Тэц-300

ТЭЦ300.dwg

контрольная.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра электрических станций сетей и систем
Параметры определяющие исходные данные
Мощность агрегата МВт
Тип станции. Топливо.
Нагрузка шинах генераторного напряжения
Максимальная нагрузка Рmax в%
Минимальная нагрузка Рmin в%
Число отходящих линий
Число воздушных линий
Мощность системы МВ*А
Относительное сопротивление
Для выбранной схемы электрических соединений ТЭЦ составить расчётную схему наметить расчётные точки КЗ необходимые для выбора электрических аппаратов и токоведущих частей для наиболее характерных присоединений(генератора (авто)трансформатора сборных шин РУ повышенного напряжения цепей ответвления на СН). Произвести расчёт трёхфазного КЗ для намеченных к расчёту точек. Для принятой главной электрической схемы ТЭЦ выбрать: - электрические коммутационные аппараты в цепи любых двух присоединений напряжением выше 1000 В.; - измерительные трансформаторы в цепи генератора или блока генератор-трансформатор; - сечение токопровода от (авто)трансформатора до РУ высшего напряжения.
Выполнить главную схему электрических соединений ТЭЦ в соответствии с ГОСТ на условные графические и буквенные обозначения и составить спецификацию на выбранное электрооборудование электроустановки.
Выбор структурной схемы электрических соединений ТЭЦ
Структурная схема электрической части станции задает распределение генераторов между РУ различных напряжений определяет электромагнитные связи (трансформаторные или автотрансформаторные) между РУ и состав блоков генератор – трансформатор.
Выбор структурной схемы и основного оборудования
В соответствие с исходными данными разрабатывается технически реализуемый вариант структурной схемы.
Для отобранного варианта определяются возможные перетоки мощности через трансформаторы и автотрансформаторы исходя из наиболее тяжелых условий работы станции.
Ориентируясь на величины перетоков мощности выбираются подходящие по номинальным значениям типы трансформаторов и автотрансформаторов.
Выбор турбогенераторов
Согласно установленной единичной мощности 100 МВт выбираем 3 турбогенератора типа ТВФ-120-2У3 которые имеют следующие параметры:
Система возбуждения
КОСУР 501-1700-280-20
Турбогенератор – синхронный генератор приводимый во вращение от паровой турбины.
Турбогенераторы с водородным охлаждением серии ТВФ
Статора: КВР- Косвенное водородом
Ротора: НВР- непосредственное водородом
Число после первого дефиса – номинальная мощность МВт (для генератора типа ТВФ-120-2У3 – мощность в продолжительно допустимом режиме перегрузки);
Число после второго дефиса – количество полюсов
У – климатическое исполнение (У – для работы в районах с умеренным климатом) 3 – для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией.
Полная мощность генератора – 125 МВА
Активная мощность генератора – 100 МВт
Коэффициент мощности генератора – 08
Линейное напряжение статорной обмотки генератора – 105 кВ
Номинальный ток статора ггенератора – 6875 кА
Частота вращения – 3000 обмин
Сверхпереходное индуктивное сопротивление обмотки якоря в относительных базисных единицах – 0192
КПД турбогенератора – 984 %
Система возбуждения генератора – модернизированная высокочастотная система КОСУР 501-1700-280-20 УХЛ4 для турбогенератора ТВФ-120 разработано и поставляется научно-производственным предприятием «Русэлпром-Электромаш». ( на Пензенской ТЭЦ введена в 2008 году)
Ток возбуждения ротора генератора – 1700 А
Напряжение возбуждения ротора генератора – 280 В
Кратность форсировки возбуждения – 2
Схема электрическая принципиальная реконструированной системы возбуждения с высокочастотным генератором ВГТ и трансформатором компаундирующим ТК:
Темным цветом на схеме выделены составляющие ВЧ-системы.
