Проектирование электрической станции типаТЭЦ

ЭЧС(варианты схем).dwg

Электрическая схема.dwg

ЭЧС(расчет КЗ).dwg

Рисунок2. Выбранная схема для расчета КЗ на программе TKZ

Курсовик по ЭЧС(Свой).doc

Задание на проектирование
Выбор главной схемы электрических соединений
2 Расход электроэнергии на собственные нужды
3 Приведение нагрузок к системе
4 Составление вариантов схемы
5 Выбор трансформаторов
6 Выбор выключателей
7 Технико-экономический расчет
Расчет токов трехфазного короткого замыкания
1 Составление схемы замещения
2 Расчет параметров схемы замещения
3 Расчет трехфазного короткого замыкания
Выбор основного оборудования станции
1 Выбор выключателей
1.1 На стороне 35 кВ
1.2 На стороне 105 кВ
1.3 На стороне 110 кВ
2 Выбор разъединителей
2.1 На стороне 110 кВ
2.2 На стороне 35 кВ
2.3На стороне 105 кВ
3 Выбор трансформаторов тока «ТТ»
3.1 В цепи генераторов Г1-Г4
3.2 В цепи генератора Г5
3.3 На высоком напряжении трансформаторов
3.4 На линиях к потребителям на напряжении 35 кВ
3.5 На линиях к потребителям на напряжении 10 кВ
4 Выбор трансформаторов напряжения «ТН»
4.1 На напряжении 105 кВ
4.2 На напряжении 35 кВ
4.3 На напряжении 110 кВ
5 Выбор трансформаторов собственных нужд «ТСН»
6 Выбор разрядников
7 Выбор отходящих ЛЭП
8 Выбор секционных реакторов
9 Выбор схемы РУ 110 кВ РУ 35 кВ и РУ 105 кВ
Задание на Курсовой проект
Выбрать главную схему электрических соединений станции обосновав выбор технико-экономическим расчетом.
Рассчитать токи трехфазного короткого замыкания в необходимом количестве точек.
Выбрать основное оборудование для всех распределительных устройств и сборные шины одного из распределительных устройств.
Описать основные конструктивные решения принятые в проекте.
Исходные данные для расчета:
Генераторы: U=10 кВ; P=32 МВт – 4 шт; P=63 МВт – 1 шт;
Система: S=800 МВА; U=110 кВ; Xc=200%; две линии связи.
Нагрузки потребителей: U1=10 кВ; P1=9 МВт – 5 шт; cosj1=085; kc1=08;
U2=35 кВ; P2=30 МВт –2 шт; cosj2=085; kc1=09.
Величина аварийного резерва на станции – 0 в системе – 60 МВт.
Число использования максимума нагрузок:
- по трансформаторам 5000 – 6500 часов;
- по линиям потребителей 3000 – 3500 часов.
Число часов работы по трансформаторам 8700 часов.
Число часов работы по секционным реакторам 8760 часов
Расход электроэнергии на собственные нужды составляет 10% от установленной мощности генераторов.
Себестоимость электроэнергии составляет: 06 копкВт*ч.
Длина линии связи станции с системой равна 50 км.
P=32 МВт Выберу четыре генератора ТВС – 32У3; Uном=105 кВ; cosjном=08;
Sном=40 МВА; Xd”=0153 о.е.; Iном=22 кА.
P=63 МВт Выберу один генератор ТВФ – 63 – 2У3; Uном=105 кВ; cosjном=08;
Sном=7875 МВА; Xd”=0153 о.е.; Iном=433 кА.
2 Расход электроэнергии на собственные нужды
3 Приведение нагрузок к системе
4 Составление вариантов схемы
Варианты показаны на рисунке.1.
5 Выбор трансформаторов
Так как в моем случая имеется генераторное распределительное устройство то трансформаторы выбираются по мощности генераторов присоединенные к этому распределительному устройству.
Выберу трансформатор марки: ТДЦ – 80000110; Sном=80 МВА;
Uвн=121 кВ; Uнн=105 кВ; DPх=85 кВт; DPк=310 кВт; Uк=105 %;
Стоимость трансформатора: C=1137·15=17055 т.руб.
Выберу трансформатор марки: ТД – 40000110; Sном=40 МВА;
Uвн=121 кВ; Uнн=105 кВ; DPх=50 кВт; DPк=160 кВт; Uк=105 %;
Стоимость трансформатора: C=95·15=1425 т.руб.
Трансформатор Т3 и Т4:
Выберу трансформатор марки: ТДТН – 40000110; Sном=40 МВА;
Uвн=115 кВ; Uвн-сн=105 %; Uвн-нн=175% кВ; Uнн-сн=65% кВ DPх=39 кВт; DPк=200 кВт; Uнн=11 кВ; Uсн=385 кВ;
Стоимость трансформатора: C=944·15=1416 т.руб.
Выберу трансформатор марки: ТРДН – 4000035; Sном=40 МВА;
Uвн=3875 кВ; Uнн=105 кВ; DPх=36 кВт; DPк=170 кВт; Uк=127 %;
Стоимость трансформатора: C=79·16=1264 т.руб.
Трансформатор Т1 по Т4:
Uвн=115 кВ; Uвн-сн=105 %; Uвн-нн=175% кВ; Uннсн=5% кВ Pх=39 кВт; DPк=200 кВт; Uнн=11 кВ; Uсн=385 кВ;
6 Выбор выключателей
Выберу выключатели по току в нормальном режиме.
Выключатели В1; В5: .
Выберу выключатель марки: МГГ – 10 – 5000 –45У3.
Стоимость выключателя: C=1945 т.руб.
Выключатели В2;В3; В4;В6;В7;В8:
Выберу выключатель марки: МГГ – 10 – 3150 –45У3.
Стоимость выключателя: C=1765 т.руб.
Выберу выключатель марки: МКП-110Б-630-20У1.
Стоимость выключателя: C=1031 т.руб.
Выключатели В10;В11; В12: .
Выключатели В13;В14;: .
Выберу выключатель марки: МКП-35 – 1000-25АУ1.
Стоимость выключателя: C=327 т.руб.
Выключатели В1;В2;В3; В4;В5;В6;В7;В8:
Выключатель В9;В10;В11;В12: .
Выключатели В14;В15;В16;В17: .
Выключатели В9;В10;В11;В12: .
Выключатели В14; В15: .
7 Технико-экономический расчет
Капиталовложения: . - суммарная стоимость трансформаторов.
- суммарная расчётная стоимость выключателей на РУ.
Кт = 17035+1425+2*1416+1264=7225 т.р;
Кру = 2*1945+6*1765+4*1031+3*327=6553 т.р;
К= 7225+6553 = 78503т.р;
Потери Ээ в трансформаторах:
В двухобмоточных трансформаторах: .
Приму Тmax (время использования максимума нагрузки)=6100 часов тогда
Потери в трехобмоточных трансформаторах.
Так как ; DPк одинаковы для всех обмоток трансформатора то эту формулу можно преобразовать в более простую.
Суммарные потери в Трансформаторах:
ΔWΣ = 1449+0696+2·0827+0866= 4.665ГВт*ч;
Годовые эксплуатационные издержки:
И= ((Ра+Ро)·К100) + ·ΔW·10-3 = ((94)·78503100)+06·4665=1018т.р;
Приведенные затраты:
З=Ен·К + И = 012·78503+1018=19599 т.ргод
Кт = 4·1416+17055=73695т.р;
Кру = 8·1765+5·1031+4·327=7875 т.р;
К= 73695+7875 = 8157т.р;
Трансформаторы№1-№4:
ΔWΣ = 0809·4+172= 4956ГВт*ч;
И= ((Ра+Ро)·К100) + ·ΔW·10-3 = ((94)·8157100)+06·4956=1064т.р;
З=Ен·К + И = 012·8157+1064=2043 т.ргод.
Кт = 4·1264+17055=67615т.р;
Кру = 8·1765+1·1031+4·327+2·1945=414 т.р;
К= 67615+414 = 71755т.р;
ΔWΣ = 0422·4+172= 341ГВт*ч;
И= ((Ра+Ро)·К100) + ·ΔW·10-3 = ((94)·71755100)+06·3410=8791т.р;
З=Ен·К + И = 012·71755+8791=17402 т.ргод.
Вариант3 оказался дешевле варианта1 на 112% и варианта2 на 148%. Поэтому выбираем Вариант№3 для дальнейшего рассмотрения и выбора для этого варианта оборудования на станции.
Расчет токов трехфазного короткого замыкания
1 Составление схемы замещения
Расчет буду производить методом типовых кривых следует ветви с нагрузкой не учитываются на схеме представлены некоторые узлы для облегчения расчета. С помощью этих узлов будут вычисляться токи короткого замыкания на схеме а именно в точках №1;№5;№6;№7. Расчет провожу в точном приведении относительных единиц. Схема представлена на Рисунке№2.
2 Расчет параметров схемы замещения
Вид приведения при расчете – ТПОЕ.
Выбираем базисные величины:
Sб=100 МВА; Uб=110 кВ;
Найду сопротивления элементов схемы замещения.
Сопротивление системы:
Сопротивление линии:
Сопротивление Реакторов:
Реакторы типа: «РБ –10-1600-056У3»;
Сопротивление Трансформаторов:
Трансформаторы №1-№4:
Сопротивления генераторов:
3. Расчет трехфазного короткого замыкания
По преобразованной схеме для расчета короткого замыкания найдем с помощью программы TKZ на ЭВМ токи короткого замыкания в точках 1; 6; 5; 7. Компьютерный расчет представлен на приложении№1. Эти токи получились в относительных еденицах для нахождения истенно-именнованного значения необходимо эти значения умножить на базисные токи рассчитанные в п2.2.
Ток в точке №1: 4937о.е; Ток в точке№5: 8278о.е; Ток в точке №6: 5395о.е; Ток в точке№7: 5588о.е.
I356 = 8278·165=8902 кА; I1107 = 5588·0525=2934кА; I101=4937·55=27154 кА;
I105 = 8278·55 = 4451кА.
С помощью этих токов короткого замыкания выбираем оборудование в п3.
Выбор основного оборудования станции
1 Выбор выключателей
1.1 На стороне 35 кВ
На стороне 35 кВ стоят выключатели: В9 В10 В11 В12. Так как эти выключатели одинаковы то произведу выбор по максимальному току короткого замыкания протекающий через один из них. Такой ток будет протекать при КЗ в точке К6 эта точка расположена на шине 35 кВ .
Произведу выбор по току
Паспортные данные выключателя МКП – 35Б – 1000 – 25АУ1:
Uном =35 кВ; Uma Iном =1000 А; Iотк.ном =25 кА; Iпр.с =25 кА;
Iвкл =20 кА; Iтер =25 кА; tтер =4 c; tсв =005 c;
а) Проверка на симметричный ток отключения.
Для выполнения этого требования должно соблюдаться неравенство:
где t – время от начала КЗ до момента расхождения контактов.
где ; tз – время действия защиты (001);
tсв – собственное время отключения выключателя.
Определю ток каждой генерирующей ветви в нормальном режиме.
Определю ток каждой генерирующей ветви при КЗ в именованных единицах.
Найду номера типовых кривых для каждой генерирующей ветви а затем поправочные коэффициенты g для заданного момента времени.
Ток в момент времени t через выключатель:
В этой формуле значения токов через ветви с генераторами привел к напряжению 35 кВ.
Полученное значение тока меньше чем предельный ток отключения
б) Проверка возможности отключения апериодической составляющей тока КЗ.
где bном – номинальное значение относительного содержания апериодической составляющей в отключаемом токе (для t=006 с bном=025).
где Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей.
Полученное значение меньше допустимого (648 кА 883 кА).
в) Проверка по включающей способности.
где kу – ударный коэффициент.
г) Проверка на электродинамическую стойкость.
д) Проверка на термическую стойкость.
где Bк – тепловой импульс тока КЗ.
где - время отключения КЗ состоит из времени действия основных релейных защит (с) и полного времени отключения выключателя (с).
В итоге получили что выбранный предварительно выключатель удовлетворяет всем условиям и принимаем выключатель «МКП-35-1000-25АУ1»
1.2 На стороне 105 кВ
На стороне 10 кВ стоят выключатели: В1-В8. Так как эти выключатели одинаковы то произведу выбор по максимальному току короткого замыкания протекающий через один из них. Такой ток будет протекать при КЗ в точке К1 эта точка расположена на шине 10 кВ .
