Разработка электрической части ГРЭС установленной мощности 1200 МВт

                      Содержание                    стр

1. Введение………………………………………………………………...2
2. Разработка структурной схемы ГРЭС………………………………...4
3. Разработка принципиальной схемы ГРЭС…………………………....11
4. Выбор коммутационных аппаратов и оборудования………………...13
5. Выбор токоведущих частей……………………………………………29
6. Литература……………………………………………………………...31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1 Введение

Электроэнергетика - отрасль промышленности, занимающаяся производством электроэнергии на электростанциях и передачей ее потребителям. Энергетика является основой развития производственных сил в любом государстве. Энергетика обеспечивает бесперебойную работу промышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств. Стабильное развитие экономики невозможно без постоянно развивающейся энергетики. Единая энергетическая система России охватывает всю обширную территорию страны от западных границ до Дальнего Востока и является крупнейшим в мире централизованно управляемым энергообъединением. В составе ЕЭС России действует семь ОЭС – Северо-запада, Центра, Средней Волги, Урала, Северного Кавказа, Сибири и Дальнего Востока. В целом энергоснабжение потребителей России обеспечивают 74 территориальных энергосистемы. Российская энергетика - это 600 тепловых, 100 гидравлических, 9 атомных электростанций. Общая их мощность по состоянию на октябрь 1993го года составляет 210 млн. кВт. Энергетическая промышленность является частью топливно-энергетической промышленности и неразрывно связана с другой составляющей этого гигантского хозяйственного комплекса - топливной промышленностью.

Продукция ТЭК составляет лишь около 10% ВНП страны, однако доля комплекса в экспорте составляет около 40%(в основном за счет экспорта энергоносителей). За последние 80 лет промышленное производство электроэнергии увеличилось в тысячу с лишним раз, была создана единая энергосистема и около сотни районных энергосистем. Плоды гигантомании советского времени воплотились в этой отрасли более, чем где-либо еще. Многие из гигантов электроэнергетики размещены неравномерно, экономически и географически неправильно, но это не уменьшает ценность таких объектов - сейчас их не перенесешь и не перепрофилируешь.

Мне поручен курсовой проект “Разработка электрической части ГРЭС установленной мощности 1200 МВт”. Эта электрическая станция является тепловой конденсационной, на ней энергия сжигаемого топлива преобразуется в энергию водяного пара, приводящего во вращение турбоагрегат. Механическая энергия вращения преобразуется генератором в электрическую. Данная станция может обеспечить электроэнергией крупный район страны, поэтому называется государственной районной электрической станцией. Основными особенностями КЭС являются: удаленность от потребителей электроэнергии, что определяет в основном выдачу мощности на высоких и сверхвысоких напряжениях, и блочный принцип построения электростанции. Выдача мощности осуществляется на напряжениях 220 и 110 кВ., связь с энергосистемой осуществляется на напряжении 220 кВ.

Исходные данные проектируемой ГРЭС:

1. Суммарная мощность Pуст = 1200 МВт с предполагаемой установкой агрегатов 6х200 МВт;
2. Максимальная нагрузка собственных нужд (в % от установленной мощности) kсн = 5,9 %;
3. Коэффициент мощности максимальной нагрузки СН cosфсн = 0,8.

Остальные необходимые данные указаны в задании по курсовому проектированию.

 

 

1.2 Разработка  структурной схемы ГРЭС

1.2.1 Выбор генераторов, распределение их по напряжениям

В соответствии с заданием принимаем к установке шесть генераторов типа ТГВ-200-2У3 [Л1]. Их основные характеристики приведены в таблице 1.2.1:

Таблица 1.2.1. Основные характеристики турбогенератора

Тип	Pном МВт	Sном МВ*А	Uном кВ	n об. /мин.	cosф	Iном	Xd	Ta(3)
ТГВ	200	235,3	15,75	3000	0,85	8,625	0,19	0,546

 

Распределение генераторов по напряжениям производится на основе результатов технико-экономического сравнения двух вариантов структурной схемы ГРЭС, приведенных на рисунках 1.2.1 и 1.2.2. Целесообразным может оказаться один из вариантов.