В режиме холостого хода генератора ток возбуждения обеспечивается только диодным мостом ШДВ500 получающим питание от ВГТ. При включении генератора в сеть вторичный ток трансформатора компаундирования после выпрямления диодным мостом ШДВ50 подается в обмотку возбуждения генератора. Таким образом при работе в энергосистеме ток ротора является суммой двух токов - ВГТ и ТК.
Для улучшения показателей надежности система возбуждения вспомогательного генератора выполнена двухканальной со стопроцентным резервированием по силовому оборудованию по системам управления и регулирования возбуждением.
В канал входит питающий трансформатор ТПС тиристорный преобразователь ТП и система управления которая выполняет функции цифрового регулятора АРВ системы управления тиристорами (СУТ) системы управления возбуждением (СУВ) и комплекса защит системы возбуждения (КЗВ). Тиристорные преобразователи подключаются к обмотке ВГТ через разъединители. Это позволяет в случае отказа одного из каналов вывести его из работы для выполнения ремонтных работ. Питающие трансформаторы ТПС1 и ТПС2 подключаются к разным секциям собственных нужд 04 кВ. В работе постоянно находится один канал возбуждения второй находится в резерве со снятыми импульсами управления.
По факту выявления неисправности система управления автоматически производит переключение на резервный канал.
Выбор трансформаторов Т1-Т3
Нагрузка на генераторном напряжении
По условию нагрузка на генераторном напряжении составляет 40% в период пика и 10% в период минимума от установленной мощности ТЭЦ.
Находим мощность снимаемую с шин одного генератора в период максимума нагрузки:
Sтэц= суммарная мощность станции
Находим мощность снимаемую с шин одного генератора в период минимума нагрузки:
Sнаг=Sтэц*01n =300*013=10МВ*А
Нагрузка на собственные нужды:
Принимаем нагрузку на собственные нужды равной 8% от мощности генератора.
Рс.н.=100*008*Кс=100*008*08=64МВ*А
Кс= коэффициент спроса на ТЭЦ принят 08
Посчитаем переток в систему при максимуме нагрузке на генераторном напряжении:
Sпер=N(Рг-Рс.н.)-Рнагcosфи= 3(100-8)-12008=195 МВ*А
5 3 = 65МВ*А на один трансформатор
Рг- Мощность генератора
Рс.н. – нагрузка на собственные нужды
Рнаг- нагрузка на шинах генераторного напряжения
при минимуме нагрузке на генераторном напряжении:
Sпер=N(Рг-Рс.н.)-Рнагcosфи= 3(100-8)-3008=3075 МВ*А
75 3 = 1025МВ*А на один трансформатор
ДЦ – с принудительной циркуляцией воздуха и масла с ненаправленным потоком масла
Номинальная мощность – 125000 кВА
Напряжение обмотки ВН - 242√3 кВ
Напряжение обмотки НН – 105 кВ
1 Определим мощность трансформатора С.Н. :
для собственных нужд выбираем 3 трансформатора типа TДHC- 10000105
М- естественная циркуляция воздуха и масла
С- для систем собственных нужд электростанций
Номинальная мощность – 10000 КВА
Напряжение обмотки ВН – 105 кВ;
Напряжение обмотки НН – 63 кВ
Выбор трансформаторов.
Напряжение обмотки кВ
Коротким замыканием называется всякое непредусмотренное нормальными условиями работы замыкание между фазами а в сети с заземленными нейтралями замыкание одной или нескольких фаз на землю.
Расчет токов к.з. согласно исходной задачи проводится:
-для выбора электрических аппаратов и токоведущих частей для наиболее характерных присоединений (генератора трансформатора сборных шин РУ повышенного напряжения цепей ответвления на СН).
При решении этих вопросов требуется расчет трех- двух- и однофазных к.з. который выполняют с учетом ряда допущений.
Объем расчетов определяется числом расчетных точек к.з. положение которых выбираем таким образом чтобы через проверяемое оборудование протекал наибольший возможный ток к.з. Для расчетов токов к.з. составим расчетную схему т.е. однолинейную электрическую схему в которой включены все источники питания и все возможные связи между ними.
