Электрическая часть ТЭЦ-180 мВт

Технико-экономическое сравнение вариантов схем проектируемой электростанции. Выбор трансформаторов и схема собственных нужд, выбор реакционных ректоров и расчет токов короткого замыкания. Выбор токоведущих частей и способа синхронизации, релейная защита.

Рубрика Физика и энергетика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 04.08.2012
Размер файла 1,8 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

АННОТАЦИЯ

1. ВЫБОР ГЕНЕРАТОРА

2. ВЫБОР ДВУХ ВАРИАНТОВ СХЕМ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

2.1 Вариант 1

2.2 Вариант 2

3. ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

3.1 Выбор трансформаторов связи

3.2 Выбор блочных трансформаторов

3.3 Выбор трансформаторов связи

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ СХЕМ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

4.1 Определяем потери электроэнергии

4.1.1 Определяем потери электроэнергии в трансформаторах связи

4.1.2 Определяем полные потери

4.1.3 Определяем потери электроэнергии в блочных трансформаторах

4.1.4 Определяем потери электроэнергии в трансформаторах связи

4.1.5 Определяем полные потери

5. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ УПРОЩЕНЫХ СХЕМ РУ РАЗЛИЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

5.1 Выбор числа линий связи с системой

5.2 Выбор схемы ОРУ 110 кВ1

5.3 Выбор схемы ГРУ 10 кВ

6. ВЫБОР СХЕМЫ СОБСТВЕННЫХ НУЖД И ТРАНСФОРМАТОРОВ СОБСТВЕННЫХ НУЖД

6.1 Принцип построения схемы собственных нужд ТЭЦ

6.2 Схема собственных нужд электростанции

7. ВЫБОР РЕКЦИОННЫХ РЕАКТОРОВ НА НАПРЯЖЕНИЕ 10 кВ ДЛЯ ТЭЦ

8. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

8.1 Расчетная схема

8.2 Схема замещения

8.3 Расчет сопротивлений электрической схемы замещения

8.3.1 Система

8.3.2 Генераторы

8.3.3 Трансформаторы связи

8.3.4 Реакторов

8.4 Расчет токов короткого замыкания в точке К-1

8.5 Расчет тока короткого замыкания в точке К-2

8.6 Расчет тока однофазного короткого замыкания

9. ВЫБОР ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ И АППАРАТОВ ДЛЯ ЗАДАННЫХ ЦЕПЕЙ

9.1 Расчетные условия для выбора и проверки аппаратов и токоведущих частей по продолжительному режиму работы и режиму короткого замыкания

9.2 Выбор выключателей и разъединителей в цепи линии

9.3 Выбор выключателей и разъединителей в цепи трансформатора

9.4 Выбор выключателей и разъединителей в цепи секционного выключателя

9.5 Выбор трансформатора тока в цепи линии

9.6 Выбор трансформатора тока в цепи трансформатора

9.7 Выбор трансформатора тока в цепи секционного выключателя

9.8 Выбор трансформаторов напряжения

9.9 Выбор опорного изолятора

9.10 Выбор токоведущих частей в цепи линии 110 кВ

9.10.1 За пределами ОРУ

9.10.2 В пределах ОРУ

9.11 Выбор токоведущих частей в цепи трансформатора 110 кВ

9.11.1 За пределами ОРУ

9.11.2 В пределах ОРУ

9.12 Выбор токоведущих частей в цепи секционного выключателя 110 кВ

9.12.1 В пределах ОРУ

10. ВЫБОР СПОСОБА СИНХРОНИЗАЦИИ

11. РАСЧЁТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

11.1 Перечень установленных защит для цепи генератора ТФ-60-2

11.2 Расчет уставок всех защит

11.2.1 Продольная дифференциальная защита

11.2.2 Поперечная дифференциальная защита

11.2.3 Защита от внешних двухфазных к.з. и несимметричных перегрузок

11.2.4 Защита от внешних трехфазных к.з.

11.2.5 Защита от симметричной перегрузки

11.2.6 Защита от замыканий на землю в обмотке статора генератора

12. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ОРУ 110 кВ

13. РАСЧЁТ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

13.1 Определение сопротивления заземлителя типа сетки без вертикальных электродов

13.2 Определение сопротивления заземлителя, включая естественные заземлители

13.3 Определение напряжения приложенного к человеку

13.4 Определение сопротивления заземлителя типа сетки с вертикальными электродами

13.5 Определение сопротивления заземлителя, включая естественные заземлители

13.6 Определение напряжения приложенного к человеку

14. ОХРАНА ТРУДА

15. СПЕЦИАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

15.1 Эксплуатация разъединителей

16. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

16.1 Капиталовложения в строительство ТЭЦ с поперечными связями при дополнительном оборудовании составляют

16.1.1 Удельные капиталовложения

16.2. Полезный отпуск теплоты с коллекторов станции

16.2.1 Годовой отпуск теплоты с коллекторов ТЭЦ для производственных целей

16.2.2 Годовой отпуск теплоты из отопительных отборов турбин

16.3 Выработка и отпуск электрической энергии с шин станции

16.3.1 Годовая выработка электроэнергии

16.3.2 Расход электрической энергии на собственные нужды при однотипном оборудовании

16.3.3 Годовой расход электрической энергии собственных нужд, отнесенный на отпуск теплоты

16.3.4 Годовой расход электрической энергии собственных нужд, отнесённой на отпуск электрической энергии

16.3.5 Удельный расход электроэнергии на собственные нужды, отнесённой на производство электроэнергии

16.3.6 Годовой отпуск электроэнергии с шин станции

16.4 Расход условного топлива при однотипном оборудовании

16.4.1 Годовой расход условного топлива котлами при однотипном оборудовании

16.4.2 Годовой расход условного топлива на отпуск теплоты без учёта расхода электроэнергии на собственные нужды

16.4.3 Годовой расход условного топлива на отпуск электроэнергии

16.4.4 Годовой расход условного топлива на отпуск теплоты с учётом электроэнергии собственных нужд, отнесённой на отпуск теплоты

16.4.5 Годовой расход условного топлива на отпуск электроэнергии с учётом электроэнергии собственных нужд

16.5 Удельный расход условного топлива и КПД станции при однотипном оборудовании

16.5.1 Удельный расход условного топлива на отпуск электроэнергии

16.5.2 Удельный расход условного топлива на отпуск теплоты

16.5.3 КПД станции по отпуску электроэнергии

16.5.4 КПД станции по отпуску теплоты

16.5.5 Коэффициент использования топлива

16.6 Эксплуатационные расходы на ТЭЦ

16.6.1 Топливо на технологические цели

16.6.2 Вода на технологические цели

16.6.3 Основная заработная плата производственных рабочих

16.6.4 Дополнительная заработная плата производственных рабочих

16.6.5 Отчисления на социальное страхование с заработной платы производственных рабочих

16.6.6 Расходы по содержанию и эксплуатации оборудования

16.6.7 Цеховые расходы

16.6.8 Общестанционные расходы

16.6.9 Общие издержки производства ТЭЦ

16.7 Калькуляция себестоимости электрической энергии и теплоты

16.7.1 Коэффициент распределения затрат на теплоту

16.7.2 Коэффициент распределения затрат на электрическую энергию

16.7.3 Годовые издержки, отнесённые на отпуск теплоты

16.7.4 Годовые издержки , отнесённые на отпуск электрической энергии

16.7.5 Себестоимость единицы теплоты

16.7.6 Структура себестоимости

16.8 Калькуляция себестоимости электрической энергии и теплоты

16.9 Сводная таблица технико-экономических показателей ТЭЦ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ86

АННОТАЦИЯ

Дипломный проект « Электрическая часть ТЭЦ-180МВт » выполнен на основании задания по проектирование.

