 |
Выбор источников питания собственных нужд
|
|
|
|
Таблица 1. Параметры выбранных турбогенераторов
| Тип | Р, МВт | cosj | Sн, МВА | Uн, кВ | КПД, % | Хd", о.е. | Хd', о.е. | Хd, о.е. |
| ТФ-63-2У3 | 0,8 | 78,75 | 10,5 | 98,3 | 0,17 | 0,25 | 1,915 |
СТС-BE-220-1150-2,5-D22A00-УХЛ4-0 –система тиристорного самовозбуждения, идущая в комплекте с турбо генератором ТФ-63-2УЗ.
| |
| AVR– автоматический регулятор возбуждения; G– генератор; KM – контактор начального возбуждения; QE– автомат гашения поля; FV– тиристорный разрядник; UE– устройство начального возбуждения; ТЕ– выпрямительный трансформатор; TA, TV– измерительные трансформаторы тока и напряжения генератора |
Принимаем к дальнейшему рассмотрению следующие варианты структурных схем ТЭЦ:
Рис. 1. Вариант 1 структурной схемы ТЭЦ
Рис. 2. Вариант 2 структурной схемы ТЭЦ
Рис. 3. Вариант 3 структурной схемы ТЭЦ
Выбор количества, типа и мощности трансформаторов и автотрансформаторов структурных схем
Выбор трансформаторов включает в себя определение числа, типа и номинальной мощности трансформаторов структурной схемы проектируемой электроустановки.
Выбор номинальной мощности трансформатора производят с учетом его нагрузочной способности. В общем случае условие выбора мощности трансформатора имеет вид:
Sном = Sрасч/kп,
где Sрасч – расчетная мощность, МВА; Sном – номинальная мощность, МВА; kп − коэффициент допустимой систематической или аварийной перегрузки трансформатора.
По ГОСТ 14209-97 коэффициент допустимой перегрузки трансформатора определяется исходя из предшествующего режима работы трансформатора и температуры окружающей среды.
Для определённости зададимся коэффициентами мощности нагрузок на ГРУ и на РУ 35 кВ, а также средним коэффициентом мощности механизмов собственных нужд. Примем, что на ГРУ cosφГРУ = 0,9, нагрузка промышленного района имеет коэффициент мощности cosφРУ-35 = 0,8, а двигатели собственных нужд работают с cosφс.н. = 0,8.
|
|
|
В соответствии с этим произведём расчёт потоков мощности для каждого варианта структурной схемы ТЭЦ.
3.4.1. Первый вариант
Осенне-зимний период
Вначале произведём расчёт потоков мощности при всех работающих генераторах и трансформаторах без учёта потерь мощности.
Мощность механизмов собственных нужд согласно заданию на проектирование, составляет 10% от установленной мощности ТЭЦ:
МВА;
Рассчитываем полную мощность для СН от каждого источника. Так как на станции 5 котлов, принимаем что на один котел приходится:
В формулах где упоминается ТСН с расщиплением обмотки НН мощность собственных нужд умножаем на два, где без расщипления, то не умножаем.
В осеннее-зимний период все агрегаты загружены на 100%. Поэтому мощность, вырабатываемая генераторами будет соответствовать их номинальной мощности.
Вначале произведём расчёт потоков в блочной части ТЭЦ:
;
Теперь произведём расчёт перетоков мощности через трех-обмоточные трансформаторы в осенне-зимний период.
Полная мощность нагрузки на ГРУ:
.
Полная мощность, потребляемая нагрузкой промышленного района, питающегося от РУ 35 кВ:
Избыток мощности, выдаваемый с ГРУ на обмотки НН трех-обмоточных трансформаторов:
;
Поток мощности, текущий по обмоткам СН трех-обмоточных трансформаторов к нагрузке на РУ 35 кВ:
По первому закону Кирхгофа находим избыток мощности, выдаваемый трех-обмоточными трансформаторами в систему:
;
Как видим из расчётов, в нормальном режиме наиболее загруженными оказались обмотки НН трех-обмоточных трансформаторов.
Теперь произведём расчёт перетоков мощности в ремонтных и аварийных режимах для осенне-зимнего периода.
|
|
|
Для ТЭЦ проверка перетоков мощности через трех-обмоточные трансформаторы должна осуществляться при следующих режимах:
1) при отключении одного из параллельно работающих трех-обмоточных трансформаторов связи;
2) при отключении блока в блочной части ТЭЦ;
3) при отключении генератора, работающего на ГРУ.
Совпадение во времени вышеуказанных событий маловероятно, поэтому потоки рассчитываются для каждого из них в отдельности.
При выходе из строя одного трех-обмоточного трансформатора потокораспределение в остальной части схемы не изменится, поскольку потери в её элементах при выборе структурной схемы не учитываются. По этой причине потоки, приходящиеся на один оставшийся в работе трех-обмоточный трансформатор, будут в два раза больше, чем те же потоки в нормальном режиме.
Рассчитаем потоки при отключении генератора блока 63 МВт, подключенного к РУ 35 кВ. Учтём, что питание механизмов собственных нужд с отключенным генератором будет сохраняться.
;
;
В данном режиме наиболее загруженными оказались обмотки НН трех-обмоточных трансформаторов.
Произведём расчёт потоков мощности при отключении одного генератора, работающего на ГРУ.
;
;
В данном режиме наиболее загруженными вновь оказались обмотки НН трех-обмоточных трансформаторов.
Весенне-летний период
В соответствии с заданием на курсовое проектирование в весенне-летний период генераторы загружены на 40% от своей номинальной мощности. Суточные графики нагрузок на ГРУ и на РУ 35 кВ являются одноступенчатыми, величина потребляемой мощности составляет 67,5 и 90 МВт соответственно. Коэффициенты мощности нагрузок и генераторов примем теми же, что и для осенне-зимнего периода, и неизменными в течение суток.
Вначале так же, как и в предыдущем пункте, произведём расчёт потоков в блочной части ТЭЦ.
Блок 63 МВт.
.
Генератор 63 МВт
;
СН.
;
Полная мощность нагрузки на ГРУ в весенне-летний период:
.
Полная мощность, потребляемая нагрузкой промышленного района:
;
;
Как видим из расчётов, в нормальном режиме наиболее загруженными оказались обмотки СН трех-обмоточных трансформаторов.
Теперь произведём расчёт перетоков мощности в ремонтных и аварийных режимах для весенне-летнего периода.
|
|
|
Теперь рассчитаем потоки при отключении генератора блока 63 МВт, работающего на РУ 35 кВ.
;
;
В данном режиме наиболее загруженными оказались обмотки СН трех-обмоточных трансформаторов. Произведём расчёт потоков мощности при отключении одного генератора, работающего на ГРУ.
;
;
В данном режиме наиболее загруженными оказались обмотки ВН трех-обмоточных трансформаторов.
Изменения частоты в данном варианте не происходит из за диффицита мощности, поскольку мощность, потребляемая из системы, меньше мощности аварийного резерва, а именно:
Следовательно:
Выбор трансформаторов
Выбор трансформаторов включает в себя определение числа, типа и номинальной мощности трансформаторов структурной схемы проектируемой электроустановки
Выбираем трансформаторы блоков 63 МВт:
.
Принимаем к установке по [16], стр. 146-160 2 трансформатора ТДНС-32000/35.
Выбираем трех-обмоточные трансформаторы. Примем два ТДТН 80000/150. Коэффициент систематической перегрузки 
в формулах ниже также примем равным единице по ГОСТ 14209-97. Для нормального режима должны выполняться условия:
Рассмотрим случай при выходе из строя одного параллельно работающего трех-обмоточного трансформатора. Коэффициент загрузки в аварийном режиме 
принимается равным 1,4. Следовательно, должны выполняться условия:
;
При выборе двух ТДТН-80000/110/35 условие выбора на перегрузку 40% не выполняется, тогда примем 3 трансформатора ТДТН-63000/110 и повторим проверку.
Для нормального режима должны выполняться условия:
Рассмотрим случай при выходе из строя одного параллельно работающего трех-обмоточного трансформатора. Должны выполняться условия:
;
Учитывая все условия, к установке по [16], стр. 146-160 принимаем 3 трех-обмоточных трансформатора ТДТН-63000/110.
Таблица 2. Трансформаторы принятые к установке в варианте 1 структурной схемы ТЭЦ
| Тип | Количество |
| ТДНС-32000/35 | |
| ТДТН-63000/110/35 |
3.4.2. Второй вариант
Рассчитаем потоки мощности в осенне-зимнем периоде.
|
|
|
Поскольку число источников питания собственных нужд в данном варианте то же, что и в предыдущих, и источники для их питания СН также отходят от генераторов 63 МВт, то потоки мощности через блочные трансформаторы будут теми же, что и в предыдущих вариантах:
Блок на 63 МВт.
;
Рассчитаем потоки мощности в неблочной части ТЭЦ.
Избыток мощности, выдаваемый на трансформаторы связи:
.
Производим расчёт потоков мощности через блочные трех-обмоточные трансформаторы в нормальном режиме.
Мощность, подтекающая к обмотке НН каждого блочного трех-обмоточного трансформатора:
.
;
;
Как видим из расчётов, в нормальном режиме наиболее загруженными оказались обмотки ВН блочных трех-обмоточных трансформаторов.
Теперь произведём расчёт перетоков мощности в ремонтных и аварийных режимах для осенне-зимнего периода.
Рассчитаем потоки при отказе одного блочного трех-обмоточного трансформатора:
.
;
;
В данном режиме наиболее загруженными оказались обмотки ВН трех-обмоточных трансформаторов.
Произведём расчёт потоков мощности при отключении одного генератора, работающего на ГРУ.
Мощности, выдаваемая через трансформаторы связи на ГРУ:
.
При этом перетоки мощности через каждый блочный трех-обмоточный трансформаторор:
.
;
;
В данном режиме наиболее загруженными оказались обмотки НН трех-обмоточных трансформаторов.
Теперь произведём расчёт потоков мощности в весенне-летнем периоде.
Потоки мощности через блочные трансформаторы блоков останутся что и в первом варианте:
Блок 63 МВт.
.
Генератор 63 МВт
;
СН.
;
Рассчитаем потоки мощности в неблочной части ТЭЦ в весенне-летнем периоде.
Избыток мощности, выдаваемый на трансформаторы связи:
.
Производим расчёт потоков мощности через блочные трех-обмоточные трансформаторы в нормальном режиме.
.
;
;
Как видим из расчётов, в нормальном режиме наиболее загруженными оказались обмотки СН блочных трех-обмоточных трансформаторов.
Теперь произведём расчёт перетоков мощности в ремонтных и аварийных режимах для весенне-летнего периода.
Рассчитаем потоки при отказе одного блочного трех-обмоточного трансформатора:
.
;
;
В данном режиме наиболее загруженными оказались обмотки СН трех-обмоточных трансформаторов.
Произведём расчёт потоков мощности при отключении одного генератора, работающего на ГРУ, в весенне-летний период.
Мощность, подтекающая к ГРУ через трансформаторы связи
.
При этом перетоки мощности через каждый блочный трех-обмоточный трансформатор:
.
;
;
В данном режиме наиболее загруженными оказались обмотки СН трех-обмоточных трансформаторов.
|
|
|
Изменения частоты в данном варианте не происходит из за диффицита мощности, поскольку мощность, потребляемая из системы, меньше мощности аварийного резерва, а именно:
Выбор трансформаторов
Выбираем трансформаторы связи. В нормальном режиме должно выполняться условие:
.
При отказе одного трансформатора связи должно выполняться условии:
.
На данное напряжение нет трансформаторов, удовлетворяющих данным уравнениям, поэтому принимаем 3 трансформатора связи и повторяем расчет.
.
При отказе одного трансформатора связи должно выполняться условии:
.
Поскольку согласно [23] трансформаторы связи могут работать как повышающие в режиме выдачи мощности на РУ 35 кВ и как понижающие при передаче мощности на ГРУ, то в качестве трансформаторов связи необходимо установить трансформаторы с РПН, выпускаются только трансформаторы с расщеплённой обмоткой НН. Таким образом, к установке по [16], стр. 130-160 принимаем 3 трансформатора связи ТДНС-63000/35.
Выберем трехобмоточные трансформаторы
Для нормального режима должны выполняться условия:
Примем трансформатор ТДТН-63000/110/35. Рассмотрим случай при выходе из строя одного параллельно работающего трех-обмоточного трансформатора.
;
Данный трансформатор подходит к установке по всем условиям.
Таблица 3. Трансформаторы принятые к установке в варианте 2 структурной схемы ТЭЦ
| Тип | Количество |
| ТДНС-63000/35 | |
| ТДТН-63000/110/35 |
3.4.3. Третий вариант
Блок на 63 МВт. (рассчитан ранее п.3.4.1)
;
Недостаток мощности, выдаваемый на трансформаторы связи в сторону РУ-35кВ:
.
Избыток мощности, выдаваемый на трансформаторы связи в сторону РУ-110кВ:
.
Теперь произведём расчёт перетоков мощности в ремонтных и аварийных режимах для осенне-зимнего периода.
Рассчитаем потоки при отказе блочного трансформатора 35кВ:
Произведём расчёт потоков мощности при отключении одного генератора, работающего на ГРУ.
Теперь произведём расчёт потоков мощности в весенне-летнем периоде.
Блок 63МВт. (рассчитан ранее п.3.4.1.2)
.
Генратор 63МВт. (рассчитан ранее п.3.4.1.2)
СН. (рассчитан ранее п.3.4.1.2)
Недостаток мощности, выдаваемый на трансформаторы связи в сторону РУ-35кВ:
.
Избыток мощности, выдаваемый на трансформаторы связи в сторону РУ-110кВ:
.
Теперь произведём расчёт перетоков мощности в ремонтных и аварийных режимах для весеннее- летнего периода.
Рассчитаем потоки при отказе блочного трансформатора 35кВ:
Произведём расчёт потоков мощности при отключении одного генератора, работающего на ГРУ.
Изменения частоты в данном варианте не происходит из за диффицита мощности, поскольку мощность, потребляемая из системы, меньше мощности аварийного резерва, а именно:
Выбор трансформаторов
Выбираем трансформаторы связи 35кВ. В нормальном режиме должно выполняться условие:
.
При отказе одного трансформатора связи должно выполняться условии:
.
Примем 2 трансформатора ТРДНС-63000/35.
Выбираем трансформаторы связи 110кВ. В нормальном режиме должно выполняться условие:
.
При отказе одного трансформатора связи должно выполняться условии:
.
Таким образом, к установке принимаем 2 трансформатора связи ТДЦН-125000/110.
Таблица 4. Трансформаторы принятые к установке в варианте 3 структурной схемы ТЭЦ
| Тип | Количество |
| ТДНС-63000/35 | |
| ТДНС-32000/35 | |
| ТДЦН-125000/110 |
Выбор источников питания собственных нужд
|
|
|
