Расчет гидрогенератора

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Выбор основного оборудования

1.1 Выбор генераторов

Генераторы выбираем по заданной в задании мощности. Заносим номинальные данные в таблицу.

Номинальные данные гидрогенератора

Тип генератора	Частота вращения	Номинальные значения.	Сверхпереходное сопротивление, отн. един.
		Мощность, МВА	Ток статора, кА	Напряжение статора, кВ	КПД, %
СВ-1510/120-108	55,6	75,3	3	13,8	96,2	0,85	0,21

Полная мощность генератора определяется по формуле:

где - активная мощность генератора, МВт;

- реактивная мощность генератора, МВАр.

Определяем реактивную мощность генераторов по формуле:

,

где - тангенс угла, образуемый от коэффициента мощности.

,

1.2 Выбор двух вариантов структурных схем электростанции

Блочные трансформаторы выбираем по мощности турбогенератора в блоке, с которым работает трансформатор и по напряжению сборных шин, к которым подключён генератор.

Определяем расход электроэнергии на собственные нужды одного генератора:

,

где - активная мощность трансформатора собственных нужд в процентах от полной мощности установки. Для ГЭС равен 2;

- коэффициент спроса. Для ГЭС равен 0,7;

Pг - активная мощность установки, МВт;

Определяем расходную реактивную мощность на собственные нужды одного генератора:

,

где Рсн - активная мощность трансформатора собственных нужд, МВт;

- тангенс угла

Определяем полную мощность собственных нужд:

,

Определяем мощность блочного трансформатора:

,

где - полная мощность генератора, МВт;

- полная мощность собственных нужд, МВт.

Заносим номинальные данные трансформатора в таблицу.

Технические характеристики трансформаторов

Тип трансформатора	Мощность, МВА	Напряжение, кВ	Потери, кВт	Напряжение короткого замыкания, %
		ВН	НН	Х.Х	К.З.
ТДЦ 80000/110	80	110	13,8	85	310	11
ТД 80000/220	80	220	13,8	79	315	11

Найдем мощность блочного трансформатора, к которому присоединены два генератора:

Заносим номинальные данные в таблицу 2.3

Технические данные укрупненного блока

Тип трансформатора	Мощность, МВА	Напряжение, кВ	Потери, кВТ	Напряжение короткого замыкания, %
		ВН	НН	Х.Х.	К.З.
ТДЦ 200000/110	200	121	13,8	170	400	10,5
ТЦ 160000/220	160	242	13,8	120	380	11

Выбор числа и мощности автотрансформаторов связи.

Рекомендуется устанавливать два автотрансформатора связи.

Расчет ведем по среднему напряжению

Определяем расчетную нагрузку трансформатора в режиме минимальных нагрузок на стороне 110 кВ:

,

где - суммарная активная и реактивная мощность генераторов, МВт, МВАp на стороне 110 кВ;

- мощность расходуемая на собственные нужды генераторов, МВт, МВАp на стороне 110 кВ;

- мощность нагрузки в режиме минимальных нагрузок,

МВт, МВАp на стороне 110 кВ.

Определяем реактивную минимальную мощность нагрузки по формуле:

,

где - тангенс угла, образуемый от коэффициента мощности.

,

Определяем нагрузку трансформатора в режиме максимальных нагрузок:

,

где - мощность местной нагрузки в режиме максимальных нагрузок, кВт, кВАp.

Определяем реактивную максимальную мощность нагрузки по формуле:

,

Определяем нагрузку трансформатора в аварийном режиме при отключении одного генератора по формуле

За расчетную максимальную мощность принимаем мощность самого нагруженного режима:

Определяем мощность автотрансформатора:

,

где - коэффициент аварийной перегрузки трансформатора. При расчетах принимаем равным 1,4

Данные автотрансформатора заносим в таблицу.

Технические данные автотрансформатора связи

Тип трансформатора

Номинальная мощность, МВА

Напряжение, кВ

Потери, кВт

Напряжение короткого замыкания, кВ

ВН

СН

НН

Холостого хода

Короткого замыкания

ВН-СН

ВН-НН

СН-НН

ВН-СН

ВН-НН

СН-НН

АТДЦТН-63000110

63

230

121

6,6

37

200

200

200

11

35

22

Выбор трансформаторов собственных нужд

Трансформаторы собственных нужд выбираются по мощности собственных нужд каждого энергоблока и напряжению статора генератора.

Заносим номинальные данные в таблицу.

Номинальные данные трансформаторов собственных нужд

Тип трансформатора	Мощность, МВА	Напряжение, кВ	Потери, кВТ	Напряжение короткого замыкания, %
		ВН	НН	Х.Х.	К.З.
ТМ - 2500/35	2,5	13,8	6,3	4,1	23,5	6,5

Выбор резервного трансформатора собственных нужд выбирается по мощности самого мощного трансформатора собственных нужд

Заносим номинальные денные в таблицу.

Номинальные данные резервных трансформаторов собственных нужд

Тип трансформатора	Мощность, МВА	Напряжение, кВ	Потери, кВТ	Напряжение короткого замыкания, %
		ВН	НН	Х.Х.	К.З.	ВН - НН	СН - НН
ТМ - 2500/110	2,5	24	6,3	-	-	-	-

2. Технико-экономическое обоснование проекта

2.1 Расчет технико-экономического обоснования проекта производим для первого варианта схемы

генератор электростанция трансформатор нагрузка

Определяем потери электроэнергии в трансформаторах, подключенных к шинам высшего и среднего напряжения

,

где - потери холостого хода, кВт;

- продолжительность работы трансформатора, принимаем 8760;

- расчетная максимальная нагрузка трансформатора, МВА;

- номинальная мощность силового трансформатора, МВА;

- продолжительность максимальной потерь; ч.