Место сооружения проектируемой электростанции г. Рязань. Топливо, используемое на станции - газ.

На станции установлено три генератора типа ТФ-60-2. Нагрузка питается от шин 10 кВ по тридцати кабельным линиям, связь с системой осуществляется с помощью четырех воздушных линий. Три генератора подключены к шинам ГРУ 10 кВ. Связь РУВН с ГРУ осуществляется с помощью двух автотрансформаторов связи типа ТРДЦН-125000/110/10,5-10,5

На основании НТП ТЭС и в соответствии с числом присоединений на напряжение 110 кВ, принята схема «С двумя рабочими системами сборных шин».

В цепи линии 110 кВ, трансформаторов связи и секционного выключателя установлены выключатели типа ВЭКТ-110 и разъединители типа РГ- 110/1000УХЛ1. В ячейке ОРУ 110 кВ установлены трансформаторы тока типа ТГФ-110. На сборных шинах 110 кВ установлены трансформаторы напряжения типа НОГ -110-У1.

На станции установлено четыре рабочих и один пускорезервный трансформаторы собственных нужд типа ТМ-4000/10/6,3. РТСН присоединяется отпайкой между трансформатором связи и выключателем генераторного напряжения.

Для схемы «С двумя рабочими системами сборных шин» - применяется типовая компоновка.

Произведен расчёт релейной защиты генератора G1 типа ТФ-60-2.

На генераторе установлены следующие защиты:

Продольная дифференциальная защита от междуфазных к.з. в обмотках статора и на выводах генератора.

Поперечная дифференциальная защита от витковых замыканий в обмотке статора генератора.

Защита от внешних двухфазных к.з. и несимметричных перегрузок.

Защита от внешних трехфазных к.з.

Защита от симметричной нагрузки.

Защита от замыканий на землю в обмотке статора генератора.

Защита от замыкания на корпус обмотки ротора.

Защита от перегрузки обмотки ротора.

Капиталовложения в строительство ТЭЦ - 4866240 тыс. руб.

Себестоимость отпускаемой электроэнергии - 56,7 коп/кВтч

Себестоимость отпускаемой теплоты - 92,7 руб/ГДж

КПД станции по отпуску электроэнергии - 56%

КПД станции по отпуску теплоты - 87%

1. ВЫБОР ГЕНЕРАТОРА

Для выработки электроэнергии на современных электростанциях применяются синхронные генераторы трёхфазного переменного тока.

В дипломном проекте генераторы выбираются по заданной мощности.

Таблица1 [ 14 ] с. 610

Тип турбогенератора

Pном Мвт

Sном Мва

Cosц град

Uном Кв

N ном Об/мин

КПД %

x"d

Iном кА

Сист Возб.

охлаждение

Об. ст

Обм. Рот.

Стали статора

ТФ-60-2

60

75

0,8

10,5

3000

98,2

0,18

4,13

БЩ

КВз

НВз

ВЗ

Система возбуждения генератора - безщёточная

Обмотки статора - косвенное воздушное

Обмотки ротора - непосредственное воздушное

Стали статора - воздушное

Безщёточная система возбуждения

Рис.1

Перспективной, особенно для турбогенераторов большой мощности, является система бесщеточного возбуждения.

Одним из достоинств является отсутствие подвижных контактных соединений.

Источником энергии для питания обмотки ротора LG является вспомогательный синхронный генератор GE. Этот генератор выполнен по типу обратимых машин, т.е. обмотка переменного тока расположена на вращающейся части, а обмотка возбуждения неподвижна. Возбуждение генератора GE осуществляется от возбудителя GEA.

Ток от вращающейся обмотки переменного тока вспомогательного генератора подводится через проводники, закрепленные на валу, к вращающемуся полупроводниковому (обычно кремниевому) выпрямителю.

Выпрямленный ток подводится непосредственно к обмотке возбуждения основного генератора.

Регулирование тока возбуждения в обмотке ротора LG производится изменением тока в обмотке возбуждения вспомогательного генератора LGE.

Вращающийся полупроводниковый преобразователь VD снаружи закрывается звукопоглощающим кожухом.

2. ВЫБОР ДВУХ ВАРИАНТОВ СХЕМ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

2.1 Вариант 1

Рис.2

На ТЭЦ установлено три генератора типа ТФ-60-2. Три генератора G1, G2, G3 подключены к шинам ГРУ 10 кВ. Связь РУВН с ГРУ осуществляется с помощью двух автотрансформаторов связи Т1, Т2. Нагрузка питается по 30 кабельным линиям. Связь с системой осуществляется по линиям 110 кВ.

2.2 Вариант 2

Рис.3

В отличие от варианта 1 в данном варианте два генератора G1, G2 типа ТФ-60-2 подключены к шинам ГРУ 10 кВ, а генератор G3 ТФ-60-2 в блоке с трансформаторам Т3 подключен к шинам РУВН 110 кВ. Связь РУВН с ГРУ осуществляется с помощью двух автотрансформаторов связи Т1, Т2. Нагрузка питается по 30 кабельным линиям. Связь с системой осуществляется по линиям 110 кВ.

3. ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

3.1 Выбор трансформаторов связи

Вариант 1

Связь между РУ осуществляется двумя трансформаторами связи Т1 и Т2.

Мощность трансформаторов связи выбирается по наибольшему перетоку из трех режимов:

Режим максимальной загрузки на шинах ГРУ

(1)

Режим минимальной загрузки на шинах ГРУ

(2)

Аварийный режим (Нагрузка на ГРУ максимальная, один генератор отключен)

(3)

Где: n - число генераторов включенных на ГРУ

PG - активная мощность генераторов, МВт

QG - реактивная мощность генераторов, Мвар

PH.MAX - максимальная активная нагрузка на шинах ГРУ, МВт

QH.MAX - максимальная реактивная нагрузка на шинах ГРУ, Мвар

PH.MIN - минимальная активная нагрузка на шинах ГРУ, МВт

QH.MIN- минимальная реактивная нагрузка на шинах ГРУ, Мвар

РСН - активная мощность собственных нужд, МВт

QCH - реактивная мощность собственных нужд, Мвар

cosц = 0,8 => tgц = 0,75

QG = PG · tg, Мвар (4)

По формуле (4)

QG = 60 · 0,75 = 45 Мвар

Активная мощность максимальной нагрузки определяется по формуле:

PH.MAX = PMAX n KОДН ,МВт (5)

где: РМАХ - максимальная нагрузка одной линии, МВт

n- число кабельных линий

КОДН - коэффициент одновременности

По формуле (5)

МВт

Активная мощность минимальной нагрузки определяется по формуле:

PH.MIN = PMIN n KОДН ,МВт (6)

Где: РМIN - минимальная нагрузка одной линии

По формуле (6)

МВт

Реактивная мощность минимальной и максимальной нагрузки определяется по формуле:

QH.MAX = PH.MAX tg ,Мвар (7)

QH.MIN = PH.MIN tg ,Мвар (8)

Где: cosц = 0,91 => tgц = 0,45

По формуле (7)

QH.MAX=810,45=31,5 Мвар

По формуле (8)

QH.MIN=67,50,45=30,4 Мвар

Расход мощности собственных нужд определяется по формуле

(9)

где: n% - расход на собственные нужды

Kc - коэффициент спроса

n% = 7 [ 10 ] c.12

Kc = 0,8 [ 10 ] c.12

По формуле (9)

Активная мощность собственных нужд

Реактивные мощности генератора и собственных нужд

По формуле (1)

По формуле (2)

По формуле (3)

Мощность трансформаторов связи Т1 и Т2 с учетом допустимой аварийной перегрузки

,МВА (10)

где: SMAX РЕЖ - максимальный переток мощности из трех режимов

1,4 - коэффициент учитывающий допустимую перегрузку

трансформаторов на 40%

По формуле (10)

МВА

К установке принимаем трансформаторы связи типа:

ТРДЦН-125000/110/10,5-10,5 - Т1,Т2

3.2 Выбор блочных трансформаторов

Вариант 2

Блочные трансформаторы выбираются по мощности генератора за вычетом нагрузки собственных нужд.

