Система собственных нужд КЭС-200 МВт

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ивановский государственный энергетический университет

им. В.И. Ленина»

 

 

 

Кафедра электрических станций, подстанций и диагностики электрооборудования

 

 

 

 

 

Курсовой проект

на тему:

«Система собственных нужд КЭС-200 МВт»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент группы 5-70к

Хухрин Д.Е.

 

Проверил: к.т.н., доцент

Скоробогатов А.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Иваново, 2014

 

Оглавление

 

Принятые сокращения 3

 

 

 

Принятые сокращения

 

ЭС – электрическая станция;

СН – собственные нужды;

КРУ – комплектное распределительное устройство;

КЭС – конденсационная электрическая станция;

ТСН – трансформатор собственных нужд;

РТСН – резервный трансформатор собственных нужд;

ЭД – электродвигатель;

АД – асинхронный двигатель;

ДС – дымосос;

НТП - нормы технологического проектирования тепловых электрических станций;

КП – курсовой проект;

НН – низшее напряжение;

КПД – коэффициент полезного действия;

КЗ – короткое замыкание.

 

Введение

 

Система собственных нужд является важным звеном, влияющим на показатели работы электрической станции (ЭС) в целом. Не надежная работа системы СН, отказы ее элементов подчас приводят к нарушению функционирования не только электростанции, но и эксплуатации, обеспечение необходимой степени надежности являются весьма актуальными вопросами.

Понятие система собственных нужд включает в себя рабочие машины, обеспечивающие нормальную работу основных агрегатов электростанций, электродвигатели, приводящие в действие рабочие машины, источники питания, КРУ СН и распределительную кабельную сеть, обеспечивающую электроснабжение электродвигателей. Электродвигатели потребляют большое количество электрической энергии, вырабатываемой на электростанции. Поэтому к основным требованиям, предъявляемыем к собственным нуждам, относится необходимая надежность и высокая экономичность.

В данном курсовом проекте проектируется система собственных нужд КЭС с 2-мя блоками по 200 МВт. В ходе проектирования решаются следующие основные вопросы:

• формирование карты собственных нужд;
• выбор числа, мощности и типа рабочих и резервных ТСН;
• выбор типа и мощности ЭД для дымососа;
• проверка предварительно выбранных ЭД по условиям пуска;
• выбираются выключатели в цепи ввода ТСН (РТСН);
• выбирается выключатель в цепи двигателя дымососа;
• выбирается кабель в цепи двигателя дымососа.

 

 

 

Формирование карты механизмов собственных нужд КЭС с блоками 2х200 МВт

 

Общие положения схемы резервного и рабочего питания собственных нужд КЭС являются важнейшей частью главной схемы электрических соединений, от которой зависит работа блоков КЭС.

 

Общие требования к схемам собственных нужд крупных КЭС:

1. Схемы резервного и  рабочего питания собственных  нужд должны обеспечивать надежную  работу отдельных блоков и  электрической станции в целом.

2. В схемах собственных  нужд при любых режимах работы  на станции не должно быть  таких узлов, повреждение которых  могло бы привести к отключению  больше чем одного блока, то  есть схема собственных нужд  должна быть такой же, как и  основная электрическая схема - блочной.

3. Схема собственных нужд  не должна препятствовать расширению  конденсационной электрической  станции и не должна требовать  при расширении изменения ранее  выполненной части схемы собственных  нужд.

4. Схема собственных нужд  должна быть достаточно экономичной.

 

Описание схемы питания собственных нужд.

Приводы механизмов собственных нужд станции получают питание от распределительного устройства собственных нужд. Согласно [1, с.43] электрические двигатели собственных нужд принимаются в основном асинхронными с короткозамкнутым ротором. Их конструкция относительно проста, поэтому они надежны в работе и несложны в обслуживании.

Напряжение питания крупных электрических двигателей (мощностью более или равной 200 кВт) принимается равным 6 кВ, для остальных электродвигателей переменного тока принимается напряжение питания 380 В.

Электроснабжение собственных нужд осуществляется путем отбора мощности от генераторов с помощью понижающих трансформаторов. Резервное питание электродвигателей собственных нужд осуществляется отбором мощности сети 220 кВ при соблюдении условия, что места присоединения цепей резервного питания должны быть независимы от мест присоединения цепей рабочего питания.

Число рабочих ТСН соответствует числу блоков. Подключаются они на ответвлении между генераторным выключателем и повышающим трансформатором. Выбранные трансформаторы собственных нужд трансформируют напряжение с 20 на 6 кВ, причем обмотка низкого напряжения берется расщепленной для уменьшения токов короткого замыкания на шинах 6 кВ.

Рис.1. Структурная электрическая схема КЭС с двумя блоками по 200 МВт.

 

 

Таблица 1. Параметры основного оборудования КЭС.

Генераторы Г-1, Г-2
Тип	Uном, кВ			Sном, МВА				Рном, МВт			cosφном			Iном, кА				n, об/мин
ТВВ-200-2ЕУ3 [8, с.76]	15,75			247				210			0,85			9,06				3000
Блочные трансформаторы
Тип		Uном, кВ			Uнн, кВ				Рх, кВт			Рк, кВт			UкВН-НН, %				Iх, %
ТДЦ-400000/220 (Т-1)[8, с.156]		242			15,75				330			880			11				0,4
ТДЦ-250000/110 (Т-2)[8, с.156]		121			15,75				207			600			11				0,5
Автотрансформаторы связи
Обозначение, тип			Uном, кВ			Uсн, кВ	Рх, кВт			Рквн-сн, кВт			UкВН-СН, %			UкВН-НН, %	UкСН-НН, %			Iх, %
АТДЦТН-200000/220/110 [8, с.157]			230			121	105			430			11			32	20			0,45

 

 

В качестве исходных данных для формирования карты механизмов СН в рамках КП используются рекомендации [1] и типовые карты механизмов СН. Ниже в таблице 2 приведена карта собственных нужд. В карте приведены механизмы собственных нужд, приводимые в действе электродвигателями напряжением 6 кВ, и трансформаторы собственных нужд 6/0,4 кВ.

 

 

Таблица 2. Карта механизмов собственных нужд КЭС с двумя энергоблоками 200 МВт.

Наименование токоприемника	Тип	Sрасчёт кВА	Sкаталож кВА	Количество на блок (общестанционного и блочного)		Блок 1				Блок 2
				Присоед.	работающих	Секция А		Секция В		Секция А		Секция В
						n	P	n	P	n	P	n	P
ОБЩЕСТАНЦИОННАЯ НАГРУЗКА
Трансформатор топливного хозяйства	ТСЗ-630	630	630	2	2	1	630					1	630
Трансформатор ОРУ	ТСЗ-400	400	400	2	2			1	400	1	400
Трансформатор ОСН	ТСЗ-630	630	630	2	2	1	630					1	630
Трансформатор компрессорной	ТСЗ-1000	1000	1000	2	2	1	1000					1	1000
Трансформатор ОВК	ТСЗ-1000	1000	1000	2	2			1	1000	1	1000
Резервный возбудитель	ДАЗО4-1200	1200	1200	1						1	1200
Трансформатор ХВО	ТСЗ-630	630	630	2	2	1	630					1	630
Резервный трансформатор блока	ТСЗ-630	630	630	1				1	630
Трансформатор очистных сооружений	ТСЗ-630	630	630	2	2	1	630			1	630
БЛОЧНАЯ НАГРУЗКА
ПЭН	2АЗМ-5000\6000УХЛ	3800	5000	2	2	1	3800	1	3800	1	3800	1	3800
ЦЭН	ВАО-560М4	480	500	2	2	1	480	1	480	1	480	1	480
КЭН	АВ-400-1000УХЛ4	250	400	6	2	2	250	1	250	2	250	1	250
Масляный насос	2АЗМ-400\6000УХЛ	200	400	1				1	200			1	200
Дутьевой вентилятор	ДАЗО2-18-59-10Т1	700	1000	2	2	1	700	1	700	1	700	1	700
Дымосос	ДАЗО 19-10-12/10	1100	1250	2	2	1	1100	1	1100	1	1100	1	1100
Вентилятор рециркуляционный	ДАЗО2-16-54-8\10У	300	320	2	2	1	320					1	320
Трансформатор блока	ТСЗ-630\10	630	630	2	2	1	630					1	630
Мощность двигателей / на секцию, кВт							6650		6530		6530		6850
Мощность трансформаторов / на секцию, кВА							4150		2030		3230		4150
Мощность двигателей / на блок, кВт						13180				13380
Мощность трансформаторов / на блок, кВА						6180				7380

 

 

 

Выбор числа, мощности и типа рабочих и резервных трансформаторов собственных нужд

 

Рабочие трансформаторы собственных нужд (ТСН). По рекомендациям НТД выбирается по одному рабочему ТСН на блок. Он подключается отпайкой между генераторным выключателей и блочным трансформатором. С учетом повышенных требований надежности СН перегрузка ТСН не допускается. Расчетная мощность определяется по формуле

Для блока №1     

Для блока №2     

Выбор ТСН производится по условиям наиболее нагруженного блока №1. Выбирается ТСН типа ТРДНС-25000/35 [8, с. 130].

Резервный трансформатор собственных нужд. В цепи генератора установлен генераторный выключатель. Поэтому резервный ТСН выполняет только одну функцию – замену рабочего ТСН при отключении последнего. Пусковые операции осуществляются от собственного рабочего ТСН.

На 2 блока выбирается один РТСН мощностью, равной мощности рабочего ТСН типа ТРДНС-25000/35 [8, с.130]. Предполагается подключение РТСН к обмотке НН автотрансформатора связи.

Таблица 3. Каталожные параметры ТСН и РТСН

Тип	Uном, кВ	Uнн, кВ	Рх, кВт	Рк, кВт	UкВН-НН, %	Iх, %
ТРДНС-25000/35 (ТСН)	15,75	6,3	25	115	10,5	0,65
ТРДНС-25000/35 (РТСН)	15,75	6,3	25	115	10,5	0,65

 

Выбор электродвигателей 6 кВ к мощным механизмам

 

Выбор электродвигателей производится упрощенно, по расчетной мощности на валу агрегатов, рекомендуемому типу ЭД и коэффициенту запаса по мощности Кз= 1,1÷1,3 [9, с.47].

Характеристики электродвигателей, необходимые для дальнейших расчетов, сведем в таблицу.

 

Таблица 4. Каталожные параметры двигателей собственных нужд напряжением 6 Кв [7, табл. П3.1].

Наименование механизма	Тип ЭД	Рн, кВт	Iн, А	η, %	Cos φ о.е.	nн, об/мин	Ki о.е.	mмакс, о.е.	mн, о.е.
ПЭН	2АЗМ-5000\6000УХЛ	5000	538	97,3	0,925	2985	6,5	2,7	0,85
ЦЭН	ВАО-560М4	500	57,0	94,0	0,9	1490	6,5	2,5	1,3
КЭН	АВ-400-1000УХЛ4	400	50	92,3	0,8	738	4,2	2,1	0,82
Масляный насос	2АЗМ-400\6000УХЛ	400	44,2	95,2	0,9	2980	7,0	2,4	1,3
Дутьевой вентилятор	ДАЗО2-18-59-10Т1	1250	151	93,5	0,84	595	7,1	2,8	1,3
Дымосос	ДАЗО 19-10-20/10	1250	148,5	94,0	0,85	1492	7,1	2,4	1,05
Вентилятор рециркуляционный	ДАЗО2-16-54-8\10У	320	41,5	91,0	0,81	743	5,5	2,3	0,65

 

 

Выбор электродвигателя к дымососу по условиям пуска

В качестве дымососа на газовых блоках мощностью 200 МВт используются рабочие машины типа ДОД-31,5 [7, табл.П4.5].

 

Таблица 5. Каталожные данные дымососа ДОД-31,5

Q, тыс. м3/ч	H, кПа	nн, об/мин	J, кг∙м2	η, о.е.
725/850	3,2/4,35	500/600	5000	0,87

 

 

Определение расчетной мощности на валу ДС. Для двухскоростного двигателя и механизма расчет ведется на 2- скорости (при большей производительности). Переведем для удобства единицы измерения напора

 

4,35 кПа = 3350 Па = 4350/98066,5 кгс/см3 = 443,6 кгс/см3

 

Расчетная мощность дымососа определяется по форуме:

 

где Q – расход рабочей машины, м3/ч; Н – напор, кгс/см3; - КПД ДС, о.е.; - КПД передачи в о.е., принимаемый равным 1,0 при отсутствии передачи.

 

Определение номинальной мощности и типа АД для привода ДС. Номинальная мощность АД вычисляется по формуле:

 

, где К=1,3 – коэффициент  запаса [9, с.47].

 

Предварительно выбираем АД типа ДАЗО 19-10-12/10 [7, табл.П3.1]:

 

Проверка выбранного АД по условиям пуска. Весь дальнейший расчет производится в относительных единицах, причем за 1 о.е. принимаем номинальную мощность выбранного АД.

 

 

Для расчета времени пуска необходимо решить уравнение движения:

, где s меняется от 1 до 0.

, ТJ – механическая постоянная времени агрегата, состоящего из дымососа и двигателя, с, - выбранный интервал скольжения, о.е.; - средний избыточный момент в интервале , о.е.

Для решения уравнения движения необходимо построение механических характеристик дымососа и асинхронного электродвитателя.

 

Механическая характеристика ДС. Это зависимость момента сопротивления механизма от скольжения . Характеристика момента сопротивления для дымососов и вентиляторов при полной загрузке механима рассчитывается по формуле:

, где  , тогда

 

Таблица 6. Момент сопротивления механизма при различных значениях s.

, о.е.	0,111	0,117	0,136	0,168	0,212	0,268	0,337	0,419	0,514	0,62	0,7	0,732	0,74
s, о.е.	1	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1	0,032	0,0066	0