Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Расчет токов короткого замыкания.

Расчет ущерба.

Расчет показателей надежности структурных схем.

При проектировании структурной схемы варьируемыми элементами являются только трансформаторы (автотрансформаторы) блоков и связей между РУ. Поэтому рассматривают отказы этих элементов и их расчетные последствия. На данном этапе принимают, что схемы всех РУ одинаковы. Так как число элементов структурной схемы относительно невелико, то таблицу расчетных связей можно не составлять.

Отказ трансформатора блока приводит к аварийной потере мощности генератора на время восстановительного ремонта трансформатора. Такие последствия будут иметь место при всех состояниях структурной схемы, за исключением ремонтного состояния блока. Соответственно среднегодовой недоотпуск электроэнергии в систему из-за отказов трансформатора единичного блока определяют следующим образом (если нет генераторного выключателя):

где

- учитывает график работы генератора ( - число часов использования установленной мощности генератора);

, - частота отказов и среднее время восстановления трансформатора (автотрансформатора);

- вероятность ремонтного состояния блока, определяемая следующим выражением:

где

, , , - показатели ремонтируемого элемента (в данном случае энергоблока).

Т.к. известны характерные графики нагрузки генератора в зимние и летние сутки, то число часов использования установленной мощности, ч/год, будет:

- электроэнергия, вырабатываемая генератором за зимние и летние сутки, кВт·ч

N_З, N_Л – число рабочих суток в зимнем и летнем периоде соответственно

Если генераторный выключатель есть, среднегодовой недоотпуск электроэнергии определяется, как:

где

и - частота отказов и среднее время восстановления генераторного выключателя.

Для АТБ и АТС необходимо также учитывать потерю транзитной мощности, но при условии, что при выходе из строя элемента (АТБ, АТС или ВГ) происходит аварийное снижение генерирующей мощности других энергоблоков.

Показатели надежности электрооборудования:

Параметр потока отказов , ;

Среднее время восстановления , ;

Частота текущих ремонтов , ;

Продолжительность текущего ремонта , .

По [1], стр. 487-499:

Таблица 4.

Оборудование	,	,	,	,
Трансформаторы с	0.053		1.0
Трансформаторы с			1.0
Воздушные выключатели	0.04		0.2

Произведём расчёт ущерба из-за отказа оборудования для каждого варианта.

Вариант 1

Определим вероятность ремонтных режимов трансформаторов с :

Вероятность ремонтных режимов трансформаторов :

Вероятность ремонтного состояния АТБ:

Среднегодовая потеря генерирующей мощности от блока 300МВт, подключенного к РУ 500 кВ, из – за отказа ТБ или ВГ:

Среднегодовая потеря генерирующей мощности от блока 300МВт, подключенного к РУ 220 кВ, из – за отказа ТБ или ВГ:

Среднегодовая потеря генерирующей мощности от блока 200МВт, подключенного к РУ 500 кВ, из – за отказа ТБ или ВГ:

Среднегодовая потеря генерирующей мощности от блока 200МВт, подключенного к РУ 500 кВ, из – за отказа АТБ или ВГ:

При выборе автотрансформаторов блоков было проверено, что выход из строя одного автотрансформатора не приведет к нарушению связи между РУ и вся необходимая мощность может быть передана на РУ 220 кВ. Таким образом, отказ одного автотрансформатора не вызовет недоотпуска электроэнергии нагрузке.

При всех вариантах потери генерирующей мощности дефицита мощности на шинах связи с системой не будет. По этой причине ущерб от изменения частоты равен нулю. Энергоснабжение потребителей промышленного района на РУ 220 кВ очень надежно, поскольку во всех аварийных и ремонтных режимах передается достаточное количество электроэнергии. Таким образом, математическим ожиданием недоотпуска электроэнергии местной нагрузке можно пренебречь.

За счёт отказа выключателей возможна потеря цепи в двухцепных линиях. Однако каждая цепь рассчитывается на передачу в послеаварийном режиме мощности, приходящейся на обе цепи в нормальном режиме. Поэтому недоотпуска электроэнергии потребителю не будет. При передаче электроэнергии по одной цепи вместо двух увеличиваются потери мощности и напряжения, однако этими факторами в курсовом проектировании пренебрегают.

Определим суммарный среднегодовой недоотпуск электрической энергии для варианта 1:

Вариант 3

При выборе автотрансформаторов связи было проверено, что выход из строя одного автотрансформатора не приведет к нарушению связи между РУ и вся необходимая мощность может быть передана на РУ 220 кВ. Таким образом, отказ одного автотрансформатора не вызовет потери генерирующей мощности и недоотпуска электроэнергии.

Потери генерирующей мощности и недоотпуска электроэнергии потребителям при отказе прочих элементов не будет по тем же причинам, что приведены в предыдущем варианте.

Определим суммарный среднегодовой недоотпуск электрической энергии для варианта 3:

Приняв по [2], стр. 97 удельный ущерб , определим среднегодовой ущерб. Ущерб будет только от потери генерирующей мощности, так как ущерб потребителям (промышленному району на РУ 220 кВ) равен нулю, ущерб от изменения частоты также равен нулю, а косвенный ущерб (экологический, социальный и т. п.) в учебном проектировании не учитывается.

Для Схемы №1:

Для Схемы №3:

Расчет годовых издержек.

Годовые издержки производства (годовые эксплуатационные расходы) складываются из трех составляющих:

где

- амортизационные отчисления (отчисления на реновацию и капитальный ремонт);

- норма амортизационных отчислений за 1 год;

- издержки на обслуживание электроустановки (на текущий ремонт и зарплату персонала);

- норма отчислений на обслуживание за 1 год;

- издержки, обусловленные потерями энергии в варианте проектируемой установки;

- удельные затраты на возмещение потерь, ;

- годовые потери энергии, .

Для силового электротехнического оборудования и РУ установлены следующие нормы отчислений:

При , .

Амортизационные отчисления для Схемы №1:

Амортизационные отчисления для Схемы №3:

Определим издержки на обслуживание электроустановки.

Так как зависит от напряжения, то сперва вычислим капитальные затраты на оборудование ниже и оборудование не меньше .

Издержки на обслуживание электроустановки для Схемы №1:

Издержки на обслуживание электроустановки для Схемы №3:

Для определения издержек из-за потерь энергии в установке, вычислим потери в трансформаторах и автотрансформаторах.

Так как на стадии проектирования подробные характеристики потребителей обычно отсутствуют, то расчет потерь энергии можно вести приближенно через время максимальных потерь ([1], стр. 546):

где

- время планового ремонта трансформатора в год (согласно [1], стр. 488. Оно составляет 30 часов для трансформаторов с номинальной мощностью более 80 МВА и 28 часов для трансформаторов с номинальной мощностью 10-80 МВА);

- время наибольших потерь, определяемое через по [1], стр.546.

Тогда для одноступенчатого графика

Рассчитываем годовые потери в трансформаторах для каждого варианта(трансформатоы ТДЦ- 400000/220 не учитываем, так как присутствует поровну в обоих вариантах). Максимальные перетоки мощности берутся для нормального режима, так как аварийные и ремонтные режимы относительно кратковременны.

Вариант 1

Для автотрансформатора блока АОДЦТН-500000/500/220:

Определим максимальные мощности, протекающие в обмотках одного АТ блока зимой и летом и выберем из них максимальные, так как расчет ведем через время максимальных потерь. Для зимы:

; ;

Для лета:

; ;

Выберем максимальные из них для обмоток:

;

Годовые потери электроэнергии для одного автотрансформатора:

Суммарные годовые потери электроэнергии для варианта 1:

Вариант 3

Для трансформатора ТДЦ-250000/500:

Для автотрансформатора связи АТДЦТН 250000/500/220:

где Smax было найдено при выборе АТС (нормальные режимы).

Суммарные годовые потери электроэнергии для варианта 1:

Приняв по [2], стр. 79. определим издержки, обусловленные потерями энергии для Схемы №1:

Издержки, обусловленные потерями энергии для Схемы №3:

Суммарные издержки для Схемы №1:

Суммарные издержки для Схемы №3

6.4. Определение оптимального варианта структурной схемы КЭС.

Таблица 5

	Схема №1	Схема №3
Капитальные затраты,	3139,2	3771,3
Ущерб,	988,8	988,2
Годовые издержки,	268,36
Приведенные затраты, , (по [1], стр.545)	1633,86	1769,86

, то есть разница более 5%.

Следовательно останавливаем свой выбор на первом варианте структурной схемы.

ВЫБОР РУ-220 и РУ-500.

Особенности исходных условий РУ повышенных напряжений позволяют сформулировать следующие требования общего порядка, которым они должны удовлетворять:

1. Ремонт выключателей напряжением 110 кВ и выше должен производиться без отключения присоединения из-за высокой ответственности присоединений повышенного напряжения.

2. Отключение ВЛ должно осуществляться не более чем двумя выключателями, отключение трансформаторов – не более чем тремя выключателями.

3. Отказы выключателей в РУ как при нормальном, так и при ремонтном состоянии схемы не должны приводить:

а) к одновременной потере обеих параллельных транзитных линий одного направления, если учитывать повышенные требования к надёжности двухцепной связи;

б) к одновременному отключению нескольких линий, при которой нарушается устойчивость работы энергосистемы.

Применительно к электростанциям районного типа необходимо, чтобы при отказах выключателей в РУ при нормальном состоянии схемы отключалось бы не более одного блока, а при ремонтном состоянии схемы – не более двух блоков.

Электрических схем РУ повышенных напряжений много и они разнообразны. Однако перебор всех существующих схем электрических соединений нерационален. В зависимости от исходных условий можно примерно очертить группу электрических схем, в пределах которой следует в свою очередь намечать конкурентоспособные варианты решений.

Проводем анализ двух схем с помощью таблично-логического метода. Этот метод предполагает поочерёдное целенаправленное (только для расчётных аварийных ситуаций) рассмотрение отказов элементов электроустановки с выявлением их последствий в нормальном и аварийных состояниях. Расчёт ведут в табличной форме, причём по вертикали фиксируется ряд учитываемых элементов (i -й ряд), а по горизонтали – ряд расчётных режимов (j -й ряд).

На основании технико-экономического сравнения вариантов структурных схем был принят к рассмотрению вариант 1. Согласно этому решению к РУ 500 кВ присоединены 2 автотрансформатор блока, а также 2 линии электропередачи, по которым выработанная энергия передается в систему. Всего 4 присоединений.

Рисунок 14 Полуторная схема (3/2) – три выключателя на два присоединения

Выбор РУ-220.

К РУ-220 кВ присоединены 2 автотрансформатора блока, 2 трансформатора блоков, а также 5 линии электропередачи, по которым выработанная энергия передается в систему, 2 РТСН. Всего 11 присоединений.

Вариант №1. Схема с двумя несекционированными системами сборных шин и с обходной системой.

Рисунок 15. Схема ОРУ-220 кВ (Вариант №1).

Для анализа составляем таблицу, характеризующую потери генерирующих мощностей при ремонте одного выключателя и параллельном отказе другого. При отказе выключателя ущерб рассматривается для системы и для потребителя (нагрузки). Присоединения с РТСН не рассматриваем. Установим, что за 1СШ закреплены Т5, W1, W3, W5, АТС1, а за 2СШ закреплены Т4, W2, W4, АТС2.

Таблица 6

Отказ

Норм. Режим

Ремонт выключателя

выкл-ля

Q₁

_АТ1/tОП

-----

_АТ1/tр

_{Все на ton}

Т5/t_ОП

W1/t_ОП

W3/t_ОП

W5/t_ОП

Q₂

_АТ1/tОП

------

Т5/t_ОП

_АТ1/tОП

_АТ1/tр

_{Все на ton}

Т5/t_ОП

W1/tр

Т5/t_ОП

W1/t_ОП

W1/tр

W3/t_ОП

W1/tр

W1/t_ОП

W3/t_ОП

W5/t_ОП

W3/t_ОП

W5/t_ОП

Q₃

АТ2/t_ОП

АТ2/tр

------

АТ2/tр

_{Все на ton}

Т4/t_ОП

W2/t_ОП

W4/t_ОП

Q₄

АТ2/t_ОП

------

АТ2/t_ОП

_{Все на ton}

Т4/t_ОП

W2/t_ОП

W2/tp

W4/t_ОП

Q₅

АТ2/t_ОП

------

АТ2/t_ОП

_{Все на ton}

Т4/t_ОП

Т4/tр

W2/t_ОП

W4/t_ОП

Q₆

_АТ1/tОП

------

_АТ1/tОП

_{Все на ton}

Т5/t_ОП

W1/t_ОП

W3/t_ОП

W3/tр

W5/t_ОП

Q₇

АТ2/t_ОП

------

АТ2/t_ОП

_{Все на ton}

Т4/t_ОП

W2/t_ОП

W4/t_ОП

W4/t_Ор

Q₈

_АТ1/tОП

------

_АТ1/tОП

_{Все на ton}

Т5/t_ОП

Т5/tр

W1/t_ОП

W3/t_ОП

W5/t_ОП

_АТ1/tОП

------

_АТ1/tОП

_{Все на ton}

Т5/t_ОП

Т5/tр

W1/t_ОП

W3/t_ОП

W5/t_ОП

Q₀

------

Q_S

_АТ1/tОП

------

Т5/t_ОП

W1/t_ОП

W3/t_ОП

W5/t_ОП

АТ2/t_ОП

Т4/t_ОП

W2/t_ОП

W4/t_ОП

Примечание: по горизонтали указаны выключатели, выведенные в плановый ремонт, а по – вертикали – отказ которых и рассматривается. В клетках таблицы: в числителе – потерянная генерируемая мощность (МВт), а в знаменателе – время, на которое она потеряна (оп – на период оперативных переключений (1 час); р – время ремонта (45 часов)).

Вариант №2. Схема с двумя несекционированными системами сборных шин с двумя последовательными шиносоединительными выключателями и с обходной системой шин

Рисунок 16. Схема ОРУ-220 кВ (Вариант №2).

Нормально обе системы шин находятся под напряжением, и шиносоединительные выключатели включены. Установим, что за 1СШ закреплены T5, W1, W3, W5, а за 2СШ закреплены T4, W2, W4, АТ2. Автотрансформатор АТ1 нормально подключен к обеим системам шин.

Таблица 7

Отказ

Норм. Режим

Ремонт выключателя

выкл-ля

QK1

QK2

Q₁

Т5/t_ОП

-----

Т5/t_ОП

W1/t_ОП

W1/tр

W3/t_ОП

W5/t_ОП

Q₂

АТ2/t_ОП

------

АТ2/t_ОП

Т4/t_ОП

W2/t_ОП

W2/t_р

W4/t_ОП

Q₃

АТ2/t_ОП

------

АТ2/t_ОП

Т4/t_ОП

Т4/tр

W2/t_ОП

W4/t_ОП

Q₄

Т5/t_ОП

Т5/tр

------

Т5/tр

W1/t_ОП

W3/t_ОП

W5/t_ОП

Q₅

Т5/t_ОП

------

Т5/t_ОП

W1/t_ОП

W3/t_ОП

W3/t_р

W5/t_ОП

Q₆

АТ2/t_ОП

------

АТ2/t_ОП

Т4/t_ОП

W2/t_ОП

W4/t_ОП

W4/t_р

Q₇

АТ2/t_ОП

АТ2/tр

------

АТ2/tр

Т4/t_ОП

W2/t_ОП

W4/t_ОП

Q₈

Т5/t_ОП

------

Т5/t_ОП

W1/t_ОП

W3/t_ОП

W5/t_ОП

W5/tр

W5/tр <

12 3 4 5 6 7 8 Следующая ⇒

Воспользуйтесь поиском по сайту: