 |
Выбор силовых трансформаторов
|
|
|
|
Введение
В настоящее время энергетика Российской Федерации, имея мощные электростанции и развитую систему линий электропередачи, достаточно надежно обеспечивает народное хозяйство электрической и тепловой энергией. В отрасли за многие годы был создан значительный научно-технический потенциал, благодаря которому электроэнергетика обходится исключительно отечественными технологиями и разработками оборудования независимо от иностранных фирм. Развитие энергетики постоянно сопровождается совершенствованием научно-технических достижений. Так основные параметры и единичная мощность основного генерирующего оборудования и линий электропередачи, используемых в отрасли, находятся на уровне развитых стран мира.
Энергетическая политика Российской Федерации в сфере энергетики, исходит из следующих приоритетов:
устойчивое обеспечение страны энергоносителями;
повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов и создание необходимых условий для перевода экономики страны на энергосберегающий путь развития;
создание надежной сырьевой базы и обеспечение устойчивого развития топливно-энергетического комплекса в условиях формирования рыночных отношений;
уменьшение негативного воздействия энергетики на окружающую природную среду:
поддержание экспортного потенциала топливно-энергетического комплекса и расширение экспорта его продукции;
сохранение энергетической независимости и обеспечение безопасности Российской Федерации.
Основной задачей энергетической политики Российской Федерации на этапе до 2010 г. является структурная перестройка отраслей топливно-энергетического комплекса, предусматривающая:
|
|
|
увеличение доли природного газа в суммарном производстве энергетических ресурсов и расширение его использования в экологически неблагополучных промышленных центрах и для газификации села;
дальнейшее развитие электрификации, в том числе за счет экономически и экологически обоснованного использования атомных и гидроэлектростанций, нетрадиционных возобновляемых источников энергии;
стабилизацию добычи нефти в Западной Сибири и других регионах, создание условий для формирования новых нефтегазодобывающих регионов;
увеличение производства высококачественных светлых нефтепродуктов за счет повышения эффективности переработки нефти:
обеспечение необходимых объемов добычи угля с учетом экономических, социальных и экологических факторов, дальнейшее развитие углеобогащения и комплексной переработки угля с целью получения экологически приемлемых и конкурентоспособных продуктов, в том числе высококачественного бытового топлива;
расширение использования местных топливно-энергетических ресурсов, включая нетрадиционные возобновляемые источники энергии:
реализацию потенциала энергосбережения за счет создания и внедрения высокоэффективного топливо и энергопотребляющего оборудования, теплоизоляционных материалов и строительных конструкций.
В научно-технической сфере энергетическая политика Российской Федерации предусматривает:
разработку технологий, обеспечивающих ускоренное техническое перевооружение действующих и создание новых объектов энергетики;
обеспечение безопасности действующих атомных станций, создание нового поколения безопасных ядерных энергетических установок в целях развития атомной энергетики в экономически целесообразных масштабах;
создание и организацию серийного производства установок малой энергетики, в том числе с использованием гидроэнергетических ресурсов: солнечной, ветровой, геотермальной энергии и других нетрадиционных источников энергии;
|
|
|
повышение эффективности работ по поиску разведке и разработке месторождений топливно-энергетических ресурсов с учетом экологических требований;
глубокую переработку и комплексное использование топливно-энергетических ресурсов. [10.c. 17]
Проектируемая электростанция ГРЭС играет важную роль в энергетике Р.Ф. В качестве топлива используется уголь. Выдача мощности осуществляется на напряжение 110 кВ, связь с энергосистемой осуществляется на напряжении 330 кВ. Мощность проектируемой электростанции 2110 МВт.
Выбор генераторов
Исходя из установленной мощности станции ГРЭС – 2110 МВт, принимаем к установке четыре генератора типа ТГВ-500 и один генератор типа ТВФ-110–2. Паспортные данные генераторов заносим в таблицу.
| Тип турбогенератора | nном., об./мин. | Sном., МВ.А | Iном., kA | Uном., кВ | cos  н
| 
| Система возбуждения |
| ТВФ-110–2 | 3000 | 137,5 | 7,56 | 10,5 | 0,8 | 0,189 | ВЧ |
| ТГВ-500–2 | 3000 | 588 | 17 | 20 | 0,85 | 0,243 | ИП |
2. Выбор и обоснование двух вариантов схем проектируемой электростанции
Намечаю структурные схемы: первый вариант и второй вариант (рис. 3.2). В первом варианте схемы четыре генератора ТГВ-500 устанавливаем на стороне ВН-330 кВ и один генератор ТВФ-110–2 на стороне СН-110 кВ. Во втором варианте схемы все пять генераторов устанавливаем на стороне ВН-330 кВ.
