ТЭЦ 589

Введение


Электроэнергетика России – это единая энергетическая система, которая представляет собой постепенно развивающийся комплекс, объединенный общим режимом работы и единым централизованным диспетчерским и автоматическим управлением. По своим масштабам ЕЭС России является крупнейшей в мире, а по мощности сопоставима с западноевропейским энергообъединением. Масштабы развития теплоэнергетики в значительной мере определяются такими факторами, как сокращение вводов атомных и гидравлических электростанций, а также ростом объёмов оборудования, вырабатывающего свой парковый ресурс.

Релейная защита осуществляет автоматическую ликвидацию повреждений и ненормальных режимов в электрической части энергосистем и является важнейшей автоматикой, обеспечивающей их надёжную и устойчивую работу.

В современных энергетических системах задачи релейной защиты, её роль и значение в обеспечении надёжной работы энергосистем и беспрерывного энергоснабжения потребителей особенно возрастают в связи с бурным ростом мощностей энергосистем, объединением их в единые электрически связанные системы в пределах нескольких областей, всей страны, и даже нескольких государств, сооружением дальних и сильно загруженных линий электропередач, строительством мощных электростанций, ростом единичной мощности генераторов и трансформаторов.

Характерным для современных энергосистем является развитие сетей высокого и сверхвысокого напряжения, с помощью которых производится объединение энергетических систем и передача больших потоков электрической энергии от мощных электростанций к крупным центрам потребления.

В России строятся крупнейшие тепловые, гидравлические и атомные электростанции, увеличивается мощность энергетических блоков. Соответственно растут мощности электрических подстанций, усложняется конфигурация электрических сетей и повышается их нагрузка.

Рост нагрузок, увеличение протяжённости линий электропередачи, ужесточение требований к устойчивости энергосистем осложняют условия работы релейной защиты и повышают требования к её быстродействию, чувствительности и надёжности. В связи с этим идёт непрерывный процесс развития и совершенствования техники релейной защиты, направленный на создание всё более совершенных защит, отвечающих требованиям современной энергетики.

Создаются и вводятся в эксплуатацию новые защиты для дальних электропередач сверхвысокого напряжения, для крупных генераторов, трансформаторов и энергетических блоков. Совершенствуются способы резервирования отказа защит и выключателей. Всё более определённой становится тенденция отказа от электромеханических реле и переход на статические, бесконтактные системы.

Широкое распространение в связи с этим получает применение в устройствах релейной защиты полупроводниковых приборов (диодов, транзисторов, тиристоров). Применение полупроводниковых приборов и элементов открывают большие возможности по улучшению параметров устройств релейной защиты, а также созданию новых видов защит, в частности быстродействующих и высокочувствительных.

Используется ЭВМ для расчёта уставок защиты, поскольку такие расчёты в современных энергосистемах очень трудоёмки и занимают много времени.

В связи с ростом токов короткого замыкания, вызванным увеличением генераторной мощности энергосистем, актуальное значение приобретают вопросы точности трансформации первичных токов, питающих измерительные органы релейной защиты. Для решения этой проблемы ведутся исследования поведения трансформаторов тока, изучаются возможности повышения их точности, разрабатываются пригодные для практики методы расчёта погрешностей трансформаторов тока, ведутся поиски более точных способов трансформации первичных токов.


1. Выбор основного оборудования


1.1 Согласно заданию, для выдачи мощности на РУ ВН 220 кВ на проектируемой ТЭЦ устанавливается ГРУ на которое работают два генератора, мощностью 63 МВт каждый, и 3 генератора мощность 200 МВт.

Структурная схема ТЭЦ показана на рисунке 1.


ТЭЦ 589ТЭЦ 589ТЭЦ 589

2ґ200 МВт 3ґ63 МВт


Рисунок 1


1.2 Выбор турбогенераторов


Для проектируемой электростанции выбирается 2 турбогенераторов типа ТВВ-200–2 и 3 турбогенератора типа ТВФ-63–2

Технические данные турбогенераторов приведены в таблице 1.


Таблица 1

Тип гене-ра

Sн.г, МВ*А

cos φ

UК.СТАТ, kB

IСТАТ, kA

xdII

ТЭЦ 589

ТВФ-63–2

78,75

0,8

6,3

4,33

0,139

98,3

ТВВ-200–2

235

0,85

15,75

8,625

0,191

98,6

1.3 Выбор трансформаторов


Технические данные трансформаторов приведены в таблице 2.


Таблица 2

Тип трансформатора Ном. Напряжение, кВ Потери, кВ Напряжение короткого замыкания ВН-НН, %

Ток холостого хода, %




ВН


НН

Холостого хода Короткого замыкания

ТРДЦН-63000/220 230 6,6–6,6 70 265 11,5 0,5
ТДЦ-250000/220 242 13,8 207 600 11 0,5
ТРДН-32000/220 230 6,3 45 150 11,5 0,65

2 Выбор главной схемы электрических соединений станции


2.1 Основные требования к главным схемам распределительных устройств


Главная схема (ГС) электрических соединений энергообъекта – это совокупность основного электрооборудования (генераторы, трансформаторы, линии), сборных шин, коммутационной и другой первичной аппаратуры со всеми выполненными между ними в натуре соединениями.

Выбор главной схемы является определяющим при проектировании электрической части электростанции (подстанции), так как он определяет полный состав элементов и связей между ними. Выбранная главная схема является исходной при составлении принципиальных схем электрических соединений, схем собственных нужд, схем вторичных соединений, монтажных схем и т.д.

На чертеже главные схемы выполняются в однолинейном исполнении при отключенном положении всех элементов установки. В некоторых допускается изображать отдельные элементы схем в рабочем положении.

При проектировании электроустановки до разработки главной схемы составляется структурная схема выдачи электроэнергии (мощности), на которой показываются основные функциональные части электроустановки (распределительные устройства, трансформаторы, генераторы) и связи между ними. Структурные схемы служат для дальнейшей разработки более подробных и полных принципиальных схем, а также для общего ознакомления с работой электроустановки.


2.2 Выбор схемы РУ


Схемы распределительных устройств выбираются в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями:

надежность питания потребителей;

простота;

экономичность;

схема должна быть приспособлена к проведению ремонтных работ без погашения присоединений.

Согласно НТП схемы на 220 кВ и выше должны позволять выводить в ремонт любой выключатель без нарушения работы присоединений.

Схема должна позволять расширение без коренной реконструкции.


2.3 Выбор схемы РУ ВН 220 кВ


Из расчетной схемы видно, что электроэнергия (за исключением энергии, потребляемой собственными нуждами) передается частично по шести заданным линиям к потребителям, а остальная – передается по тупиковым линиям к потребителям. Пропускная способность воздушных линий 220 кВ по справочнику Неклипаева ([…] – с. 21, табл. 1.20) составляет 100–200 МВт.

Количество линий, ТЭЦ 589, для выдачи электроэнергии с РУ ВН определяется по формуле


ТЭЦ 589

(1)


где ТЭЦ 589 – установленная мощность станции, МВт;

ТЭЦ 589 – суммарная мощность собственных нужд, МВт;

ТЭЦ 589 – пропускная способность линии 220 кВ.

МощностьТЭЦ 589, отдаваемая на собственные нужды, МВт, определяется по формуле

ТЭЦ 589 (2)


Тогда по формуле (2)

ТЭЦ 589 МВт

С учетом возможности расширения ТЭЦ принимается пропускная способность линии ТЭЦ 589=100 МВт, таким образом, количество линий, отходящих от РУ ВН находим в соответствии с формулой (1) равна

ТЭЦ 589

Таким образом принимается 6 линии отходящих от шин ТЭЦ.

Для РУ ВН 220 кВ согласно НТП пункт 8.12 выберется схема с двумя рабочими и одной обходной системами шин и одним выключателем на цепь.

В нормальном режиме обе системы шин находятся в работе, при соответствующем фиксированном распределении всех присоединений. Фиксированным является такое присоединение, при котором половина присоединений подключаются к первой системе шин, а половина ко второй системе шин.

Шиносоединительный выключатель нормально включен и служит для выравнивания потенциалов по шинам.

В нормальном режиме все обходные разъединители отключены, обходной выключатель отключен, обходная система шин без напряжения.

Обходная система шин вместе с обходным выключателем служит для вывода в ремонт любого выключателя, кроме секционного.

Данная схема:

– надежна;

– экономична;

– проста;

– позволяет расширять без коренной реконструкции;

– позволяет выводить в ремонт любой выключатель, а также систему, не нарушая работы присоединения.

Некоторого увеличения гибкости и надежности схемы можно достичь секционированием одной или обеих шин.

Согласно нормам технологического проектирования тепловых электрических станций на ТЭС и АЭС при числе присоединений 12–16 секционируется одна система шин, при большем числе присоединений – обе системы шин.


2.4 Выбор кабелей на ГРУ.


Посчитаем наибольший ток,ТЭЦ 589 по формуле:


ТЭЦ 589, (3)


где ТЭЦ 589 – максимальная мощность на ГРУ

Тогда по формуле (3)

ТЭЦ 589 кА

Найдем общее сечение всех кабелей

ТЭЦ 589

ТЭЦ 589 – экономическая плотность тока (А/мм2)

Выбираю сечение одного кабеля 185 мм 2

Найдем число кабелей ТЭЦ 589

ТЭЦ 589 кабелей (принимаем 14 линии)

ТЭЦ 589 – сечение одного кабеля

Проверим кабель по максимально допустимому току

ТЭЦ 589

ТЭЦ 589 – максимально допустимый ток для одного кабеля

IДОП =235 > ТЭЦ 589=180,6

Кабель ААБ-10–3*185 прошел.

На ГРУ 10 кВ выбираю схему с двумя системами сборных шин, в которой каждый элемент присоединяется через развилку двух шинных разъединителей, что позволяет осуществлять работу как на одной, так и на другой системе шин. В данной схеме генераторы присоединены на рабочую систему сборных шин, от которой получают питание групповые реакторы и трансформаторы связи. Рабочая система шин секционирована выключателем и реактором. Вторая система шин является резервной, напряжение на ней нормально отсутствует. Обе системы шин могут быть соединены между собой шиносоединительными выключателями‚ которые в нормальном режиме отключены.

Достоинства схемы:

– возможность производить ремонт одной системы шин, сохраняя в работе все присоединения

– блокировка между разъединителями и выключателями проста

Недостатки схемы:

– большое колиразъединителей, изоляторов, токоведущих материалов и выключателей чество

– сложная конструкция распределительного устройства, что ведет к увеличению капитальных затрат на сооружение ГРУ

– использование разъединителей в качестве оперативных аппаратов.

– Большое количество операций разъединителями и сложная блокировка между выключателями и разъединителями приводят к возможности ошибочного отключения тока нагрузки разъединителями.

3. Выбор схемы СН


3.1 Для обеспечения нормальной работы станции необходимо запитывать электродвигатели, которые являются приводами механизмов, обеспечивающих технологический процесс (насосы, задвижки, вентиляторы). Эти электродвигатели, а также освещение, вентиляция, электроотопление и т.д. составляют систему собственных нужд (СН). Питание этих двигателей выполняется на станции от РУ СН:

– РУ СН 6 кВ – для питания мощных двигателей 200 кВт и выше.

– РУ СН 0,4 кВ – для освещения и электродвигателей мощностью меньше 160 кВт


3.2 На ТЭЦ можно выделить блочную и неблочную часть. В данном задании представлена неблочная и блочная части. Питание рабочих секций собственных нужд в неблочной части выполняется с шин ГРУ, причем с одной секции ГРУ можно запитывать не более двух рабочих секций собственных нужд. Количество рабочих секций в неблочной части определяется количеством котлов, тогда как в блочной части число секций

собственных нужд определяется мощностью генератора.

