Проектирование главной районной электрической станции 1120 МВт

ПЗ Энергетика.docx

ВЫБОР ГЕНЕРАТОРОВ ..5
ВЫБОР ДВУХ ВАРИАНТОВ СХЕМ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ 6
ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ..7
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ СХЕМ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ 8
РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ..9
ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ ДЛЯ ЗАДАННЫХ ЦЕПЕЙ ..11
ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ ПО НОМИНАЛЬНЫМ ПАРАМЕТРАМ ..12
ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СХЕМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА 13
ВЫБОР СХЕМ СОБСТВЕННЫХ НУЖД И ТРАНСФОРМАТОРОВ СОБСТВЕННЫХ НУЖД 14
ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА .15
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ..17
Проектирование главной районной электрической станции 1120 МВт
Проектирование выбор и расчет электрической станции 1120 МВт
Исследование построения главных электрических цепей
Электропередачи сверхвысоких напряжений играют важную роль в современной энергетике обеспечивая выдачу мощности от крупных электростанций и являясь связующими звеньями в единой энергосистеме страны.
В современной электроэнергетике можно выделить два типа линий электропередачи — магистральные электропередачи служащие для передачи больших мощностей на значительные расстояния и линии распределительной сети по которым электроэнергия доставляется непосредственно к потребителям.
Развитие электроэнергетических систем во всем мире характеризуются процессом их слияния во все более крупные объединения. Этот процесс сопровождается сооружением мощных межсистемных связей разуплотнением графиков нагрузки объединенных систем снижением их суммарных максимумов и необходимого аварийного резерва мощности а также некоторым увеличением числа часов использования установленной мощности электростанций.
Характер межсистемных связей определяются удаленностью объединяемых систем и условиями баланса активной мощности в каждой из частей объединенной системы в тот или иной период времени. Такие связи могут быть реверсивными и служить для передачи преимущественно пиковых мощностей и магистральными служащими для покрытия постоянного дефицита в одной из объединяемых частей.
- ГРЭС-1120 МВт (5х160х+2х160) (5х160+1х320)
- Воронежская область уголь
- 220 и 110 l = 200 км l = 150 км + L = 60 км
- По ячейке ОВ-220 кВ резерв. ТСН 110 кВ по ном. параметрам. Разрез КРУ – 10 кВ С.Н.
Исходя из установленной мощности станции ГРЭС-1220 МВт принимаем для первого варианта: 3 генератора ТВМ-300У3 и 2 генератора ТВВ-160-2ЕУ3 для второго варианта:
- 5 генераторов ТГВ-200-2УЗ и 2 генератора ТФВ-110-2ЕУЗ.
Выбор генераторов сводим в таблицу 1.
Таблица 1. Выбор генераторов
Выбор схемы электрической сети производится на перспективу 5 – 10 лет на основе технико-экономического сопоставления ряда её вариантов. При составлении вариантов конфигурации сети следует исходить из следующих соображений [3]
Суммарная длина всех линий должна быть как можно меньше;
Передача электрической энергии от источника к пунктам потребления должна производиться по кратчайшему пути с меньшим числом трансформации;
Необходимо стремиться к отсутствию незагруженных линий;
Разработку вариантов следует начинать с наиболее простых конфигураций сетей - радиальных магистрально-радиальных кольцевых.
ВЫБОР ДВУХ ВАРИАНТОВ СХЕМ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ
Данная электростанция предназначена для выдачи мощности на высоком напряжении 110 кВ и 220 кВ поэтому все генераторы соединяются в блоки с повышающими блочными трансформаторами. Как правило применяются моноблоки то есть один генератор соединяется с одним повышающим трансформатором без генераторного выключателя [8]
Вариант 1: все генераторы соединяются в блоки с повышающими трансформаторами. К распределительному устройству высокого напряжения подключены три блока генератор – трансформатор мощность генераторов по 300 МВт каждый. А к распределительному устройству среднего напряжения подключены два блока мощность каждого генераторов по 160 МВт. Связь между распределительными устройствами осуществляется с помощью двух автотрансформаторов [5]
Вариант 2: к распределительному устройству высокого напряжения подключено пять блоков генератор – трансформатор мощность генераторов по 200 МВт. А к распределительному устройству среднего напряжения подключены два блока мощностью генераторов 110 МВт. Связь между распределительными устройствами осуществляется с помощью двух автотрансформаторов.
Рисунок 1. Схема подключения
На рисунке 1 показана схема подключения электростанции
ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Количество трансформаторов выбирается с учетом категорийности потребителей по степени надежности. Так как по условию курсового проекта на всех подстанциях имеются потребители 1 категории и то число устанавливаемых трансформаторов должно быть не менее двух [15]
В соответствие с существующей практикой проектирования и согласно ПУЭ расчетная мощность одного трансформатора на подстанции с учетом допустимой перегрузки в послеаварийном режиме.
