Выбор и расчет главной схемы электрических соединений ТЭЦ

Выберу трансформаторы марки: ТРДЦН – 80000/110/10; S_ном=80 МВА;

U_вн=115 кВ; U_нн=10,5 кВ; DP_х=70 кВт; DP_к=310 кВт; U_{к вс}=10,5%; i_х=0,55% .

Стоимость трансформатора: C=104 тыс.руб.  [2, таблица 3-6]

Т₃,Т₄: Максимальный переток мощности при отключении одного из трансформаторов S_пер.max= ВА.

Выберу трансформатор марки: ТДЦ – 63000/110/10; S_ном=63 МВА;

U_вн=115 кВ; U_нн=10,5 кВ; DP_х=59 кВт; DP_к=245 кВт; U_к=10,5%; i_х=0,6% .

Стоимость трансформатора: C=91 т.руб.  [2, таблица 3-6]

1.6 Выбор выключателей

Выберу выключатели по току в нормальном режиме.

.

Первый вариант

В₁,В₂:.

Выберу выключатель марки: ВЭМ–10Э–1000/20У3.

Стоимость выключателя: C=2,1т.руб.

В₃:.

Выберу выключатель марки: ВЭМ–10Э–1000/20У3.

Стоимость выключателя: C=2,1т.руб.

В₄,В₅:.

Выберу выключатель марки: ВЭМ–10Э–1000/20У3.

Стоимость выключателя: C=2,1т.руб.

В₆:.

Выберу выключатель марки: ВВБМ–110Б–31,5/2000У1.

Стоимость выключателя: C=20т.руб.

В₇, В₈:.

Выберу выключатель марки: ВВБМ–110Б–31,5/2000У1.

Стоимость выключателя: C=20т.руб.

В₉,В₁₀:

Выберу выключатель марки: ВВУ–35-40/2000.

Стоимость выключателя: C=14,7т.руб.

Второй вариант

В₁,В₂,В₃:.

Выберу выключатель марки: ВЭМ–10Э–1000/20У3.

Стоимость выключателя: C=2,1т.руб.                     

В₄, В₅:.

Выберу выключатель марки: ВЭМ–10Э–1000/20У3.

Стоимость выключателя: C=2,1т.руб.

В₆, В₇:

Выберу выключатель марки: ВВБМ–110Б–31,5/2000У1.

Стоимость выключателя: C=20т.руб.

В₈,В₉:

Выберу выключатель марки: ВВУ–35-40/2000.

Стоимость выключателя: C=14,7т.руб.

В₁₀:

Выберу выключатель марки: ВВУ–35-40/2000.

Стоимость выключателя: C=14,7т.руб.

Третий вариант

В₁:

Выберу выключатель марки: ВЭМ–10Э–1000/20У3.

Стоимость выключателя: C=2,1т.руб.

В₂, В₃, В₄:.

Выберу выключатель марки: ВЭМ–10Э–1000/20У3.

Стоимость выключателя: C=2,1т.руб.

В₅, В₆:

Выберу выключатель марки: ВЭМ–10Э–1000/20У3.

Стоимость выключателя: C=2,1т.руб.

В₇,В₈:

Выберу выключатель марки: ВЭМ–10Э–1000/20У3.

Стоимость выключателя: C=2,1т.руб.

В₉,В₁₀:

Выберу выключатель марки: ВВБМ–110Б–31,5/2000У1.

Стоимость выключателя: C=20т.руб.

В₁₁,В₁₂:

Выберу выключатель марки: ВВУ–35-40/2000.

Стоимость выключателя: C=14,7т.руб.

1.7 Технико-экономический расчет

Капиталовложения:

 - суммарная стоимость трансформаторов.

- суммарная расчетная стоимость выключателей на РУ.

т.руб.

т.руб.

т.руб.

Потери электрической энергии в трансформаторах:

В двухобмоточных трансформаторах: .

Принимаю Т_max (время использования максимума нагрузки)=6100 часов, тогда t=4100 часов. [2, рис. 4]

Потери в трехобмоточных трансформаторах.

,

Так как, DPк одинаковы для всех обмоток трансформатора, то эту формулу можно преобразовать в более простую.

.

Вариант 1

Т₁

МВт×ч.

Т₂,Т₃:

МВт×ч.

Вариант 2

Т₁,Т₂

Т₃

МВт×ч.

 МВт×ч.

Вариант 3

Т₁,Т₂

МВт×ч.

Т₃,Т₄

МВт×ч.

 МВт×ч.

Годовые эксплуатационные издержки:

т.руб., где Р_а и Р_о  – отчисления на амортизацию и обслуживание соответственно (%).    

b  – средняя себестоимость электроэнергии (b = 0,6 коп/кВт×ч).

Вариант 1

т.руб.

Вариант 2

т.руб.

Вариант 3

т.руб.

Минимальные приведенные затраты

т.руб/год.

Е_н =0,12 – нормативный коэффициент экономической эффективности.

Вариант 1

т.руб/год.

Вариант 2

т.руб/год.

Вариант 3

т.руб/год.

Сравнение

Второй вариант по минимальным приведенным затратам отличается от третьего на 26,55 % , от первого на 6,05 %, что больше 5%, следовательно он выгоднее с технико-экономической точки зрения. Для дальнейших расчетов принимаем вариант №2 (рисунок 1.2).

2 Расчет токов трехфазного короткого замыкания (КЗ)

2.1 Составление схемы замещения

Расчет буду производить методом типовых кривых, поэтому в схеме замещения не учитываются ветви нагрузок. Расчетная схема станции типа ТЭЦ показана на рисунке 2.1, а ее схема замещения с параметрами на рисунке 2.2. На рисунках указаны точки, в которых необходимо рассчитать короткие замыкания для выбора выключателей и другой аппаратуры.

2.2 Расчет параметров схемы замещения

Вид приведения при расчете – ТПИЕ.

Выберу базисные величины.

S_б=200 МВА;U_б=110 кВ;

Найду сопротивления элементов схемы замещения.

Сопротивление системы:

Сопротивление линии:

Сопротивления трансформаторов:

Т₁ и Т₂:

;

;

Т₃:

Сопротивления генераторов

Г₁,Г₂, Г₃:

Г₄:

ЭДС генераторов:

Г₁,Г₂,Г₃:,

Г₄:

ЭДС системы:

2.3 Расчет трехфазного КЗ в точках К₁, К₂, К₃, К₄

Токи КЗ в точках схемы определяю с помощью ПЭВМ (программа TKZ).

Полученные значения токов в точке КЗ и в генерирующих вервях (см. рис. 2.2) приведены в таблице 1

Таблица 1

3 Выбор основного оборудования станции

3.1 Выбор выключателей

На стороне 110 кВ

На стороне 110 кВ установлены выключатели В₆, В₇. Так как эти выключатели одинаковы, то произведу выбор по максимальному току короткого замыкания, протекающий через один из них. Такой ток будет протекать через выключатель при КЗ в точке К₁.

Производим выбор по току:

В₆,В₇

Токи через выключатель В₆ и В₇ одинаковы т.к. они установлены в ветвях с одинаковыми параметрами.

Паспортные данные выключателя ВВУ-110-40/2000 [2, таблица 31.1]: U_ном=110кВ; I_ном=2000А; I_{отк.ном}=40кА; I_пр.с=40кА; i_пр.с=102кА; I_вкл=40кА; i_вкл=102 кА; I_тер=40кА; t_тер=3c; t_св=0,06c; t_пр=0,08c.

а) Проверка на симметричный ток отключения.

Согласно данной проверке выключатель должен удовлетворять условию:

, где _t – время от начала КЗ до момента расхождения контактов.

, где ;t_з – время действия защиты (0,01);

t_св– собственное время отключения выключателя.

 с.

Определю ток генерирующих ветвей в нормальном режиме.

.

кА

 кА

кА

Определяем для каждой ветви номера типовых кривых, по которым определяем величину поправочного коэффициента g для заданного момента времени t [3, рис. 7.1]

g₁=g₂= 0,665;

g₄= 0,665;

g_с= 0,915;

Ток через выключатель В₆ в момент времениt

Полученное значение тока меньше предельного тока отключения

6,145 кА<40 кА

б) Проверка возможности отключения апериодической составляющей тока КЗ.

, где b_ном – номинальное значение относительного содержания апериодической составляющей в отключаемом токе (для t=0,07 с, b_ном=0,3).  [4, рис. 4-50]

, гдеТ_а  – постоянная времени затухания апериодической составляющей.    

Для системы с.

Для генераторов с.

Сравним значения      4,711 кА<16,971 кА – значения удовлетворяют поставленному условию.

в) Проверка по включающей способности.

Первое условие                                    .

8,029 кА<40 кА

Второе условие                                      ,

.

где k_у – ударный коэффициент. 

Для системы .

Для генераторов  .

<102 (кА)

г) Проверка на электродинамическую стойкость.

,

.

д) Проверка на термическую стойкость.

.

где B_к – тепловой импульс тока КЗ.

, где  - время отключения КЗ состоит из времени действия основных релейных защит (с) и полного времени отключения выключателя (с).

.

На стороне 35 кВ

На напряжении 35 кВ установлены выключатели В₈,В₉,В₁₀. Так как выключатели одинаковы и через них при КЗ потечет один и тот же ток, то произведем проверку выбора только одного из них.

Наибольший ток через выключатель потечет при КЗ в точке К₂

Производим выбор по току:

Паспортные данные выключателя ВВУ-35-40/2000 [2, таблица 31.1]:

U_ном=35кВ; I_ном=2000А; I_{отк.ном}=40кА; I_пр.с=40кА; i_пр.с=100кА; I_вкл=40кА;

i_вкл=100 кА; I_тер=40кА; t_тер=3c; t_св=0,05c; t_пр=0,07c.

а) Проверка на симметричный ток отключения.

Согласно данной проверке выключатель должен удовлетворять условию:

, где _t – время от начала КЗ до момента расхождения контактов.

, где t_з – время действия защиты (0,01);

t_св– собственное время отключения выключателя.

 с.

Определю ток генерирующих ветвей в нормальном режиме.

.

кА

 кА

кА

Определяем для каждой ветви номера типовых кривых, по которым