Общие принципы при разработке структурной схемы.

Стр 1 из 4Следующая ⇒

Электротехническая часть.

1.1. Выбор структурных схем ТЭЦ (3 варианта)

Выбор трансформаторов и автотрансформаторов

1.2.1. Выбор трансформаторов:

1.2.1.1) Выбор трансформаторов для схемы 1:

, (2)

Для :

Выбираем трансформаторы марки: ТДН-80000/110

Для :

Выбираем трансформаторы марки: ТДЦ-80000/110

Для :

Выбираем трансформатор марки: ТД-80000/220

1.2.1.2)Выбор трансформаторов для схемы 2:

Трансформаторы связи выбираются по 4 расчетным режимам:

1.2.1.2.1. Нормальный режим зимой:

1.2.1.2.2. Нормальный режим летом:

1.2.1.2.3. Авария в системе летом:

1.2.1.2.4. Отключение одного генератора зимой от ГРУ:

По максимальной мощности аварии в системе летом выбираем трансформатор типа: ТДЦН-125000/110

Для :

Выбираем трансформаторы марки: ТДЦ-80000/110

Для :

Выбираем трансформатор марки: ТД-80000/220

1.2.1.3) Выбор трансформаторов для схемы 3:

Для :

Выбираем трансформаторы марки: ТДН-80000/110

Для :

Выбираем трансформаторы марки: ТДЦ-125000/110

Для :

Выбираем трансформаторы марки: ТДЦ-80000/110

Для :

Выбираем трансформатор марки: ТД-80000/220

1.2.2. Выбор автотрансформаторов для схемы 1:

(3)

1) Нормальный режим зимой:

2) Нормальный режим летом:

3) Авария в системе летом:

4) Отключение одного генератора зимой от СН:

По максимальному перетоку аварии в системе летом выбираем автотрансформатор типа: АТДЦТН-125000/220/110

Т.к. количество блоков на СН у нас одинаковое, то для схемы 2 и 3 выбираем автотрансформаторы той же марки.

Основные параметры трансформаторов приведены в таблице 2.

Таблица 2. Основные параметры трансформаторов.

Тип трансформатора	S_ном., МВ А	напряжения обм., кВ	Потери, кВт	, %	I_хх, %
ВН	СН	НН	Р_хх	Р_к	ВН-СН	ВН-НН	СН-НН
ТДЦ- 80000/110			-	10, 5			-		-	0, 6
ТДН -80000/110			-	10, 5			-	10, 5	-	0, 45
ТДЦ -125000/110			-	10, 5			-	10, 5	-	0, 55
ТДЦН -125000/110			-	10, 5			-			0, 55
АТДЦТН-125000/220/110				38, 5						0, 4
ТД -80000/220			-	10, 5			-		-	0, 45

Типы выбранных трансформаторов и автотрансформаторов по вариантам сведем в таблицу 3.

Таблица 3. Типы выбранных трансформаторов и автотрансформаторов по вариантам.

	Вариант 1	Вариант 2	Вариант 3
ТДЦ- 80000/110	Т3, Т4	Т3, Т4	Т5, Т6
ТДЦ -125000/110	-	-	Т3, Т4
ТДН -80000/110	Т1, Т2	-	Т1, Т2
ТД -80000/220	Т5	Т5	Т7
ТДЦН -125000/110	-	Т1, Т2	-
АТДЦТН-125000/220/110	АТC1, АТC2	АТC1, АТC2	АТC1, АТC2

Технико-экономический расчет.

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.

1.3.1.1. Расчет капиталовложений для схемы 1:

Рис.10 Структурная схема ТЭЦ( 1 вариант).

Рассчитаем капиталовложения в трансформаторы и в автотрансформаторы:

(4)

где, -коэффициент монтажа.

1475100 тыс. руб.

Рассчитаем капиталовложения в РУ:

724900 тыс. руб. (5)

2200000 тыс. руб. (6)

1.3.1.2. Расчет издержек для схемы 1:

(7)

- издержки на обслуживание ТЭЦ.

- амортизационные издержки.

- издержки на потерю электроэнергии в трансформаторах и автотрансформаторах.

44000 тыс. руб. (8)

140800 тыс. руб. (9)

, тыс. руб. (10)

Рассчитаем для автотрансформаторов:

(11)

Рассчитаем для трансформаторов :

Рис.11 Графики нагрузок трансформаторов

Рассчитаем для трансформаторов :

Рис.12 Графики нагрузок трансформаторов

Рассчитаем для трансформатора :

Рис.13 Графики нагрузок трансформатора

Потери во всех трансформаторах:

Тогда общие издержки равны:

194841, 15 тыс. руб/год.

1.3.1.3. Найдем ущерб от недоотпуска электроэнергии:

(12)

(13)

Для :

6526, 3 ч. (14)

(15)

Для :

5650, 48 ч.

Для :

4708, 73 ч.

Для :

(16)

1230, 73 ч.

