Проектирование станции ГРЭС на 2100 мВт

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Выбор генераторов

Исходя из установленной мощности станции ГРЭС-2100 МВт, принимаем к установке генераторы типа: ТВВ-500-2ЕУЗ, ТВВ-320-2ЕУЗ, ТВФ-120-2УЗ.

Данные генераторов заносим в таблицу 1.

Таблица 1

Тип генератора	Частота вращения об/мин.	Номинальные значения	xШd	Системы возбуждения	Охлаждение
		Рном. МВт	Sном.MВ·A	Uном кВ	сos ц			ротор	Статор
ТВВ-500-2ЕУ3	3000	500	588	20	0,85	0,242	ТН	НВ	Н/Водой
ТВВ-320-2ЕУ3	3000	320	375	20	0,85	0,173	ТН	НВ	Н/Водой
ТВФ-120-2УЗ	3000	100	125	10,5	0,8	0,192	ВЧ	НВ	КВ

ТВВ - турбогенератор с водородно - водяным охлаждением; ТВФ - турбогенератор с водородным форсированным охлаждением; 2ЕУ3: (2) - количество полюсов, (Е) - принадлежность к единой унифицированной серии, (У) - для работы в районах с умеренным климатом, (3) - для работы в закрытых помещениях, с естественной вентиляцией.

Системы возбуждения: ТН - тиристорная система независимого возбуждения с возбудителем переменного тока; ВЧ - возбуждение от машинного возбудителя переменного тока повышенной частоты, соединённого непосредственно с валом генератора через отдельно стоящее выпрямительное устройство.

Охлаждение: НВ - непосредственное водородное; КВ - косвенное водородное охлаждение; Н/Водой - непосредственное водой.

В первом варианте к шинам высшего напряжения 330 кВ присоединены блочно пять генераторов, один генератор ТВВ-500-2ЕУЗ и четыре генератора ТВВ-320-2ЕУЗ. К шинам среднего напряжения 110 кВ присоединён блочно один генератор ТВВ-320-2ЕУЗ. Связь между шинами высшего и среднего напряжения осуществляется с помощью двух автотрансформаторов.

Во втором варианте, к шинам высшего напряжения 330 кВ присоединены блочно четыре генератора ТВВ-500-2ЕУЗ. К шинам среднего напряжения 110 кВ присоединён блочно один генератор ТВФ-120-2УЗ. Связь между шинами высшего и среднего напряжения осуществляется с помощью двух автотрансформаторов.

Наиболее тяжёлым является аварийный режим, по нему выбираем мощность автотрансформаторов.

S _ном.ат. ? = = 213,85 МВ·А.

Выбираем два автотрансформатора

2?АТДЦТН - 250000/ 330/110

Таблица 2

Тип трансформатора.	Sном МВ·А	Напряжение кВ.	Потери кВт.	Uк.з. %	Iх.х %
		ВН	СН	НН	Pх.х.	Pк.з.
АТДЦТН-250000/330/110.	250	330	-	38,5	155	560	10,5	0,45
ТЦ-630000/330.	630	347	-	354	45	1300	11	0,35
ТДЦ-400000/330.	400	347	-	20	300	790	11,5	45
ТДЦ-400000/110.	400	121	-	20	320	900	10,5	0,5

2. Технико-экономическое сравнение вариантов схем проектируемой электростанции

Экономическая целесообразность схемы определяется минимальными приведёнными затратами:

где рн - нормативный коэффициент экономической эффективности, равный 0,12;

К - капиталовложения на сооружение электроустановки, тыс.руб.;

И - годовые эксплутационные издержки, тыс.руб./год.

Вторая составляющая расчётных затрат - годовые и эксплутационные издержки - определяется по формуле:

где ра, ро - отчисления на амортизацию и обслуживание, %;

в - стоимость 1 кВт•ч потерь электроэнергии, коп./(кВт·ч); ?W - потери электроэнергии, кВт·ч.

Составляем таблицу подсчёта капитальных затрат, учитывая основное оборудование.

