Составление структурных схем проектируемой станции

1.  Исходные данные.

Таблица 1.

Основные исходные данные для проектирования.

Генераторы	Система					Потребители
Число и мощность			Длина линий связи	Ток КЗ	Аварийный резерв		Число и мощность	Коэффициент одновременности	cosφ
n x Pном	Uc	nсв	L		Рав	U1		kо
шт х МВт	кВ	шт	км	кА	МВт	кВ	шт х МВт	о.е.
4х320 2х800	500	выбрать	400	50	640	220	8х80	0,9	0,9

Дополнительные исходные данные:

1.  Нагрузки потребителей относятся к первой и второй категориям.

2.  Максимальная мощность собственных нужд КЭС принимаем равной

6% от суммарной номинальной мощности генераторов станции. Коэффициент мощности собственных нужд принять равным коэффициенту мощности генераторов.

3.  Заданы типовые суточные графики нагрузки потребителей и нагрузки генераторов:              

 

                                               T_max=6771,2 ч/год

Рисунок 1- Суточный график нагрузки потребителей

                                     T_max=7835,2 ч/год

Рисунок 2- Суточный график нагрузки генераторов

2.  Составление структурных схем электростанции.

Схему трансформаторных соединений между генераторами и РУ основных напряжений  называют структурной электрической схемой.

Структурные схемы КЭС строятся по блочному принципу: единичный блок генератор-трансформатор. Мощность блока не должна превышать допустимого по системным требованиям значения, равного аварийному резерву мощности в системе.

          Составление структурных схем проектируемой станции начнем с определения числа линий связи с системой:

,

где N_c – число линий связи с системой;

Р_изб – мощность, выдаваемая электростанцией в систему;

Р_нат – натуральная мощность линии 500 кВ.

Определим избыточную мощность станции:

Число линий связи с системой:

В итоге принимаем число линий связи с системой равным 4.

Определим количество блоков, которое необходимо установить на РУ 220 кВ. Количество энергоблоков, устанавливаемых на РУ 220 кВ должно примерно соответствовать максимальной мощности нагрузки, присоединенной к этим шинам.

Определим максимальную мощность нагрузки в соответствии с исходными данными, учитывая коэффициент одновременности k₀:

МВт.

Энергоблок мощностью 800 МВт не может быть подключен к РУ 220 кВ по следующим причинам:

1)  линии 220 кВ не обладают достаточной пропускной способностью для передачи мощности такой величины;

2)  в соответствии с условием обеспечения надежности электроснабжения потребителей.

Значит, к шинам РУ 220 кВ могут быть подключены только блоки мощностью 320 МВт.

Мощность собственных нужд энергоблока:

МВт.

Соответственно количество энергоблоков РУ 220 кВ:

, т.е. на РУ 220 кВ для обеспечения максимальной мощности нагрузки нужно установить не менее 2 блоков.

Для дальнейшей разработки структурной схемы выберем основное оборудование проектируемой станции.

2.1.  Выбор основного оборудования.

2.1.1.  Выбор генераторов.

          В качестве генераторов для проектируемой электростанции выбираем генераторы типа Т3В.

Т3В – турбогенераторы с непосредственным охлаждением обмоток ротора и статора водой, с косвенным водяным охлаждением активной стали сердечника статора и заполнением внутреннего пространства генератора воздуха при давлении близком к атмосферному.

Таблица 2.

Параметры генератора Т3В-320-2УЗ

Sном, МВА	Pном, МВт	Uном, кВ	cosφном	Iном ген, кА	, о.е.	n, об/мин
376	320	20	0,85	10,85	0,18	3000

Q_ген=P_ном*tg=320*0,62=198,4 Мвар.

Таблица 3.

Параметры генератора Т3В-800-2УЗ

Sном, МВА	Pном, МВт	Uном, кВ	cosφном	Iном ген, кА	, о.е.	n, об/мин
889	800	24	0,85	21,39	0,22	3000

Q_ген=P_ном*tg=800*0,62=496 Мвар.

2.1.2.Выбор трансформаторов блока и трансформаторов собственных нужд.

При выборе номинальной мощности трансформаторов блока необходимо учесть его нагрузочную способность:

Определим мощность собственных нужд для выбранных генераторов:

- мощность собственных нужд для генератора 320 МВт

МВА;

- мощность собственных нужд для генератора 800 МВт

МВА.

Выбор трансформаторов сведем в таблицу:

Таблица 4.

Выбор трансформаторов блока и трансформаторов собственных нужд.

Мощность генератора	Расчетная мощность трансформатора блока	Тип трансформатора блока	Тип трансформатора собственных нужд
320 МВт		ТДЦ-400000	ТРДНС-25000/35
800 МВт		ТЦ-1000000	ТРДНС-63000/35

ТДЦ – трехфазный трансформатор с масляным охлаждением с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители.

ТЦ – трехфазный трансформатор с масляно-водяным охлаждением с принудительной циркуляцией масла.

Рассмотрим первый вариант структурной схемы.

Распределим блоки следующим образом:

- к РУ 220 кВ присоединим два блока мощностью 320 МВт каждый;

- к РУ 500 кВ подключим спаренный блок, состоящий из двух блоков

по 320 МВт, и два энергоблока по 800 МВт.

Согласно СП (своду правил), как правило, на станциях устанавливают два АТС (автотрансформатора связи) или два АТБ (автотрансформатора блока). Установка одного или более двух автотрансформаторов требует специального обоснования. Следовательно, во всех вариантах структурных схем КЭС связь между РУ 220 кВ и РУ 500 кВ осуществляется 2 автотрансформаторами.

2.2.  Первый вариант структурной схемы КЭС.

Рисунок 3 – Первый вариант структурной схемы

Для выбора автотрансформаторов связи рассчитаем максимальный переток мощности в разных режимах работы станции между РУ 220 кВ и РУ 500 кВ по суточным графикам:

1)  нормальный режим работы

Рисунок 4 – Суточные графики нагрузки генераторов

РУ 220 кВ и потребителей

                                                      T_max=4856,344 ч/год

Рисунок 5 – Суточный график нагрузки автотрансформаторов связи в зимнее и летнее время.

Согласно суточным графикам нагрузки максимальный переток мощности через автотрансформатор связи составляет  МВА.

2)  аварийное отключение  блока РУ 220 кВ:

Рисунок 6 – Графики нагрузки генератора РУ 220 кВ и нагрузки потребителей

Рисунок 7 – График нагрузки автотрансформаторов связи

Из рисунка 7 видно, что максимальное значение возникшего дефицита мощности составляет МВА.

Мощность автотрансформаторов связи определяется по наибольшему значению перетока мощности.  В данном случаем получилось, что определяющим режимом для выбора АТС является аварийное отключение блока РУ 220 кВ.

Максимальный переток мощности  через автотрансформатор составляет  МВА.

Выбираем автотрансформаторы  для данной схемы АТДЦТН-500000/500/220.

2.3.  Второй вариант структурной схемы КЭС.