Будем считать что величина тока однофазного к.з. на землю равна или меньше величины тока трехфазного к.з. Поэтому расчёт будем производить только трехфазного тока к.з.
Расчёт к.з. проведём для точек К1 К2 соответственно на шинах 220кВ шинах 105 кВ выводах генератора 100МВт
В соответствии с ПУЭ в качестве расчетного вида к.з. следует принимать:
Для определения электродинамической стойкости аппаратов и жестких шин с относящимися к ним поддерживающими и опорными конструкциями - трехфазное к.з.;
Для определения термической стойкости аппаратов и проводников - трехфазное к.з.;
Для выбора аппаратов по коммутационной способности – по большему из значений получаемых для случаев трехфазного и однофазного к.з. на землю (в сетях с большими токами замыкания на землю).
- Расчёт будем проводить для трёхфазного к.з.
Составление схемы замещения и определение её параметров.
Схема замещения – это однолинейная схема в которой все элементы (трансформаторы линии) представлены в виде индуктивных сопротивлений (Х) а система и генераторы в виде индуктивных сопротивлений и Э.Д.С (Е)
Расчёт будем вести приближённо без учёта нагрузки.
Расчёт ведём в относительных базисных единицах.
Приведём сопротивления элементов расчётной схемы к базисным условиям.
Принимаем: Sб = 1000 МВА
Расчет сопротивлений
Прежде чем рассчитывать токи необходимо выбрать реактор установленный на ГРУ.
Реактор выбирается по условиям:
Максимальный ток для реактора:
где SНОМG- полная номинальная мощность нагрузки потребляемой с шин генераторов UНОМG- напряжение на выводах генератора.
Выбираем реактор РБДГ 10-4000-018У3
Расчет сопротивлений производим в относительных единицах. Принимаем базисную мощность равную SБ=1000МВА.
Рассчитаем сопротивление энергосистемы:
где - сопротивление энергосистемы;
SБ- базисная мощность;
SН- мощность энергосистемы.
Рассчитаем сопротивление линий:
где - удельное сопротивление 1км линии. Для линий U - 220 кВ =04 Омкм;
UСР - ближайшее большее напряжение по ряду средних напряжений кВ.
Рассчитаем сопротивление блочного трансформатора ТДЦ-125000220:
где - индуктивное сопротивление обмоток трансформатора. (для трансформатора ТДЦ-125000220)
Рассчитаем сопротивление генераторов ТВФ-120-2У3:
где Хd” – сверхпереходное сопротивление генератора по продольной оси.
Для генератора ТВФ-120-2У3 Хd” = 0192
Преобразование схемы для точки К-1
Объединяем сопротивления всех линий в одну складывая их параллельно.
Сложим последовательно сопротивления энергосистемы и линий:
X12= X13= X14=X1+X4=1536+088=2416
Преобразование схемы для точки К-2
X19=X17+X18=076+044=12
X21=X20+X6=037+088=125
Iпt=( Iп 0 Iном)*× ×Iп 0
Результаты расчета тока К.З. Таблица 2
Выбор электрических аппаратов и проводников.
Выключатели выбирают по номинальному напряжению продолжительному току отключающей способности электродинамической и термической стойкости.
В первую очередь производиться проверка на симметричный ток отключения по условию (проверка на коммутационную способность):
Затем проверяется возможность отключения апериодической составляющей тока к.з.:
где bн – нормированное значение содержания апериодической составляющей в токе отключения %; iаt – апериодическая составляющая тока к.з. в момент расхождения контактов.
Если условие соблюдается а – нет (т.е. ) то допускается проверка по полному току к.з. (асимметричного):
На включающую способность проверка производится для генераторных выключателей по условию:
где – начальное значение периодической составляющей тока к.з. в цепи выключателя; – номинальный ток включения;
На электродинамическую стойкость выключатель проверяется по предельным сквозным токам к.з.:
где Iдин – действующее значение периодической составляющей предельного сквозного тока к.з();
На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу тока к.з.:
где ВК расч – тепловой импульс тока к.з.; tT – ток термической стойкости выключателя и допустимое время его действия
Импульс квадратичного тока к.з. для мощных современных генераторов при удаленном к.щ определяется следующим образом: где где tРЗ – время действия защиты tB – полное время отключения выключателя Та – постоянная времени цепи к.з. При к.з. вблизи генераторов отдельно определяются импульс периодической и апериодической составляющей квадратичного тока к.з.(см. выше п. «Расчет токов к.з.»). Однако проводники и аппараты выбранные в мощных присоединениях по условиям длительного режима и динамической стойкостиимеют значительные запасы по термической стойкости. Поэтому можно и в данном случае воспользоваться формулой . Значение импульса при этом будет несколько завышенное что создаст определенный запас по термической стойкости выключателя.
Таким образом можно наметить примерный алгоритм выбора и проверки выключателя:
(проверка отключающей способности по полному току)
Выбор и проверка разъединителей производится по следующим условиям :
Выбор выключателей и разъединителей на220кВ.
Определяем максимальный рабочий ток по току наиболее мощного присоединения
В цепи двухобмоточного трансформатора:
( где 14 – коэффициент учитывающий перегрузку трансформатора)
Выбираем маломасляный выключатель ВМТ-220Б-201000УХЛ1
ВМТ-выключатель маломасляный трехполюсный
Б – категория изоляяции
0– номинальное напряжение кВ
– номинальный ток отключения кА
00– номинальный ток А
УХЛ1 – климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69
Выбираем разъединитель РНД-220630 Т1 (разъединитель наружной установкидвухколонковый для условий умеренного климата и установке на открытом воздухе). Тип привода ПДН-220Т.
Проверка выбранного выключателя и разъединителя
Расчетные и каталожные данные Таблица 6
=8182×(003+008+001)=802кА2
Выключатели и разъединители удовлетворяют всем условиям и принимаются к установке.
Выбор гибких токопроводов от выводов 220 кВ до сборных шин.
Провода линий электропередач напряжением более 35 кВ провода длинных связей блочных трансформаторов с ОРУ гибкие токопроводы генераторного напряжения проверяются по экономической плотности тока [ПУЭ 1.3.25.].
В РУ выше 35 кВ применяются шины выполненные проводами АС. Гибкие провода применяются также для соединения блочных трансформаторов.
Сечения проводников должны быть проверены по экономической плотности тока. Экономически целесообразное сечение определяется из соотношения
где - ток нормального режима (без перегрузок) А;
— нормированное значение экономической плотности тока .
Сечение полученное в результате указанного расчета округляется до ближайшего стандартного сечения. Расчетный ток принимается для нормального режима работы т. е. увеличение тока в послеаварийных и ремонтных режимах сети не учитывается.
Наметим провод АС-50064 с (вне помещения)
Проверка сечения по нагреву:
На термическую стойкость не проверяем т.к. голые провода на открытом воздухе [ПУЭ].
Условие на корону согласно ПУЭ при . Данный провод по условию короны проходит.
Выбор трансформаторов тока в цепи генератора.
Условия выбора трансформаторов тока:
а) По напряжению установки
Номинальный ток должен быть как можно ближе к рабочему току установки.
в) По конструкции и классу точности
г) по электродинамической стойкости
где - ударный ток К.З.;
- кратность электродинамической стойкости по каталогу;
- номинальный первичный ток трансформатора тока;
- ток электродинамической стойкости.
Электродинамическая стойкость шинных трансформаторов тока определяется устойчивостью самих шин РУ вследствие этого такие трансформаторы по этому условию не проверяются.
д) По вторичной нагрузке S2 ≤ S2ном
где S2 - вторичная нагрузка трансформатора тока;
S2ном - номинальная допустимая нагрузка Т.Т. в выбранном классе точности.
