Электрическая часть ТЭЦ–180МВТ

СОДЕРЖАНИЕ Введение 1 Выбор основного оборудования на станции 4 2 Выбор главной схемы станции 6 3 Выбор трансформаторов 7 4 Выбор электрических принципиальных схем РУ разных напряжений 1 0 5 Технико-экономическое сравнение вариантов схем ТЭЦ 1 1 6 Выбор схемы и трансформаторов собственных нужд электростанции 7 Расчёт токов короткого замыкания 1 5 8 Выбор реакторов 2 3 9 Выбор аппаратов и токоведущих частей для заданных цепей 2 4 10 Выбор электрооборудования в цепи генератора 29 11 Выбор электрооборудования по номинальным параметрам для остальных цепей 3 2 12 Выбор РУ 10 кВ. 33 Список литературы 34 Приложение 35 Введение Перспективы развития электроэнергии России. Стратегическими целями развития отечественной электроэнергетики в перспективе до 2020 года является: 1. надежное энергоснабжение населения и экономики страны; 2. Сохранение целостности и развития Единой энергосистемы России интеграция ЕЭС с другими энергетическими объединениями на Евразийском континенте ; 3. Уменьшение вредного воздействия отрасли на окружающую среду. Прирост потребности в генерирующей мощности и обновление оборудования намечается осуществлять введением следующих мероприятий: 1) продолжение эксплуатации следующих действующих ГЭС, АЭС и значит ТЭЦ и заменой только основных узлов и деталей оборудования станций. 2) Достройка энергообменников находящихся в высокой степени готовности . 3) Сооружение новых объектов. 4) Техническое перевооружение ТЭЦ с заменой оборудования. Район проектируемой нами станции характеризуется по скорости ветра, относится ко 2 зоне, где ветер достигает 25 м/сек, толщина стенки льда на проводах достигает 10 мм. Район имеет среднюю газоактивность 40- 60 часов. 1 ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА СТАНЦИИ 1. 1 Выбор генераторов Согласно заданию на курсовой проект выбираю: 3 генератора типа ТВФ - 60 -2 технические характеристики сносим в таблицу 1.1 Таблица 1.1-Технические характеристики генератора Тип генератора S н, МВА U н, кВ I н, кА cos ц Х// d Возбуждение Охлаждение n% Статора Ротора ТВФ- 6 0-2 75 6,3 6,88 0,8 0,19 5 М КВР НВР 98,5 1.2 Выбор турбин Для привода генераторов выбираем две турби ны типа ПТ-60/75-130 /18 и технические характеристики сносим в таблицу 1.2. Таблица 1.2-Технические характеристики турбин Тип турбины Мощность турбины, МВт Температура свежего пара, С0 Максимальный расход пара, Т/ч Удельный расход теплоты, ккал/кВт*ч ПТ-60/75-130 /18 60 /75 565 3 5 0 140 1.3 Выбор парогенераторов Выбор парогенераторов производится: - по типу тепловой схемы – блочная схема Рисунок 1.1- блочная тепловая схема станции - по производительности пара т/час исходя из условия Д Д . Выбираем три парогенератора типа Е-420-140 и технические характеристики сносим в таблицу 1.3. Таблица 1.3.-Технические характеристики парогенератора Тип котла Кол-во котлов на одну турбину Паропроизводительность т/ч Топливо Схема технологических связей Е-420-140 1 420 Газ Блочная 2 ВЫБОР ДВУХ ВАРИАНТОВ СТРУКТУРНЫХ СХЕМ 2.1 Вариант 1 Рисунок 2.1- Структурная схема станции, вариант 1 2.2 Вариант 2 Рисунок 2.2 – структурная схема станции, вариант 2 3 ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ Выбор трансформаторов для первого варианта 3.1 Выбор трансформаторов связи Т1-Т2 Согласно НТП трансформаторы связи выбирают по четырём режимам - если с шин РУ-10 кВ потребляется максимальная мощность: (3.3) где: У S г – суммарная мощность генераторов, подключённых к шинам РУ-10кВ У S с.н. – мощность собственных нужд данных генераторов (3.4) - если с шин РУ-10 кВ потребляется минимальная мощность (3.5) - ремонтный режим – вывод в ремонт генератора G 3 (3.6) (3.7) - аварийный режим – выход из строя одного из трансформаторов связи где: -наибольшая мощность из четырёх расчётных режимов кп=1,4 - коэффициент аварийной перегрузки Выбираем два трансформатора типа ТРДН-63000-220/10 3.2. Выбор автотрансформаторов связи Т 2 , Т 3 Согласно НТП трансформаторы связи выбирают по четырём режимам - если с шин РУ-10 кВ потребляется максимальная мощность: (3.3) где: У S г – суммарная мощность генераторов, подключённых к шинам РУ-10кВ У S с.н. – мощность собственных нужд данных генераторов (3.4) - если с шин РУ-10 кВ потребляется минимальная мощность (3.5) - ремонтный режим – вывод в ремонт генератора G 2 (3.6) (3.7) - аварийный режим – выход из строя одного из трансформаторов связи где: -наибольшая мощность из четырёх расчётных режимов кп=1,4 - коэффициент аварийной перегрузки Выбираем два трансформатора типа Т Р ДН- 63000-220 /10 [7] 3.3. Выбор блочного трансформатора Т1: Выбираю блочный трансформатор типа: ТДЦ-80000/220/10 4 ВЫБОР ПРИНЦИПИАЛЬНЫХ СХЕМ РУ РАЗНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ На напряжении 220 кВ выбираем схему с двумя рабочими и одной обходной системами шин. Схема применяется для РУ с большим числом присоединений. Как правило обе системы шин находятся под напряжением при фиксированном распределении всех присоединений. Такое распределение присоединений увеличивает надежность схемы, так как при К . З . на шинах отключаются шиносоединительный выключатель Q А и только половина присоединений. Если повреждение устойчивое, то отключившиеся присоединения переводят на исправную систему шин. Данная схема в достаточной степени надежна. Недостатками этой схемы являются: - большое количество операций разъединителями при выводе в ревизию и ремонт выключателей усложняет эксплуатацию РУ; - повреждение шиносоединительного выключателя равноценно к.з. на обеих системах шин, т.е. приводит к отключению всех присоединений; - необходимость установки ШСВ, обходного выключателя и большого количества разъединителей увеличивает затраты на сооружение РУ. Схема приведена на рисунке 4.1 На напряжении 10 кВ выбираем схему с одной системой сборных шин, секционированной выключателем и токоограничивающим реактором, которые служат для ограничения тока к.з. на шинах. Схема приведена на рисунке 4. 2 Рисунок 4.1- схема с двумя рабочими и одной обходной системами шин 5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ГЛАВНОЙ СХЕМЫ Одинаковые элементы схемы в сравниваемых вариантах из расчёта можно исключить, так как у них будут одинаковые затраты Определим капитальные затраты вариантов Таблица 5.1 – капитальные затраты № Оборудование Стоимость ед. Эл. обоудования . I Вариант II Вариант Кол-во штук Общая стоимость тыс. руб. Кол-во штук Общая стоимость тыс. руб. 1 ТРДН- 63 000 35350 2 70700 2 70700 2 Ячейка реактора 588 1 588 - - 3 ТДЦ-80000 2755,2 - - 1 2755,2 4 Ячейка ОРУ 220 42000 - - 1 42000 ИТОГО 71288 115455 5.1. Определяем приведённые затраты для первого варианта Расчётные приведённые затраты определяются по выражению: (5.1) где: И1 - стоимость потерянной электроэнергии за год . 5.2. Определить стоимость потерянной электроэнергии за год. (5.2) в= 1,5 руб./кВт*ч – стоимость 1кВт*ч потерянной электроэнергии для Сибири Определение потерь мощности в двух обмоточном трансформаторе где: Рхх – потери холостого хода трансформатора, кВт; Т=Тгод.*Трем. – число работы трансформатора в год; Тгод=8760час.; Трем.=600час.; - время ремонта; Рк - потери короткого замыкания трансформатора , 265 кВт ; где: S н.т. – номинальная мощность трансформатора , 63 000 кВА ; ф мах – условное время максимальных потерь, определяется по кривым ф мах=f(Тмах) = 3500 (5.3) Определить затраты на амортизацию и обслуживание станции. (5.4) где: РА% и РО% - нормы отчисления на амортизацию и на обслуживание; К – стоимость трансформаторов и ячеек электрооборудования; 5. 3 Определяем приведённые затраты для второго варианта 5. 4 Сравниваем затраты первой и второй схемы (5.6) Выбираем схему первого варианта, так как разница между ЗПР.1 и ЗПР.2 < 5% и с экономической точки зрения вариант схемы № 2 не целесообразен. 6 ВЫБОР СХЕМЫ И ТРАНСФОРМАТОРОВ СОБСТВЕННЫХ НУЖД НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ 6.1 Выбираем рабочие ТСН по условию: (6.1) где: k с=0,8 – коэффициент спроса для ТЭЦ; S с.н. – мощность собственных нужд генератора; Выбираем три ТСН типа Т М НС- 4 0000/10 /6,3 , [7] ТМН- 40 00/10/6,3 Включая к Т1 со стороны обмотки НН, Схема собственных нужд станции приведена на рисунке 6.1 Рисунок 6.1- главная схема станци й 7 РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 7.1 Определить параметры расчетной схемы. Определить базисные значения. Sc = 7000 мВА; l = 160 км; X * C = 0.98 Рисунок 7.1 – расчётная схема 7.2 Составить схему замещения Рисунок 7.2- схема замещения 7.3 Определить параметры схемы замещения. Определить базисный ток : За базисные условия принять: S б=1000 МВА; U б= U ср.= 115В. Определить сопротивление системы (7.1) Определить сопротивление линий по условию: (7.2) где: Худ.=0,4 Ом*км – для напряжения 220кВ Для трансформаторов с расщепленной обмоткой (7.3) Определить сопротивление для генератор а Определить сопротивление реактор а (7.5) 7.4 Расчёт токов короткого замыкания в точке К– 1 Преобразуем схему от источника к точке короткого замыкания 7.5 Определить токи к.з. в точке К-1 в начальный момент времени От энергосистемы: где: Е//=1 – сверхпереходная ЭДС источников для системы [7] (7.9) (7.10) где: i а.о. – апериодическая составляющая тока короткого замыкания, кА; i у – ударный ток, кА; k у – ударный коэффициент [7] От генераторов G 1- G 3 : Е//=1, 08 – сверхпереходная ЭДС генераторов ; 7.6 Определить токи к.з. в точке К-1 в момент отключения - Предварительно выбираем выключатель по напряжению : выбираю элегазовый выключатель типа ВГУ- 220 Определяем полное время отключения короткого замыкания (7.11) где: t в – полное время отключения выключателя; t р.з.=0,01сек. – время срабатывания релейной защиты; Определить значение токов по ветвям От системы: (7.12) (7.13) где: значение определяется по кривым [7] От генераторов G 1- G 3 Определяем приведённый ток генераторов к той ступени напряжения, на которой рассматривается короткое замыкание. (7.14) где: У Рном. – суммарная мощность генераторов; COS ц – коэффициент мощности генераторов; Определяем отключение периодической составляющей тока короткого замыкания к приведённому току генераторов (7.15) Найти по кривым значение отношения: [7] (7.16) Определяем периодическую составляющую короткого замыкания в момент отключения (7.17) 7 .7 Выполнить расчёт токов короткого замыкания в точке К-2 аналогично расчету К.З. в точке К-1. 7.8 Определить токи К.З. в точке К-2 в начальный момент времени К.З. От энергосистемы От генераторов G 1 ;G 3 От генератора G 2 Выбор выключателя. 7.9 Выбираем выключатель типа МГГ -10- 63 Определяем полное время отключения короткого замыкания Определяем значение токов по ветвям От системы: От генераторов G 1 ; G 3 Определяем приведённый ток генераторов к той ступени напряжения, на которой рассматривается короткое замыкание Определяем отношение периодической составляющей тока короткого замыкания к приведённому току генераторов Определяем апериодическую составляющую короткого замыкания в момент отключения От генератора G 2 Полученные значения токов сносим в таблицу 7.1 Таблица 7.1 – Значения токов короткого замыкания Точки Токи к. з. Источники I п.о., кА i а.о., кА i у, кА i а. t ., кА К-1 Система 5,7 8,06 14,8 5,7 1,6 G1 и G 3 1,04 1,47 2,5 1,04 4 0,3 Суммарный 6,74 9,53 17,3 6,74 1,9 К- 2 Система 13 18,4 35,8 13 3,6 G1;G 3 19,2 27,15 53 10,78 8,3 G 2 23 32,5 63,5 14,95 19,5 Суммарный 32,2 45,6 88,8 23,78 11,9 8 ВЫБОР РЕАКТОРОВ НА НАПРЯЖЕНИЕ 6-10 кВ 8.1 Выбор секционных реакторов - производится по току: - по напряжению : U уст= U Р - по току: I max < I уст 2,8868< 4,125 - по роду установки: внутренней. Выбираем реактор типа РБДГ-10-4000-0,18 9 ВЫБОР АППАРАТОВ И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ ДЛЯ ЗАДАННЫХ ЦЕПЕЙ 9.1 Выбор сборных шин и ошиновк и на стороне 220 кВ . - Провести выбор сечения сборных шин по допустимому току при максимальной нагрузки на шинах. - Выбираем провод АС 240/32 - Проверить выбранный провод по условию коронирования - Определить начальную критическую напряженность: - Напряженностьэлектрического поля вокруг нерасщепленных проводов: АС 240/32 по условию коронирования подходит. - Выбранный провод на термическую прочность не проверяется, т.к. расположен на открытом воздухе и в нормальных условиях охлаждения . - Провода на схлестывания фаз не проверяются, т.к. 9. 2 Выбор выключателей и разъединителей По напряжению: U УСТ≤ U НОМ U УСТ= 220 кВ По току: По отключающей способности: Выбрать по каталогу выключатель и разъединитель . Выбираю выключатель: ВГУ- 220/3150 Выбираю разъединитель: РДЗ- 220/1000 - Проверить выключатель и разъединитель на электродинамическую стойкость In . o ≤ I дин ; i у≤ i дин In . o =6,74 кА≤ I дин =5 0 кА i у= 17,3 кА≤ i дин =127 кА - Проверить выключатель и разъединитель на термическую стойкость по тепловому импульсу. Для выключателя: Для разъединителя: Таблица 9.1 – технические характеристики выключателя и разъединителя Расчётные данные Каталожные данные Вык– ль ВГУ- 220/3150 Разъединитель Р ДЗ- 220/1000 - - - 9. 3 Выбор трансформаторов тока и напряжения По роду установки наружный (ОРУ) По напряжению установки: U УСТ≤ U НОМ U УСТ= 220 кВ По току IMAX ≤ I НОМ Выбираем предварительно трансформатор тока типа ТФЗМ 22 0 -У1 Расчётные и каталожные данные сводим в таблицу Расчётные данные Каталожные данные U уст.= 220 кВ I мах= 165,5 А i у= 17,3 кА В = 10,44 кА2*с r 2 =0,77 Ом U ном.= 220 кВ I ном.= 300 А i дин.= 25 кА В = 288,12 кА2*с r 2НОМ =1.2 Ом Выбрать перечень приборов согласно ПУЭ для заданной цепи. Прибор Тип Нагрузка на фазы A B C Амперметр Н-344 0,5 - 0,5 ИТОГО: 0,5 - 0,5 - проверить трансформатора тока по вторичной нагрузке где: Z 2 – вторичная нагрузка трансформатора тока; Z 2ном. – номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности; Определить вторичную нагрузку трансформатора тока Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому: z 2≈ r 2 Определить сопротивление приборов где: S пр. – мощность потребляемая приборами I 2 – вторичный номинальный ток приборов; Принимаем сопротивление контактов r к=0.1Ом Определяем сопротивление проводов r пров= 4 Проверить ТА на электродинамическую стойкость Тепловой импульс от действия тока короткого замыкания Определить термическую стойкость гарантируемую заводом изготовителем. Выбрать трансформатор напряжения ( TU ) Выбираю трансформатор напряжения НКФ- 220 кл 0:5 Прибор Тип S одной об-ки, В*А Числ об-ок СО S ц Sin ц Число приборов Общая потребляемая S Р, Вт Q ,В*А Ваттметр Д-3 3 5 1.5 2 1 0 5 15 - Варметр Д-365 1.5 2 1 0 5 15 Фиксирующие приборы ФИП 3 2 1 0 5 30 Счетчик ЧЭ-6812 2 2 0. 38 0.925 5 20 48,5 Синхроскоп Э-327 1 2 1 0 1 2 - Вольтметр Э-3 35 2 1 1 0 2 4 Регистрирующий вольтметр H -3 44 10 1 1 0 2 2 Частометр Э-372 3 1 1 0 2 6 Частометр Э-362 2 1 1 0 1 2 ИТОГО: 28 96 48,5 Три трансформатора соединены по схеме звезда/звезда/разомкнутый треугольник и имеют мощность 107,5ВА, что больше расчётной мощности. Трансформатор напряжения будет работать в выбранном классе точности 0,5. Принимаю к установке трансформатор напряжения типа: НКФ-220. Для соединения трансформатора напряжения с приборами принимаем контрольный кабель КРВГ с сечением жил 2,5 мм. 10. Выбор оборудования в цепи генератора. 10.1 Выбор трансформаторов тока. Так как участок от выводов генератора до фасадной стены турбинного отделения выполнен комплектным токопроводом типа: ГРТЕ - 20-10000-300 ,то выбираем трансформатор тока, встроенный в токопровод, типа ТШВ-15Б-8000 /5/5 и технические характеристики сносим в таблицу. Технические характеристики трансформатора тока. Тип тр-ра I НОМ пер А I НОМ втор А Исполнение втор обмотки U НОМ, кВ U НОМ раб, кВ t тер, с i дин, кА ТШВ-15Б 8000 5 0,2/108 15 - 3 - Перечень приборов Прибор Тип Нагрузка на фазы A B C Ваттметр Д-335 0,5 - 0,5 Варметр Д-335 0,5 - 0,5 Счётчик активной энергии ЦЭ-6812 2, 0 - 2, 0 Датчик активной мощности Е-849 1 , 0 - 1 , 0 Амперметр регистр Н -344 - 10 - Ваттметр Р-348 10 - 10 Ваттметр Д-335 0,5 - 0,5 Датчик реактивной мощности Е-830 1,0 - 1,0 ИТОГО: 1 5 , 5 10 1 5,5 Определяем общее сопротивление проводов: Определить допустимое сопротивление проводов: Для генератора ТВФ- 60 МВт применяется кабель с медными шинами, ориентированная длина – 40 м Принимаем контрольный кабель КРВГ-2.5мм2 В цепи комплектного пофазного экранированного токопровода установлен трансформатор напряжения ЗНОМ-15-63 итехнические данные сносим в таблицу Технические характеристики трансформатора напряжения (класс точности 0,5) Тип трансформатора U ном.пер, кВ U ном.втор,кВ U ном.доп, кВ S ном, В*А Smax ,В*А ЗНОМ-15-63 У2 100/3 50 400 Вторичная нагрузка трансформатора Прибор Тип S одной об-ки, В*А Числ об-ок СО S ц Sin ц Число приборов Общая потребляемая S Р, Вт Q ,В*А вольтметр Э-335 2 1 1 0 1 2 - Ваттметр Д-335 1.5 2 1 0 2 6 Варметр Д-335 1.5 2 1 0 1 3 - Датчик активной мощности Е-829 10 - 1 0 1 1 0 Датчик реактивной мощности Е-830 10 - 1 0 1 1 0 Счетчик активной энергии ЦЭ-6812 2 2 0.38 0,925 1 4 9.7 Ватметр регистрирующий Н-344 10 2 1 0 1 20 Вольтметр регистрирующий Э-379 10 1 1 0 1 10 Частотометр Э-3 73 3 1 1 0 2 6 Синхроскоп Е-327 10 1 1 0 1 10 ИТОГО: 8 1 9.7 Выбранный трансформатор ЗНОМ-15 имеет номинальную мощность 75В*А в классе точности 0.5 71.7<75 – трансформатор напряжения будет работать в выбранном классе точности 0,5. 1 1 ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПО НОМИНАЛЬНЫМ ПАРАМЕТРАМ ДЛЯ ОСТАЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ. 1 1 .1 Выбор оборудования и токоведущих частей от генератора до распределительного устройства 10кВ. Выбор электрооборудования производим по наибольшему из токов Выбираем выключатели типа: МГГ-10-5000 и разъединители типа: РВР- 20/6 3 00 и их характеристики сносим в таблицу 10 .1 Табли ца 10.1 . – технические характеристики выключателя и разъединителя . Расчётные данные Каталожные данные Выключатель МГГ-10-5000 Каталожные данные Разъединитель РВР-20/6 3 00 U ном=10кВ I мах=4 565 А U ном.=10кВ I ном.=5000А U ном.=20кВ I ном.=6300А 12 . Выбор комплектного РУ-10 кВ Для РУ-6-10 кВ в системе собственных нужд электрической станции для системы с одной системой шин выбираю КРУ для внутренней установки с маломасленным выключателем МГГ серии К-ХХ VI . Шкаф КРУ состоит из шестого металлического корпуса, внутри которого расположена вся аппаратура. Для безопасности обслуживания локализации аварии корпус разделен на отсеки металлическими перегородками и автоматически закрывающимися шторками. Выключатель с приводом установлен на выкатной тележке. В верхней и нижней частях тележки расположены подвижные разъединяющие контакты, которые при вкатывании тележки в шкаф замыкается с шинным и линейным неподвижным контактов. При выкатывании тележки с предварительно отключенным выключателем разъединенные контакты отключаются, и выключатель при этом будет отсоединен от сборных шин и кабельных вводов. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Дьяков В.Б. “Типовые расчёты по электрооборудованию”.-М.: Высшая школа, 1991г. 2. Неклепаев Б.Н. и др. “Электрическая часть электростанций и подстанций”.-М.: Энергоатомиздат, 1989г. 3. “Нормы технологического проектирования тепловых электрических станций и тепловых сетей”.-М.: Информэнерго, 1990г. 4. Основные направления развития энергетики. Непорожнев И.С. “Технический прогресс энергетики России”.-М.: Энергоаттомиздат, 1986г. 5. “Правила устройства электроустановок”.-М.: Энергоатомиздат, 1986г. 6. Смирнов А.Д. и др. “Справочная книжка энергетика”.-М.: Энергоатомиздат, 1984г. 7. Рожкова Л.Д. и др. “Электрооборудование станций и подстанций”.-М.: Энергоатомиздат, 1987г