ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 626
Скачиваний: 4
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»)ЗАДАНИЕИсходные данные:1. Тип электростанции: пылеугольная КЭС 2. Число и мощность генераторов, МВт: 6х3003. Потребители:
4. Связь с системой:
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 ВЫПОЛНЕНИЯ1. Выбор генераторовПо 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 напряжениеcosφг = 0,85 – коэффициент мощности генератораВычисляем 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 электростанцииПод 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.
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 электрооборудованияВ 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.1На 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.2Дальнейший 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 режимIа) 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 МВАС учетом перетока через АТ, в энергосистему 500 кВ выдается мощность:S500 = 1312 + 156 = 1468 МВА.Результаты расчетов показаны на рис.3а.
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 режимIIа) 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.
4. Выбор блочных повышающих трансформаторовБлочные 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 автотрансформаторовДопускается выбирать как двухобмоточные, так и трехобмоточные автотрансформаторы связи.Если АТ трехобмоточные (в конце аббревиатуры присутствует буква Т), то они выбираются по:
| на напряжении, кВ | Рмин, МВт | Рмакс, МВт |
| 220 | 400 | 500 |
| 500 | остальное | остальное |
| на напряжении, кВ | длина линий, км | хс, Ом | Iп0, кА | S"кз, МВА |
| 220 | 40 | – | 30 | – |
| 500 | 100 | – | – | 10 000 |
Uг = 20 кВ – номинальное напряжениеcosφг = 0,85 – коэффициент мощности генератораВычисляем 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 электростанцииПод 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 |
Число линий электропередачи (ЛЭП) пока показано условно. Выбор числа ЛЭП будет выполнен ниже.Рис.2Дальнейший 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 режимIа) 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 МВАС 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 |
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 режимIIа) 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 |