Так, как дополнительные связи между ВН и СН отсутствуют, то ориентируемся на установку двух автотрансформаторов в обоих вариантах.
Выбор силовых трансформаторов
Выбираем трансформатор связи для первого варианта рис. 2.1.
Подсчитываем реактивные составляющие мощностей:
Расход на собственные нужды принимаем равным 5% установленной мощности.
Определяем расчетную нагрузку автотрансформаторов:
Выбор осуществляется по перетоку мощности в трех режимах: максимальном, минимальном и аварийном. Расчет производим по формуле:
1. Максимальный режим – все оборудование в работе нагрузка на шинах среднего напряжения максимальна.
2. Минимальный режим – все оборудование в работе нагрузка на шинах среднего напряжения минимальна.
|
|
|
3. Аварийный режим – нагрузка на шинах среднего напряжения максимальная, выведен из строя наиболее мощный генератор, подключенный к шинам РУ – 220 кВ.
Самым тяжелым является аварийный режим, по нему и выбираем мощность автотрансформатора:
Выбираем два автотрансформатора по 167МВּА, принимаем 6ЧАОДЦТН-167000/500/220.
Выбираем блочные трансформаторы:
[1.с. 390, 5.1 (5.4)].
Принимаем блочный трансформатор ТНЦ-1000000/500
Принимаем блочный трансформатор ТДЦ-250000/220.
| Тип автотрансформатора | Sном мВА | Uобм. кВ | Uк.з% | Потери | |||||
| ВН | СН | НН | ВН-СН | ВН-НН | СН-НН | Pхх | Pкз | ||
| ТДЦ-250000/220 | 250 | 242 | | 13,8 | | 11 | | 207 | 600 |
| ТНЦ-1000000/500 | 1000 | 525 | | 24 | | 14,5 | | 570 | 1800 |
| АОДЦТН-1000000/500/220 | 167 | 500/√3 | 230/√3 | 13,8 | 11 | 35 | 21,5 | 90 | 315 |
Выбираем трансформатор связи для второго варианта рис. 2.2.
Подсчитываем реактивные составляющие мощностей:
Расход на собственные нужды принимаем равным 5% установленной мощности. [1.с. 445 (т. 5.2.)]
Определяем расчетную нагрузку автотрансформаторов:
Выбор осуществляется по перетоку мощности в трех режимах: максимальном, минимальном и аварийном. Расчет производим по формуле:
4. Максимальный режим – все оборудование в работе нагрузка на шинах среднего напряжения максимальна.
5. Минимальный режим – все оборудование в работе нагрузка на шинах среднего напряжения минимальна.
6. Аварийный режим – нагрузка на шинах среднего напряжения максимальная, выведен из строя наиболее мощный генератор, подключенный к шинам РУ – 220 кВ.
Самым тяжелым является аварийный режим, по нему и выбираем мощность автотрансформатора:
Выбираем два автотрансформатора по 500МВּА, принимаем 2ЧАТДЦН-500000/500/220.
Выбираем блочные трансформаторы:
[1.с. 390, 5.1 (5.4)].
Принимаем блочный трансформатор ТНЦ-630000/500
Принимаем блочный трансформатор ТДЦ-250000/220.
| Тип автотрансформатора
| Sном мВА | Uобм. кВ | Uк.з% | Потери | |||||||
| ВН | СН | НН | ВН-СН | ВН-НН | СН-НН | Pхх | Pкз | ||||
| ТДЦ-250000/220 | 250 | 242 | | 13,8 | | 11 | | 207 | 600 | ||
| ТЦ-630000/500 | 630 | 525 | | 15,75 | | 14 | | 420 | 1210 | ||
| АТДЦН-500000/500/220 | 500 | 500 | 230 | | 1050 | | | 220 | | ||
Выбираем блочные трансформаторы:
4 
ТЦ – 630000/330, и ТДЦ – 200000/110 для первого варианта схемы;
4 ТЦ – 630000/330, и ТДЦ – 200000/330 для второго варианта схемы
Выбираем автотрансформаторы связи по перетокам мощности в трех режимах по формуле:
7. Максимальный режим – все оборудование в работе нагрузка на шинах среднего напряжения максимальна.