Трансформаторы в неблочной части ТЭЦ выбираются по условиям:

– UВН = UГРУ

– UНН ТСН = 6,3 кВ

– SТСН ТЭЦ 589 SСН

Определяем мощность, проходящую через трансформатор собственных нужд


ТЭЦ 589 (4)

где n – количество рабочих секций


ТЭЦ 589ТЭЦ 589


По уч. Рожковой ([…] – с. 446, табл. 5.3) выбирается трансформатор собственных нужд типа ТМНС-6300/10, так как он проходит по всем условиям для установки на ТВФ-63–2.

– UВН = 10=10 кВ

– UНН ТСН = 6.3=6.3 кВ

– SТСН = 6,3 ТЭЦ 589 4,15 МВА

Согласно НТП питание собственных нужд в блочной части осуществляется отпайкой с выводов генератора через понижающие трансформаторы.

Трансформаторы в блочной части выбираются по условиям:

– UВН ТСН ТЭЦ 589 UНГ

– UНН ТСН = 6.3 кВ

– SН ТСН ТЭЦ 589 SСН

SСН = РСН MAX * КС

КС – коэффициент спроса установок собственных нужд

Для блока 200 МВт

SСН = 10*0.8=8 МВА

Принимаю трансформатор ТРДНС-25000/10 так как он проходит по всем условиям для установки на ТВВ-200–2

UВН ТСН = 10.5=10.5 кВ

UНН ТСН = 6.3=6.3 кВ

SН ТСН =6.3 ТЭЦ 589 6,3 МВА


Таблица 4 – Технические характеристики трансформаторов с.н

Тип

трансформатора

Номинальное напряжение, кВ Потери, кВт

Напряжение

КЗ, %

Ток холостого хода, %

ВН НН ХХ КЗ

1. Рабочие ТСН:

ТМНС-6300/10

ТРДНС-25000/10

2. Резервные ТСН:

ТМН-6300/10


10,5

10,5


10,5


6,3

6,3


6,3


8

25


7,6


46,5

115


46,5


8

10,5


7,5


0,8

0,65


0,8


3.3 Кроме рабочих источников собственных нужд предусматривается резервный источник питания. Резервный трансформатор выбираю таким образом, чтобы его мощность в случае аварии одного из рабочих трансформаторов собственных нужд могла бы заменить мощность самого крупного трансформатора собственных нужд, т.е. По уч. Рожковой ([…] – с. 446, табл. 5.3) выбираю резервные трансформаторы с.н. типа ТМН-6300/10. Так как на ГРУ применяется схема с двумя системами сборных шин, то резервный трансформатор подключается к ГРУ через развилку разъединителей. В цепи резервного трансформатора со стороны шин предусмотрен выключатель. Резервная магистраль согласно НТП выполняется одиночной, общей для блочной и неблочной части системой шин.


4. Расчёт токов К.З. для выбора аппаратов заданной цепи


4.1 Расчеты токов КЗ производятся для выбора или проверки параметров электрооборудования, а также для выбора или проверки уставок релейной защиты и автоматики.

Выбранное оборудование проверяется по трехфазным коротким замыканиям.

Расчет токов при трехфазном КЗ выполняется в следующем порядке:

для рассматриваемой энергосистемы составляется расчетная схема;

по расчетной схеме составляется электрическая схема замещения;

путем постепенного преобразования схема замещения приводится к наиболее простому виду так, чтобы каждый источник питания или группа источников, характеризующиеся определенным значением результирующей ЭДС ТЭЦ 589, были связаны с точкой КЗ результирующим сопротивление хрез.;

зная результирующую ЭДС источника и результирующее сопротивление, по закону Ома определяется начальное значение периодической составляющей тока КЗ IП,О, затем ударный ток, периодическая и апериодическая составляющие тока КЗ для заданного момента времени t.