,МВА (11)

где: PG - активная мощность генератора, МВт

QG - реактивная мощность генератора, Мвар

РСН - активная мощность собственных нужд, МВт

QCH - реактивная мощность собственных нужд, Мвар

По формуле (11)

МВА

К установке принимаем трансформатор типа:

ТДЦ-80000/110/10,5 - Т3.

3.3 Выбор трансформаторов связи

Связь между РУ осуществляется двумя трансформаторами связи Т1 и Т2.

Мощность трансформаторов связи выбирается по наибольшему перетоку из трех режимов:

Режим максимальной загрузки на шинах ГРУ

По формуле (1)

Режим минимальной загрузки на шинах ГРУ

По формуле (2)

Аварийный режим (Нагрузка на ГРУ максимальная, один генератор отключен)

По формуле (3)

Мощность трансформаторов связи Т1 и Т2 с учетом допустимой аварийной перегрузки

По формуле (10)

МВА

К установке принимаем трансформаторы связи типа:

ТРДН-63000/110/10,5-10,5 - Т1,Т2

Таблица номинальных параметров трансформаторов

Таблица 2 [14] с.615

Тип трансформатора

Ном. напряж. кВ

Потери кВт

Напр. К.З. %

Ток Х.Х %

Вариант

ВН

НН

Х.Х.

К.З.

1

2

ТРДЦН-125000/110

115

10,5- 10,5

105

400

11

0,55

Т1, Т2

-

ТДЦ-80000/110

121

10,5

85

310

11

0,6

-

Т3

ТРДН-63000/110

115

10,5- 10,5

50

245

10,5

11

-

Т1, Т2

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ СХЕМ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Экономическая целесообразность схемы определяется минимальными приведёнными затратами

,тыс руб /год (12)

где: К - капиталовложения на сооружение электроустановки, тыс. руб.

Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности ()

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

У - ущерб от недоотпуска электроэнергии, тыс. руб./год.

При курсовом проектировании ущерб не учитываем, так как считаем, что варианты равнонадежны

Капиталовложения К при выборе оптимальных схем выдачи электроэнергии и выборе трансформаторов определяют по укрупненным показателям стоимости элементов схемы.

Годовые эксплуатационные издержки определяются по формуле:

(13)

где:-отчисления на амортизацию и обслуживание [ 10 ] с. 429

ДW - потери электроэнергии в трансформаторе, кВт ч

в =2 руб. стоимость 1 кВт*ч потерь электроэнергии

- коэффициент инфляции

4.1 Определяем потери электроэнергии

4.1.1 Определяем потери электроэнергии в трансформаторах связи

Вариант 1

(14)

где: - потери холостого хода и короткого замыкания

Т - число часов работы трансформатора в году, ч (Т=8760 ч)

- максимальная мощность, передаваемая через трансформатор, МВА

- номинальная мощность трансформаторов, МВА

- продолжительность максимальной нагрузки, определяется по формуле:

(15)

где: Тмах = 5000 ч

По формуле (15)

По формуле (14)

4.1.2 Определяем полные потери

4.1.3 Определяем потери электроэнергии в блочных трансформаторах

Вариант 2

(16)

где: Тмах = 6500-7000 ч

По формуле (16)

По формуле (14)

4.1.4 Определяем потери электроэнергии в трансформаторах связи

По формуле (14)

4.1.5 Определяем полные потери

Таблица технико-экономического сравнения вариантов схем проектируемой электростанции

Таблица 3 [ 14 ] с. 636-638

Оборудование

Стоимость единицы, тыс.руб

Варианты

Первый

Второй

Кол-во едениц, шт.

Общая стоимость, тыс.руб.

Кол-во едениц, шт.

Общая стоимость, тыс.руб.

ТДЦ-80000/110

123Ч60=7380

-

-

1

7380

ТРДН-63000/110

135Ч60 =8100

-

-

2

16200

ТРДЦН-125000/110

219Ч60 =13140

2

26280

-

-

Генераторный выключатель

15Ч60 = 900

5

4500

5

4500

Секционный выкл-ль с реактором

21Ч60 = 1260

2

2520

1

1260

Ячейка ОРУ 110 кВ

23Ч60=1380

2

2760

3

4140

Итого:

36060

33480

Отчисления на амортизацию и обслуживание ,тыс руб/год

Стоимость потерь электроэнергии , тыс.руб./год

Годовые эксплуатационные издержки , тыс.руб./год

Минимальные приведённые затраты ,тыс.руб./год

На основании технико-экономического сравнения двух вариантов схем проектируемой электростанции делается вывод, что вариант №1 более экономичен, поэтому он принимается для дальнейших расчетов.

5. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ УПРОЩЕНЫХ СХЕМ РУ РАЗЛИЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

5.1 Выбор числа линий связи с системой

Число линий связи с системой выбирается по максимальной мощности, отдаваемой в систему и мощности одной линии.

Максимальная мощность, передаваемая в систему по линиям, определяется по формуле:

(17)

Число линий определяется по формуле:

(18)

где:- наибольшая передаваемая мощность на одну цепь, МВт =40 МВт [ 10 ] с. 13

Рмахсистем - активная мощность, отдаваемая в систему

по формуле (17)

по формуле (18)

На основании расчетов принимаем 4 линии 110 кВ

5.2 Выбор схемы ОРУ 110 кВ

На основании НТП ТЭС в соответствии с напряжением и числом присоединений должна быть принята схема «С двумя рабочими и обходной системами сборных шин», но в связи с применением элегазовых выключателей отпадает потребность в обходной системе шин, применение которой было эффективным для масляных выключателей. [ 16 ] с. 50

Рис.4

Достоинства:

1. Ремонт любой системы шин без перерыва электроснабжения.

2. При аварии на шинах, перерыв в электроснабжении на время перевода на другую систему шин.

3. Схема гибкая в отношении расширения.

Недостатки:

1.Повреждение шинно-соединительного выключателя приводит к отключению всех присоединений.

2.Отказ выключателя при повреждении элемента приводит к отключению источников питания и линий присоединенных к данной системе шин.

3.Ремонт оборудования связан с большим количеством оперативных переключений.

4.Сложные блокировки между выключателями и разъединителями.

5.3 Выбор схемы ГРУ 10 кВ

На основании НТП ТЭС в соответствии с числом присоединений принята схема: «Схема со сборными шинами, соединенными в кольцо».

Рис.5

Схема предназначена для станций отдающих большую часть энергии на генераторном напряжении. Число секций равно числу генераторов. При отключении одного из генераторов для выравнивания напряжения между секциями шунтируется реактор. Чем больше секций на станции, тем труднее выравнивать напряжение на секции, поэтому при числе секций 3 и более сборные шины соединяются в кольцо. Нормально все QC включены.

Достоинства:

1.Схема экономична.

2.Разъединители - изолирующие аппараты.

3.Схема проста и наглядна.

4.Схема легко расширяется.

5.Схема более надежна т.к. при повреждении или ремонте любой секции остальные остаются в работе.

Недостатки:

1.Ремонт выключателя приводит к отключению присоединения.

2.Ремонт системы шин и шинных разъединителей приводит к полному отключению.