Результаты выбора трансформаторов приведены в таблице 2.
Таблица 2. Выбор трансформаторов
Полная мощность в узле МВ·А
Мощность автотрансформаторов выбирается по максимальному перетоку мощностей между распределительными устройствами высшего и среднего напряжения который определяется по наиболее тяжелому режиму.
Переток мощности через автотрансформаторы связи определяем в трех режимах: минимальном; максимальном и аварийном при отключении всего.
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ СХЕМ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Объём реализованной продукции.
Издержки на амортизацию ремонт и обслуживание определяются по формуле по [2].
Стоимость потерь электроэнергии:
Определяем прибыль как:
Налог на прибыль принимаем 20% на 2011 г.:
Рентабельности сети:
Т. е. рентабельность второго варианта выше чем у первого.
Определим срок окупаемости по формуле:
Так как в качестве критерия сравнения был взят срок окупаемости то определив и проанализировав технико-экономические характеристики двух вариантов районных электрических сетей приходим к выводу что для дальнейших расчетов следует выбрать вариант №2.
Второй вариант экономичнее первого на 965 %. Принимаем второй вариант.
РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Определение расчетной нагрузки узлов (ПС) предшествует расчету режимов РЭС. Напряжение в сети принимается равным номинальному [7]
Расчетная нагрузка ПС определяется по формуле:
– потери полной мощности в трансформаторе состоящие из потерь холостого хода и потерь короткого замыкания (нагрузочных) МВА;
– реактивные мощности линий подходящих к узлу Мвар.
Емкостные мощности линий определяются по номинальным напряжениям:
где – емкостная проводимость линий.
Для одноцепных линий емкостная проводимость определяется следующим образом:
где – удельная емкостная проводимость линии (выбирается по [4табл.7.5] исходя из марки провода) смкм;
Определим потери мощности в трансформаторе согласно выражениям:
– справочные данные [4 и ГОСТ].
Потери полной мощности в трансформаторе определяются по формуле:
Определим расчетные нагрузки по каждому трансформатору соответствующих ПС:
Токоведущие части выполняются гибкими проводниками сечение выбираем по экономической плотности тока jэ=10 [Амм2].
Токоведущие части выполнены таким же проводом что и сборные шины следовательно проходят по всем проверкам. [11]
На стороне 220 кВ согласно ПУЭ [6.с.45(Т.2-4)] принимаем к установке подвесные изоляторы типа ПС12 – А по 12 изоляторов в гирлянде.
ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ ДЛЯ ЗАДАННЫХ ЦЕПЕЙ
Для выбора аппаратов и токоведущих частей в заданных присоединениях необходимо рассчитать токи короткого замыкания (п. 5)
Составляем расчетную схему электроустановки. Указываем все элементы и их номинальные параметры влияющие на ток короткого замыкания.
Рисунок 2. Схема замещения токов
На рисунке 2 показана схема замещения токов в сети
Таблица 3. Выбор аппаратов
УКРМ – 105 – 1250 У3
УКРМ – 105 – 3980 У3
УКРМ – 105 – 1200 У3
УКРМ – 105 – 1400 У3
В таблице 2 показан выбор электрических аппаратов для цепей.
ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ ПО НОМИНАЛЬНЫМ ПАРАМЕТРАМ
Выбор аппаратуры и токоведущих частей подстанции указанных на разработанной однолинейной схеме заключается в сравнении рабочего напряжения и рабочего максимального тока с номинальными параметрами выбираемого аппарата а для токоведущих частей – с допустимым током.
Выбранные токоведущие части и оборудование должны быть проверены на термическую и электродинамическую стойкость по режиму КЗ кроме тех случаев которые отображены в ПУЭ [8]
Аппараты должны удовлетворять условиям длительной номинальной работы режиму перегрузки (форсированный режим) и режиму возможных коротких замыканий. Аппараты должны также соответствовать условиям окружающей среды (виду установки (открытая или закрытая) температуре запыленности влажности и другим показателям). Как правило все элементы системы электроснабжения выбирают по номинальным параметрам и проверяют по устойчивости при сквозных токах короткого замыкания и перенапряжениях. Номинальное напряжение аппарата соответствует классу его изоляции. Всегда имеется определенный запас электрической прочности оговариваемый техническими условиями на изготовление и позволяющий аппарату работать длительное время при напряжении на 10-15% выше номинального (максимальное рабочее напряжение аппарата) [12]
Поэтому при выборе аппарата достаточно соблюсти условие
Где - номинальное напряжение аппарата;
- номинальное напряжение электроустановки в которой используется аппарат.
Поэтому аппарат надлежит выбирать так чтобы максимальный действующий рабочий ток цепи не превышал номинального тока указанного в паспорте аппарата.
ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СХЕМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
Главную схему подстанции проектируют на основании разработанной схемы развития электрических сетей системы или района. Она должна обеспечивать:
- надежное электроснабжение присоединенных к подстанции потребителей в нормальном и послеаварийном режимах в соответствии с их категориями;
- надежный транзит мощности через РУ высшего напряжения подстанции по межсистемным и магистральным линиям;
- экономически целесообразное значение тока КЗ на стороне среднего и низшего напряжений;
- возможность постепенного расширения подстанции;
- соответствовать требованиям противоаварийной автоматики.
В зависимости от конкретных условий намечается 2-3 близких варианта схемы. Для каждого из них определяются:
- методы ограничения токов короткого замыкания;
- схемы РУ на всех напряжениях;
- основное и резервное питание собственных нужд.
Согласно нормам технологического проектирования при числе присоединений на стороне шин распределительного устройства 220 кВ равным девяти принимаем схему с двумя рабочими и обходной системой шин.
На стороне шин распределительного устройства 110 кВ число отходящих линий равно шести а число всех присоединений равно одиннадцати принимаем схему с двумя рабочими и обходной системой шин.
Для распределительных устройств (РУ) напряжением 35 кВ и выше в зависимости от числа цепей и ответвлений применяются следующие схемы электрических соединений: блок трансформатор-линия переключатель искомых электрических напряжений.
ВЫБОР СХЕМ СОБСТВЕННЫХ НУЖД И ТРАНСФОРМАТОРОВ СОБСТВЕННЫХ НУЖД
Трансформатором собственных нужд (ТСН) называют устройство применяющийся для стабилизации установок размещённых на электроподстанции и для понижения характеристик напряжения с целью обеспечения функционирования оборудования на объекте [18]
В число наиболее ответственных элементов питаемых указанными устройствами входят аппараты управляющих систем средства релейной защиты сигнализации телеметрии и автоматики. Данное оборудование определяет полноценное функционирование объектов. Даже кратковременный сбой грозит частичным или полным прекращением передачи электрической энергии по ЛЭП. На проектируемой электростанции генераторы соединяются в блоки. На блочных электростанциях трансформаторы собственных нужд присоединяются отпайкой от энергоблока. Исходя из количества блоков на станции выбираем к установке семь рабочих и три резервных трансформатора собственных нужд третий – генераторного напряжения не присоединенный к источнику [5]
Определяем мощность трансформаторов собственных нужд присоединённых к блокам 200 МВт:
Принимаем к установке трансформатор собственных нужд ТРДНС-2500035. Определяем мощность пускорезервного трансформатора собственных нужд по формуле:
SПРТСН = 15SТСН = 1517 = 255 МВА;
Принимаем к установке ТРДН-40000110 присоединенный к шинам высшего напряжения станции. Так как предусмотрено три резервных трансформатора то второй будет иметь мощность 32000 МВА но присоединен к обмотке низшего напряжения автотрансформатора поэтому принимаем ТРДНС-3200015. Третий находящийся в холодном резерве тоже имеет такую же мощность следовательно принимаем к установке.
ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
Распределительное устройство 220 кВ выполнено по схеме с двумя рабочими и обходной системой шин. Ошиновка в этих цепях и сборные шины выполнены проводами АС-30066.
Гибкие шины как правило прикрепляются к порталам при помощи подвесных изоляторов ПС12-А. Линейные и шинные порталы и все опоры под аппаратами – стандартные железобетонные.
Все выключатели размещаются в один ряд около второй системы шин что облегчает их обслуживание. Линейные и шинные разъединители типа РНДЗ-1-220630 T1 также как и выключатели расположены в один ряд. К сборным шинам подключены трансформаторы напряжения НКФ-220-58У1. Трансформаторы тока ТФЗМ-220Б-1 установлены непосредственно перед выключателями ВМТ-220Б-201000 УХЛ1.
По территории предусматриваются проезды для возможности механизации монтажа и ремонта оборудования.
Достоинства схемы: рассматриваемая схема является гибкой и достаточно надёжной при ревизии любого выключателя все присоединения остаются в работе [6]
При коротком замыкании на шинах отключается шиносоединительный выключатель и только половина присоединений. Если повреждение на шинах устойчивое отключившиеся присоединения переводят на исправную систему шин. Недостатки схемы: отказ одного выключателя при аварии приводит к отключению всех источников питания и линий присоединённые к данной системе шин. Повреждение шиносоединительного выключателя равноценно КЗ на обеих системах шин т.е. приводит к отключению всех присоединений. Из-за большого количества операций разъединителями при выводе в ревизию и ремонт выключателей усложняется эксплуатация распределительного устройства.
Энергетические системы являются основой энергоснабжения для большинства потребителей электрической и тепловой энергии. Задачей энергосистем является надежное и бесперебойное обеспечение потребностей народного хозяйства и населения в электрической и тепловой энергии надлежащего качества при минимальных народнохозяйственных затратах.
Путем расчета параметров элементов сети и выбора оборудования мы выбираем наиболее экономичный вариант. Исходя из расчетов наиболее выгодным является второй вариант сети.
Вопросы надежности и устойчивости работы являются важнейшими при разработке проектов развития и организации эксплуатации энергосистем. Под надежностью работы энергосистемы понимают свойство энергосистемы функционировать с заданными эксплуатационными параметрами режима обеспечивая требуемое энергоснабжение потребителей. Надежность работы энергосистемы обуславливается безотказностью ремонтопригодностью и долговечностью ее частей и элементов.
Поэтому для надежной работы энергосистемы очень важно правильно выбрать систему релейной защиты внедрять более совершенные и безотказные схемы электрических соединений электростанций и подстанций совершенствовать схемы выдачи мощности электростанций структуры и схем основных сетей энергосистем и т. д.
Разработка и внедрение в нашей стране широкого комплекса методов и средств повышения надежности и устойчивости работы энергосистем вывели нашу энергетику на передовые позиции в мировой энергетической практике.
Анцев И. Б. Основы проектирования внутренних электрических сетей И.Б. Анцев В.Н. Силенко. - М.: Проспект Науки 2018. - 272 c.
Булычев Александр Витальевич Релейная защита в распределительных электрических сетях. Пособие для практических расчетов Булычев Александр Витальевич. - М.: НЦ ЭНАС 2017. -509c.
Военные передвижные электрические станции И.В. Гончаров и др. - М.: Военно-инженерная академия им. В. В. Куйбышева2017. - 711 c.
Государственные элементные сметные нормы на монтаж оборудования. ГЭСНм-2001. Часть 13. Оборудование атомных электрических станций. - М.: ФГУ ФЦЦС 2019. - 176 c.
Железко Ю. С. Расчет анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях. Руководство для практических расчетов Ю.С. Железко А.В. Артемьев О.В. Савченко. - М.: НЦ ЭНАС 2017. - 280 c.
Инструкция по расследованию и учету технологических нарушений в работе энергосистем электростанций котельных электрических и тепловых сетей. РД 34.20.801-2000. - М.: НЦ ЭНАС 2019. -842c.
Короткевич М. А. Монтаж электрических сетей М.А. Короткевич. - М.: Вышэйшая школа 2018. - 512 c.
Методические рекомендации по изучению Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. - М.: Энергосервис 2018. - 360 c.
Методические указания по определению электромагнитных обстановки и совместимости на электрических станциях и подстанциях. - М.: Энергия 2018. -430c.
Методические указания по расчету размера платы за услуги по передаче электрической энергии по единой национальной электрической сети. - М.: ДЕАН 2018. -348c.
Никульский И. Оптические интерфейсы цифровых коммутационных станций и сети доступа И. Никульский. - Москва:Огни 2019. - 256 c.
Пособие для изучения "Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей" (тепломеханическая часть). - М.: НЦ ЭНАС 2017. - 416 c.
Пособие для изучения "Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей". Тепломеханическая часть. - М.: Энас 2018. - 416 c.
Пособие для изучения Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей. Электрическое оборудование. - М.: НЦ ЭНАС 2017. - 352 c.
Правила проведения противоаварийных тренировок персонала электрических станций и сетей Минэнерго СССР. РД 34.12.201-88. - М.: Энергия 2017. -941c.
Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ.. - Москва:ИЛ 2018. -301c.
Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. - М.: НЦ ЭНАС 2018. - 264 c.
Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. - Москва:Огни 2018. - 256 c.
Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. - Москва:РГГУ 2017. - 256 c.
Релейная защита и автоматика в электрических сетях. - М.: Альвис 2017. - 640 c.
Седнин А. В. Атомные электрические станции. Курсовое проектирование А.В. Седнин Н.Б. Карницкий М.Л. Богданович. - М.: Вышэйшая школа 2019. - 152 c.
Соловьев А. Л. Релейная защита городских электрических сетей 6 и 10 кВ А.Л. Соловьев М.А. Шабад. - М.: Политехника 2017. - 176 c.
Тевлин С. А. Атомные электрические станции с реакторами ВВЭР-1000 С.А. Тевлин. - М.: МЭИ 2018. - 360 c.
Фадеева Г. А. Проектирование распределительных электрических сетей Г.А. Фадеева В.Т. Федин. - М.: Вышэйшая школа 2019. - 368 c.
Шеховцов В. П. Аппараты защиты в электрических сетях низкого напряжения В.П. Шеховцов. - М.: Форум 2018. - 160 c.

Чертежиэнергети.dwg

Условные обозначения: 1 - Блок распределения 2 - Трансформатор 3 - Переключатель 4 - Понижающий переключатель 5 - 110 кВ 6 - 220 кВ