающей водой.

Тепловые электрические станции, предназначенные только для производства электроэнергии, называют конденсационными электрическими станциями (КЭС). Работающие на органическом топливе КЭС строят обычно вблизи мест добычи топлива.

Электротехническая часть

Разработка главной электрической схемы КЭС

Общие положения методики технико-экономического расчета.

Для каждого варианта структурной схемы проектируемой электростанции определяют: капиталовложения в ту часть проектируемого объекта, которая связана с варьируемыми присоединениями структурной схемы; потери энергии в трансформаторах за расчетный год; математическое ожидание недоотпущенной генераторами в систему электроэнергии M(∆ W_г) из-за отказов в элементах структурной схемы и ущерб. Затем на основании этих основных показателей по формуле вычисляют значение целевой функции приведенных затрат З, которая дает комплексную количественную оценку экономичности и надежности сопоставляемых вариантов структурной схемы.

Расчетная стоимость трансформатора характеризует полные капитальные затраты – ее определяют умножением заводской стоимости трансформатора на коэффициент γ, учитывающий дополнительные расходы на его доставку, строительную часть и монтаж. Значение этого коэффициента зависит от уровня высшего напряжения, мощности и исполнения трансформатора и лежит в диапазоне от 1, 3 до 2, 0. В расчетную стоимость ячейки входит не только стоимость электрических аппаратов присоединения (выключателя, разъединителей, трансформатора тока, ошиновки), но и стоимость строительно-монтажных работ.

Надежность сравниваемых вариантов структурной схемы обычно неодинакова. Поэтому приведенные затраты надо рассчитывать по полной форме включая ущерб от ненадежности структурной схемы.

Для каждого варианта структурной схемы районной электростанции рассчитываются недоотпуск электроэнергии в систему и соответствующий ущерб от отказов трансформаторов (автотрансформаторов) блоков. Последствия от нарушения связи между РУ ВН и РУ СН учитывают лишь в тех случаях, когда они выражаются в аварийном снижении мощности энергоблоков или нарушении электроснабжения потребителей сети СН.

Технико-экономический расчет заключается в нахождении расчетных приведенных затрат:

З= К+И+У (тыс. руб.)

К – капиталовложения в трансформаторы, автотрансформаторы и коммутационные аппараты.

И – издержки.

У – ущерб от недоотпуска электроэнергии.

2.3.1.1. Расчет капиталовложений для схемы 1:

Рассчитаем капиталовложения в трансформаторы и в автотрансформаторы:

(5)

где, -коэффициент монтажа.

6065000 тыс. руб.

Рассчитаем капиталовложения в РУ:

1324400 тыс. руб. (6)

7389400 тыс. руб. (7)

1.3.1.2. Расчет издержек для схемы 1:

(8)

- издержки на обслуживание КЭС.

- амортизационные издержки.

- издержки на потерю электроэнергии в трансформаторах и автотрансформаторах.

147788 тыс. руб. (9)

472921.6 тыс. руб. (10)

, тыс. руб. (11)

Рассчитаем для автотрансформаторов:

(12)

Рис.6. Суточный график нагрузок трансформаторов Т1-Т4.

Рассчитаем для трансформаторов :

Потери во всех трансформаторах:

Тогда общие издержки равны:

751183.92 тыс. руб/год.

2.3.1.3. Найдем ущерб от недоотпуска электроэнергии:

(13)

(14)

где:

-число часов установленной мощности генератора.

- вероятность ремонтного состояния блока.

- параметр потока отказов трансформатора.

- среднее время восстановления трансформатора.

- параметр потока отказов генераторного выключателя.

- среднее время восстановления генераторного выключателя.

Для :

8523.45 ч. (15)

(16)

Для :

8523.45ч.

Для :

(17)

534 ч.

187.49 (18)

0, 004

Тогда:

2.3.2.1. Расчет капиталовложений для схемы 2

Рассчитаем капиталовложения в трансформаторы и в автотрансформаторы:

7152700 тыс. руб.

Рассчитаем капиталовложения в РУ:

1152300 тыс. руб.

8305000 тыс. руб.

2.3.1.2. Расчет издержек для схемы 2:

166100 тыс. руб.

531520 тыс. руб.

, тыс. руб.

Рассчитаем для автотрансформаторов:

Рассчитаем для трансформаторов :

Рассчитаем для трансформатора :

Потери во всех трансформаторах:

Тогда общие издержки равны:

847548.04 тыс. руб/год.

2.3.1.3. Найдем ущерб от недоотпуска электроэнергии:

Для :

8523.45 ч.

Для :

8523.45ч.

Для :

4160.83 ч.

64.96

0, 004

Тогда:

Таблица 5. Результаты технико-экономического расчета.

	Вариант №1	Вариант №2
Капиталовложения, тыс.руб	7389400	8305000
Ущерб, тыс.руб	40834.67	28507.42
Издержки, тыс.руб/год	751183.92	847548.04
Затраты, тыс.руб/год	1678746.59	1872655.46
Соотношение, %	100	112

Вывод: Для дальнейшего расчета выбираем схему 1 т.к она имеет наименьшие приведенные затраты.

Расчет токов КЗ

Расчеты токов к.з. производятся для выбора или проверки параметров электрооборудования, а также для выбора или проверки вставок релейной защиты и автоматики.

Расчет токов при трехфазном к.з. выполняется в следующем порядке:

1. Для рассматриваемой энергосистемы составляется расчетная схема. Под расчетной схемой понимают упрощенную однолинейную схему электроустановки с указанием всех элементов и их параметров, которые влияют на ток К.З.

2. По расчетной схеме составляется электрическая схема замещения. Схемой замещения называют электрическую схему, соответствующую по исходным данным расчетной схеме, но в которой все магнитные (трансформаторные) связи заменены электрическими.

3. Путем постепенного преобразования приводят схему замещения к наиболее простому виду так, чтобы каждый источник питания или группа источников, характеризующиеся определенным значением результирующей Э.Д.С. Ерез, были связаны с точкой к.з. одним результирующим сопротивлением Xрез. Точки к.з. указывают на расчетной схеме в коммутационных узлах всех напряжений, для которых необходимо рассчитать токи к.з. Расчетную точку к.з. намечают для аппаратов и проводников присоединения каждого вида. Ее месторасположения выбирают таким образом, чтобы через проверенное оборудование протекал наибольший возможный ток к.з., который и является расчетным.

4. Зная результирующую Э.Д.С. источника и результирующее сопротивление, по закону Ома определяют начальное значение периодической составляющей тока к.з. Iп.о, затем определяется ударный ток и, при необходимости, периодическая и апериодическая составляющие тока к.з. для заданного момента времени t.

2.5.1. Схема замещения цепи имеет вид:

Рис. 9. Схема замещения исходной цепи.

2.5.2. Произведем расчет сопротивлений в о.е., относительно базовой мощности :

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

Расчет см. в Приложении 1.

2.5.3. Расчет токов КЗ относительно т. К1:

Таблица 6. Расчет токов КЗ в т.К1.

Точка КЗ	К1
Базовая мощность,	1000
Uср, кВ	515
Источники	С	4G
Рез. Сопротивление, о.е	0, 16	0, 13
(25)	1, 12
Е	1, 00	1, 13
(26)	7, 01	9, 76
(27)	9, 54	4, 22
(28)	0, 74	2, 31
(29)	0, 03
	1, 00	0, 90
(30)	7, 01	8, 78
	1, 850	1, 979
	0, 06	0, 05
(31)	18, 35	27, 31
(32)	0, 63	0, 57
(33)	6, 22	7, 88

2.5.4. Расчет токов КЗ относительно т. К2:

Таблица 7. Расчет токов КЗ в т.К2.

Точка КЗ	К2
Базовая мощность,	1000
Uср, кВ	230
Источники	С+2Г	2G
Рез. Сопротивление, о.е	0, 11	0, 2
	2, 51
Е	1, 07	1, 13
	24, 45	14, 20
	26, 09	4, 73
	0, 94	3, 00
	0, 047
	1, 00	0, 80
	24, 45	11, 36
	1, 717	1, 979
	0, 03	0, 05
	59, 36	39, 74
	0, 21	0, 39
	7, 22	7, 84

2.5.5. Расчет токов КЗ относительно т. К3:

Таблица 8. Расчет токов КЗ в т.К3.

Точка КЗ	К3
Базовая мощность,	1000
Uср, кВ	24
Источники	С+3G	1G
Рез. Сопротивление, о.е	0, 23	0, 29
	24, 08
Е	1, 07	1, 13
	112, 05	93, 85
	272, 71	22, 66
	0, 41	4, 14
	0, 16
	1, 00	0, 80
	112, 05	75, 08
	1, 85	1, 976
	0, 06	0, 408
	293, 15	262, 26
	0, 07	0, 68
	11, 01	89, 67

2.5.6. Расчет токов КЗ относительно т. К4:

Таблица 9. Расчет токов КЗ в т.К4.

