Построение суточных и годового графиков нагрузки по продолжительности для трансформаторов связи и генераторов станции

Министерство общего и профессионального образования

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ЗАОЧНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Студент:   БЛАГОДАРОВ ВИТАЛИЙ ЛЕОНИДОВИЧ

Шифр:       81-1116

Курс:         4

Факультет:           энергетический

Специальность:   (1004) электроснабжение промышленных предприятий

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2000

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

1.Тип станции	КЭС
Топливо	Пылеугольное
2.Число генераторов	4
Мощность, МВт	200
Номинальное напряжение, кВ	15,75
COS j	0,85
сверхпереходное сопротивление	0,19
4. Потребители на повышенных напряжениях: напряжение  U,кВ	110
число отходящих линий	6
максимальная нагрузка,МВт	250
5. Система: напряжение,кВ	220
число линий	3
длина линий,км	150
мощность трёхфазного к.з., МВА	2000

Требуется:

1.  Построить суточные графики (для зимних и летних суток) и годовой график нагрузки по продолжительности для трансформаторов связи и генераторов станции или автотрансформаторов связи между РУВН и РУСН, а также суточный график аварийного режима (при отключении одного из генераторов электростанции) в зимнее время.

2.  Выбрать число и мощность повышающих трансформаторов, автотрансформаторов, а также главные электрические схемы РУ станции. Обосновать этот выбор путём технико-экономического сравнения двух вероятных вариантов, считая, что станция работает при полной нагрузке.

3.  Составить схему питания собственных нужд, выбрать мощность трансформаторов с.н.

4.  Составить главную электрическую схему электростанции.

5.  Для выбранной главной электрической схемы станции составить расчётную схему и схему замещения. Обосновать и нанести на схемы расчётные точки к. з. Для выбора электрических аппаратов и проводников основных цепей: генератора, повышающего трансформатора, трансформатора (линии) с.н., отходящей линии к потребителю, сборных шин.

6.  Определить расчётные рабочие токи нормального и форси – рованного режима для присоединений, указанных в пункте 5.

7.  Рассчитать токи трёхфазного короткого замыкания применительно к намеченным расчётным точкам.

8.  Выбрать выключатели, разъединители, сборные шины генераторного напряжения (для ТЭЦ) и токопроводы между генератором и блочным трансформатором, а также отпайку на собственные нужды (для КЭС).

9.  Выбрать средства для ограничения токов к.з.

10.Выбрать кабель для питания потребителей генераторного напряжения (для ТЭЦ) и кабель питания потребителей собственных нужд (для КЭС).

11.Выбрать трансформаторы тока и напряжения для подключения электроизмерительных приборов в цепи генератора.

На основании проделанной работы, согласно пунктам 1…11, надлежит выполнить следующую графическую часть проекта:

1.  Вычертить однолинейную схему проектируемой станции с указанием генераторов, силовых трансформаторов, трансформаторов собственных нужд, реакторов, выключателей, разъединителей, разрядников, измерительных трансформаторов, измерительных приборов в основных цепях. Схема должна включать распределительные устройства всех напряжений, а также РУ собственных нужд 6 кВ в части рабочего и резервного питания.

2.  Для вариантов КЭС: разработать и вычертить конструктивные чертежи одного из распределительных устройств повышенного напряжения (по желанию студента): а) план ОРУ,  б) разрез по цепи отходящей линии и повышающего трансформатора (совмещенный).

3.  Вычертить трёхлинейную схему коммутации генератора и подключение электроизмерительных приборов, включая колонку синхронизации, а также соответствующую типу выключателя схему его дистанционного управления. Составить пояснительную записку к курсовому проекту, включающую в себя результаты работы по пунктам 1…11 и описание особенностей графической части проекта.

1.1.  Суточные графики нагрузки для зимних и летних суток.

(активная нагрузка)

Максимальная мощность, потребляемая на собственные нужды электростанции:

(для КЭС на пылеугольном топливе)

7% от Р_ном=4*200 МВт=800 МВт

SР_.max.с.н.=56 МВт; отбор с каждого генератора: Р_.max.с.н.=14 МВт.

Время суток, часы	Зимой			Летом
	Активная нагрузка, %	Активная мощность; Р,МВт	Полная мощность;S,МВА	Активная нагрузка, %	Активная мощность; Р,МВт	Полная мощность;S,МВА
0 – 6	70	175	231	60	150	206
6 – 12	100	250	306	80	200	256
12 – 18	80	200	256	90	225	281
18 – 24	90	225	281	50	125	181

P_max.i=P_i+SP_max.с.н.           (рис.    )

1.2.  Годовой график нагрузки по продолжительности для трансформаторов связи между РУ ВН и РУ СН, и генераторов (G1 и G2) станции.

Годовой график нагрузки по продолжительности для района Северо – Запада России строим из расчета работы по зимнему суточному графику в течение 200 суток, а по летнему – в течение 165 суток в год. Мощность, потребляемая на собственные нужды, включена в виде постоянной составляющей.

Dt_i=200*Dt_i.з.+165*Dt_i.л.

Pi,МВт	Dti.з.,ч	Dti.л,ч	Dti,ч
181	0	6	990
206	0	6	990
231	6	0	1200
256	6	6	2190
281	6	6	2190
306	6	0	1200

(рис.   )

1.3.  Суточный график аварийного режима в зимнее время.