4.2 Определение параметров всех элементов расчетной схемы


Для расчетов трехфазных токов КЗ определяются сопротивления прямой последовательности расчетной схемы.

Для расчета трехфазных коротких замыканий не учитываются подстанции энергосистемы, т. к. они не подпитывают точку КЗ.

Расчетная схема энергосистемы показана на рисунке 2.

ТЭЦ 589

Рисунок 2


Параметры отдельных элементов схемы приведены в таблице 5.


Таблица 5

Элементы схемы Параметры

Генераторы:

G1, G2 – ТВВ-200–2


G3, G4, G5. – ТВФ-63–2

Sном =235 МВА; Х ТЭЦ 589=0,191; Iном =8,625 А; Uном.стат. =15,75 кВ;

Sном =78,75 МВА; Х ТЭЦ 589=0,139; Iном =4330 А; Uном.стат. =6,3 кВ;

Трансформаторы:

Т1, Т2, – ТДЦ-250000/220


Т3, Т4 – ТРДЦН-63000/220


Sном =250 МВА; UК =11%;

UНН=13,8 кВ; UВН =242 кВ;


Sном =63 МВА; UК =11,5%;

UНН=6,3 кВ; UВН =230 кВ;

Линии:

W1 =90 км

W2=60 км

W3, W4, W5, W6 =80 км


ХУД =0,4 Ом/км;

ХУД =0,4 Ом/км;

ХУД =0,4 Ом/км;


4.3 Рассчитываются сопротивления всех элементов схемы замещения


Расчет ведется в относительных единицах.

Принимается базовая мощность: Sб = 1000 МВА и при заданной базовой мощности определяются сопротивления схемы.

Сопротивления систем,ТЭЦ 589 находятся по формуле


ТЭЦ 589, (5)


где ТЭЦ 589 – относительное номинальное сопротивление энергосистемы;

ТЭЦ 589 – базовая мощность, МВЧА;

ТЭЦ 589- номинальная мощность энергосистемы, МВЧА.

Из табл. 5 (ПЗ) для энергосистемы 1: ТЭЦ 589=0,8; ТЭЦ 589=1600,

тогда по формуле (5)

ТЭЦ 589

Из табл. 5 (ПЗ) для энергосистемы 2: ТЭЦ 589=0,6; ТЭЦ 589=1200

тогда по формуле (5)

ТЭЦ 589

Сопротивления линий электропередачи ТЭЦ 589 находятся по формуле


ТЭЦ 589, (6)


где ТЭЦ 589 – индуктивное сопротивление линии на 1 км длины, Ом/км;

ТЭЦ 589 – длина линии, км;

ТЭЦ 589 – среднее напряжение в месте установки данного элемента, кВ.

Из табл. 5 (ПЗ) для линий 1: ТЭЦ 589=0,4 Ом/км; ТЭЦ 589=90 км; ТЭЦ 589=230 кВ, тогда по формуле (6)

ТЭЦ 589

Из табл. 5 (ПЗ) для линий 2: ТЭЦ 589=0,4 Ом/км; ТЭЦ 589=60 км; ТЭЦ 589=230 кВ, тогда по формуле (6)

ТЭЦ 589

Из табл. 5 (ПЗ) для линий 3,4,5,6: ТЭЦ 589=0,4 Ом/км; ТЭЦ 589=80 км; ТЭЦ 589=230 кВ, тогда по формуле (6)

ТЭЦ 589

Сопротивления трансформаторов с расщеплённой обмоткой.

Xвт63%=0.125*Uквн%=0.125*11.5=1.437%

Xнт63%=1.75*Uквн%=1.75*11.5=20%


хт= ТЭЦ 589 (7)


где SНТ – номинальная мощность трансформатора, МВА

ТЭЦ 589 – базовая мощность, МВЧА

Тогда по формуле (7)

хвт63= ТЭЦ 589=ТЭЦ 589=0.228

хнт63= ТЭЦ 589=ТЭЦ 589=3,17

Сопротивления генераторов ТЭЦ 589 определяются по формуле


ТЭЦ 589 (8)

где ТЭЦ 589 – сверхпереходное индуктивное сопротивление при номинальных базовых условиях;

ТЭЦ 589 – номинальная мощность генератора, МВЧА.

Из табл. 5 (ПЗ) для генератора ТВФ-63–2: ТЭЦ 589=0,139; ТЭЦ 589=63 МВЧА, тогда по формуле (8) сопротивление генератора G3, G4, G5 равно


ТЭЦ 589


Из табл. 5 (ПЗ) для генератора ТВВ-200–2: ТЭЦ 589=0,191; ТЭЦ 589=235 МВЧА, тогда по формуле (8) сопротивление генератора G1, G2, равно

ТЭЦ 589

Сопротивления двухобмоточных трансформаторов, находятся по формуле


ТЭЦ 589 (9)


Из табл. 5 (ПЗ) для двухобмоточных трансформаторов ТДЦ-250000/220 ТЭЦ 589=242; ТЭЦ 589=13,8;ТЭЦ 589=11%

ТЭЦ 589=242 МВЧА, тогда по формуле (9) сопротивления трансформаторов Т1, Т2, равны

Х = ТЭЦ 589=0,44

Определяются сопротивления трансформаторов собственных нужд (рабочего и резервного).

Из табл. 4 (ПЗ) для ТСН ТМНС-6300/10 ТЭЦ 589=8%; ТЭЦ 589=6,3 МВЧА. Определяются сопротивления рабочего ТСН по формуле (10)

ТЭЦ 589 (10)


Тогда по формуле (10)

ТЭЦ 589

Из табл. 4 (ПЗ) для РТСН ТМН-6300/10 ТЭЦ 589=7,5%; ТЭЦ 589=6,3 МВЧА.

Определяются сопротивления резервного ТСН по формуле (11)


ТЭЦ 589 (11)


Тогда по формуле (11)

ТЭЦ 589

Сопротивления рабочего ТСН с расщеплённой обмоткой.

Xвт25%=0.125*Uквн%=0.125*10,5=1.3125%

Xнт25%=1.75*Uквн%=1.75*10,5=18,375%


хт= ТЭЦ 589


где SНТ – номинальная мощность трансформатора, МВА

ТЭЦ 589 – базовая мощность, МВЧА

Тогда по формуле (7)


хвт25= ТЭЦ 589=ТЭЦ 589=0.2

хнт25= ТЭЦ 589=ТЭЦ 589=2,9

и общее сопротивление рабочего ТСН ТРДНС 25000/10 будет равно 1,65 Ом.


4.4 По расчетной схеме составляется эквивалентная электрическая схема замещения и намечаются на ней точки К.З.


ТЭЦ 589

Рисунок 3 – Схема замещения энергосистемы


4.5 Расчёт точки К1 (шины 220 кВ)


Заданная схема замещения прямой последовательности (рисунок 3 ПЗ) преобразуется относительно точки К1 (сопротивления трансформаторов с.н. не учитываются).

Преобразование производится путем постепенного сворачивания схемы относительно точки К1.

Эквивалентное сопротивление энергосистемы 1 и линий 3,4,5,6


ТЭЦ 589


Эквивалентное сопротивление энергосистемы 2 и линий 1,2

ТЭЦ 589


Эквивалентное сопротивление объединенных сопротивлений двух генераторов и двух трансформаторов


ТЭЦ 589


Эквивалентное сопротивление энергосистемы 1, генераторов G1 и G2, и линий 3,4,5,6


ТЭЦ 589


Эквивалентное сопротивление первого трансформаторов с расщеплённой обмоткой


ТЭЦ 589


Эквивалентное сопротивление второго трансформатора с расщеплённой обмоткой равно сопротивлению первого трансформатора, т.е. ТЭЦ 589

Эквивалентное сопротивление всех генераторов


ТЭЦ 589

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: