1. ВЫБОР СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СТАНЦИИ
1. Расчет перетоков мощности в структурной схеме
Найдем перетоки мощности в схеме 1 (рисунок 1).
Рисунок 1 – Структурная схема ГРЭС (вариант №1)
Определим мощность протекающую через блочный трансформатор
где – активная и реактивная мощности турбогенератора; – активная и реактивная мощности собственных нужд.
Таблица 1.1 – Справочные данные турбогенератора
|Тип |Номинальная мощность | | | |
|турбогенератора | | | | |
| | | | | | |
|ТВВ-160-2ЕУ3 |188 |160 |18 |0.85 |0.213 |
Подставив значения в формулу (1.1), получим
.
Из условия , выбираем блочные трансформаторы, данные которых сведены
в таблицу 1.2.
Таблица 1.2 – Данные трансформатора
| |Тип | |Потери, кВ | |Цена, |
| |трансформатора | | | |тыс. руб.|
| | | ||| | |
|110 |ТДЦ 200000/110 |200 |170 |550 |10.5 |222 |
|220 |ТДЦ 200000/220 |200 |130 |660 |11 |253 |
Произведем расчет перетока при максимальной мощности нагрузки ,
получим
где – количество блоков на среднем напряжении; –
реактивная мощность нагрузки.
Подставив значения в формулу (1.2), получим
.
Произведем расчет перетока при минимальной мощности нагрузки ,
получим
где – реактивная мощность нагрузки.
Подставив значения в формулу (1.3), получим
.
Произведем расчет перетока в аварийном режиме при максимальной мощности
нагрузки , получим
Подставив значения в формулу (1.4), получим
.
Так как в аварийном режиме при максимальной мощности нагрузки, то
мощность потребляется от энергосистемы.
Определим перетоки находящиеся за автотрансформатором на высшем
напряжении
.
Определим максимальный переток: .
Выберим автотрансформаторы связи по формуле
,
(1.5) где – максимальный переток; – коэффициент перегрузки ().
.
Таблица 1.3 – Данные автотрансформатора
|Тип автотрансформатора| |||Потери, |Цена, тыс.|
| | | | |кВ |руб. |
|1 |ТСН |ТРДНС 25000/35 |25 |115 |62 |
| |РТСН | | | | |
|2 |ТСН |ТРДНС 25000/35 |25 |115 |62 |
| |РТСН | | | | |
1.3. Определение потерь энергии в трансформаторах и автотрансформаторах
Потери в блочных трансформаторах
(1.7) где – потери холостого хода; – потери короткого замыкания;
– время ремонта блока; – номинальная мощность трансформатора;
– максимальная мощность протекающая через трансформатор; –
время максимальных потерь [1].
На стороне среднего напряжения
; на стороне высшего напряжения
.
Потери в автотрансформаторе при не подключенном генераторе на низшем
напряжении рисунок 1
.
(1.8)
.
Потери в автотрансформаторе при не подключенном генераторе на низшем
напряжении рисунок 2 по формуле (1.8)
.
1.4. Определение суммарных потерь
Суммарные потери в схеме 1 по формуле (1.9)
(1.9)
.
Определим стоимость годовых потерь электроэнергии по формуле (2.0)
,
(2.0) где – себестоимость электроэнергии.
.
Суммарные потери в схеме 2 по формуле (1.9)
.
Определим стоимость годовых потерь электроэнергии по формуле (2.0)
.
1.5. Расчет технико-экономических показаний для выбора варианта структурной схемы
Для расчета технико-экономических показаний необходимо выбрать не только
трансформаторы, но и выключатели, которые находятся по максимально рабочему
току ().
Выберим выключатели на высшем напряжении (220 кВ) по формуле (2.1)
,
(2.1) где – номинальное напряжение.
.
Выберим выключатели на среднем напряжении (110 кВ) по формуле (2.1)
.
Выберим выключатели на низшем напряжении (генераторном) по формуле (2.1)
.
Сведем расчетные данные трансформаторов и выключателей в таблице 1.5, 1.6
для расчета капитальных затрат.
Таблица 1.5 – Расчет капитальных затрат вариант схемы 1
|Наименование оборудования |Количество,|Стоимость,|Сумма, |
| |ед. |тыс. руб. |тыс. руб. |
|1. Блочный трансформатор: ТДЦ 200000/220 |2 |253 |506 |
|ТДЦ 200000/110 |2 |222 |444 |
|2. Автотрансформатор связи: | | | |
|АТДЦТН 250000/220/110 |2 |324 |648 |
|3. ТСН: ТРДНС 25000/35 |4 |62 |248 |
|4. РТНС: ТРДНС 25000/35 |1 |62 |62 |
|5. Выключатели высоковольтные: | | | |
|ВВБК-220Б-56/3150У1 |4 |33.76 |135.04 |
|ВВБК-110Б-50/3150У1 |4 |26 |104 |
|6. Выключатели генераторные: МГУ-20-90/6300 |4 |4.51 |18.04 |
|7. Выключатель РТСН: МГУ-20-90/6300 |1 |4.51 |4.51 |
|ИТОГО |------ |------ |2169.59 |
Таблица 1.6 – Расчет капитальных затрат вариант схемы 2
|Наименование оборудования |Количество,|Стоимость,|Сумма, |
| |ед. |тыс. руб. |тыс. руб. |
|1. Блочный трансформатор: ТДЦ 200000/220 |1 |253 |253 |
|ТДЦ 200000/110 |3 |222 |666 |
|2. Автотрансформатор связи: | | | |
|АТДЦТН 250000/220/110 |2 |324 |648 |
|3. ТСН: ТРДНС 25000/35 |4 |62 |248 |
|4. РТНС: ТРДН 25000/35 |1 |62 |62 |
|5. Выключатели высоковольтные: | | | |
|ВВБК-220Б-56/3150У1 |3 |33.76 |101.28 |
|ВВБК-110Б-50/3150У1 |5 |26 |130 |
|6. Выключатели генераторные: МГУ-20-90/6300 |4 |4.51 |18.01 |
|7. Выключатель РТСН: МГУ-20-90/6300 |1 |4.51 |4.51 |
|ИТОГО |------ |------ |2130.8 |
Для оценки эффективности схем электрической станции примем минимум
приведенных затрат
,
(2.2) где – нормативный коэффициент; – амортизационные отчисления;
– капитальные затраты в станцию; – суммарные расходы.