6. ВЫБОР СХЕМЫ СОБСТВЕННЫХ НУЖД И ТРАНСФОРМАТОРОВ СОБСТВЕННЫХ НУЖД

6.1 Принцип построения схемы собственных нужд ТЭЦ

1. Для питания электродвигателей мощностью более 200 кВ применяется напряжение 6 кВ, для остальных электродвигателей применяется напряжение 0,4 кВ.

2. Так как ТЭЦ имеет шины ГРУ тогда собственные нужды питаються от этих шин.

3. Число секций собственных нужд 6 кВ выбирается по числу котлов. Так как на станции установлено 4 котла, то принимается 4 секции собственных нужд 6 кВ.

4. Мощность рабочих ТСН определяется по формуле:

(19)

где: - мощность расходуемая на собственные нужды в неблочной части ТЭЦ, МВА

k- число секций собственных нужд 6 кВ в неблочной части ТЭЦ

Мощность собственных нужд в неблочной части ТЭЦ

(20)

где: - суммарная мощность генераторов включенных на ГРУ

n% - расход электроэнергии на собственные нужды

Кс - коэффициент спроса

n% = 7 [ 10 ] с. 12

Кс = 0,8 [ 10 ] с. 12

По формуле (20)

По формуле (19)

Принимаем трансформаторы типа:

ТМ-4000/10/6,3 - ТСН1, ТСН2, ТСН3, ТСН4

5. Так как на ТЭЦ 4 рабочих ТСН устанавливается 1 РТСН

6. На ТЭЦ шины ГРУ выполнены с одной системой сборных шин, то РТСН присоединяется отпайкой между трансформатором связи и выключателем генераторного напряжения.

7. Шины резервного питания секционируются на две части.

8. Мощность РТСН выбирается по мощности наиболее мощного рабочего ТСН, если к каждой секции ГРУ присоединяется по одному рабочему ТСН.

Принимаем трансформатор типа:

ТМ-4000/10/6,3- РТСН

Таблица номинальных параметров ТСН

Таблица 4 [ 14 ] с. 613

Тип Трансформатора

Uном, кВ

Потери, кВт

Uкз, %

Примечание

ВН

НН

Х.Х.

К.З.

ТМ-4000/10/6,3

10,5

6,3

5,45

33,5

6,5

ТСН1, ТСН2, ТСН3, TCH4, РТСН

6.2 Схема собственных нужд электростанции

На основании НТП ТЭС принята схема собственных нужд:

Рис.6

7. ВЫБОР РЕКЦИОННЫХ РЕАКТОРОВ НА НАПРЯЖЕНИЕ 10 кВ ДЛЯ ТЭЦ

Секционный реактор выбираются на ток равный 0,5ч0,7 от номинального тока генератора

(21)

где: - номинальный ток генератора, кА

- номинальный ток реактора, кА

По формуле (21)

Выбирается реактор типа РБДГ-10-2500-0,35

Термическая стойкость - 14,6 кА

Электродинамическая стойкость - 37 кА

Потери на фазу - 20,5 кВт

8. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Расчет токов короткого замыкания производится для выбора и проверки электрооборудования и токоведущих частей.

Расчет ведется в относительных единицах, за базовую мощность принимается 1000 МВА.

8.1 Расчетная схема

Рис. 7

8.2 Схема замещения

Рис. 8

8.3 Расчет сопротивлений электрической схемы замещения

8.3.1 Система

где: - 1530 (по заданию)

- 0,28 (по заданию)

- базовая мощность, МВА

8.3.2 Генераторы

где: - номинальная мощность генератора, МВА

- базовая мощность, МВА

-сопротивление генератора, о.е.

8.3.3 Трансформаторы связи

8.3.4 Реакторов

где: -среднее напряжение на ГРУ

- сопротивление реактора

8.4 Расчет токов короткого замыкания в точке К-1

Рис. 9

Рис. 10

Рис. 11

Рис. 12

Таблица расчета токов короткого замыкания в точке К-1.

Таблица 5 [ 14 ] с. 150-152

Формулы

Источники

G1+G2+G3

C

?

Uср, кВ

115

Номинальная мощность ист. , МВА

3Ч75=225

1530

Х0 рез ,о.е.

1,36

0,18

,кА

о.е.

1

1

,кА

31,59

, кА

t=(_,_1+t)

0,02

г, с. 152

0,79

0,77

Int= гЧIпо , кА

0,79Ч3,69 = 2,92

0,77Ч27,9=21,48

24,4

Ку , с. 150

1,935

1,717

ТА, с с. 150

0,15

0,03

, кА

77,85

, с

, кА

1,41

8.5 Расчет тока короткого замыкания в точке К-2

Рис. 13

Рис. 14

Рис. 15

Таблица расчета токов короткого замыкания в точке К-1.

Таблица 6 [ 14 ] с. 150-152

Формулы

Источники

С+G1+G3

G2

?

Uср, кВ

115

Номинальная мощность ист. , МВА

2Ч75+1530=1680

75

Х0 рез ,о.е.

1,99

2,4

,кА

о.е.

1

1

,кА

50,56

, кА

t=(_,_1+t)

0,02

г, с. 152

1

0,71

Int= гЧIпо , кА

1Ч27,64 = 27,64

0,71Ч22,92=16,27

43,91

Ку , с. 150

1,935

1,935

ТА, с с. 150

0,15

0,15

, кА

138,36

, с

, кА

18,59

8.6 Расчет тока однофазного короткого замыкания

Определение тока однофазного КЗ производится для расчета заземляющего устройства. Ток однофазного короткого замыкания определяется по формуле:

(22)

где: - результирующее сопротивление прямой последовательности, о.е.

- результирующее сопротивление обратной последовательности, о.е.

- результирующее сопротивление нулевой последовательности, о.е.

Рис. 16

Рис. 17

т.к. ток протекает через одни и те же сопротивления

Схема замещения нулевой последовательности

Рис. 18

Рис. 19

Рис. 20

электростанция трансформатор ток релейный

По формуле (22)

9. ВЫБОР ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ И АППАРАТОВ ДЛЯ ЗАДАННЫХ ЦЕПЕЙ

9.1 Расчетные условия для выбора и проверки аппаратов и токоведущих частей по продолжительному режиму работы и режиму короткого замыкания

Таблица 7 [ 14 ] с.213

Расчётные формулы

, кВ

110

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0

-

, кА

31,59

, кА

77,85

, кА

1,41

, кА

24,4

Время отключения (время действия тока КЗ)

с

ВЭКТ-110 tоткл=0,06 с

=0,1 с.208

=0,14 с.190

Мощность, отдаваемая в систему

9.2 Выбор выключателей и разъединителей в цепи линии

Таблица 8 [ 9 ]

Условия выбора

Расч.

данные

Каталожные данные выключателя

ВЭКТ-110

Каталожные данные разъединителя

РГ-110/1000 УХЛ1

1. , кВ

110

110

110

2.

186,7

249

2000

2000

1000

1000

3.1 , кА

3.2 , кА

3.3

24,4

1,41

35,9

40

24,4

80,9

-

-

-

4.

77,85

102

80

5.

299,38

402Ч3=4800

35,92Ч3=

=3866,4

6. Тип привода

Пружинный привод

Ручной ПРГ -6 УХЛ1

9.3 Выбор выключателей и разъединителей в цепи трансформатора

Таблица 9 [ 9 ]

Условия выбора

Расч.

данные

Каталожные данные выключателя

ВЭКТ-110

Каталожные данные разъединителя

РГ-110/1000 УХЛ1

1. , кВ

110

110

110

2.

660

924

2000

2000

1000

1000

3.1 , кА

3.2 , кА

3.3

24,4

1,41

35,9

40

24,4

80,9

-

-

-

4.