33, 6 (17)

0, 004

Тогда:

1.3.2.1. Расчет капиталовложений для схемы 2:

Рис.14 Структурная схема ТЭЦ( 2 вариант).

Рассчитаем капиталовложения в трансформаторы и в автотрансформаторы:

1685100 тыс. руб.

Рассчитаем капиталовложения в РУ:

819800 тыс. руб.

2504900 тыс. руб.

1.3.2.2. Расчет издержек для схемы 2:

- издержки на обслуживание ТЭЦ.

- амортизационные издержки.

- издержки на потерю электроэнергии в трансформаторах и автотрансформаторах.

50098 тыс. руб.

160313.6 тыс. руб.

, тыс. руб.

Рассчитаем для автотрансформаторов:

Рассчитаем для трансформаторов :

Рассчитаем для трансформатора :

Потери во всех трансформаторах:

Тогда общие издержки равны:

220696.33 тыс. руб/год.

1.3.2.3. Найдем ущерб от недоотпуска электроэнергии:

Для :

2392.72 ч.

18, 3

0, 004

Для :

5650, 48 ч.

Для :

4708, 73 ч.

Для :

(16)

1230, 73 ч.

33, 6 (17)

0, 004

Тогда:

1.3.3.1. Расчет капиталовложений для схемы 3:

Рис.15 Структурная схема ТЭЦ( 3 вариант).

Рассчитаем капиталовложения в трансформаторы и в автотрансформаторы:

1895100 тыс. руб.

Рассчитаем капиталовложения в РУ:

839300 тыс. руб.

2734400 тыс. руб.

1.3.3.2. Расчет издержек для схемы 3:

- издержки на обслуживание ТЭЦ.

- амортизационные издержки.

- издержки на потерю электроэнергии в трансформаторах и автотрансформаторах.

54688 тыс. руб.

175001.6 тыс. руб.

, тыс. руб.

Рассчитаем для автотрансформаторов:

Рассчитаем для трансформаторов :

Рис.16 Графики нагрузок трансформаторов

Рассчитаем для трансформаторов :

Рис.17 Графики нагрузок трансформаторов

Рассчитаем для трансформаторов :

Рассчитаем для трансформатора :

Потери во всех трансформаторах:

Тогда общие издержки равны:

247961.64 тыс. руб/год.

1.3.3.3. Найдем ущерб от недоотпуска электроэнергии:

Для :

9355.13 ч.

33, 79

0, 004

Для :

6526.3 ч.

Для :

5650, 48 ч.

Для :

4708, 73 ч.

Для :

(16)

1230, 73 ч.

33, 6 (17)

0, 004

Тогда:

Таблица 4. Результаты технико -экономического расчета.

	Вариант №1	Вариант №2	Вариант №3
Капиталовложения К, тыс.руб
Издержки, тыс.руб/год	194841.15	220696.33	247961.64
Приведенные затраты, тыс.руб/год

Итого:

для 1 схемы -100 %

для 2 схемы -113%

для 3 схемы -125%

Примем наименьшие затраты ( ) за 100%

Вывод: Для дальнейшего расчета выбираем схему 1.

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.

1.5.1.Рассчитаем число ВЛ:

(19)

(20)

1.5.2. Схема замещения цепи имеет вид:

Рис. 18 Схема замещения исходной цепи.

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

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

Расчет см. в Приложении.

1.5.4. Преобразуем схему замещения до простейшей относительно т. К1:

Таблица 6. Расчет токов КЗ в т.К1.

Точка КЗ К1

Базовая мощность,

Uср, кВ

Источники С 5G

Рез. Сопротивление, о.е 0, 51 0, 95

(33) 2, 51

Е 1, 00 1, 09

(34) 4, 93 2, 88

(35) 22, 62 1, 22

(36) 0, 22 2, 36

(37) 0, 047

1, 00 0, 90

(38) 4, 93 2, 60

1, 850 1, 975

0, 06 0, 40

(39) 12, 89 8, 05

(40) 0, 46 0, 89

(41) 3, 18 3, 63

1.5.5. Преобразуем схему замещения до простейшей относительно т. К2:

Таблица 7. Расчет токов КЗ в т.К2.

Точка КЗ К2

Базовая мощность,

Uср, кВ

Источники С+1G 4G

Рез. Сопротивление, о.е 0, 78

5, 03

Е 1, 09 1, 10

5, 48 7, 09

45, 63 2, 05

0, 12 3, 46

0, 045

1, 00 0, 80

5, 48 5, 67

1, 608 1, 975

0, 02 0, 04

12, 46 19, 80

0, 11 0, 32

0, 82 3, 25

1.5.6. Преобразуем схему замещения до простейшей относительно т. К3:

Таблица 8. Расчет токов КЗ в т.К3.

Точка КЗ К3

Базовая мощность,

Uср, кВ 10, 5

Источники С+4G 1G

Рез. Сопротивление, о.е 1, 74 1, 94

55, 05

Е 1, 07 1, 08

33, 85 30, 65

517, 89 4, 34

0, 07 7, 07

0, 16

1, 00 0, 60

33, 85 18, 39

1, 850 1, 976

0, 06 0, 41

88, 57 85, 64

0, 069 0, 68

3, 33 29, 34

1.5.7. Преобразуем схему замещения до простейшей относительно т. К4:

Таблица 9. Расчет токов КЗ в т.К4.