е) По термической стойкости
где - тепловой импульс по расчету;
- кратность термической стойкости по каталогу;
- время термической стойкости по каталогу;
It - ток термической стойкости.
По каталогу выбираем трансформатор тока типа ТШ-20 (стр.300 Неклепаев Б.Н.)
Трансформатор тока ТШ-20
Iмax = Iном095 = 688095 =724 кА
Вк = Iп 02(tоткл+ Та) =40652(01+005)=760 кА2с
It2t = 1602×3 = 76800 кА2с
S2ном =R I2ном2=1252 =30 ВА
Выбираем схему соединения ТТ звезда согласно ПУЭ
Схема подключения приборов
Рассчитываем вторичную нагрузку трансформатора тока в табличной форме.
Вторичная нагрузка Таблица 5
Вторичная нагрузка (ВА)
Счётчик активной энергии
Амперметр регистрирующий
Ваттметр регистрирующий
Ваттметр (щит турбины)
Определяем сечение жилы кабеля.
Rприб = Sприб = 145 = 058 Ом
Т.к. имеем в схеме более трёх приборов принимаем Rконт =01 Ом
R2 ном =_S2ном = _30 = 12 Ом
Rпров = R2 ном (Rприб + Rконт) = 12 (058+01) = 052 Ом
Для выбранной схемы соединения ТТ звезда lрасч = l
q = ρ× lрасч = 0017540 = 14 мм2
где - удельное сопротивление соединительного медного провода;
Согласно ПУЭ принимаем сечение проводов по условию механической прочности 1.5 мм2 для медных жил.
Принимаем контрольный кабель типа КВГ с медными жилами сечением 15 мм2.
Выбор трансформаторов напряжения в цепи генератора.
Условия выбора трансформаторов напряжения:
Трансформаторы напряжения выбираются:
а) по напряжению установки ;
б) по конструкции и схеме соединения обмоток;
в) по классу точности;
г) по вторичной нагрузке .
Если вторичная нагрузка превышает номинальную мощность в выбранном классе точности то устанавливается второй Т.Н. и часть приборов подсоединяют к нему.
Сечение проводов в цепях Т.Н. определяется по доступной потере напряжения. Принимаем сечение проводов по условию механической прочности 1.5 мм2 для медных жил.
По каталогу выбираем трансформатор напряжения типа ЗНОЛ-06
Определим S2 = √(Pприб)2+ (Qприб)2 =√68 2+ 97 2 = 6869 ВА
Выбранный трансформатор напряжения ЗНОЛ-06 имеет номинальную мощность 75 ВА в классе точности 05 необходимом для присоединения счётчиков.
Таким образом S2 = 6869 ≤ Sном = 75×3 = 225 ВА следовательно трансформатор будет работать в выбранном классе точности.
Трансформатор напряжения
S предельная = 630ВА
Счетчик активной энергии
Датчик активной мощности
Датчик реактивной мощности
Вольтметр регистрирующий
Выбранный трансформатор напряжения проверим по вторичной нагрузке.
Расчёт нагрузки основной обмотки трансформатора напряжения приведён в таблицах 6 и 7.
С П Е Ц И Ф И К А Ц И Я
Условное обозначение элемента на схеме
Силовые трансформаторы
Трансформаторы напряжения
Токоограничивающие реакторы
Неклепаев Б.Н. Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования – М.: Энергоатомиздат 1989. – 608 с.: ил.
Идельчик В.И Электрические системы и сети: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат 1989.- 592 с.: ил.
Рожкова Л.Д. Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. М.: Энергоатомиздат 1987. -648 с.: ил.
Справочник по электрическим установкам высокого напряжения С.А. Бажанов И.С.Батхон И.А.Баумштейн и др.; под ред И.А.Баумштейна и М.В.Хомякова. – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Энергоиздат 1981.
Чухинин А.А. Электрические аппараты высокого напряжения. Выключатели. Справочник. – М.: Информэлектро 1994.