Розрахунок електротехнічних кіл у системі власних потреб теплової електростанції

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

 

Кафедра “Електротехніка”

 

 

КУРСОВА РОБОТА

Тема: “Розрахунок електротехнічних кіл у системі власних потреб

теплової електростанції”

Пояснювальна записка  до курсової роботи

з дисципліни “Електротехніка та електроніка ”

КР7.090503– 00 – 314.ПЗ

 

 

 

 

 

Виконав студент гр. ТЕС 10             ______________        Українцев Є.С.

 

Перевірив

доц. каф. Електротехніки                 ______________         О.О. Шавьолкін

 

 

           Нормоконтролер                               _____________

 

 

 

 

Донецьк 2012

 

ЗАВДАННЯ

на курсову роботу

з теми «Розрахунок електротехнічних кіл у системі власних потреб

теплової електростанції»

 

Студент Українцев Є.С.  Група ТЕС – 10

 

Термін виконання з __________________ по __________________ 2012 р.

 

Дата захисту ___________________ 2012 р.

 

Керівник роботи Шавьолкін Олександр  Олексійович

 

 

Завдання:

 

 

 

 

 

 

 

 

Вхідні данні:

Енергоблок		%	Мережа		кабелю, м	Ємність/Напруга батареї	, Нּм	, кгּм2	, об/хв
, МВт	, кВ		<75 кВт, %	>75 кВт, %
500	24	8	25	62	110	864/220	670	6	1450

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Підпис студента                    ______________

 

Підпис керівника роботи     ______________

 

ЗМІТ

     Вступ

Структурна однолінійна схема електропостачання власних потреб (ВП) енергоблоку ТЕС…………………………………………………...
Розрахунок незалежного джерела енергії обмеженої потужності для особливо відповідальних споживачів ВП………………………………
2.1. Режими роботи акумуляторної  батареї………………………………...
2.2. Визначення кількості  акумуляторів в батареї…………………………
2.3. Розрахунок тиристорного  перетворювача для заряду батареї……….
Визначення номінальної потужності трансформаторів………………..
Вибір та розрахунок асинхронного двигуна для тривалого режиму роботи……………………………………………………………………..
4.1. Розрахунок потужності  та вибір двигуна……………………………...
4.2. Розрахунок механічної та електромеханічної характеристики………
4.3. Розрахунок розгінної  характеристики n(t) та I1(t)…………………….
4.4. Розрахунок робочих  характеристик Р1, η, cosφ……………………….
Вибір типу і перетину кабелю для живлення двигуна…………………
Схема дистанційного керування двигуном. Вибір відповідних апаратів і уставок їхніх максимальних і теплових розчіплювачів…….

7. Висновки
8. Додатки

 

ВСТУП

         Процес виробництва електроенергії на електричних станціях повністю механізований. Економічна робота сучасних потужних котлоагрегатів і паротурбінних агрегатів ТЕС можлива тільки при участі безлічі допоміжних робочих машин (млинів, дробарок, кранів, транспортерів, насосів, вентиляторів і ін.), необхідних для приготування і транспорту палива, подачі повітря в камери горіння і вилучення з них продуктів горіння і золи, подачі води в котли, підтримання вакууму в конденсаторах турбін, водопостачання станції, пере-качки гарячої води для теплопостачання, вентиляції приміщень і багато іншого.

          Більшість робочих машин приводиться в рух електродвигунами трифазного змінного струму. Лише для приводу деяких відповідальних робочих машин невеликої потужності застосовують електродвигуни постійного струму. Для електропостачання цих двигунів передбачають перетворювачі змінного струму в постійний.

          Деяка кількість електроенергії витрачується в допоміжних цехах, майстернях, для освітлення станції, керування і контролю.          Електротехнічний комплекс системи власних потреб (ВП)  має достатньо розгалужену структуру (рис.1.1) і містить в собі мережу вищої напруги 6 (10) кВ і мережу нижчої напруги 380/220 В.  Для цього використовується знижуючий трансформатор TV2 (TV3), що підключений до генеруючої системи ТЕС. Для зниження втрат найбільше потужні приймачі отримують живлення від мережі 6 кВ. Живлення споживачів малої і середньої (до 200 кВт) потужності, а також: адміністративно-побутового комбінату, освітлення, обладнання ремонтно-механічних майстерень та ін. здійснюється від чотирипровідної мережі 380/220 В.

         Нормальна робота електростанції і безпека її обслуговування можливі тільки за умови надійної роботи системи ВП. Згідно стандартам споживачі системи ВП електростанцій віднесені до 1 категорії і їхнє електропостачання повинно бути забезпечене від двох незалежних джерел живлення. Перерва електропостачання допускається лише на час перемикання пристроїв автоматичного вводу резерву (АВР). Особливо виділяється група споживачів, перерва живлення яких зв'язана з небезпекою для життя персоналу або з пошкодженням основного силового обладнання. Для електропостачання цієї групи особливо відповідальних споживачів вимагається не менше трьох незалежних джерел живлення — робочого і двох резервних.

       Крім того у системі ВП передбачаються незалежні джерела енергії обмеженої потужності, що здійснюють живлення особливо важливих споживачів системи.

 

 

 

1. СХЕМА ЕЛЕКТРО ПОСТАЧАННЯ ЕНЕРГОБЛОКУ ТЕС

 

Однолінійна схема для  електропостачання енергоблоку  ТЕС наведена на рис.1.1.

Слід відзначити, що схема  поряд з головним розподільчим пунктом (РП), що зв’язує енергоблок з енергосистемою передбачає за рівнем напруги ще три мережі. Перша (13,8 - 24 кВ) утворена власно генератором G, що підключений через вимикач Q1 і роз’єднувач QS. Далі напруга підвищується трансформатором TV1 і подається до РП. Мережі 6 кВ та 380/220 В відносяться безпосередньо до системи ВП.

Живлення системи ВП здійснюється через понижуючі трансформатори TV2 (робочий) та TV3 (резервний) з розщепленими вторинними обмотками (для зменшення струмів короткого перемикання). При такій схемі система ВП забезпечена електроенергією в усіх режимах станції. Резервні трансформатори необхідні лише для заміни робочих трансформаторів в випадку їхнього пошкодження. Оскільки функції резервних трансформаторів обмежені, достатньо мати один резервний трансформатор для декількох енергоблоків. Резервний трансформатор повинен бути приєднаний так, щоб виключити можливість одночасної втрати робочого і резервного трансформаторів. Вмикання TV2 і TV3 здійснюється вимикачами Q2, Q3 і Q11,  Q12. Слід підкреслити, що позначка на схемі Q11,  Q12 перекреслена, що визначає – вимикачі виведені з роботи.

Живлення потужних двигунів (М) здійснюється через вимикачі Q7,  Q9. Подальше перетворення напруги здійснюється трансформаторами TV4 і TV5, вторинна обмотка яких має схему “зірка” з нульовим проводом, що заземлений. Це дає змогу вмикати двигуни і інші споживачі з напругою 380 В та освітлення і однофазні споживачі з напругою 220 В через автоматичні вимикачі QF3- QF8. Слід відзначити, що умовні позначення високовольтних і низьковольтних вимикачів відрізняються.

 

2. РОЗРАХУНОК НЕЗАЛЕЖНОГО ДЖЕРЕЛА ЕНЕРГІЇ ОБМЕЖЕНОЇ ПОТУЖНОСТІ ДЛЯ ОСОБЛИВО ВІДПОВІДАЛЬНИХ СПОЖИВАЧІВ ВП

Для особливо відповідальних споживачів ВП, що вимагають підвищеної надійності електропостачання, передбачають незалежні джерела енергії; обмеженої потужності, що забезпечують живлення цієї групи електроприймальників при повному зникненні напруги на станції. До таких споживачів відносяться системи керування, автоматики, сигналізації, зв'язку, а також електропостачання особливо відповідальних робочих машин і мережі освітлення. В якості незалежного джерела енергії застосовують акумуляторні батареї. Для заряду батареї передбачають статичний (тиристорний) перетворювач, що приєднаний до мережі 380 В змінного струму. В нормальному режимі приймальники енергії постійного струму живляться від мережі змінного струму через перетворювач UZ, який також підзаряджає батарею (рис.1.2). При зникненні напруги в мережі змінного струму приймальники постійного струму забезпечуються енергією від акумуляторної батареї GB без перерви живлення, навіть короткочасного.

           На ТЕС звичайно передбачають акумуляторну батарею на кожний блок або на два блоки і ще одну батарею для головного щиту керування. При цьому звичайно використовуються оливо-кислотні акумулятори типу СН (див. Дод.2  табл. Д 2.5).

 

1. Режими роботи акумуляторної батареї

Мережа постійного струму на ТЕС складається з акумуляторної  батареї, зарядного приладу, розподільчого  щиту з комутаційними апаратами  і вимірювальними приладами.

При нормальній роботі станції  батарея знаходиться в стані  підзаряду з напругою 2,20 В на елемент. Живлення мережі постійного струму забезпечується з мережі змінного струму 380/220 В через  перетворювач.

При втраті напруги в  мережі змінного струму в системі ВП станції акумуляторна батарея вступає в роботу і приймає на себе навантаження мережі. При розряді батареї напруга її поступово знижується і в кінці аварійної перерви досягає 1,75 В на елемент.

Після ліквідації аварійного стану батарея повинна бути заряджена. Перетворювач приймає на себе зарядний струм і навантаження мережі. Напруга батареї підвищується до 2,33 В на елемент.

Таким чином, напруга  батареї змінюється в межах від 2,2 В на елемент в нормальних умовах до 1,75 В при розряді і до 2,33 В при заряді. Відповідно змінюється напруга у приймальників енергії. Щоб забезпечити задовільну роботу останніх при всіх режимах, число акумуляторів, їхня ємність, а також перетин кабелів мережі постійного струму повинні бути вибрані так, щоб напруга не виходила за нормовані межі: від 0,80 до 1,10 номінального (U_НОМ).

 

2. Кількість акумуляторів в батареї:

  U_ном=231 с учётом ЛЭП

;   .

3. Розрахунок тиристорного перетворювача:

Напруга потрібна для  зарядження акумуляторної батареї (п. 2.2):

 В

Максимальний струм  розряду батареї при тривалості 1 година (дод. Табл. Д2.5). CH – 864:

Струм розряду за 1 годину – 440 А·ч

Струм за хвилину I=1200 A;

Потужність тиристорного перетворювача:

 кВт

 

 a      b    c

 

 R_H

 

                                            U_H  in

 

Тиристорний перетворювач має трифазну мостову схему.

Середнє значення випрямленої напруги  на виході тиристорного перетворювача:

 В

 – коефіцієнт, що враховує  можливе зниження напруги у  мережі, втрати напруги в схемі  тиристорного перетворювача.

U_1л=380В

U_2ф=

;

Коефіцієнт трансформації  ;

Потужність трансформатора (Іст.2 таб. 4.1)

 кВּА

Вибір трансформатора здійснюється за потужністю по(дод.2.4 ):

Тип трансформатора	, кВּА	Вентильна обмотка		Перство- Ювач
		, В	, А	, В	, А
ТС3П 160/0,7УЗ	140	315	261	345	320

 

Вибір тиристора

Розрахунок струму через  тиристор:

 А

Приймаємо - коефіцієнт що завісить від умов охолодження, природне охолодження.

 А

Вбір тиристора за струмом ([4], табл. 37.18, с. 439)

Тип	ITSM,А	IRRM, мА	UDRM,В	UTM,В
Т142-32	380	9	1300-2000	21

 

В

Необхідне значення індуктивності  у колі постійного струму з урахуванням припустимого рівня пульсацій

 А;

 Гц;

 Þ   Þ 

m = 6 – ( т.к система мостовая трёх фазная)

 В;

 мГн

Вибір дроселя за :

Електропривод		Реактор
, А	, В	Тип	, А	, мГн	Число
800	440, 600	ФРОС – 250/0,5	800	0,6	1