77,85

102

80

5.

299,38

402Ч3=4800

35,92Ч3=

=3866,4

6. Тип привода

Пружинный привод

Ручной

ПРГ -6 УХЛ1

9.4 Выбор выключателей и разъединителей в цепи секционного выключателя

Таблица 10 [ 9 ]

Условия выбора

Расч.

данные

Каталожные данные выключателя

ВЭКТ-110

Каталожные данные разъединителя

РГ-110/1000 УХЛ1

1. , кВ

110

110

110

2.

0

373,4

2000

2000

1000

1000

3.1 , кА

3.2 , кА

3.3

24,4

1,41

35,9

40

24,4

80,9

-

-

-

4.

77,85

102

80

5.

299,38

402Ч3=4800

35,92Ч3==3866,4

6. Тип привода

Пружинный привод

Ручной ПРГ -6 УХЛ1

9.5 Выбор трансформатора тока в цепи линии

Таблица 11 [ 9 ]

Условия выбора

Расчётные данные

Каталожные данные ТГФ-110

1. , кВ

110

110

2.

186,7

249

400

400

3. По конструкции и классу точности

Элегазовая изоляция

0,5/10р/10р/10р/10р

4.

77,85

100

5.

299,38

222Ч3=1452

6. , Ом

1,05

Вторичная нагрузка трансформатора тока

Таблица 12 [ 9 ]

Прибор

Тип

Нагрузка, ВА

A

B

C

Амперметр

Э-335

-

0,5

-

Ваттметр

Д-335

0,5

-

0,5

Варметр

Д-335

0,5

-

0,5

Счётчик активной энергии

2САЗ-И670

5

-

5

Итого:

6

0,5

6

Расчёт сечения соединительных проводов

где rконт- сопротивление контактов = 0,1, так как включено более трех приборов.

где: - удельное сопротивление материала провода

, так как мощность генератора 60 МВт

l - соединительных проводов от ТА до приборов. В цепи 110 кВ=100м Принимаем контрольный кабель АКВВГ с жилами сечением 4 .

Сопротивление соединительных проводов

Вторичная нагрузка

Схема включения приборов во вторичную обмотку трансформатора тока

Рис.21

9.6 Выбор трансформатора тока в цепи трансформатора

Таблица 13 [ 9 ]

Условия выбора

Расчётные данные

Каталожные данные ТГФ-110

1. , кВ

110

110

2.

660

924

1000

1000

3. По конструкции и классу точности

Элегазовая изоляция

0,5/10р/10р/10р/10р

4.

77,85

100

5.

299,38

6. , Ом

1,01

1,2

Вторичная нагрузка трансформатора тока

Таблица 14 [ 9 ]

Прибор

Тип

Нагрузка, ВА

A

B

C

Амперметр

Э-335

-

0,5

-

Расчёт сечения соединительных проводов

Чтобы трансформатор тока работал в выбранном классе точности, необходимо выдержать условие:

Откуда

где: rконт- сопротивление контактов = 0,05, так как включен один прибор.

Сечение соединительных проводов определяется:

Принимаем контрольный кабель АКВВГ с жилами сечением 6 .

Сопротивление соединительных проводов

Вторичная нагрузка

Схема включения приборов во вторичную обмотку трансформатора тока

Рис.22

9.7 Выбор трансформатора тока в цепи секционного выключателя

Таблица 15 [ 9 ]

Условия выбора

Расчётные данные

Каталожные данные ТГФ-110

1. , кВ

110

110

2.

0

373,4

1000

1000

3. По конструкции и классу точности

Элегазовая изоляция

0,5/10р/10р/10р/10р

4.

77,85

100

5.

299,38

6. , Ом

1,01

1,2

Вторичная нагрузка трансформатора тока

Таблица 16 [ 9 ]

Прибор

Тип

Нагрузка, ВА

A

B

C

Амперметр

Э-335

-

0,5

-

Расчёт сечения соединительных проводов

Чтобы трансформатор тока работал в выбранном классе точности, необходимо выдержать условие:

Откуда

где: rконт- сопротивление контактов = 0,05, так как включен один прибор.

Сечение соединительных проводов определяется:

Принимаем контрольный кабель АКВВГ с жилами сечением 6 .

Сопротивление соединительных проводов

Вторичная нагрузка

Схема включения приборов во вторичную обмотку трансформатора тока

Рис.23

9.8 Выбор трансформаторов напряжения

Таблица 16 [ 9 ]

Условия выбора

Расчётные данные

Каталожные данные

НОГ -110-У1

1. , кВ

110

110/

2. По конструкции и схеме соединения

З-заземляемый,

Н-тр-р напряжения

О-однофазный

Г-газонаполненный

3. По классу точности

0,5

4.По вторичной нагрузке

, ВА

132,5

400Ч3=1200

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения

Таблица 17 [ 9 ]

Прибор

Тип

S Одной обмот, В•А

Число обмоток

Сosц

Sinц

Чис.

приб

Общая мощность

Р, Вт

Q, вар

Ваттметр

Д-335

1,5

2

1

0

4

12

-

Варметр

Д-335

1,5

2

1

0

4

12

-

Фиксирующий прибор

ФИП

3

1

1

0

4

12

-

Счетчик Активной энергии

САЗ-И670

2 Вт

2

0,38

0,925

4

16

39,04

Счетчик реактивной энергии

СР4-И676

2 Вт

2

0,38

0,925

4

16

39,04

Регистрирующие приборы

Ваттметр

Н-395

10

1

1

0

1

10

-

Частотомер

Н-397

3

1

1

0

1

3

-

Вольтметр

Н-394

10

1

1

0

1

10

-

Приборы синхронизирующие

Частотомер

Э-362

1

1

1

0

2

2

-

Вольтметр

Э-335

2

1

1

0

2

4

-

Синхро-носкоп

Э-327

10

1

1

0

1

10

-

Итого

107

78,08

Расчет вторичной нагрузки трансформатора напряжения

ВА

Схема включения приборов во вторичную обмотку трансформатора напряжения

Рис.24

9.9 Выбор опорного изолятора

Ориентировочно выбираем С4-450IУХЛ

По номинальному напряжению

,кВ

110=110 кВ

По допустимой нагрузке

(23)

где : - разрушающая нагрузка на изгиб (из каталога)

(24)

где: l - длина пролета между изоляторами

По формуле (24)

По формуле (23)

3149Н>2400Н

Не подходит по механической прочности.

Принимаем С6-450IУХЛ [ 11 ] с.261

По формуле (23)

3149Н<3600Н

9.10 Выбор токоведущих частей в цепи линии 110 кВ

9.10.1 За пределами ОРУ

1. По экономической плотности тока

(25)

где: - ток нормального режима без перегрузки, А

- нормированная плотность тока, А/мм

По формуле (25)

Принимаем к установке провод типа: АС 240/32 [ 10 ] c.356

2. Проверка сечения на нагрев по допустимому току

3. Проверка сечения провода на термическую стойкость при коротком замыкании

4.Проверка по условиям короны

(26)

где: m - коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности провода

- радиус провода, мм

По формуле (26)

кВ/см

,кВ/см (27)

где: U - линейное напряжение, кВ

- среднее геометрическое расстояние между проводами фаз, см

(28)

где: D - расстояние между соседними фазами, см

По формуле (28)

По формуле (27)

кВ/см

,кВ/см

,кВ/см

,кВ/см

5. Проверка на схлестывание

Так как , то провода проверяются на схлестывание.

(29)

где: D - расстояние между фазами, м D=2,5м [ 12 ]

По формуле (29)

Определяется сила тяжести 1м токопровода

(30)

где: m - масса 1м токопровода

[ 10 ] c.356

По формуле (30)

Определяется отношение (31)

где: h -максимальная расчетная стрела провеса провода, в каждом пролете, при максимальном расстоянии h=1,5 м

- эквивалентное, по импульсу, время действия быстродействующей защиты, с

По формуле (31)

По диаграмме 4.9 [ 14 ] с.235 для значения

Допустимые отклонения фазы

Провод не проходит по допустимой нагрузке, следовательно меняем стрелу провеса=1м.

По формуле (31)

1<1,02 ,м

9.10.2 В пределах ОРУ

1. Проверка сечения на нагрев

, так как принимаем АС-240/32 [ 10 ] c.356

1. По термическому действию токов короткого замыкания

3. Проверка по условию короны

По формуле (26)

кВ/см

По формуле (28)

По формуле (27)

кВ/см

кВ/см

17,87<28,79 кВ/см

9.11 Выбор токоведущих частей в цепи трансформатора 110 кВ

9.11.1 За пределами ОРУ

1. По экономической плотности тока

По формуле (25)

Принимаем к установке провод типа: АС 700/86 [ 10 ] c.356

2. Проверка сечения на нагрев по допустимому току

3. Проверка сечения провода на термическую стойкость при коротком замыкании

4.Проверка по условиям короны

По формуле (26)

кВ/см

По формуле (28)

По формуле (27)

кВ/см

,кВ/см

,кВ/см

,кВ/см

5. Проверка на схлестывание

Так как , то провода проверяются на схлестывание.

По формуле (29)

Определяется сила тяжести 1м токопровода

По формуле (23)

где: [ 10 ] c.356

Определяется отношение

По формуле (31)

По диаграмме 4.9 [ 14 ] с.235 для значения

Допустимые отклонения фазы

Провод не проходит по допустимой нагрузке, следовательно меняем стрелу провеса=1м.

По формуле (31)

1<1,02 ,м

9.11.2 В пределах ОРУ

1. Проверка сечения на нагрев

, так как принимаем АС-500/64 [ 10 ] c.356

2. По термическому действию токов короткого замыкания

3. Проверка по условию короны

По формуле (26)

кВ/см

По формуле (28)

По формуле (27)

кВ/см

кВ/см

13,48<27,76 кВ/см

9.12 Выбор токоведущих частей в цепи секционного выключателя 110 кВ

9.12.1 В пределах ОРУ

1. Проверка сечения на нагрев

, так как принимаем АС-240/32 [ 10 ] c.356

2. По термическому действию токов короткого замыкания

3. Проверка по условию короны

По формуле (26)

кВ/см

По формуле (28)

По формуле (27)

кВ/см

кВ/см

17,87<28,79 кВ/см

10. ВЫБОР СПОСОБА СИНХРОНИЗАЦИИ

Согласно ПУЭ генераторы ТФ-60-2 включаются на параллельную заботу способом точной синхронизации. В первичный двигатель остановленного агрегата пускается пар и агрегат разворачивается до частоты вращения, близкой к синхронной.

При точной синхронизации, когда генератор включается возбужденным, необходимо, чтобы в момент его включения в сеть были выполнены следующие условия:

равенство действующих значений напряжений подключаемого генератора и сети;

равенство частот напряжений генератора и сети;

совпадение фаз одноименных напряжений генератора и сети.

Несоблюдение хотя бы одного из указанных условий при точной синхронизации приводит к большим толчкам тока, опасным не только для подключаемого генератора, но и для устойчивой работы энергосистемы.

Рис. 25

Включение генератора в сеть методом точной синхронизации.

а -- векторная диаграмма при Uф.г. ?Uф.с.; б --то же при Ш ? 0.

Конечно, абсолютно точное выполнение всех перечисленных требований невозможно, и поэтому в реальных условиях допускаются отклонения контролируемых величин, пределы которых указаны ниже.

Особенности подключения генератора Г на параллельную работу к энергосистеме С можно рассмотреть на примере схемы, показанной на рис.

При нарушении сформулированных выше условий точной синхронизации возможны три случая:

а) векторы фазных напряжений генератора Uф.г. и энергосистемы Uф.с. не равны по значению, но совпадают по фазе и изменяются во времени с одинаковой частотой:

б) векторы фазных напряжений разошлись по фазе на некоторый угол Ш т. е.

Ш ? 0, но f г.= f c. ; ¦Uф.г.¦= ¦Uф.c.¦

в) генераторы вращаются с разными угловыми скоростями:

f г. ? f c. ; ¦Uф.г.¦= ¦Uф.c.¦

В двух первых случаях в момент включения генератора появляется разность напряжений ДUф, которая обусловит протекание уравнительного тока. Уравнительный ток возникнет и в третьем случае сразу же в момент включения (если Ш ? 0) или спустя время, когда векторы напряжения разойдутся на некоторый угол:

где Еф и Хс - значения э. д. с. и сопротивления генератора в момент включения;

хс -- сопротивление энергосистемы, которое обычно невелико и может не учитываться в расчете. Ток Iу имеет индуктивный характер по отношению к ДUф, так как активные сопротивления генератора и энергосистемы незначительны.

В первом из рассматриваемых случаев уравнительный ток сохраняет реактивный характер по отношению к ДUф.г. (рис. 15, а) вследствии чего он не вызывает механических перегрузок на валу генератора. Разность напряжений при включении генератора в сеть допускают равной 5--10% номинального напряжения, вследствие чего опасных перегрузок генератора по току не возникает.

Во втором случае (рис.15, б) уравнительный ток по отношению к Uф.г. имеет значительную активную составляющую. Вектор Uф.г. опережает вектор Uф.c. поэтому активная составляющая уравнительного тока Iа.г. создает вращающий момент, направленный на торможение ротора генератора. Если бы вектор напряжения Uф.г. отставал от вектора Uф.c., то активная составляющая уравнительного тока создавала бы момент, ускоряющий ротор. Включение генератора в этом случае сопровождается значительными толчками на его вал, что может повлечь за собой серьезные механические повреждения агрегата. Во избежание этого угол расхождения векторов напряжений синхронизируемых источников в момент включения не должен превышать 10--20 эл. град.

В третьем случае, когда угол Ш непрерывно изменяется, изменяется и разность напряжений ДUф, которую называют напряжением биения. Напряжение биения изменяется от нуля до 2Uф и с частотой, равной полусумме частот напряжений синхронизируемых источников. Огибающая, проведенная через амплитуды напряжения биения, имеет частоту, равную полуразности частот генератора и системы (рис. 16).

Таким образом, при неравенстве частот всегда существует опасность включения

в неблагоприятный момент при значительной величине ДUф. Кроме того, при большой разности частот машина может не втянуться в синхронизм. Это заставляет ограничивать допустимую разность частот при включении до значения 0,1%.

Наибольший уравнительный ток возникает при угле Ш, равном 180 эл. град. Если предположить, что генератор включается на параллельную работу с мощной энергосистемой (хс ? 0), то

При этом уравнительный ток в 2 раза больше тока трехфазного к. з. на выводах генератора. Такой ток опасен как в отношении нагрева обмоток, так и вследствие электродинамических усилий между проводниками, особенно в лобовых частях обмотки статора.

Итак, включение возбужденного генератора на параллельную работу с другими генераторами при несоблюдении условий точной синхронизации может повлечь за собой тяжелые повреждения машины.

Приближение частоты вращения генератора к синхронной и плавное ее регулирование осуществляются воздействием на регуляторы частоты вращения первичных двигателей (паровых или гидротурбин). Изменение напряжения подключаемого генератора осуществляется путем воздействия на уменьшение или увеличение тока в обмотке возбуждения.

Рис. 26 Кривая напряжения биения.

Визуальный контроль за выполнением условий точной синхронизации производится с помощью двух вольтметров (контроль равенства напряжений генератора и сети), двух частотомеров, один из которых показывает частоту сети, другой -- частоту подключаемого генератора, а также с помощью специального прибора --синхроноскопа, который дает возможность контролировать совпадение векторов напряжений одноименных фаз. Эти приборы входят в состав так называемых щитков или колонок синхронизации (рис. 17) и имеются на всех электростанциях.

При точной синхронизации момент подачи импульса на включение определяется по стрелке синхроноскопа, которая вращается с угловой скоростью скольжения (разности частот). Воздействуя на регуляторы скорости первичного двигателя, добиваются уравнивания частот, так чтобы стрелка синхроноскопа делала не более одного оборота за 20 с. На шкале синхроноскопа нанесена черта, соответствующая совпадению напряжений по фазе. Импульсы на включение выключателя генератора следует подавать в момент, когда синхроноскопа немного не дошла до черты, так как надо учесть собственное время включения выключателя.

Точная синхронизация может быть ручной и автоматической.

При ручной точной синхронизации все операции производятся оперативным персоналом вручную. Для исключения неправильных действии персонала в схему синхронизации вводится специальная блокировка, которая автоматически препятствует прохождению импульса на включение выключателя, если он был подан в неблагоприятный момент.

Автоматическая синхронизация выполняется с помощью специальных устройств- автоматических синхронизаторов.

Недостатком способа точной синхронизации является сложность и длительность процесса, особенно в условиях аварийного режима работы энергосистемы.

Рис. 27 Схема включения измерительных приборов колонки синхронизации.

При ликвидации аварии включение на параллельную работу всех генераторов может производиться методом самосинхронизации.

При самосинхронизации генератор включается в сеть без возбуждения при частоте вращения, примерно равной синхронной ( скольжение ±2--3%). Сразу после включения выключателя подается возбуждение, и генератор за 1--2 с втягивается в синхронизм.

В момент включения в сеть невозбужденного генератора последний потребляет из сети значительный реактивный ток. Вращающиеся магнитное поле, которое создается этим током, протекающим по обмотке статора, наводит э. д. с. в обмотке ротора генератора.

Во избежание повреждения изоляции из-за перенапряжений обмотка ротора до включения выключателя должна быть замкнута на специальное сопротивление самосинхронизации или на гасительное сопротивление устройства АГП, это сопротивление отключается после включения АГП.

Включение генератора в сеть методом самосинхронизации сопровождается переходными процессами, аналогичными процессам при к. з. на выводах генератора.

При включении на параллельную работу с энергосистемой блоков генератор -- трансформатор ток, возникающий в статоре, будет значительно меньше, так как скажется ограничивающее действие сопротивления трансформатора. Нужно отметить также, что ток статора в момент включения при самосинхронизации имеет индуктивный характер и, следовательно, не создает дополнительных механических нагрузок на валу генератора.

Правила устройства электроустановок допускают включение генераторов методом самосинхронизации при условии, что бросок тока не превысит 3,5-кратного номинального тока, т. е.

где I' -- начальный переходный ток, кА; U -- междуфазное напряжение установки, кВ; x'd -- переходное сопротивление генератора; Ом; хс -- сопротивление энергосистемы до зажимов генератора, Ом, Iном -- номинальный ток генератора, кА.

Включение генератора методом самосинхронизации осуществляется в следующем порядке:

генератор разворачивается до частоты вращения, отличающейся от синхронной не более чем на 2--3%, допустимое расхождение частот контролируется обычно автоматическим устройством на базе реле ИРЧ;

шунтовой реостат и устройство изменения установки АРВ должны быть установлены в положения, соответствующие возбуждению, которое обеспечивает UГ, ном на холостом ходу, при этом АГП -- в отключенном положении;

включается выключатель генератора и немедленно после его включения автоматически подается команда на включение АГП. После включения в сеть

генератор кратковременно работает как асинхронный. Асинхронный момент скольжения подтягивает ротор генератора к синхронной частоте вращения. После подачи возбуждения появляется синхронный момент, который постепенно нарастает по мере увеличения тока в обмотке ротора. В результате вал генератора не испытывает резких механических толчков. Основные достоинства способа самосинхронизации определяются простотой технологии включения генератора в сеть, так как отпадает необходимость в точной подгонке частот и значений напряжений включаемого генератора и системы. Заметно упрощается и убыстряется синхронизация, исключается возможность тяжелых повреждений машины при ошибочных включениях, упрощается автоматизация процесса, а также включение при колебаниях частоты и напряжения в энергосистеме.

11. РАСЧЁТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

11.1 Перечень установленных защит для цепи генератора ТФ-60-2

Продольная дифференциальная защита от междуфазных к.з. в обмотках статора и на выводах генератора.

Поперечная дифференциальная защита от витковых замыканий в обмотке статора генератора.

Защита от внешних двухфазных к.з. и несимметричных перегрузок.

Защита от внешних трехфазных к.з.

Защита от симметричной нагрузки.

Защита от замыканий на землю в обмотке статора генератора.

Защита от замыкания на корпус обмотки ротора.

Защита от перегрузки обмотки ротора.

11.2 Расчет уставок всех защит

11.2.1 Продольная дифференциальная защита

Защита должна действовать на отключение всех выключателей генератора, на гашение поля и на останов турбины. Защита выполняется с током срабатывания не более 0,6 Iном.

, А (32)

где:- коэффициент отстройки

-ток небаланса

, А (33)

где:- коэффициент апериодичности

- коэффициент однотипности ТА

-периодическая составляющая тока трехфазного к.з. на шинах

генератора

=0,1- коэффициент 10% погрешности ТА

Iпо=22920

По формуле (33)

Iнб mах = 1 . 0,5 . 0,1 . 22920 = 1146 А

По формуле (11)

Iсз = 1,3 . 1146 = 1489,8 А

Проверка чувствительности.

(34)

где: - периодическая составляющая тока двухфазного к.з. на шинах генератора

По формуле (34)

Защита чувствительна.

Ток срабатывание реле.

, А (35)

где:=1- коэффициент схемы

=5000/5 - коэффициент трансформации ТА

По формуле (35)

Принимаем реле типа РНТ-565 Iср = 1,45 ч 12,5 А

Определяем число витков реле

(36)

где: Fср = 100

По формуле (36)

Принимаем 67 витков

11.2.2 Поперечная дифференциальная защита

Ток срабатывание защиты.

Отстраиваем защиту от тока небаланса фильтра.

, А (37)

где: - номинальный ток генератора

По формуле (37)

Ток срабатывание реле.

По формуле (35)

Принимаем реле типа РТ-40/Ф

Защита должна действовать на отключение всех выключателей генератора, на гашение поля и на останов турбины. Защита действует без выдержки времени.

11.2.3 Защита от внешних двухфазных к.з. и несимметричных перегрузок

Применяется защита обратной последовательности, двухступенчатая со встроенным реле типа РТФ-7/1.

Первая ступень.

Действует на отключение с выдержкой времени

, с (38)

где: А=15 - тепловая постоянная

- относительный ток обратной последовательности при двухфазном к.з. на шинах генератора

(39)

где: - ток обратной последовательности при двухфазном к.з. на шинах генератора

По формуле (39)

По формуле (38)

Ток срабатывание защиты.

, А (40)

где: - относительный ток обратной последовательности срабатывание защиты

По формуле (40)

Ток срабатывание реле.

По формуле (35)

Вторая ступень.

Действует на сигнал.

Ток срабатывание защиты

Ток срабатывание реле

11.2.4 Защита от внешних трехфазных к.з.