Для автотрансформаторов связи:

(в обычном режиме)

Р_т.св.i.=2(Р_г – Р_с.н.) - Р_i

(в аварийном режиме)

Р_т.св.i.=Р_г – Р_с.н. - Р_i

Время суток, часы	Активная нагрузка; Р,%	Активная мощность; Р,МВт	Мощность, передаваемая трансформаторами связи; Р,МВт (обычный режим)	Мощность, передаваемая трансформаторами связи; Р,МВт (аварийный режим)
0 –6	70	175	197	11
6 – 12	100	250	122	- 64
12 – 18	80	200	172	- 14
18 – 24	90	225	147	- 39

(рис.   )

2.  Выбираем число и мощность повышающих трансформаторов, автотрансформаторов, а также главные электрические схемы РУ станции.

Электрическую схему КЭС на генераторном напряжении строим по блочному принципу, с питанием собственных нужд блока от сети генераторного напряжения. Параллельная работа блоков осуществляется на повышенном напряжении.

Рассчитываем количество генераторов, подключенных к шинам    РУ СН:

n_г.сн=S_с.н.max/S_г.ном

S_с.н.max – нагрузка шин среднего напряжения в максимальном режиме

S_с.н.max=250 МВт

S_г.ном – номинальная мощность генераторов.

S_г.ном=200 МВт

n_.сн.=250/200=1,25 =>2

Остальные генераторы подключаем к шинам РУ ВН. Связь между РУ ВН и РУ СН осуществляем через автотрансформаторы.

(рис.  )

Рассмотрим 4 варианта схем выдачи энергии:

1)  Подключение генератора к третичной обмотке (Н.Н.) автотрансформатора.          (рис.   )

2)  Применение трехобмоточного трансформатора.      (рис.   )

3)  Применение трансформатора с расщепленной обмоткой Н.Н.    (рис.   )

4)  Применение блочного двухобмоточного трансформатора.         (рис.   )

2.2. Выбор трансформаторов.

Мощность блочных трансформаторов:

(для вариантов 3 и 4)

S_т.бл³S_гн³200 МВт=> 235,3 МВА

(сos j=0,85; S_гн=200/0,85=235,3 МВА)

2.3. Для связи между шинами РУ ВН и РУ СН устанавливаем два автотрансформатора.

Максимально возможные перетоки мощности:

SS_at³S_n.max

SS_at – суммарная мощность автотрансформаторов связи.

При избытке мощности на шинах СН в нормальном режиме:

S_n.max=SS_г.сн – S_сн.min – S_c.н.

S_n.min.= SS_г.cн – S_cн.max – S_c.н.

SS_r.сн – суммарная генерируемая мощность на шинах РУСН;

S_сн.min –нагрузка на шинах РУСН в минимальном режиме;

S_cн.max –нагрузка на шинах РУСН в максимальном режиме;

S_c.н – нагрузка от системы собственных нужд.

SS_r.cн=400 МВт

S_cн.min=125 МВт

S_cн.max=250 МВт

S_c.н.=28 МВт

S_п.max= 400 – 125 – 28=247 МВт

S_п.min=400 – 250 – 28=122 МВт

Переток в аварийном режиме:

S_п.ав= S_cн.max – (SS_r.cн - S_r.cн)+ S_c.н.

S_п.ав=250 – 200+28=78 МВт

С учётом отключения одного из автотрансформаторов и использования перегрузочной способности оставшегося в работе, мощность каждого:

S_AT= S_n.max/1,4=247/1,4=176 МВт

1,4 – коэффициент допустимой перегрузки.

2.4.  Мощность блочных автотрансформаторов: (для варианта 1)

Должны выполнятся следующие условия:

S_АТ.ном.³S_т.н./a

S_А.Т.ном – номинальная (проходная )мощность автотрансформатора;

a=1 – (1/к) – коэффициент выгодности автотрансформатора; К=U_вн/U_сн – коэффициент трансформации автотрансформатора.

S_т.н.=200 МВт=>235,3МВА

К=U_вн/U_сн=230/121=1,9

a=1 – (1/К)=1 – (1/1,9)=0,473

S_AT.ном³200/0,473=422 МВт

S_АТ.ном³235,3/0,473=496 МВА

Кроме того, при передаче мощности от обмотки низшего напряжения aS_н и высшего (1 - a)S_H на шины РУ среднего напряжения, в сумме равной номинальной мощности S_H трансформатора (а в аварийном режиме, мощность, передаваемая на шины РУСН – 250 МВт), общая обмотка окажется перегруженной по току, и этот режим будет недопустим.

Поэтому отказываемся от использования для питания потребителей на шинах РУСН, вариантов 1 и 2, т.е. применение автотрансформаторов, с подключением генератора к третичной обмотке и трёхобмоточных трансформаторов.

Выбираем для применения 4 вариант (блочный трансформатор без РПН).

(для питания потребителей СН).

U_BH=110кВ

ТДЦ – 250000/110

(Трёхфазный трансформатор, с принудительной циркуляцией воздуха и масла, двухобмоточный, без РПН).

U_BH=121кВ; U_HH=15,75 кВ

(для передачи мощности в систему).

U_BH=220кВ

Выбираем трансформатор:

ТДЦ (ТЦ) – 250000/220

U_BH=245кВ; U_HH=15,75кВ

Выбор схем распределительных устройств.

К схемам РУ 110 – 220кВ КЭС предъявляют следующие требования:

a)  Повреждение или отказ секционного или шинносоеденительного выключателя, а также совпадение отказа или повреждение одного