8. Минимальный режим – все оборудование в работе нагрузка на шинах среднего напряжения минимальна.
9. Аварийный режим – нагрузка на шинах среднего напряжения максимальная, выведен из строя наиболее мощный генератор, подключенный к шинам РУ – 110 кВ.
Максимальный и аварийный режимы во втором варианте будут соответствовать аварийному режиму первого варианта.
При минимальном режиме во втором варианте переток равен:
В обоих вариантах наиболее тяжелым является аварийный режим.
Для обоих вариантов структурных схем принимаем два автотрансформатора связи типа АТДЦТН-200000/330/110.
Данные трансформаторов заносим в таблицу.
| Тип | Sном., МВ.А | Uобмоток | Потери | Uк.з% ВН-НН | Iхх., % | ||
| ВН | НН | Px.x | Pк.з | ||||
| ТЦ-630000/330 | 630 | 347 | 20 | 405 | 1300 | 11 | 0,3 |
| ТДЦ-200000/330 | 200 | 347 | 13,8 | 220 | 560 | 11 | 0,45 |
| ТДЦ – 200000/110 | 200 | 121 | 13,8 | 170 | 550 | 10,5 | 0,5 |
| Тип автотрансформатора | Sном мВА | Uобм. кВ | Uк.з% | Потери | |||||
| ВН | СН | НН | 0,5 | 80 | СН-НН | Pхх | Pкз | ||
| АТДЦТН-200000/330/110 | 200 | 330 | 115 | 38,5 | 10 | 34 | 22,5 | 180 | 560/ 320/210 |
5. Технико-экономическое сравнение вариантов схем проектируемой электростанции
Экономическая целесообразность схемы определяется минимальными приведенными затратами:
где К – капиталовложения на сооружение электроустановки, тыс. руб.;
рн – нормативный коэффициент экономической эффективности, равный 0,12;
И – годовые эксплуатационные издержки, тыс. руб./год.
Капиталовложения К при выборе оптимальных схем выдачи электроэнергии и выборе трансформаторов определяют по укрупненным показателям стоимости элементов схем. Вторая составляющая расчетных затрат – годовые эксплуатационные издержки – определяют по формуле:
где ра, ро – отчисления на амортизацию и обслуживание. 
-потери электроэнергии, кВт/час; 
-стоимость 1кВт ч потерь электроэнергии, коп/кВт ч. Определим продолжительность использования максимальной нагрузки по годовому графику.
| Оборудование
| Стоимость единицы, тыс. руб. | Варианты | |||||
| Первый | Второй | ||||||
| Количество единиц, шт. | Общая стоимость, тыс. руб. 14
| Количество единиц, шт. | Общая стоимость, тыс. руб. 14
| ||||
| ТДЦ-200000/330 | 310 | - | - | 1 | 310 | ||
| ТДЦ-200000/110 | 210 | 1 | 210 | - | - | ||
| Ячейки ОРУ: 110 кВ | 32 | 1 | 32 | - | - | ||
| 330 кВ | 170 | - | - | 1 | 170 | ||
ИТОГО с учетом
| 5324 тыс. руб. | 10560 тыс. руб. | |||||
По условию задания основной нагрузкой электростанции является предприятие цветной металлургии.
Продолжительность нагрузок определяем по формуле:
Где Pi-мощность i-ой ступени графика.
Ti – продолжительность ступени.
Находим продолжительность использования максимальной нагрузки.
Определим потери энергии в блочном трансформаторе, для первого варианта схем
Определяем продолжительность максимальных потерь 
:
Для первого варианта определяем потери в блочных трансформаторах:
Определяем потери в автотрансформаторах по формуле:
Максимальная нагрузка на обмотках высшего и среднего напряжения:
;
Для второго варианта определяем потери в блочных трансформаторах:
Определяем потери в автотрансформаторах по формуле:
Максимальная нагрузка на обмотках высшего и среднего напряжения:
;
Определяем суммарные годовые потери для первого варианта:
Определяем суммарные годовые потери для второго варианта:
Годовые эксплуатационные издержки:
Первый вариант экономичнее второго на
Принимаем первый вариант.
Определим потери в блочном трансформаторе, для второго варианта схем
Определяем суммарные потери в блочном трансформаторе для первого и второго вариантов схем.
Годовые эксплуатационные издержки:
Первый вариант экономичнее второго на
Принимаем первый вариант.
|
|
|