,

где - установочная продолжительность работы энергоблоков; ч

Определяем потери электроэнергии в автотрансформаторе связи

Расчет ведется с учетом то, что обмотка низкого напряжения не нагружена

,

где - удельные потери в обмотках высшего и среднего напряжения, кВт, кВАp;

- наибольшая нагрузка обмоток высшего и среднего напряжения МВА.

Определим потери в обмотках высшего и среднего напряжения.

,

где - потери короткого замыкания для каждой пары обмоток, кВт.

Определим коэффициент выгодности

Определяем наибольшую нагрузку

Определяем суммарные годовые потери электроэнергии

,

где - потери блочного трансформатора, кВт.

Определяем суммарные капиталовложения в вариант:

,

где - стоимость одного трансформатора, тыс. руб.

Определим годовые эксплуатационные затраты

,

где - Нормативные отчисления на амортизацию. Принимаем равным 6,4%;

- Нормативные отчисления на обслуживание. Принимаем равным 2%

- Стоимость одного кВт потерь электроэнергии принимаем равным 50 .

Определяем общие затраты

,

где - нормативные коэффициент экономической эффективности принимаем равным 0,12.

2.2 Расчет технико-экономического обоснования проекта произведем для второго варианта схемы

Определяем потери электроэнергии в трансформаторах подключенных к шинам высшего и среднего напряжения по формуле 3.1

Определяем суммарные годовые потери электроэнергии по формуле

Определяем суммарные капиталовложения в вариант по формуле

Определим годовые эксплуатационные затраты по формуле

Определяем общие затраты по формуле

3. Расчет токов короткого замыкания

Тип трансформатора	Номинальная мощность	Напряжение короткого замыкания
ТЦ 160000/220	Sн=160000 кВА	Uк.з.=11%
ТДЦ 200000/110	Sн=200000кВА	Uк.з.=10,5%

За базовое напряжение принимаем напряжение на поврежденной шине U_б=115 кВ

Определяем сопротивление элементов схемы, Ом

Генератор

,

где - сопротивление генератора, Ом;

- мощность генератора, МВА.

Трансформатора

,

где - сопротивление трансформатора, Ом

Автотрансформатора



где - напряжение короткого замыкания вн-нн, %;

- напряжение короткого замыкания вн-сн, %;

- напряжение короткого замыкания сн-нн, %.

Значение сопротивлений не учитываем, т.к. они не обтекаются током короткого замыкания



Х₃₂ Ом



Рассчитаем токи трехфазного короткого замыкания

Определяем начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания:

где - сверхпереходное ЭДС источника питания, о.е. Принимаем равным 1,13;

- общее сопротивление сети, Ом.

Определяем значение ударного тока:

где - ударный коэффициент, зависящий от постоянной времени затухания апериодической составляющей тока к.з. определяется по таблице. Принимаем .

Определяем значение периодической составляющей тока к.з. в момент времени ф:

,

где - коэффициент периодической составляющей. Определяем по кривым. Принимаем .

где - собственное время отключения выключателя, принимаем

0,08 с.

Определяем номинальный ток источника питания:

где - номинальная мощность источника питания.

Определяем отношение к :

.

Определяем значение апериодической составляющей в момент времени ф:

где ф - расчетное время, с;

- постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з.

= 0,65 кА.

Определим значение тока трехфазного короткого замыкания:

где - апериодическая составляющая тока к.з.;

- периодическая составляющая тока к.з.

Результаты расчетов

Расчетные значения
Значение сверхпереходной ЭДС, , о.е.	1,13
Значение периодической составляющей в начальный момент времени, , кА	9,2
Ударный коэффициент,	1,935
Значение ударного тока, , кА	30,3
Номинальная мощность источника, , МВА	753
Номинальный ток источника питания, , кА	5,85
Значение коэффициента	1
Значение периодической составляющей в момент времени ф, , кА	9,2
Значение экспоненты	0,05
Значение апериодической составляющей в момент времени ф, , кА	0,65
Значение тока трехфазного короткого замыкания, , кА	9,85

По таблице найдем значения и

,

где - расстояние между проводами в расщепленной фазе. Принимаем 40 см

Провода не будут коронироваться, если:

Выбор выключателя и разъединителя

Выбор выключателя и разъединителя введем в табличной форме.

Расчётные и каталожные данные выключателей и разъединителей

Расчетные данные	Каталожные данные
	ВНВ - 330/500	РНДЗ - 330,550/3200У
	4800	7938

Производим проверку на термическую стойкость:

Определяем тепловой импульс тока короткого замыкания

Определяем номинальное допустимое значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени

Выбор измерительных трансформаторов тока.

Расчётные и каталожные данные трансформатора тока в цепи линии 330 кВ

Расчетные данные.	Каталожные данные.
	ТФУМ 330 - У1

Производим проверку на термическую стойкость

Определяем тепловой импульс тока короткого замыкания

Проверка по вторичной нагрузке.

Так как индуктивное сопротивление токовых цепей не велико, то

,

где - сопротивление приборов, Ом;

- сопротивление проводов, Ом;

- сопротивление контактов. Принимаем равным 0,1 Ом.

Определим сопротивление приборов

,

где - мощность самой загруженной фазы, ВА;

- вторичной ток трансформатора тока, А.

Определим длину и сечение проводов



где - номинальная вторичная нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности, Ом

где - удельное сопротивление материала. Для алюминия принимаем 0,0175

- расчетная длина, м.

Принимаем кабель типа КВВГ 4?1

Так как схема соединения трансформатора тока выбирается полная звезда, а длину соединительных проводов 150 м, то расчетная длина будет равняться 150 метров.

Размещено на Allbest.ru