ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 119
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Пример выполнения курсовой работы (курсового проекта)
по дисциплине «Электрические станции и подстанции»
(«Электроэнергетика. Производство электроэнергии»)
ЗАДАНИЕ
Исходные данные:
1. Тип электростанции: пылеугольная КЭС
2. Число и мощность генераторов, МВт: 6х300
3. Потребители:
| на напряжении, кВ | Рмин, МВт | Рмакс, МВт |
| 220 | 400 | 500 |
| 500 | остальное | остальное |
4. Связь с системой:
| на напряжении, кВ | длина линий, км | хс, Ом | Iп0, кА | S"кз, МВА |
| 220 | 40 | – | 30 | – |
| 500 | 100 | – | – | 10 000 |
Содержание пояснительной записки:
1. Выбор генераторов.
2. Выбор оптимальной структурной схемы электростанции.
3. Расчет перетоков мощности по основным элементам электрооборудования.
4. Выбор блочных повышающих трансформаторов.
5. Выбор автотрансформаторов.
6. Выбор рабочих и резервных трансформаторов собственных нужд.
7. Выбор схемы собственных нужд.
8. Выбор линий электропередачи.
9. Выбор схем распределительных устройств повышенных напряжений.
10. Расчет токов КЗ.
11. Выбор выключателей и разъединителей.
12. Выбор токопроводов на генераторном напряжении.
Чертежи:
1. Упрощенная схема технологического цикла производства электроэнергии.
2. Компоновка зданий, сооружений и оборудования на территории электростанции.
3. Главная схема электрических соединений.
4. Схема собственных нужд.
5. Схема заполнения ОРУ.
6. План ОРУ.
7. Разрез по ячейке одного из ОРУ.
ОБРАЗЕЦ ВЫПОЛНЕНИЯ
1. Выбор генераторов
По заданной активной мощности генератора Рг = 300 МВт и каталожным данным (табл.1) выбираем турбогенератор ТГВ-300-2У3 с параметрами:
Рг = 300 МВт – номинальная активная мощность
Uг = 20 кВ – номинальное напряжение
cosφг = 0,85 – коэффициент мощности генератора
Вычисляем полную мощность, выдаваемую генератором:
Sг = Рг/cosφг = 300/0,85 = 353 МВА.
Если в задании указан тип электростанции ГЭС, то следует выбирать не турбогенератор, а гидрогенератор – (табл.2).
2. Выбор оптимальной структурной схемы электростанции
Под структурной схемой понимается распределение общего количества блоков генератор-трансформатор по двум распределительным устройствам (РУ) повышенного напряжения. В задании 6 блоков (т.к. 6 генераторов) и 2 РУ: напряжениями 500 кВ и 220 кВ.
Назовём РУ 500 кВ распределительным устройством высшего напряжения (РУ-ВН).
Назовём РУ 220 кВ распределительным устройством среднего напряжения (РУ-СН).
Указанные РУ соединены автотрансформатором.
Рассмотрим различные варианты распределения блоков по двум РУ.
1 вариант. Все 6 блоков можно подключить к РУ-ВН, а к РУ-СН не подключать ничего. Назовём такую структурную схему «6-0».
2 вариант. 5 блоков подключены к РУ-ВН, 1 блок подключен к РУ-СН. Назовем такую структурную схему «5-1».
И так далее – получаем 7 вариантов. В каждом варианте упрощенно рассчитываем переток мощности через автотрансформатор РАТ. Упрощенный расчет перетока выполняется:
- по активной мощности;
- без учета собственных нужд;
- для усреднённого потребления от РУ-СН (по заданию минимальное потребление 400 МВт, максимальное – 500 МВт, откуда находим среднее потребление 450 МВт).
Например, для схемы «6-0» РАТ = 450 МВт, т.к. все блоки подключены к РУ-ВН, а потребление осуществляется от РУ-СН.
Для схемы «5-1» переток РАТ несколько снизится. Здесь к РУ-СН подключен 1 блок, выдающий мощность 300 МВт. А потребление составляет по-прежнему 450 МВт. Значит, недостающая мощность в 150 МВт будет поступать с соседнего РУ-ВН через автотрансформатор: РАТ = 150 МВт.
Для схемы «4-2» переток РАТ поменяет направление. Здесь к РУ-СН подключены 2 блок, выдающие мощность 2х300 = 600 МВт. А потребление составляет по-прежнему 450 МВт. Значит, избыточная мощность в 150 МВт будет поступать в соседнее РУ-ВН через автотрансформатор: РАТ = 150 МВт (направление мощности не имеет значения, знак минус в РАТ не пишется).
Аналогичные расчеты повторяем для всех схем, результаты сводим в таблицу.
| № варианта | Структурная схема | РАТ, МВт |
| 1 | 6-0 | 450 |
| 2 | 5-1 | 150 |
| 3 | 4-2 | 150 |
| 4 | 3-3 | 450 |
| 5 | 2-4 | 750 |
| 6 | 1-5 | 1050 |
| 7 | 0-6 | 1350 |
Чем больше переток мощности через АТ, тем дороже автотрансформатор. Поэтому оптимальную структурную схему можно выбрать из условия минимизации мощности РАТ.
В нашем случае это либо схема «5-1», либо «4-2». Для определённости окончательно выбираем схему «4-2». В практике реального проектирования при выборе оптимального варианта структурной схемы учитывают не только стоимость автотрансформатора, но и стоимость блочных трансформаторов, выключателей и разъединителей высокого напряжения, линий электропередачи, а также ежегодные затраты на эксплуатацию электростанции, в которые входят потери электроэнергии в трансформаторах и автотрансформаторах.
3. Расчет перетоков мощности по основным элементам электрооборудования
В отличие от предыдущего раздела, где перетоки мощности были определены упрощенно, выполняем более детальный расчёт перетоков в полных мощностях (в МВА), учитывая расход электроэнергии на собственные нужды и рассматривая различные режимы потребления – минимальный и максимальный – см. задание.
Определяем мощность, потребляемую собственными нуждами (СН) электростанции. На пылеугольной КЭС, на СН уходит в среднем 7% мощности генератора (табл.4):
SСН = Sг∙0,07 = 353∙0,07 = 25 МВА.
С учетом мощности собственных нужд, к распределительному устройству РУ-ВН (или РУ-СН) через каждый блочный трансформатор поступает мощность:
S = 353 – 25 = 328 МВА – рис.1.
Рис.1
На рис.2 показана структурная схема рассматриваемой электростанции, при которой к РУ-220 кВ подключено 2 блока, а к РУ-500 кВ подключено 4 блока. Допускаются иные варианты подключения блоков к распределительным устройствам – например, 1 блок (РУ-220) и 5 блоков (РУ-500).
Число линий электропередачи (ЛЭП) пока показано условно. Выбор числа ЛЭП будет выполнен ниже.
Рис.2
Дальнейший расчет перетоков мощности зависит от вида режима, который определяется:
- потреблением электроэнергии на высоком напряжении станции (2 режима – минимальный и максимальный – см.п.3 задания);
- количеством одновременно работающих энергоблоков (2 режима – нормальный и аварийный, когда 1 энергоблок отключен).
Далее производятся расчеты перетоков мощности для указанных 4-х режимов.
I. Минимальный режим
Iа) Нормальный режим (все энергоблоки включены)
Произведем расчет перетоков мощности для нормального режима. Все мощности выражаем в МВА.
Вычисляем потребляемую полную мощность, задаваясь средним коэффициентом мощности в энергосистеме cosφ = 0,8:
Sпотр = Рпотр/cosφ = 400/0,8 = 500 МВА.
Данная мощность потребляется с распределительного устройства РУ-220. Источником данной мощности являются 2 генератора распределительного устройства РУ-220. Если мощности генераторов РУ-220 не хватает для покрытия потребляемой мощности (например, при выходе одного энергоблока из строя), то нехватка компенсируется за счет генераторов соседнего распределительного устройства РУ-500 кВ через автотрансформатор связи.
Разница между генерируемой мощностью двух энергоблоков 220 кВ (S = 2∙328 МВА) и потребляемой мощностью (Sпотр = 500 МВА) проходит через АТ связи:
SАТ = 2∙328 – 500 = 156 МВА.
Указанный избыток мощности поступает через АТ на РУ-500 кВ и далее в энергосистему по ЛЭП 500 кВ.
От четырех энергоблоков к РУ-500 поступает мощность:
S = 4∙328 = 1312 МВА
С учетом перетока через АТ, в энергосистему 500 кВ выдается мощность:
S500 = 1312 + 156 = 1468 МВА.
Результаты расчетов показаны на рис.3а.
| а) |  |
| б) | |
| | Рис.3 |
Iб) Аварийный режим (1 энергоблок, подключенный к РУ-220 отключен)
Перетоки мощности в аварийном режиме, т.е. при отключении одного из генераторов РУ-220, рассчитаны аналогично и показаны на рис.3б.
Мощности одного энергоблока РУ-220 не хватает для покрытия потребления. Недостаток генерации покрывается за счет генераторов соседнего распределительного устройства РУ-500 кВ.
Из расчетов видно, что переток мощности через АТ связи больше, чем в нормальном режиме и составляет:
SАТ = 172 МВА.
II. Максимальный режим
IIа) Нормальный режим (все энергоблоки включены)
Вычисляем увеличенную потребляемую полную мощность:
Sпотр = Рпотр/cosφ = 500/0,8 = 625 МВА.
Переток мощности через АТ в данном случае минимальный и составляет 31 МВА – рис.4а.
IIб) Аварийный режим (1 энергоблок, подключенный к РУ-220 отключен)
Перетоки мощности в аварийном режиме, т.е. при отключении одного из генераторов РУ-220, рассчитаны аналогично и показаны на рис.4б.
Из расчетов видно, что переток мощности через АТ связи в этом случае максимальный и составляет:
SАТmax = 297 МВА.
Именно по этой (максимальной) мощности в дальнейшем будет выбран тип автотрансформатора связи.
| а) |  |
| б) | |
| | Рис.4 |
4. Выбор блочных повышающих трансформаторов
Блочные трансформаторы выбираются из табл.3 по:
- номинальной мощности Sном (по перетоку мощности)
- высшему напряжению UВН (по напряжению РУ)
- низшему напряжению UНН (по напряжению генератора)
По вычисленному перетоку мощности S = 328 МВА выбираем следующие блочные трансформаторы:
- для РУ-220 трансформаторы ТДЦ-400000/220 с параметрами:
Sном = 400 МВА (> 328 МВА)
UВН = 242 кВ (напряжение РУ 220 кВ указано в задании)
UНН = 20 кВ (см. выбор генератора)
uк = 11% – напряжение короткого замыкания.
- для РУ-500 трансформаторы ТДЦ-400000/500 с параметрами:
Sном = 400 МВА (> 328 МВА)
UВН = 525 кВ (напряжение РУ 500 кВ указано в задании)
UНН = 20 кВ (см. выбор генератора)
uк = 13%
5. Выбор автотрансформаторов
Допускается выбирать как двухобмоточные, так и трехобмоточные автотрансформаторы связи.
Если АТ трехобмоточные (в конце аббревиатуры присутствует буква Т), то они выбираются по: