1. ВЫБОР СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СТАНЦИИ
1.1. Расчет перетоков мощности в структурной схеме
Найдем перетоки мощности в схеме 1 (рисунок 1).
Рисунок 1 – Структурная схема ГРЭС (вариант №1)
Определим мощность протекающую через блочный трансформатор
где – активная и реактивная мощности турбогенератора; – активная и реактивная мощности собственных нужд.
Таблица 1.1 – Справочные данные турбогенератора
| Тип турбогенератора |
Номинальная мощность |
|
|
|
|
|
|
|
||||
| ТВВ-160-2ЕУ3 |
188 |
160 |
18 |
0.85 |
0.213 |
Подставив значения в формулу (1.1), получим
.
Из условия , выбираем блочные трансформаторы, данные которых сведены в таблицу 1.2.
Таблица 1.2 – Данные трансформатора
|
|
Тип трансформатора |
|
Потери, кВ |
|
Цена, тыс. руб. |
|
|
|
|
|||||
| 110 |
ТДЦ 200000/110 |
200 |
170 |
550 |
10.5 |
222 |
| 220 |
ТДЦ 200000/220 |
200 |
130 |
660 |
11 |
253 |
Произведем расчет перетока при максимальной мощности нагрузки , получим
где – количество блоков на среднем напряжении; – реактивная мощность нагрузки.
Подставив значения в формулу (1.2), получим
.
Произведем расчет перетока при минимальной мощности нагрузки , получим
где – реактивная мощность нагрузки.
Подставив значения в формулу (1.3), получим
.
Произведем расчет перетока в аварийном режиме при максимальной мощности нагрузки , получим
Подставив значения в формулу (1.4), получим
.
Так как в аварийном режиме при максимальной мощности нагрузки, то мощность потребляется от энергосистемы.
Определим перетоки находящиеся за автотрансформатором на высшем напряжении
.
Определим максимальный переток: .
Выберим автотрансформаторы связи по формуле
, (1.5)
где – максимальный переток; – коэффициент перегрузки ().
.
Таблица 1.3 – Данные автотрансформатора
| Тип автотрансформатора |
|
|
|
Потери, кВ |
Цена, тыс. руб. |
|||
| ВС |
ВН |
НН |
|
|
||||
| АТДЦТН 250000/220/110 |
11 |
32 |
20 |
250 |
100 |
120 |
500 |
324 |
Найдем перетоки мощности в схеме 2 (рисунок 2).
Рисунок 2 – Структурная схема ГРЭС (вариант №2)
Произведем расчет перетока при максимальной мощности нагрузки , по формуле (1.2)
.
Произведем расчет перетока при минимальной мощности нагрузки , по формуле (1.3)
.
Произведем расчет перетока в аварийном режиме при максимальной мощности нагрузки , по формуле (1.4)
.
Определим перетоки находящиеся за автотрансформатором на высшем напряжении
.
Определим максимальный переток: .
Выберим автотрансформаторы связи по формуле (1.5)
Выберим автотрансформатор типа АТДЦТН 250000/220/110 (таблица 1.3).
1.2. Выбор подключения резервных трансформаторов и трансформаторов собственных нужд
Так как присутствуют генераторные выключатели, то мощность трансформаторов собственных нужд примем равным мощности резервного трансформатора собственных нужд
(1.6)
где – мощность собственных нужд, %.
.
.
Таблица 1.4 – Трансформаторы собственных нужд
| № схемы |
Тип трансформатора |
|
|
Цена, тыс. руб. |
|
| 1 |
ТСН |
ТРДНС 25000/35 |
25 |
115 |
62 |
| РТСН |
|||||
| 2 |
ТСН |
ТРДНС 25000/35 |
25 |
115 |
62 |
| РТСН |
1.3. Определение потерь энергии в трансформаторах и автотрансформаторах
Потери в блочных трансформаторах
(1.7)
где – потери холостого хода; – потери короткого замыкания; – время ремонта блока; – номинальная мощность трансформатора; – максимальная мощность протекающая через трансформатор; – время максимальных потерь [1].
На стороне среднего напряжения
;
на стороне высшего напряжения
.
Потери в автотрансформаторе при не подключенном генераторе на низшем напряжении рисунок 1
. (1.8)
.
Потери в автотрансформаторе при не подключенном генераторе на низшем напряжении рисунок 2 по формуле (1.8)
.
1.4. Определение суммарных потерь
Суммарные потери в схеме 1 по формуле (1.9)
(1.9)
.
Определим стоимость годовых потерь электроэнергии по формуле (2.0)
, (2.0)
где – себестоимость электроэнергии.
.
Суммарные потери в схеме 2 по формуле (1.9)
.
Определим стоимость годовых потерь электроэнергии по формуле (2.0)
.
1.5. Расчет технико-экономических показаний для выбора варианта структурной схемы
Для расчета технико-экономических показаний необходимо выбрать не только трансформаторы, но и выключатели, которые находятся по максимально рабочему току ().
Выберим выключатели на высшем напряжении (220 кВ) по формуле (2.1)
, (2.1)
где – номинальное напряжение.
.
Выберим выключатели на среднем напряжении (110 кВ) по формуле (2.1)
.
Выберим выключатели на низшем напряжении (генераторном) по формуле (2.1)
.
Сведем расчетные данные трансформаторов и выключателей в таблице 1.5, 1.6 для расчета капитальных затрат.
Таблица 1.5 – Расчет капитальных затрат вариант схемы 1
| Наименование оборудования
|
Количество, ед. |
Стоимость, тыс. руб. |
Сумма, тыс. руб. |
| 1. Блочный трансформатор: ТДЦ 200000/220 |
2 |
253 |
506 |
| ТДЦ 200000/110 |
2 |
222 |
444 |
| 2. Автотрансформатор связи: АТДЦТН 250000/220/110 |
2 |
324 |
648 |
| 3. ТСН: ТРДНС 25000/35 |
4 |
62 |
248 |
| 4. РТНС: ТРДНС 25000/35 |
1 |
62 |
62 |
| 5. Выключатели высоковольтные: ВВБК-220Б-56/3150У1 |
4 |
33.76 |
135.04 |
| ВВБК-110Б-50/3150У1 |
4 |
26 |
104 |
| 6. Выключатели генераторные: МГУ-20-90/6300 |
4 |
4.51 |
18.04 |
| 7. Выключатель РТСН: МГУ-20-90/6300 |
1 |
4.51 |
4.51 |
| ИТОГО<
|
------ |
------ |
2169.59
|
Таблица 1.6 – Расчет капитальных затрат вариант схемы 2
| Наименование оборудования
|
Количество, ед. |
Стоимость, тыс. руб. |
Сумма, тыс. руб. |
| 1. Блочный трансформатор: ТДЦ 200000/220 |
1 |
253 |
253 |
| ТДЦ 200000/110 |
3 |
222 |
666 |
| 2. Автотрансформатор связи: АТДЦТН 250000/220/110 |
2 |
324 |
648 |
| 3. ТСН: ТРДНС 25000/35 |
4 |
62 |
248 |
| 4. РТНС: ТРДН 25000/35 |
1 |
62 |
62 |
| 5. Выключатели высоковольтные: ВВБК-220Б-56/3150У1 |
3 |
33.76 |
101.28 |
| ВВБК-110Б-50/3150У1 |
5 |
26 |
130 |
| 6. Выключатели генераторные: МГУ-20-90/6300 |
4 |
4.51 |
18.01 |
| 7. Выключатель РТСН: МГУ-20-90/6300 |
1 |
4.51 |
4.51 |
| ИТОГО
|
------ |
------ |
2130.8
|
Для оценки эффективности схем электрической станции примем минимум приведенных затрат
, (2.2)
где – нормативный коэффициент; – амортизационные отчисления; – капитальные затраты в станцию; – суммарные расходы.
Произведем оценку эффективности схемы 1 по формуле (2.2)
.
Произведем оценку эффективности схемы 2 по формуле (2.2)
.
Определим различимость вариантов схем по формуле (2.3)
. (2.3)
Так как , то варианты схем являются почти не различимыми, а, следовательно, выберим схему 2.
Потому что схема является более надежной с точки зрения эффективности.
2. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
2.1. Выбор базисных условий
Расчет проводим в относительных единицах, используя приближенные приведения к одной ступени напряжения, при базисных условий: , .
Базисное напряжение: .
Базисные токи:
.
2.2. Определение параметров электрической схемы замещения
Электрическая схема замещения станции ГРЭС (рисунок 2) с указанием аварийных узлов представлена на рисунок 3.
2.3. Вычисления режимных параметров
Так как на всех ступенях напряжения, то величины ЭДС в относительных базисных к номинальным единицам равны: . Значение ЭДС приняты из [2, таблица 6.1].
2.4. Определение системных параметров
Определим количество ЛЭП и сечение проводов
;
,
где – максимальный переток в систему; – придельная мощьность линии [1].
.
Выберим провод АС 240/39.
; .
2.5. Расчет симметричного короткого замыкания в узле К-1
Преобразуем схему замещения (рисунок 3) к простейшему виду (рисунок 3, а).
(рисунок 3, б);
;
(рисунок 3, в);
(рисунок 3, г);
(рисунок 3, д);
(рисунок 3, е);
(рисунок 3, а).
Искомая величина периодической составляющей аварийного тока от эквивалентной системы
.
Начальное значение периодической слагающей аварийного тока от генераторов
.
Искомый аварийный ток
.
Номинальный приведенный ток группы генераторов
, где
.
Определим отношение
.
По типовым (основным) кривым [2, рисунок 3.26] для определим отношение .
Искомый аварийный ток от генераторов
.
Искомый аварийный ток в месте КЗ
.
Определим ток апериодической составляющей по формуле (2.4)
, (2.4)
где – время срабатывания выключателя; для системы [3]; для генератора .
Определим ударный ток по формуле (2.5)
, (2.5)
где для системы [3]; для генератора .
Определим процентное содержание апериодического тока
.
Определим интеграл Джоуля
, где
,
где – относительный интеграл Джоуля.
.
Результаты расчета всех точек короткого замыкания сведем в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 – Результаты расчетов токов короткого замыкания
| Точка КЗ
|
источник |
|
|
|
|
|
|
| К-1 шины 220 кВ |
Генер.+бл. тр-ор |
1.7 |
1.63 |
2.1 |
4.7 |
42.8 |
6.39 |
| Система |
6.8 |
6.8 |
3 |
16.5 |
|||
| Сумма |
8.5 |
8.43 |
5.1 |
21.5 |
|||
| К-2 шины 110 кВ |
Генер.+бл. тр-ор |
10.3 |
9.9 |
2.5 |
28.3 |
47.1 |
55.6 |
| Система |
7.6 |
7.6 |
9.3 |
17.1 |
|||
| Сумма |
17.9 |
17.5 |
11.8 |
45.4 |
|||
| К-3 шины генератора |
Генер.+бл. тр-ор |
32.1 |
23.4 |
30.1 |
88.7 |
91.8 |
1854.7 |
| Система |
35.9 |
35.9 |
3.5 |
92.9 |
6.9 |
5232.6 |
|
| Сумма |
68 |
59.3 |
33.6 |
181.6 |
98.7 |
7087.3 |
|
| К-4 шины генератора |
Генер.+бл. тр-ор |
32.1 |
23.4 |
30.1 |
88.7 |
91.8 |
1854.7 |
| Система |
38.7 |
38.7 |
3.8 |
100.2 |
7.01 |
6054.6 |
|
| Сумма |
70.8 |
62.1 |
33.9 |
188.9 |
98.81 |
7935.3 |
|
| К-5 |
Система |
48.6 |
48.6 |
4.7 |
125.9 |
6.9 |
9589.6 |