Точка КЗ	К4
Базовая мощность,	1000
Uср, кВ	24
Источники	С+3G	1G
Рез. Сопротивление, о.е	0, 2	0, 29
	24, 08
Е	1, 07	1, 13
	128, 85	93, 85
	272, 71	22, 66
	0, 47	4, 14
	0, 16
	1, 00	0, 80
	128, 85	75, 08
	1, 85	1, 976
	0, 06	0, 408
	337, 12	262, 26
	0, 07	0, 68
	12, 66	89, 67

2.5.7. Расчет токов КЗ относительно т. К5:

Таблица 10. Расчет токов КЗ в т.К5.

Точка КЗ	К5
Базовая мощность,	1000
Uср, кВ	6, 3
Источники	С+4G
Рез. Сопротивление, о.е	2, 46
	91, 75
Е	1, 11
	44, 90
	1125, 24
	0, 04
	0, 16
	1, 00
	44, 90
	1, 85
	0, 06
	108, 31
	0, 07
	4, 07

Токи к.з. с учетом подпитки от двигателей:

Нормальный режим

(34)

где

(35)

Выбор проводников.

Условия выбора	Сборные шины 500 кВ и токоведущие части от трансформатора до сборных шин 500 кВ.	Сборные шины 220 кВ и токоведущие части от трансформатора до сборных шин 220 кВ.
	Согласно п.1.3.28 ПУЭ сборные шины и ошиновка в пределах ОРУ выбираются по нагреву (по допустимому току наиболее мощного присоединения), так как блочный трансформатор не может быть нагружен мощностью большей чем мощность генератора:

Тип проводника, его параметры	Один провод в фазе АС-700	Выбираем 3хАС-400
Проверка шин на термическое действие тока КЗ	Не производится, так как шины выполнены голыми проводами на открытом воздухе
Проверка по условиям коронирования		Условие выполняется

2.6.2.1. Выбор сборных шин и ошиновки на напряжение 500 кВ и 220 кВ.

500 кВ Д=6 м. 220 кВ Д=4 м.

Для одного провода:

Условие 1, 07Е< 0, 9Е0 не выполняется. Берем 2 провода в фазе. Для расщепленного провода:

Тогда:

Условие 1, 07Е< 0, 9Е0 не выполняется. Берем 3 провода в фазе. Тогда:

Условие выполняется

2.6.2.2. Выбор токопроводов.

Таблица 15. Выбор токопроводов

Условия выбора	Токопровод в цепи генератора:
Условия выбора	ТГВ-800-2У3
	Выбираем: ТЭНЕ-24-24000-560УХЛ1
	=337, 12 кА =560 кА Условие выполняется.

Заключение.

Дипломный проект КЭС –3200 МВт выполнен согласно заданию на проектирование. На КЭС устанавливаются 4 турбины типа К-800-240. Основное топливо – газ, резервное - мазут. Место строительства: Республика Коми, г. Воркута. Для заданного типа турбин были выбраны турбогенераторы типа ТГВ-800-2У3.

При разработке главной электрической схемы КЭС были составлены два варианта структурных схем для технико-экономического расчета.

Для каждого варианта структурной схемы были выбраны трансформаторы, автотрансформаторы. Определены капиталовложения и приведены затраты с учетом надежности электроснабжения по каждому варианту. По полученным результатам технико-экономического сравнения вариантов структурных схем для дальнейшего расчета был выбран 1-й вариант структурной схемы КЭС.

Для выбранного варианта структурной схемы была составлена расчетная схема и в намеченных местах расположения точек к.з рассчитаны токи КЗ.

Для разработки схем РУ 550 кВ было представлено два варианта:

- РУ по схеме «шестиугольник».

- РУ по схеме «3/2».

В качестве основной была принята схема «3/2».

Для разработки схем РУ 220 кВ было представлено два варианта:

- схема с двумя рабочими и обходной системой шин с установкой отдельных обходного и шиносоединительного выключателей - вариант 1;

- схема с двумя рабочими и обходной системой шин с совмещенным обходным и шиносоединительным выключателем - вариант 2.

Была дана качественная характеристика каждой схемы. Была принята схема с двумя рабочими и обходной системой шин с установкой отдельных обходного и шиносоединительного выключателей.

Для выбранного варианта структурной схемы была составлена расчетная схема и в намеченных местах расположения точек к.з рассчитаны токи КЗ. По результатам расчета токов КЗ были выбраны выключатели, разъединители и токоведущие части.

Приложение 1

Расчет сопротивлений схем замещения.