Точка КЗ К4

Базовая мощность,

Uср, кВ 10, 5

Источники С+4G 1G

Рез. Сопротивление, о.е 1, 88 1, 94

55, 05

Е 1, 09 1, 08

31, 92 30, 65

517, 89 4, 34

0, 06 7, 07

0, 16

1, 00 0, 70

31, 92 21, 45

1, 85 1, 960

0, 06 0, 25

83, 51 84, 95

0, 069 0, 52

3, 14 22, 68

1.5.8. Преобразуем схему замещения до простейшей относительно т. К5:

Таблица 10. Расчет токов КЗ в т.К5.

Точка КЗ К5

Базовая мощность,

Uср, кВ 10, 5

Источники С+4G 1G

Рез. Сопротивление, о.е 1, 89 1, 54

55, 05

Е 1, 09 1, 13

31, 75 40, 39

515, 35 6, 88

0, 06 5, 87

0, 16

1, 00 0, 70

31, 75 28, 28

1, 85 1, 975

0, 06 0, 40

83, 06 112, 825

0, 069 0, 67

3, 12 38, 29

1.5.9. Преобразуем схему замещения до простейшей относительно т. К6:

Таблица 11. Расчет токов КЗ в т.К6.

Точка КЗ К6

Базовая мощность,

Uср, кВ 6, 3

Источники С+5G

Рез. Сопротивление, о.е 14, 85

91, 75

Е 1, 11

11, 26

870, 38

0, 01

0, 16

1, 00

6, 86

1, 85

0, 06

17, 94

0, 069

0, 67

Токи к.з. с учетом подпитки от двигателей:

Нормальный режим

(42)

где

(43)

Выбор схем ОРУ.

1.7.1. На стороне ВН (220кВ) выбираем схему РУ с двумя рабочими и обходной системой шин.

Рассмотрим два варианта схем:

Рис19. Схема с двумя рабочими и обходной системой шин:

а) – установка отдельных обходного и шиносоединительного выключателей;

б) – схема с совмещенным обходным и шиносоединительным выключателем.

При необходимости использования ШСОВ по прямому назначению надо отключить его, разделив тем самым рабочие системы шин, затем отключить разъединитель Р и воспользоваться обходным выключателем.

Если размыкание шин недопустимо вследствие возможности нарушения параллельной работы источников питания, то предварительно переводят все присоединения на одну систему шин. Чем больше присоединений к СШ, тем больше операций необходимо произвести для освобождения обходного выключателя и тем больше времени он будет занят для замены выключателей присоединений, поэтому отказ от отдельного шиносоединительного выключателя допускается при числе присоединений не более семи и мощности агрегатов меньше 160МВт.

Установка отдельного ШСВ обеспечивает большую оперативную гибкость, но увеличивает капитальные затраты.

Недостатки схемы с двумя рабочими и обходной системами шин следующие:

- отказ одного выключателя при аварии приводит к отключению всех источников питания и линий, присоединенной к данной СШ, а если в работе находится одна СШ, отключаются все присоединения

Ликвидация аварии затягивается, т.к. все операции по переходу с одной системы шин на другую производятся разъединителями.

Если источниками питания являются мощные блоки турбогенератор-трансформатор, то пуск их после сброса нагрузки на время более 30 мин. может занять несколько часов;

- повреждение ШСВ равноценно КЗ на обеих системах шин, т.е. приводит к отключению всех присоединений;

- большое количество операций разъединителями при выводе в ревизию и ремонт выключателей усложняет эксплуатацию РУ;

- необходимость установки шиносоединительного, обходного выключателей и большого количества разъединителей увеличивает затраты на сооружение РУ

Вывод: выбираем первый вариант схемы т.к. в схеме с объединенным ШСОВ надежность ниже. При эксплуатации такой схемы с большой вероятностью возможны ошибочные переключения разъединителями, производимые обслуживающим персоналом.

Установка отдельного ШСВ обеспечивает большую гибкость схемы.

1.7.2. Выбор электрической схемы РУ на стороне среднего напряжения (110кВ).

Схему распределительного устройства 110кВ выбираем с двумя рабочими и обходной системами шин с одним включателем на цепь.

Всего в схеме 11 присоединений (4 воздушные линии 110кВ, 4 блока, два АТС и резервный ТСН). Вариант с объединенным ШСОВ не рассматриваем по тем же причинам по которым отбросили данный вариант для РУ 220 кВ.

Рассмотрим два варианта: а) установка отдельного ШСВ и ОВ; б) присоединение блока через два выключателя.

Рис20. Схема с двумя рабочими и обходной системой шин:

а) установка отдельного ШСВ и ОВ; б) присоединение блока через два выключателя.

12 3 4 Следующая ⇒