Таблица 3

Оборудование	Стоимость единицы, тыс. руб.	ВАРИАНТЫ:
		I вариант	II вариант
		колич.един. шт.	Общая стоимость тыс.руб.	колич.един. шт.	Общая стоимость тыс.руб.
Генераторы.
ТВВ-500-2ЕУЗ.	1280	1	1280	4	5120
ТВВ-320-2ЕУЗ.	783,4	5	3917	-	-
ТВФ-120-2УЗ.	350	-	-	1	350
Трансформаторы.
ТЦ-630000/330	579	1	579	4	2316
ТДЦ-4000000/110	420	1	420	-	-
ТДЦ-400000/330	420	4	1680	-	-
ТДЦ-125000/110	243	-	-	1	243
Ячейка ОРУ-110 кВ	32	1	32	1	32
Ячейка ОРУ-330 кВ	170	5	850	4	680
Итого	8758	8741
Итого с учётом удорожания	8758·30=262740	8741·30=262230

3. Выбор схемы собственных нужд и трансформаторов собственных нужд

Так как станции типа КЭС выполняются блочными, то число трансформаторов собственных нужд принимаем равным числу блоков на проектируемой ГРЭС. Трансформаторы собственных нужд присоединяются к блоку отпайкой на участке между генератором и блочным трансформатором. Мощность трансформаторов собственных нужд для блоков 500 МВт определяем по формуле:

Sсн =

Sсн = = 27 МВ·А

Принимаем к установке четыре трансформатора собственных нужд типа ТРДНС-32000/10.

Определяем мощность трансформатора собственных нужд для блока 100 МВт:

Sсн = 5,4 МВ·А.

Принимаем к установке один трансформатор собственных нужд типа ТРДНС-10000/10.

Выбираем пуско-резервные трансформаторы собственных нужд. Мощность пуско-резервного трансформатора собственных нужд принимается в 1,5 раза больше самого мощного рабочего трансформатора собственных нужд.

S_пртсн ? 1,5·S_тсн = 1,5·32000 = 48000 Кв·А

Принимаем к установке ПРТСН типа ТРДНС-63000/10 и ТРДНС-63000/110.

Так как число блоков на проектируемой электростанции равно пяти, то необходимо установить два ПРТСНна, один ПРТСН присоединён к шинам РУ-110 кВ, а второй к обмотки низшего напряжения автотрансформатора.

Схему собственных нужд принимаем с двумя системами шин, для обеспечения надёжности и гибкости систему шин секционируем через два, три блока.

4. Расчет токов короткого замыкания

Для выбора электрических аппаратов и токоведущих частей и проверки их на термическую и электродинамическую стойкость производим расчёт токов короткого замыкания.

Составляем расчётную схему . ( Рисунок 1 )

Рисунок 1

S_c1 = 2200 MB·A ; S_б = 1000 MB·A ; x _с = 0,2 ; L _1-4 = 270 км

Параметры отдельных элементов:

( АТ₁ - АТ₂ ) ; АТДЦТН - 250000/330/110 ; S _ном.тр.= 250 МВ·А ; U_{к в-с} = 10,5 % ; U_{к в-н} = 54 % ; U_{к с-н} = 42 % ; ( Т₁ - Т₄ ) ; ТЦ - 630000/330 - 69У1 ; S _ном.тр.= 6300 МВ·А ; U_к = 11 % . ( Т₅ ) ; ТДЦ - 250000/110 ; S _ном.тр.= 250 МВ·А ; U_к = 11 % . ( G₁ - G₄ ) ; ТВВ-5000-2ЕУЗ ; S _ном.г.= 588 МВ·А ; x_??d = 0,242 ; ( G₅ ) ; ТВФ-120-2УЗ ; S _ном.г.= 125 МВ·А ; x_??d = 0,192 ; ( W₁ - W₄ ) ; x_уд = 0,32 Ом/км.

Расчёт токов короткого замыкания ведём в относительных единицах . Расчёт ведём по формулам.

В дальнейшем для упрощения расчётов и обозначений индекс „*” опускаем , подразумевая что все полученные значения даются в относительных единицах .

Составим схему замещения (Рисунок 2.)

Рисунок 2.

Упрощаем схему замещения (Рисунок 3).

Для упрощения расчётов сопротивления х₁₅ и х₁₇ убираем ,так как они равны нулю.

Рисунок 3

x₂₀ = x₂₁ = = 0,37 ; x₂₂ = x₂₃ = x₂₄ = х₂₅ = x₆ + x₁₀ = 0,17 + 0,41 = 0,58 ; x₂₆ = = 0,21 ; x₂₇ = x₁₈ + x₁₉ = 0,88 + 1,53 = 2,41.

Рисунок 4

x₂₈ = = 0,18 ; x₂₉ = = 0,14 ;

Упрощаем схему замещения для расчёта тока короткого замыкания в точке К-1.

Рисунок 5.

x₃₀ = x₁ + x₂₈ = 0,09 + 0,18 = 0,27

x₃₁ = x₂₆ + x₂₇ = 0,21 + 2,41 = 2,62

Рисунок 6

x₃₂= = 0,13

Дальнейший расчёт ведём в табличной форме.

Таблица 4

Точка короткого замыкания	К1
Базовая мощность Sб ; МВ·А	1000
Среднее напряжение Uср ; кВ	340
Источники	С1	G1 + G2 + G3 + G4 + G5
Sном источников МВ·А	2200	2352 + 125 = 2477
Результирующее сопротивление xрез	x30 = 0,27	x32 = 0,13
Базовый ток Iб =		= 1,7
Е*??	1	1,13
Iпо(3) = · Iб ; кА	1,7 = 6,29	1,7 = 14,77
Iном.ист. = ; кА	= 3,73	= 4,2
Iпо(3)/ Iном.ист	6,29/3,73 = 1,68	14,77/4,2 = 3,51
ф = (0,01 + tс.в.отк. )	0,01 + 0,035 = 0,045	0,01 + 0,035 = 0,045
г*ф	1	0,9
Iп.ф = г*ф · Iпо(3) ; кА	1· 6,29 = 6,29	0,9 · 14,77 = 13,29
Куд	1.96	1.78
iуд = · Куд · Iпо(3) ; кА	· 1,96 · 6,29 = 12,32	· 1,78 · 14,77 = 26,29

По результатам расчётов составляем сводную таблицу токов короткого замыкания.

Таблица 5

Точка к.з	Uср	Источники	Токи трёхфазного короткого замыкания; кА
			Iпо	Iпф	iаф	iуд	· Iпф+iaф
К-1	340	С1	6,29	6,29	2,84	12,32	· 6,29+2,84=11,73
		G1-G5	14,77	13,29	17,75	26,29	· 13,29+17,75=36,54
		Расчётные значения для выбора оборудования в цепи ввода 330кВ	21,06	19,58	20,59	38,61	48,27

Составляем схему замещения для расчётов токов короткого замыкания в точке К-2.

Рисунок 7.

х₃₃ = x₃₀ + x₂₆ = 0,27 + 0,21 = 0,48



Дальнейший расчёт ведём в табличной форме

Таблица 5

Точка короткого замыкания	К2
Базовая мощность Sб ; МВ·А	1000
Среднее напряжение Uср ; кВ	115
Источники	С1 + G1 + G2 + G4	G5
Sном источников МВ·А	2200 + 2352 = 4552	1 25
Результирующее сопротивление xрез	x33 = 0,48	X27 = 2,41
Базовый ток Iб =		= 5,026
Е*??	1	1,13
Iпо(3) = · Iб ; кА	5,026 = 10,47	5,026 = 2,17
Iном.ист. = ; кА	= 22,8	= 0,62
Iпо(3)/ Iном.ист	10,47/22,8 = 0,45	2,17/0,62 = 3,5
ф = (0.01 + tс.в.отк. )	0,01 + 0,035 = 0,045	0,01 + 0,035 = 0,045
г*ф	1	0,78
Iп.ф = г*ф · Iпо ; кА	1· 10,47 = 10,47	0,78 · 2,17 = 0,35
Куд	1,75	1,95
iуд = · Куд · Iпо ; кА	· 1,75 · 10,47 = 25,91	· 1,95 · 2,17 = 5,98
Та ; с	0,04	0,05
iаф = · Iпо(3) ·	· 10,47 ·0,32 = 4,73	2,17 · 0,41 = 1,25

По результатам расчётов составляем сводную таблицу токов короткого замыкания.

Таблица 6

Точка к.з	Uср	Источники	Токи трёхфазного короткого замыкания; кА
			Iпо	Iпф	iаф	iуд	· Iпф+iaф
К-2	115	С1 ; G1 - G4	10,47	10,47	4,73	25,91	19,53
		G5	2,17	0,35	1,25	5,98	1,74
К-1	340	С1	6,29	6,29	2,84	12,32	11,73
		G1 - G5	17.46	15.71	20.92	43.8	36,54
К-2	115	Суммарные значения	12,64	10,82	5,96	31,89	21,27
К-1	340		21,06	19,58	20,59	38,61	48,27

5. Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей для заданных цепей

Выбор сборных шин и ошиновки на напряжении 330 кВ.

Так. Как шины по экономической плотности тока не вытираются, то принимаем сечение по допустимому току при максимальной нагрузки на шинах.

[3 c. 248]

Блочный трансформатор не может быть нагружен мощностью большей чем мощность генератора 588 МВ·А, поэтому

Принимаем на фазу два провода

АС- 600/72 - ; .

Фазы расположены горизонтально с расстоянием между фазами 550 см. согласно НТП.

Проверка на схлёстывание.

Определяем усилия от длительного протекания тока.

Определяем силу тяжести 1м токопровода с учётом внутрифазных распорок н/м.

[3 c. 249]

где m=1,613 кг. Масса 1 м провода.

Определяем отношение [3 c. 249]

Где h максимальная расчётная стрела провиса провода в каждом пролёте 5 м.

Где - действительная выдержка времени релейный защиты от потоков короткого замыкания 0,07с, 0,05 с учётом влияния апериодической составляющей.

Определяем отношение

Из соотношений по диаграмме определяем отклонения провода.

.

Где D- расстояние между фазами,d-диаметр провода.

наименьшее расстояние между соседними фазам в момент их наибольшего сближения равно 1,4 м.



Провод по проверки схлёстывания проходит.

Проверка на термическое действие токов к.з. не производится, так как шины включены голыми приводами на открытом воздухе.

Производим проверку на коронирование.

Определяем начальную критическую напряжённость:

Где м =0,82 - коэффициент учитывающий шероховатость поверхности провода радиус провода в см.

а = 40 см , Д_ср = 1,26 · 550 = 693 см , k = 1+2 · = 1+2 · = 1,083 , r_эк = = = 8,148 см [ 3.c.192 (4,33) ].

Е = k [3 c.247(ф 4-26)] E= k = 21,74 кВ/см

1,07·21,74 = 23,26 ? 30,61 · 0,9 = 27,54

Провод АС - 600/72 по условиям проверки на корону проходит. Токоведущие части от выводов 330 кВ блочного трансформатора до сборных шин выполняем гибкими проводами, сечение выбираем по экономической плотности тока.

q = [3 с. 243]

q = =1028 мм²

Применяем два провода в фазе АС- 600/72, d= 33,2мм, I_доп = 2· 1050 =2100 А. Проверяем провод по допустимому току: I_max = 1028 < I_доп = 2100

5. Выбор выключателей и разъединителей на напряжения 330 кВ

Выбор производится в табличной формуле для цели с наиболее тяжелыми условием работы. Таблица 7.1 ток продолжительного режима.

= = = 1210 А.

Рассчитанные токи короткого замыкания принимаем:

Принимаем ориентировочно к установке выключатель типа ВГБ-330 - 40 и разъединитель типа РНДЗ - 330/3200 У1.

Таблица 7

Условие выбора	Расчетные данные	Выключатель типа ВГБ-330-40	Разъединитель типа РНДЗ-330/3200 У1
			-
			-
			-

Выключатель ВГБ-330-40 и разъединитель РНДЗ-330/3200 У1 по всем параметрам проходят, следовательно принимаем их к установке.

6. Выбор трансформаторов тока

электростанция замыкание трансформатор ток

Выбираем ТТ в цепи автотрансформатора связи на напряжении 330 кВ.

Оринтеровочно принимаем к установке ТТ типа ТФУМ 330 У1. Расчётные и каталожные данные сводим в таблице 7.2

Таблица 8

Расчётные данные	Каталожные данные
	Не проверянтся
Ом

Для проверки ТТ по вторичной нагрузке в цепи автотрансформатора, составляем таблицу включённых нагрузок ТТ из таблиц видно , что загружены фазы А и С.

Таблица 9

Прибор	Тип	Нагрузка, В-А фазы
		А	В	С
Амперметр	Э-335	0,5	0,5	0,5
Ваттметр	Д-335	0,5	-	0,5
Варметр	Д-304	0,5	-	0,5
Счётчик акт.энер	САЗ-И675		-
Счётчик реакт.энер	САЗ-И675		-
Итого		6,5	0,5	6,5

Принимаем кабель с медными шинами ориентировочная длина 175 м

Принимаем к установке контрольный кабель КРВГ с медным жилами сечением 4

7. Выбор трансформаторов напряжения

Ориентировочно принимаем к установке трансформатор напряжения типа НКФ-330-73У1 к которому присоединены приборы.

Вторичную нагрузку ТН заносим в таблицу 10.

Таблица 10

Прибор	ТИП	S одной обмотки В-А	Число обмоток			Число приборов	Общая потребляемая мощность
							P, Вт	Q, Вар
Вольтметр	Э-335	2	1	1	0	4	8	-
Ваттметр	Д-335	1,5	2	1	0	7	21	-
Варметр	Д-335	1,5	2	1	0	7	21	-
Счётчик активной энергии	И-670	1,5	2	0,38	0,925	14	42	102,23
Датчик активной мощности	Е-830	10	-	1	0	7	70	-
Регист. Вольт.	Н-394	10	1	1	0	4	40	-
Регист. Част.	Н-397	7	1	1	0	4	28	-
Частотомер	Э-362	1	1	1	0	4	4	-
Итого							234	102,23

Выбранный трансформатор НКФ-330-73У1имеет номинальную мощность 4·400 в классе точности 0,5 необходимый для присоединения приборов. Мощность трансформатора больше чем мощность расчетная . Таким образом трансформатор будет работать в заданном классе точности.

8. Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей на напряжении 110 кВ

Выбор сборных шин.

Так. Как шины по экономической плотности тока не выбираются, то принимаем сечение по допустимому току при максимальной нагрузки на шинах.



Выбираем провод марки АС-300/39

; .

Расстояние между фазами 300 см.фазы расположены горизонтально.

Проверку на схлестывание не производим так как

Проверка на термическое действие токов к.з. не производится так как шины включены голыми приводами на открытом воздухе.

Производим проверку на коронирование.

Определяем начальную критическую напряжённость:

Рассчитываем напряженность вокруг провода:

E= = 20,54 кВ/см

Условие проверки



1,07 ·20,54 =21,97 ? 31,5 · 0,9 = 28,35

Провод АС - 300/39 по условиям проверки на корону проходит. Токоведущие части от выводов 110 кВ блочного трансформатора до сборных шин выполняем гибкими проводами, сечение выбираем по экономической плотности тока.

9. Выбор выключателей и разъединителей на напряжения 110 кВ

Выбор производится в табличной формуле для цели с наиболее тяжелыми условием работы. Таблица 7.5 ток продолжительного режима.

= = = 820 А

Рассчитанные токи короткого замыкания принимаем:

Принимаем ориентировочно к установке выключатель типа ВГТ-110 -40/2500 У1 разъединитель типа РНДЗ - 2-110/2000 У1.

Таблица 11

Условие выбора	Расчетные данные	Выключатель типа ВГТ-110-40-2500 У1	Разъединитель типа РНДЗ-2-110/2000 У1
			-
			-
			-

Выключатель ВГТ-110 -40/2500 У1 и разъединитель РНДЗ - 2-110/2000 У1 по всем параметрам проходят, следовательно принимаем их к установки.

Список литературы:

1. «Правила устройства электроустановок» - Санкт-Петербург.: Издательство ДЕАН,2001г. -928с.

2. Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков. «Электрическая часть электростанций и подстанций»(справочные материалы)- 4-е издание переработанное и дополненное-М:. «Энергоатомиздат», 1989г-608с.

3. Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин. «Электрооборудование станций и подстанций» 3-е издание, переработанное и дополненное- М:.« Энергоатомиздат », 1987г-648с.

4. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Электрооборудование станций и подстанций » // Иваново.-1985г.

5. «Межотраслевые правила по охране труда» - М:. «Издательство МЦ ЭИАС»2003г.-179с.

6. Бобылев А.В., Бычков А.М., « О перспективах развития электроэнергетики России » // Энергетик.-2005.-№1.-с.2-3.

7. Методические указания для выполнения курсовой работы по дисциплине «Экономика отросли» и экономической части дипломного проекта. Иваново 2002г. 54стр.

8. И.И. Байтер «Защита и АПВ электродвигателей собственных нужд» М:. «Энергоатомиздат», 1986г - 82 с.

Размещено на Allbest.ru