Рисунок 1.2.1. Структурная схема ГРЭС (1 вариант)

Рисунок 1.2.2. Структурная схема ГРЭС (2 вариант)

1.2.2 Расчет перетоков мощности через трансформаторы связи

Расчет перетоков мощности через трансформаторы связи проводят для всех вариантов распределения генераторов по напряжениям.

Общий расчет:

Полная мощность генератора ТГВ-200-2У3, МВ*А: 
,

где tgф = 0, 62, т.к. cos ф = 0,85;

Расход мощности на собственные нужды блока ТГВ-200-2У3, МВА*А:

 

где tgф = 0, 724, т.к. cos ф = 0,81;

Максимальная суммарная мощность потребителей на РУ-110 кВ, МВ*А:

 

где tgф = 0, 672, т.к. cos ф = 0,83;

Минимальная суммарная мощность потребителей на РУ-110 кВ, МВ*А:

 

Располагаемая мощность блока ТГВ-200-2У3, МВА*А:

.

Расчет перетоков мощности через трансформатор связи для структурной схемы ГРЭС (1 вариант):

Генерируемая мощность на шинах РУ-110 кВ в нормальном режиме, МВ*А:

 

Переток мощности в нормально-максимальном режиме между шинами 110 кВ и 220 кВ, МВ*А:

 

 

Переток мощности в нормально-минимальном режиме между шинами 110 кВ и 220 кВ, МВА*А:

 

 

Генерируемая мощность на шинах РУ-110 кВ в аварийном режиме, МВ*А:

 

Переток мощности в аварийно-максимальном режиме между шинами 110 кВ и 220 кВ, МВ*А:

 

 

Переток мощности в аварийно-минимальном режиме между шинами 110 кВ и 220 кВ, МВ*А:

 

 

Результаты расчета приведены в таблице 1.2.2.

Расчет перетоков мощности через трансформаторов связи для структурной схем ГРЭС (2вариант):

Генерируемая мощность на шинах РУ-110 кВ в нормальном режиме, МВ*А:

 

Переток мощности в нормально-максимальном режиме между шинами 110 кВ и 220 кВ, МВ*А:

 

 

 

Переток мощности в нормально-минимальном режиме между шинами 110 кВ и 220 кВ, МВА*А:

 

 

Генерируемая мощность на шинах РУ-110 кВ в аварийном режиме, МВ*А:

 

Переток мощности в аварийно-максимальном режиме между шинами 110 кВ и 220 кВ, МВ*А:

 

 

Переток мощности в аварийно-минимальном режиме между шинами 110 кВ и 220 кВ, МВ*А:

 

 

Результаты расчета приведены в таблице 1.2.2:

Таблица 1.2.2. Перетоки мощности через трансформатор связи для различных вариантов

Режим	, МВ*А для  каждого варианта
	1	2
Нормально-максимальный	189,571	631,448
Нормально-минимальный	225,575	667,537
Аварийно-максимальный	33,432	410,456
Аварийно-минимальный	9,963	446,526

 

На основании сравнения вариантов структурной схемы ГРЭС по значению наибольшего перетока мощности через трансформаторы связи наиболее экономичным, с точки зрения стоимости трансформаторов связи, является вариант 1 (рисунок 1.2.1), поэтому принимаем его к дальнейшему расчету.

1.2.3 Выбор силовых трансформаторов

1) Выбор силовых трансформаторов  для структурной схемы ГРЭС (1 вариант)

Выбор двухобмоточного трансформатора для блока ТГВ-200-2У3, установленного на РУ-110 кВ:

, отсюда имеем: МВ*А;

Принимаем к установке [Л1] трансформатор типа ТДЦ-250000/110-73У1.

Основные параметры трансформатора приведены в таблице 1.2.3.

Выбор двухобмоточного трансформатора для блока ТГВ-200-2У3, установленного на РУ-220 кВ:

, отсюда имеем: МВ*А;

Принимаем к установке трансформатор типа ТДЦ-250000/220.

Основные параметры трансформатора приведены в таблице 1.2.3.

Выбор трансформатора связи между шинами 110 кВ и 220 кВ:

 

Принимаем к установке трансформатор типа АТДЦТН-200000/220/110.

Основные параметры трансформатора приведены в таблице 1.2.3.

2) Выбор рабочего трансформатора  собственных нужд блока ТГВ-200-2У3.

 

МВ*А,

Где – коэффициент спроса (для ГРЭС

Принимаем к установке трансформатор типа ТДНС-16000/20.

Основные параметры трансформатора приведены в таблице 1.2.3.

3) Выбор резервного трансформатора  собственных нужд, установленного  на РУ-110 кВ.

Мощность резервного трансформатора собственных нужд принимают на ступень выше мощности трансформатора собственных нужд блока.

Принимаем к установке трансформатор типа ТРДНС-25000/110.

Основные параметры к установке трансформатора приведены в таблице 1.2.3.

Тип	МВ*А	Напряжение обмотки			кВт	кВт
		ВН	СН	НН			В-С		В-Н		С-Н
ТДЦ-250000/110	250	121	-	15,75	200	640	-	10,5		-		0,5
ТДЦ-250000/220	250	242	-	15,75	207	600	-	11		-		0,5
АТДЦТН-200000/110	200	230	121	10,5	105	430	11	32		20		0,45
ТДНС-16000/110	16	15,75	-	10,5	17	85	-	10		-		0,7
ТДНС-25000/110	25	115	-	10,5-105	25	120	ВН-НН 10,5 НН1-НН2 30					0,65

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Разработка  принципиальной схемы ГРЭС

При выборе вариантов принципиальных схем электрических присоединений в первую очередь в первую очередь выбираются те, которые обеспечивают требования надежности, затем предпочтение более простому и экономичному варианту, и наконец, в котором требуется наименьшее требование операций с выключателями и разъединителями РУВН при оперативных переключениях.

Согласно учебнику [Л2] для РУ-110 кВ и 220 кВ принимаем схемы с двумя рабочими (А1, А2, А3 и А4) и обходной (А0, А5) системами шин. (рисунок 1.3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.3. Схема электрических присоединений ГРЭС

 

 

1.4. Выбор коммутационных  аппаратов

Для выбора и проверки аппаратов и токоведущих частей станции необходимо знать величины токов короткого замыкания (ТКЗ). С этой целью на основе схемы рисунка 1.3 и задания, составим схему замещения прямой последовательности (СЗПП), рисунок 1.4. На СЗПП не приведены сопротивления Т2, Т4, Т8 и Т10, т.к. не учитывается подпитка от электродвигателей собственных нужд. 
     На рисунке 1.4 у каждого элемента в виде дроби приведены: в числителе – значения индуктивных сопротивлений СЗПП, в знаменателе – значения активных сопротивлений СЗПП. 
     Расчет токов короткого замыкания произведем в относительных единицах с приближенным приведением.

 

Зададимся следующими параметрами:

 

 

 

 

 

Отсюда, получим:

 

 

 

 

 

Рисунок 1.4.1 Схема замещения прямой последовательности (СЗПП)

1.4.1 Расчет параметров  элементов схемы замещения

Определение индуктивных сопротивлений СЗПП (рисунок 1.4.1):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.2 Расчет трехфазного  тока короткого замыкания в  точке К1

По рисунку 1.4.1, отбросив все элементы, не обтекаемые током короткого замыкания, составим схемы (рисунок 1.4.2), для которой определим значения сопротивлений:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.4.2. Исходная схема для расчета токов КЗ в точке К1

Преобразовав многолучевую звезду (рисунок 1.4.2) в многоугольник, получим схему, представленную на рисунке 1.4.2 (а), для которой определим сопротивления:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.4.2 (а). Радиальная схема для расчета КЗ в точке К1

Расчет токов КЗ выполнен заполнением таблицы. Формулы общего вида для заполнения таблицы 1.4.2: