Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Выбор схем распределительных устройств ТЭЦ с учётом ущерба от перерыва в электроснабжении и потери генерирующей мощности

Выбор схемы РУ 110 кВ

Распределительные устройства повышенных напряжений должны удовлетворять следующим требованиям общего характера:

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.

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.

Для начала определимся с выбором типа РУ. Закрытые РУ целесообразно применять при дефиците территории для строительства, при суровых климатических условиях (крайне низкие температуры, гололёд, близость к морю и т. д.) или же при наличии в атмосфере агрессивных веществ. В остальных случаях на настоящее время более выгодным экономически является сооружение ОРУ. Поскольку на современных алюминиевых производствах применяются эффективные системы очистки дымовых газов и содержание в них агрессивных веществ, таких как соединения фтора, минимально, а кроме того расстояние, на котором будет иметь место максимальная концентрация агрессивных веществ, значительно дальше места установки ТЭЦ (см. розу ветров и ситуационный план на рисунке 1), то принимаем вариант с открытыми распределительными устройствами на 110 и 220 кВ.

Согласно заданию на проектирование, необходимо разработать схему ОРУ 110 кВ. Выбор оптимальной схемы ОРУ проводится на основании технико-экономического сравнения вариантов схем с учётом ущерба от потери генерирующей мощности и недоотпуска электроэнергии потребителям.

Для определения ущерба от отказа выключателей необходимо провести 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. По вертикали фиксируется ряд учитываемых элементов (i-й ряд), а по горизонтали - ряд расчётных нормальных и ремонтных режимов (j-й ряд).

К РУ-110 кВ присоединены 2 автотрансформатора блока, 3 трансформатора связи, а также 4 линии электропередачи, по которым выработанная энергия передается потребителю. Всего 9 присоединений.

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

Рисунок 15. Схема ОРУ-110 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). Установим, что за 1СШ закреплены Т5, W1, W3, Т3, АТС1, а за 2СШ закреплены Т4, W2, W4, АТС2.

Таблица 6

Отказ

Норм. Режим

Ремонтный и аварийный режим выключателя

выкл-ля

Q₁

_АТ1/tОП

-----

_АТ1/tр

_{Все на ton}

Т5/t_ОП

W1/t_ОП

W3/t_ОП

T3/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

T3/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

T3/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

T3/t_ОП

_АТ1/tОП

------

_АТ1/tОП

_{Все на ton}

Т5/t_ОП

Т5/tр

W1/t_ОП

W3/t_ОП

T3/t_ОП

Q₀

_АТ1/tОП

_АТ1/tр

_АТ1/tОП

------

Т5/t_ОП

Т5/t_р

Т5/t_ОП

W1/t_ОП

W1/t_р

W1/t_ОП

W3/t_ОП

W3/t_р

W3/t_ОП

T3/t_ОП

АТ2/t_ОП

Т4/t_ОП

Т4/t_р

Т4/t_ОП

W2/t_ОП

W2/t_р

W2/t_ОП

W4/t_ОП

W4/t_р

Q_S

_АТ1/tОП

------

Т5/t_ОП

W1/t_ОП

W3/t_ОП

T3/t_ОП

АТ2/t_ОП

Т4/t_ОП

W2/t_ОП

W4/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-110 кВ (Вариант №2).

Нормально обе системы шин находятся под напряжением, и шиносоединительные выключатели включены. Установим, что за 1СШ закреплены T5, W1, W3, Т3, а за 2СШ закреплены T4, W2, W4, АТ2. Автотрансформатор АТ1 нормально подключен к обеим системам шин.

Таблица 7

Отказ

Норм. Режим

Ремонтный и аварийный режим выключателя

выкл-ля

QK1

QK2

Q₁

Т5/t_ОП

-----

Т5/t_ОП

W1/t_ОП

W1/tр

W3/t_ОП

T3/t_ОП

T3/tОП

T3/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

T3/t_ОП

T3/tОП

T3/t_ОП

Q₅

Т5/t_ОП

------

Т5/t_ОП

W1/t_ОП

W3/t_ОП

W3/t_р

T3/t_ОП

T3/tОП

T3/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

T3/t_ОП

W5/tр

T3/t_ОП

Q₀

Т5/t_ОП

АТ2/t_ОП

Т5/t_р

Т5/t_ОП

АТ2/t_ОП

АТ2/t_р

Т5/t_ОП

------

W1/t_р

Т4/t_ОП

Т4/t_р

W1/t_ОП

Т4/t_оп

Т4/t_ОП

W1/t_ОП

W3/t_ОП

W2/t_р

W2/t_ОП

W3/t_ОП

W3/t_р

W2/t_ОП

W3/t_ОП

T3/t_ОП

W4/t_ОП

W5/t_ОП

T3/t_ОП

W4/t_р

W4/t_ОП

T3/t_ОП

QK1

_АТ1/tОП

Т5/t_ОП

W1/t_ОП

W3/t_ОП

T3/t_ОП

QK2

АТ2/t_ОП

Т4/t_ОП

W2/t_ОП

W4/t_ОП

_АТ1/tОП

Расчёт ущерба

Согласно [16], для выключателей 110 кВ определены следующие показатели надёжности:

; ; ; .

Определим вероятность ремонтных режимов для каждого выключателя:

Тогда вероятность нормальных режимов для варианта 1:

а для варианта 2:

Время простоя блока:

где

- среднее время восстановления отказавшего -ого выключателя;

- средняя длительность планового ремонта -ого выключателя.

Время оперативных переключений:

(в таблицах обозначено как - время всех операций),

- время оперативных переключений;

- время пуска энергоблока из горячего состояния для ТЭС.

Число часов использования установленной мощности станции определено ранее и составляет .

Потеря генерирующей мощности в год из-за отказов выключателей во время нормального режима определяется по формуле:

Потеря генерирующей мощности в год из-за отказов выключателей во время ремонтного режима определяется по формуле:

Недоотпуск электроэнергии потребителю определяется по аналогичной формуле:

Как видим, для определения недоотпуска в нормальном и ремонтном режимах в формулу вводится соответствующая вероятность режима по аналогии с формулами для потерь генерирующей мощности при отказе трансформаторов в предыдущем пункте курсового проекта.

Для схемы варианта 1 определим потери генерирующей мощности:

Потери генерируемой мощности в год из-за отказов выключателей во время нормального режима:

Потери генерируемой мощности в год из-за аварийных ситуаций во время ремонтного режима:

Ущерб потребителю в год из-за отказов выключателей во время нормального и аварийного режима:

Для схемы варианта 2 определим потери генерирующей мощности:

Потери генерируемой мощности в год из-за отказов выключателей во время нормального режима:

Потери генерируемой мощности в год из-за аварийных ситуаций во время ремонтного режима:

Ущерб потребителю в год из-за отказов выключателей во время нормального и аварийного режима:

Теперь рассчитаем величину ущерба. Расчёт будем вести также в ценах 1982 года из тех же соображений, что и при технико-экономическом сравнении вариантов структурных схем ТЭЦ.

Удельный ущерб для энергосистемы согласно [17], стр. 97 рекомендуется принять равным 0,15 руб./(кВт∙ч). Тогда ущерб для энергосистемы для варианта 1:

То же для варианта 2:

Расчёт капиталовложений

Капиталовложения складываются из двух составляющих:

где:

- суммарная расчетная стоимость шин;

- суммарная расчетная стоимость ячеек выключателей.

Составляющая стоимости шин в обоих вариантах примем одинаковой, поэтому при определении капиталовложений её учитывать не будем.

Выключатели для технико-экономического сравнения вариантов схем РУ также разрешается выбирать по укрупнённым показателям стоимости. Таким образом, определение капиталовложений в учебном проектировании производится без выбора выключателя по номинальному току и отключающей способности при КЗ.

Согласно [16], стр. 577 стоимость одного выключателя на ОРУ 110 кВ составляет 33 тыс. руб. (выключатель ВВУ-110-40/2000-У1). Тогда капиталовложения для варианта 1:

Для варианта 2:

Расчет издержек

Годовые издержки:

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);

- затраты на эксплуатацию в год.

При , , по [], стр. 77. Тогда издержки для вариантов 1:

Для варианта 2:

Расчёт приведённых затрат

Результаты расчёта сведём в следующей таблице:

Таблица 9. Определение приведённых затрат

	Вариант 1	Вариант 2
Капитальные затраты К, тыс. руб.
Ущерб У, тыс. руб./год	0,552	0,373
Годовые издержки И, тыс. руб./год	132,13	132,13
Приведенные затраты З, тыс. руб./год	495,68	495,5

Определим разницу в величине приведённых затрат:

Так как разница в приведенных затратах не различается, то принимаем Вариант 1, так как он считается типовым.

Выбор схемы РУ 220 кВ

Согласно структурной схеме по рекомендациям из [17] применяем двойную систему сборных шин с обходной. Количество присоединений на ОРУ 220 кВ равно 5.

Рисунок 17. Схема ОРУ-220кВ: Двойная система шин с обходной

Выбор схемы ГРУ 10 кВ

На ГРУ применяем одинарную систему сборных шин с секционированнием на три секции.

Рисунок 18. Выбранная схема ГРУ 10 кВ (одинарная система сборных шин с секционированием на три секции)

Произведём выбор секционных реакторов для ограничения токов короткого замыкания в зоне сборных шин, присоединений генераторов и автотрансформаторов. В общем случае установка секционных реакторов должна обосновываться после технико-экономического сравнения вариантов главных схем без реакторов и с реакторами. Однако в курсовом проектировании такой задачи не ставится. Принимается, что на ГРУ необходима установка секционных реакторов. Согласно [5], стр. 165 для секционных реакторов обычно принимают , а сопротивление по [23], стр. 148 выбирают максимально возможным из указанных в каталоге для намеченного типа реактора. Задав сопротивление реактора, рассчитывают ток КЗ на шинах установки. Если ток окажется больше ожидаемого, следует изменить сопротивление реактора и повторить расчёт.

Номинальный ток генератора Т3В-63-2У3 по [11] равен 7210 А. Тогда примем:

По [16], стр. 338-354 наибольший номинальный ток серийно выпускаемых одинарных реакторов при их естественном охлаждении составляет 4000 А, что меньше необходимого. По этой причине для установки применяем реакторы РБДГ 10-4000-0,18У3 с принудительным воздушным охлаждением на напряжение 10 кВ с индуктивным сопротивлением 0,18 Ом, имеющего при естественном охлаждении номинальный ток 4000 А. Обдувка реакторов воздухом с помощью вентиляторов позволит увеличить значение номинального тока до необходимого.

Проверяем выбранный реактор на потерю напряжения в нормальном режиме:

Потеря напряжения меньше 5%, следовательно, выбранный реактор пригоден к установке.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒

Воспользуйтесь поиском по сайту: