Электрооборудование ТЭС

Введение

 

В данном курсовой работе выбирается основное электрооборудование ТЭС ( синхронные генераторы, трансформаторы, автотрансформаторы). Энергоносителем ТЭС является уголь, а в качестве основной нагрузки потребителей – химическая промышленность. Генераторы ТЭС работают круглосуточно и независимо от времени года вырабатывают номинальную мощность. Избыток мощности отдается в энергосистему.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбор генераторов

 

По заданной номинальной мощности Рн=63 МВт и номинальному напряжению Uном=6,3 кВ  выбирается турбогенератор типа ТВФ-63-2У3..Номинальные параметры данного генератора приведены в таблице 1.

 

Таблица 1

Номин. частота враще- ния n,об\мин	Рном, МВт	Sном, МВЧ࡫А	сosjЩном	I ном, КА	Uном, кВ	x"d, о.е.	Ta(3), c
3000	63	78,75	0,80	7,21	6,3

 

Турбогенератор ТВФ  – 63 – 2У3 имеет:

 

• схема соединения обмоток – Y/Y;

-        система возбуждения: ВЧ – возбуждение от машинного возбудителя переменного тока повышенной частоты, соединенного непосредственно с валом генератора через отдельно стоящее выпрямительное устройство.

-          тип охлаждения: непосредственное форсированное охлаждение обмотки ротора водородом и косвенное водородное охлаждение обмотки статора..

      -          масса: 122,25 т;

 

2. Построение  графиков нагрузки

 

Характерные суточные графики электрических  нагрузок  для предприятий  химической промышленности приведены на рисунках 1, 2.

Величина максимальной  активной нагрузки ,МВт

 

Рмах=NлЧ࡫Рл ,

 

где Nл – количество линий, шт

      Рл –  мощность одной линии, МВт

 

Максимальная реактивная мощность потребителей, Мвар

 

Qмах=РмахЧ࡫tg(arccos jЩ)

 

Полная мощность потребителей, МВА

 

Sмах=

, МВА

 

Для потребителей на напряжении 6,3  кВ (Потребитель 1):

 

Рмах =40∙2,5=100 МВт

 

Qмах =100Ч࡫tg(arccos 0,83)=67,2 Мвар

 

Sмах =

МВА

 

Данные для построения графиков нагрузок приведены в таблицах 2,3.

 

Таблица 2-Данные для построения графика нагрузок на напряжение 6,3 кВ

Время,ч	P,МВт	Q,Мвар	S,МВА
0-1,4-8	98	65,9	118,1
1-4,19-21	88	59,14	106,04
8-10,15-17	100	67,2	120,5
10-11,14-15	96	64,5	115,7
11-14,17-19,21-24	94	63,2	113,3

 

 

 

Рисунок 1-График нагрузки для потребителей 6,3  кВ.

 

Для потребителей на напряжении 110 кВ(Потребитель 2):

 

Рмах =6Ч࡫15=90 МВт

 

Qмах =90Ч࡫tg(arccos 0,81)=65,2 Мвар

 

Sмах =

МВА

 

Таблица 3-Данные для построения графика нагрузок на напряжение 110 кВ:

Время,ч	P,МВт	Q,Мвар	S,МВА
0-1,4-8	88,2	63,9	108,9
1-4,19-21	79,2	57,4	97,8
8-10,15-17	90	65,2	111,1
10-11,14-15	86,4	62,6	106,7
11-14,17-19,21-24	84,6	61,3	104,4

 

 

Рисунок 2-График нагрузки для потребителей 110 кВ.

 

 

3. Расчет перетоков мощности

 

Переток мощности через обмотку НН:

 

Р_НН=2Рг –2P_сн –Р_потр1=

=25,4 МВт,

 

где Р_Г- активная мощность генераторов, подключенных к ГРУ 6,3 кВ, МВт;

 

Расход на собственные нужды  ТЭЦ-уголь принимается равным 10%(3)

 

Р_СН =0,1Ч࡫Р_Г =0,1Ч࡫63=6,3МВт

Q_СН= Р_СН Ч࡫tg(arccos j)=6,3Ч࡫tg(arccos 0,8)=4,725 Мвар

S_СН=

МВА

 

Переток мощности для обмотки НН приводится в таблице 4.

Расчет перетоков мощности через обмотку СН осуществляется по формуле:

 

Р_СН=2Рг –2P_сн –Р_потр2

где Р_г- мощность генератора, МВт; Р_СН =6,3МВт

Р_потр2- потребляемая мощность потребителя 2, МВт;

 

Р_СН=2Ч࡫63-2Ч࡫6,3-79,2=34,2 МВт,

 

Расчет перетоков мощности для остальных ступеней приводится в таблице 4.

 

Расчет перетоков мощности через обмотку ВН автотрансформатора осуществляется по формуле:

 

Р_ВН  = Р_СН + Р_НН,

Р_ВН = 25,4+34,2 =59,6 МВт,

 

Расчет перетоков мощности для остальных ступеней приводится в таблице 4.

 

Таблица 4-Расчет перетока мощности через автотрансформаторы АТ1 и АТ2

Время, t.ч	0 - 1	1 – 4	4 – 8	8-10	10-11	11-14	14-15	15-17	17-19	19-21	21-24
Pнн, МВт	15,4	25,4	15,4	13,4	17,4	19,4	17,4	13,4	19,4	25,4	19,4
Pсн.МВт	25,4	34,2	25,4	23,4	27	28,8	27	23,4	28,8	34,2	28,8
Pвн= Pнн+Pсн	40,6	59,6	40,6	36,8	44,4	48,2	44,4	36,8	48,2	59,6	48,2

 

Графики перетоков мощности через обмотки НН, СН, ВН автотрансформатора представлены на рисунке 3.

 

Рисунок 3-График перетока мощности через обмотки НН, СН, ВН автотрансформаторов АТ1 и АТ2.

 

 

 

 

 

4. Определение  продолжительности использования максимальной нагрузки

 

По таблице 4 определяется время использования часов максимальной нагрузки для каждой обмотки автотрансформаторов по формуле, ч:

 

, 

ч

ч

 

ч

 

По таблицам 2,3 определяется время использования часов максимальной нагрузки для потребителей:

                1)  на 6,3 кВ,

ч

                2) на 110 кВ

ч

 

 

5. Выбор блочных  трансформаторов и автотрансформаторов связи

 

Выбор автотрансформаторов АТ1 и  АТ2. Необходимо рассчитать загрузки обмоток автотрансформаторов в комбинированных режимах при максимальной, минимальной нагрузках (при отключении одного автотрансформатора) и в 2х аварийных режимах (отключение генераторов G2 или G4) – 1) Первый аварийный – G2 отключен; 2)Второй – отключен G4 :

          Обмотка  среднего напряжения              

S_СН=2Sг –2S_сн –S_потр2

 

 

= 2(63+j47,25) - 2(6,3+j4,725) - (90+j65,2) = 23,4+j19,85=30,69МВА

= 2(63+j47,25) - 2(6,3+j4,725) - (79,2+j57,4) =34,2+j27,65=42,75МВА

              = (63+j47,25) - (6,3+j4,725) - (90+j65,2) = -33,3-j22,68=40,29МВ∙А

                =23,4+j19,85=30,69МВА     

   Обмотка низшего напряжения 

= 2Sг -2S_сн -S_потр1

                  =2(63+j47,25) - 2(6,3+j4,725) - (100+j67,2)= 13,4+j17,85=22,32МВА

                  =2(63+j47,25) - 2(6,3+j4,725) - (88+j59,14) = 25,4+j25,91=36,28МВА

                 =(63+j47,25) - (6,3+j4,725) - (100+j67,2)= -43,3-j24,68=49,84МВА

                 =13,4+j17,85=22,32МВА

                  

 Обмотка высшего напряжения

= (13,4+j17,85) + (23,4+j19,85) = 36,8 + j37,7=52,68МВА

= (25,4+j25,91) + (34,2+j27,65) = 59,6 + j53,56=80,13МВА

             = (13,4+j17,85) + (-33,3-j22,68) = –19,9 – j4,83=20,48МВА

                   =(23,4+j19,85)+(-43,3-j24,68)=-19,9-j4,83=20,48 МВА

 

Рисунок 4-Перетоки мощности через обмотки автотрансформаторов

 

Определяется загрузка последовательной обмотки в комбинированном режиме передачи мощности с СН ВН и НН ВН (перетоки мощности через обмотки автотрансформатора показаны на рисунке 4).

 

S_П.=

, МВА

 

  Проверяется загрузка обмотки  НН:

 

 

Так как максимальный переток режиме минимальных нагрузок, мощность автотрансформатора выбирается по формуле:

 

где - максимальная мощность, протекающая через трансформатор;

              

 

Исходя из двух условий, выбирается автотрансформатор АТДЦТН-125000/220. Его параметры приведены в таблице 5.

Мощность блочных трансформаторов  выбирается по мощности генератора

         Выбирается блочный трансформатор Т1:       ТДЦ-80000/110

 

 

                                                                  

Таблица 5. – Номинальные  параметры трансформаторов и автотрансформаторов

	Автотрансформаторы  связи	Блочные     трансформаторы
ТИП	АТДЦТН-125000/220	ТДЦ-80000/110.
Sном, МВА	125	80
U, кВ	ВН – 230 СН-121 НН-6,3	ВН – 121 НН – 6,3
PХ, кВт	65	85
PК, кВт	315	310
Uк, %	11/32/20	11

 

 

6. Выбор и обоснование РУ всех напряжений

 

Распределительное устройство 110 кВ

На напряжение 110 кВ при числе присоединений 10 (2 автотрансформатора связи , 2 блочных трансформатора,6 линий нагрузки) выбирается схема 2 рабочие системы шин с 1 обходной линией. К достоинствам схемы относятся: достаточная гибкость и надежность; возможность поочередного ремонта сборных шин без перерыва работы присоединений; возможность ограничения токов короткого замыкания (шиносоединительный выключатель при КЗ следует держать отключенным).

К недостаткам схемы  относят: большое количество разъединителей, частые переключения которых увеличивают вероятность повреждений в зоне сборных шин; при ремонте одной из систем шин нормальная работа на двух системах нарушается; сложность схемы. РУ приведено на рисунке 8.

   Для РУ 220 кВ с общим числом присоединений равным 4 (2 линии связи с системой, 2 автотрансформатора связи) рекомендуется схема четырехугольник. Данная схема обладает высокой надёжностью, недостаток- сложность релейной защиты.

РУ приведено на рисунке 7.