Применяется МТЗ с блокировкой минимального напряжения.

Реле тока.

Ток срабатывание защиты.

, А (41)

где:

- коэффициент возврата

По формуле (41)

Проверка чувствительности.

По формуле (34)

Защита чувствительна.

Ток срабатывание реле.

По формуле (35)

Принимаем реле типа РТ-40/10

Реле минимального напряжения.

Напряжение срабатывание зашиты.

Защита не должна срабатывать при асинхронном ходе генератора

, В (42)

где:- номинальное напряжение генератора

По формуле (42)

Напряжение срабатывание реле.

, В (43)

=10500/100 - коэффициент трансформации ТU

По формуле (42)

Принимаем реле типа РН-54/160

11.2.5 Защита от симметричной перегрузки

Ток срабатывание защиты.

По формуле (41)

где:

Ток срабатывание реле.

По формуле (35)

с

Принимаем реле типа РТ-40/10

11.2.6 Защита от замыканий на землю в обмотке статора генератора

В качестве защиты принимаем токовую защиту нулевой последовательности с трансформатором тока ТНПШ с подмагничиванием.

Ток срабатывания защиты вибирается из условий:

1. Защита не должна работать в нормальном режиме и при междуфазных К.З.

2. Защита не должна работать при однофазном замыкании на землю в сети.

3. Возможно наложение двух аварий.

где: К?отс = 1,3 ч 1,5

К?отс = 1,5 ч 2

Кв = 0,9 ч 0,95

Iнб = 1,5 А - первичный ток небаланса

Iс = 0,9 А - емкостной ток замыкания на землю генератора.

3.3 А < 5 А

Принимаем:

Принимаем срабатывание защиты на сигнал при Iсз ? 5А

Принимаем к установке реле РТЗ-51

От двойных замыканий на землю принимаем реле РНТ-565 с Iсз=200-300А

Ток срабатывания защиты Iсз=200-300А соответствует минимальной уставке реле РНТ-565. При этом она надежно отстроена от токов небаланса и имеет высокую чувствительность.

12. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ОРУ 110 кВ

Для распространенной схемы с двумя рабочими системами сборных шин применяется типовая компоновка ОРУ разработанная институтом «Энергосетьпроект». В принятой компоновке все выключатели типа ВЭКТ-110 размещаются в один ряд около второй системы шин, что облегчает их обслуживание. Такое ОРУ называется однорядным.

Каждый полюс шинных разъединителей типа РГ-110/1000 УХЛ1 второй системы шин расположен под приводом соответствующей фазы сборных шин. Такое расположение (килевое) позволяет выполнить соединение шинных разъединителей (развилку) непосредственно под сборными шинами и на том же уровне присоединить выключатель.

Ошиновка ОРУ в цепи линии выполняется проводами марки АС-240/32, в цепи трансформатора Т1 - АС-500/64 и в цепи секционного выключателя АС-240/32

Линейные порталы высотой 11,35 м, шинные 5,1 м высотой и все опоры под аппаратами - стандартные железобетонные.

Кабели проложены в лотках из железобетонных плит, которые служат одновременно пешеходными дорожками.

Шаг ячейки 9 м

Ширина ОРУ 44 м

Длина ОРУ 63 м

Площадь ОРУ 2772

Для защиты оборудования от прямых ударов молнии, на линейных порталах устанавливаются молниеотводы высотой 19,35 м.

13. РАСЧЁТ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

Заземляющее устройство, которое выполняется с соблюдением требований предъявляемых к Uприк, должно обеспечивать в любое время, когда при стекании с него Iзам с на землю, значение Uприк, не превышающее нормированного.

В целях выравнивания электрического потенциала и обеспечения присоединения электрооборудования к заземлителю на территории занятой оборудованием, прокладываются продольные и поперечные горизонтальные заемлители, которые соединяются между собой в заземляющую сетку.

Продольные заземлители прокладываются вдоль осей электрического оборудования со стороны обслуживания на глубине 0,5…0,7 м от поверхности земли и на расстоянии 0,8…1,0 м от фундамента. Если расстояние между фундаментами оборудования не превышает 3 м, то можно прокладывать один заземлитель на два ряда оборудования.

Поперечные заземлители прокладываются в удобных местах между оборудованием на глубине 0,5…0,7 м. Расстояние между ними принимается увеличивающимся от периферии к центру заземляющей сетки: 4; 5; 6; 7,5; 9; 11; 13,5; 16; 20 м.

Расстояние между продольными и поперечными заземлителями не должно превышать 20 м.

В качестве продольных и поперечных заземлителей используется полосовая сталь размером 40Ч4 мм.


Подобные документы

  • Выбор и обоснование двух вариантов схем проектируемой электростанции, их технико-экономическое сравнение. Расчет токов короткого замыкания. Выбор способа синхронизации. Описание конструкций распределительного устройства. Расчет заземляющего устройства.

    дипломная работа [2,5 M], добавлен 09.06.2011

  • Выбор генераторов исходя из установленной мощности гидроэлектростанции. Два варианта схем проектируемой электростанции. Выбор трансформаторов. Технико-экономические параметры электростанции. Расчет токов короткого замыкания. Выбор схемы собственных нужд.

    курсовая работа [339,3 K], добавлен 09.04.2011

  • Выбор оборудования и разработка вариантов схем выдачи энергии. Выбор и обоснование главной схемы электрических соединений. Расчет токов короткого замыкания для выбора аппаратов и токоведущих частей. Выбор токоведущих частей и типов релейной защиты.

    курсовая работа [370,0 K], добавлен 18.04.2012

  • Выбор главной электрической схемы проектируемой электростанции. Расчет числа линий и выбор схем распределительных устройств. Технико-экономический расчет объекта. Выбор измерительных трансформаторов и токоведущих частей. Расчет токов короткого замыкания.

    дипломная работа [1,4 M], добавлен 02.12.2014

  • Выбор основного оборудования на станции, главной схемы станции, трансформаторов, электрических принципиальных схем РУ разных напряжений. Технико-экономическое сравнение вариантов схем ТЭЦ. Выбор схемы и трансформаторов собственных нужд электростанции.

    курсовая работа [770,7 K], добавлен 03.10.2008

  • Расчет токов короткого замыкания. Выбор токоведущих частей и аппаратов для заданных цепей. Определение сопротивления заземлителя типа сетки без вертикальных электродов. Выбор трансформаторов на проектируемой электростанции. Расчёт заземляющего устройства.

    дипломная работа [1,3 M], добавлен 04.08.2012

  • Проектирование электростанции, обоснование выбора схемы объекта и трансформаторов. Выбор схемы блока генератор – трансформатор, трансформаторов собственных нужд, способа синхронизации. Расчет токов короткого замыкания и релейной защиты трансформатора.

    дипломная работа [2,2 M], добавлен 04.08.2012

  • Выбор генераторов и трансформаторов на проектируемой электростанции. Обоснование упрощенных схем распределительных устройств разных напряжений. Расчет токов короткого замыкания. Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей для заданных цепей.

    курсовая работа [547,1 K], добавлен 21.12.2014

  • Выбор основного оборудования и разработка вариантов схем выдачи энергии. Выбор и технико-экономическое обоснование главной схемы электрических соединений. Расчёт токов короткого замыкания. Выбор реакторов, выключателей, разрядников, токоведущих частей.

    курсовая работа [356,9 K], добавлен 16.04.2012

  • Порядок и основные этапы проектирования электростанции типа ГРЭС. Критерии и обоснование выбора генераторов. Выбор схем и трансформаторов на проектируемой электростанции. Технико-экономическое сравнение вариантов схем. Расчёт токов короткого замыкания.

    курсовая работа [764,4 K], добавлен 09.04.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.