Паспортные данные выключателя МГГ –10 – 3150 – 45У3:
Uном =105 кВ; Uma Iном =3150 А; Iотк.ном =45 кА; Iпр.с =45 кА;
Iвкл =45 кА; Iтер =45 кА; tтер =4 c; tсв =012 c;
В этой формуле значения токов через ветви с генераторами привел к напряжению 10 кВ.
где bном – номинальное значение относительного содержания апериодической составляющей в отключаемом токе (для t=013 с bном=0).
Так как bном=0 то буду проверять по полному току отключения.
В итоге получили что выбранный предварительно выключатель удовлетворяет всем условиям и принимаем выключатель «МГГ-10-3150-45У3»
На стороне 10 кВ стоят выключатели: В14-В15. Так как эти выключатели одинаковы то произведу выбор по максимальному току короткого замыкания протекающий через один из них. Такой ток будет протекать при КЗ в точке К5 эта точка расположена на шине 10 кВ .
Паспортные данные выключателя МГГ –10 – 5000 – 45У3:
Uном =105 кВ; Uma Iном =5000 А; Iотк.ном =45 кА; Iпр.с =45 кА;
В итоге получили что выбранный предварительно выключатель удовлетворяет всем условиям и принимаем выключатель «МГГ-10-5000-45У3»
1.3 На стороне 110 кВ
На стороне 110 кВ стоит выключатели: В13. Такой ток будет протекать при КЗ в точке К7.
Произведу выбор по току кА.
Паспортные данные выключателя МКП – 110Б – 630 – 20У1:
Uном =110 кВ; Uma Iном =630 А; Iотк.ном =20 кА; Iпр.с =20 кА;
Iвкл =20 кА; Iтер =20 кА; tтер =3 c; tсв =005 c;
В этой формуле значения токов через ветви с генераторами привел к напряжению 110 кВ.
Полученное значение меньше допустимого (0653 кА 707 кА).
В итоге получили что выбранный предварительно выключатель удовлетворяет всем условиям и принимаем выключатель «МКП-110-630-20У1»
2 Выбор разъединителей
2.1 На стороне 110 кВ
Uуст =110 кВ; Iном =420 А (см. п1.6); Bк =0946 кА²*с.
Выберу разъединитель РНДЗ – 2 – 1101000У1.
Uном =110 кВ; Iном =1000 А; (Iтер)²*tтер =992225 кА²*с.
2.2 На стороне 35 кВ
Uуст =35 кВ; Iном =661 А ; Bк =875 кА²*с.
Выберу разъединитель РНДЗ – 2 – 351000У1.
Uном =35 кВ; Iном =1000 А; (Iтер)²*tтер =625 кА²*с.
2.3На стороне 105 кВ
Uуст =105 кВ; Iном =1979 А ; Bк =85189 кА²*с.
Выберу разъединитель РВРЗ – 2 – 106300У3.
Uном =10 кВ; Iном =6300 А; (Iтер)²*tтер =40000 кА²*с.
3 Выбор трансформаторов тока
3.1 В цепи генераторов Г1 Г2Г3Г4
Трансформаторы тока (ТА) буду выбирать по максимальному току в нормальном режиме по напряжению установки и по термической стойкости. Выбранный ТА проверю по допустимому сопротивлению вторичной обмотки.
Выберу ТА типа: ТШЛ – 10 – 3000 – 0510Р
Паспортные данные: Uном =10 кВ; Uma Iном =3000 А; I2 =5 А; (Iтер)²*tтер =3675 кА²*с; допустимое сопротивление вторичной цепи:
Проверю ТА по вторичной нагрузке: .
В Таблица№ 2 приведены приборы подключаемые к вторичной обмотке ТА.
Нагрузка по фазам ВА
Сопротивление приборов найду по формуле:
Найду максимально допустимое сопротивление соединительных проводов:
где rк – сопротивление контактов (01 Ом).
Зная сопротивление можно найти минимально допустимое сечение этих проводов:
где r – удельное сопротивление материала из которого изготовлен провод (для меди: r=00175).
lпр – длина соединительных проводов (для цепей генераторного
напряжения: lпр =40 м).
Приму провод марки М – 16 имеющий сечение: 16 мм².
3.2 В цепи генератора Г5
Выберу ТА типа: ТШЛ – 10 – 5000 – 0510Р
Паспортные данные: Uном =10 кВ; Uma Iном =5000 А; I2 =5 А; (Iтер)²*tтер =3675 кА²*с; допустимое сопротивление вторичной цепи:
Приборы подключаемые к вторичной обмотке ТА аналогичны приборам для Г1 Г2Г3Г4 (см таблица 2).
Сопротивление приборов:
Минимально допустимое сечение этих проводов.
Приму провод марки М – 4 имеющий сечение: 4 мм².
3.3 На высоком напряжении трансформаторов
– Это ток выключателя В13.
Выберу ТА типа: ТФЗМ110Б – 1
Паспортные данные: Uном =110 кВ; Iном =800 А; I2 =5 А;
(Iтер)²*tтер =2352 кА²*с; допустимое сопротивление вторичной цепи:
К вторичной обмотке ТА подключается только амперметр S=05 ВА.
Сопротивление прибора:
Длина соединительных проводов для цепей высокого напряжения: lпр =100 м.
3.4 На линиях к потребителям на напряжении 35 кВ
Выберу ТА типа: ТФЗМ – 35А – 600 – 0510Р
Паспортные данные: Uном =35 кВ; Iном =800 А; I2 =5 А;
(Iтер)²*tтер =2700 кА²*с; допустимое сопротивление вторичной цепи:
Приборы подключаемые к вторичной обмотке ТА показаны в Таблица№ 3.
Счетчик актив. энергии
Счетчик реактив. энергии
Длина соединительных проводов для цепей среднего напряжения: lпр =75 м.
3.5 На линиях к потребителям на напряжении 10 кВ
Выберу ТА типа: ТПЛК – 10 – 800 – 0510Р
Паспортные данные: Uном =10 кВ; Iном =800 А; I2 =5 А;
(Iтер)²*tтер =4286 кА²*с; допустимое сопротивление вторичной цепи:
Приборы подключаемые к вторичной обмотке ТА показаны в Таблица№ 4.
Длина соединительных проводов для цепей среднего напряжения: lпр =6 м.
4 Выбор трансформаторов напряжения
4.1 На напряжении 105 кВ
Выбор трансформатора напряжения производится по напряжению установки а проверяется по допустимой мощности вторичной цепи.
В Таблице№5 приведены приборы подключаемые к TV.
Суммарная нагрузка: .
Выберу TV марки: НТМИ – 10 – 66У3
Класс точности – 05; Sном=120 ВА.
4.2 На напряжении 35 кВ
В Таблице№ 6 приведены приборы подключаемые к TV.
Выберу TV марки: ЗНОМ – 35 – 69У3
При классе точности – 05; Sном=150 ВА. Так как трансформатор однофазный то: SномS=3·150 ВА.
4.3 На напряжении 110 кВ
В Таблица№7 приведены приборы подключаемые к TV.
Выберу TV марки: НКФ – 110 – 83У1
При классе точности – 05; Sном=400 ВА.
5. Выбор трансформаторов собственных нужд «ТСН»
Трансформаторы собственных нужд выбираются исходя из условия:
Г1-Г4: Sсн=4 МВА. Выберу трансформатор: ТМНС – 630010; Sном=63 МВА;
Uвн=105 кВ; Uнн=63 кВ; DPх=8 кВт; DPк=465 кВт; Uк=8 %;
Г5: Sсн=7875 МВА. Выберу трансформатор: ТДНС –1000035; Sном=10 МВА;
Uвн=105 кВ; Uнн=63 кВ; DPх=12 кВт; DPк=60 кВт; Uк=8 %;
Мощность пускорезервного трансформатора выбирается с условием питания потребителей собственных нужд при выходе из строя самого мощного ТСН и принимается на ступень выше его мощности поэтому выберу:
Выберу трансформатор: ТДНС –1600035; Sном=16 МВА;
Uвн=105 кВ; Uнн=63 кВ; DPх=17 кВт; DPк=85 кВт; Uк=10 %;
6. Выбор разрядников
Произведу выбор разрядников по напряжению установки.
Uуст =110 кВ – РВМГ – 110МУ1; Uном =110 кВ= Uуст .
Uуст =35 кВ – РВМ – 35У1; Uном =35 кВ= Uуст .
Uуст =105 кВ – РВМ – 15У1; Uном =15 кВ> Uуст .
7 Выбор проводов для отходящих ЛЭП
Выбор сечения проводов провожу в зависимости от передаваемой мощности по линии Т=3000-3500 (число использования максимума для проводов).
где jэк =13 для Забайкалья в зависимости от Т;n – количество цепей ЛЭП.
Iав=2· Выбираю АС-50027
Iав=2· Выбираю АС-24032
8 Выбор Секционных реакторов
Выбор произвожу по номинальному напряжению. Где Номинальное напряжение установки должно быть равно или меньше напряжения реактора. По номинальному току где ток должен быть меньше или равен току реактора
Для установки реакторов между секциями шин найдем ток протекающий по нему исходя из проходящей мощности:
Ток между узлами 1-2:
Ток между узлами 2-3:
Ток между узлами 3-4:
Ток между узлами 4-5:
Исходя из полученных значений токов выбираем реактор «РБ 10-1600-056У3»
9 Выбор схем РУ 110кВ РУ 35кВ и РУ 105кВ
Для ОРУ 110 кВ выберу схему с двумя рабочими и одной обходной системами шин.
Для ОРУ 35 кВ выберу схему с одной секционной и одной обходной системами шин.
Для РУ 10 кВ выберу схему с двумя системами сборных шин.
В данном курсовом проекте была принята попытка разработать технологически и экономически целесообразного варианта электрической части тепловой электрической станции. Также данный проект имел задачу научить студентов выбору электрооборудования на станциях и подстанциях энергосистемы. Здесь также происходило закрепление уже изученного материала на прошедших курсах обучения по специальности электроснабжения. Выполнение курсового проекта позволяет в сокращенном объеме познакомиться с этапами проектирования электрической части электрических станций. В данном проекте рассматривалась электростанция типа ТЭС ее особенностью является нагрузка на генераторном напряжении. Для этого необходимо Генераторное распределительное устройство. Вследствие использования ГРУ при коротком замыкании на нем получались очень большие токи короткого замыкания и соответственно ударные токи. Для ограничения этих токов выбирались токоограничивающие секционные реакторы которыми искусственно повышали сопротивление всей рассматриваемой схемы. Выбранная схемы может быть и не является самой эффективной но для выбора самой лучшей схемы потребуются очень громоздкие вычисления которые в данный проект не входят.
Рожкова Л. Д. Козулин В. С.
Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов.
– 2–е изд.. перераб. – М.: Энергия 1980. – 600 . ил.
Проектирование электрической части станций и подстанций: Учеб.
пособие для вузовЮ. Б. Гук В. В. Кантан С. С. Петрова. – Л.:
Энергоатомиздат. 1985. – 312 с. ил.
Неклепаев Б. Н. Крючков И. П.
Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для
курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. – 4 – е
изд. перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат 1989. – 608 с.: ил.

Спецификация по ЭЧС.dwg

Разъединитель "РНДЗ-2-1101000У1
Реакторы "РБ-10-1600-0
Выключатели "МКП-110Б-630-20У1
Выключатели "МКП-35Б-25АУ1
Выключатели "МГГ-10-5000-45У3
Выключатели "МГГ-10-3150-45У3
Трансформаторы Тока "ТФЗМ-110
Трансформаторы Тока "ТФЗМ-35
Трансформаторы Тока "ТШЛ-10-3000
Трансформаторы Тока "ТПЛК-10-800
Генераторы "ТВС - 32У3
Генераторы "ТВФ- 63-2У3
Силовые трансформаторы "ТРДН -4035
Силовые трансформаторы "ТДЦ-80110
Силовые трансформаторы "ТМНС - 6
Силовые трансформаторы "ТДНС - 1010
Трансформаторы Напряжения"НТМИ-10-66У3
Трансформаторы Напряжения"ЗНОМ-35-69У1
Трансформаторы Напряжения"НКФ-110-83У1
Разрядник "РВМГ - 110МУ1
Разъединитель "РНДЗ -2-351000У1
Разъединитель "РВРЗ -2-106300У3

ЭЧС(ОРУ110).dwg