Произведем оценку эффективности схемы 1 по формуле (2.2)
.
Произведем оценку эффективности схемы 2 по формуле (2.2)
.
Определим различимость вариантов схем по формуле (2.3)
. (2.3)
Так как , то варианты схем являются почти не различимыми, а,
следовательно, выберим схему 2.
Потому что схема является более надежной с точки зрения эффективности.
2. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
2.1. Выбор базисных условий
Расчет проводим в относительных единицах, используя приближенные
приведения к одной ступени напряжения, при базисных условий: , .
Базисное напряжение: .
Базисные токи:
.
2.2. Определение параметров электрической схемы замещения
Электрическая схема замещения станции ГРЭС (рисунок 2) с указанием аварийных узлов представлена на рисунок 3.
2.3. Вычисления режимных параметров
Так как на всех ступенях напряжения, то величины ЭДС в
относительных базисных к номинальным единицам равны: . Значение ЭДС
приняты из [2, таблица 6.1].
2.4. Определение системных параметров
Определим количество ЛЭП и сечение проводов
;
, где – максимальный переток в систему; – придельная мощьность
линии [1].
.
Выберим провод АС 240/39.
; .
2.5. Расчет симметричного короткого замыкания в узле К-1
Преобразуем схему замещения (рисунок 3) к простейшему виду (рисунок 3, а).
(рисунок 3, б);
;
(рисунок 3, в);
(рисунок 3, г);
(рисунок 3, д);
(рисунок 3, е);
(рисунок 3, а).
Искомая величина периодической составляющей аварийного тока от
эквивалентной системы
.
Начальное значение периодической слагающей аварийного тока от генераторов
.
Искомый аварийный ток
.
Номинальный приведенный ток группы генераторов
, где
.
Определим отношение
.
По типовым (основным) кривым [2, рисунок 3.26] для определим
отношение .
Искомый аварийный ток от генераторов
.
Искомый аварийный ток в месте КЗ
.
Определим ток апериодической составляющей по формуле (2.4)
, (2.4) где – время срабатывания выключателя; для системы [3]; для
генератора .
Определим ударный ток по формуле (2.5)
, (2.5) где для системы [3]; для генератора .
Определим процентное содержание апериодического тока
.
Определим интеграл Джоуля
, где
,
где – относительный интеграл Джоуля.
.
Результаты расчета всех точек короткого замыкания сведем в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 – Результаты расчетов токов короткого замыкания
|Точка КЗ |источник | | | | | | |
|К-1 |Генер.+бл. тр-ор |1.7 |1.63 |2.1 |4.7 |42.8 |6.39 |
|шины | | | | | | | |
|220 кВ | | | | | | | |
| |Система |6.8 |6.8 |3 |16.5 | | |
| |Сумма |8.5 |8.43 |5.1 |21.5 | | |
|К-2 |Генер.+бл. тр-ор |10.3 |9.9 |2.5 |28.3 |47.1 |55.6 |
|шины | | | | | | | |
|110 кВ | | | | | | | |
| |Система |7.6 |7.6 |9.3 |17.1 | | |
| |Сумма |17.9 |17.5 |11.8 |45.4 | | |
|К-3 |Генер.+бл. тр-ор |32.1 |23.4 |30.1 |88.7 |91.8 |1854.7 |
|шины | | | | | | | |
|генератор| | | | | | | |
|а | | | | | | | |
| |Система |35.9 |35.9 |3.5 |92.9 |6.9 |5232.6 |
| |Сумма |68 |59.3 |33.6 |181.6 |98.7 |7087.3 |
|К-4 |Генер.+бл. тр-ор |32.1 |23.4 |30.1 |88.7 |91.8 |1854.7 |
|шины | | | | | | | |
|генератор| | | | | | | |
|а | | | | | | | |
| |Система |38.7 |38.7 |3.8 |100.2 |7.01 |6054.6 |
| |Сумма |70.8 |62.1 |33.9 |188.9 |98.81 |7935.3 |
|К-5 |Система |48.6 |48.6 |4.7 |125.9 |6.9 |9589.6 |
-----------------------