Электрическая часть кэс 8×300 мвт

Санкт-Петербургский Государственный Технический Университет

Электромеханический факультет

Кафедра Электрических станций и автоматизации энергосистем

Работа допущена

к защите

_______ В.К. Ванин

“__”_______2004 г

ВЫПУСКНАЯ РАБОТА БАКАЛАВРА.

Тема: Электрическая часть КЭС 8×300 МВт

Выполнил студент группы №4022/3 Юнгин А.Н.

Руководитель к.т.н. доцент Семенов К.Н.

Санкт-Петербург

2004 г

Оглавление: Стр.

Задание………………………………………………………………………...3

Введение…………………………………...………….…………………….....4
1. Выбор генераторов, повышающих трансформаторов, автотрансформа- торов связи, технико-экономическое обоснование главной схемы электрических соединений станции. Выбор схемы рабочего и резервного электроснабжения потребителей с.н., выбор типа и мощности рабочих и резервных трансформаторов с.н.:

1.1. Выбор генераторов, повышающих трансформаторов, автотрансформаторов связи……………………………………………………...5

1.2. Технико-экономическое обоснование главной схемы электрических соединений станции……………………………………………………………....7

1.3. Выбор схемы рабочего и резервного электроснабжения

потребителей с.н., выбор типа и мощности рабочих и резервных ТСН………8

2. Расчёт токов короткого замыкания для выбора электрооборудования

главной схемы и схемы собственных нужд……………………………………10

2.1. Расчет токов К.З. на шинах ОРУ 220 кВ………………………………....11

2.2. Расчет токов К.З. на шинах ОРУ 500 кВ………………………………....12

2.3. Расчет токов К.З. на выводах генератора………………………………...13

2.4. Расчет токов К.З. на шинах собственных нужд при питании от ТСН….14

2.4. Расчет токов К.З. на шинах собственных нужд при питании от РТСН..15

3. Выбор коммутационных аппаратов, измерительных трансформаторов тока и напряжения, токопроводов и шин распределительных устройств:

3.1. Выбор высоковольтных выключателей………………………………....16

3.2. Выбор разъединителей………………………………………………..….18

3.3. Выбор токопроводов, токоведущих частей и шин РУ……………...….19

3.4. Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения…………21
4. Литература………………………………………………………………….…….24
Введение.

Цель данного курсового проекта - спроектировать главную электрическую схему КЭС на угольном топливе. На станции должны быть установлены восемь агрегатов по 300 МВт каждый.

Связь с энергосистемой осуществляется посредством воздушных линий двух классов напряжения: 220 кВ и 500 кВ. Выдача мощности в систему осуществляется:

220 кВ – 450 МВт по пяти воздушным линиям. (Мощность к.з. на шинах системы – 7000 МВ*А).
500 кВ – остальная мощность. (Мощность к.з. на шинах системы - 12000 МВ*А).

Пояснительная записка содержит:

выбор и технико-экономическое обоснование главной схемы электрических соединений.
выбор генераторов, повышающих трансформаторов, автотрансформаторов связи, рабочих и резервных трансформаторов собственных нужд;
расчет токов короткого замыкания на шинах ОРУ 220 кВ, ОРУ 500 кВ, на выводах генератора, шинах собственных нужд;
выбор коммутационных аппаратов, токопроводов, токоведущих частей и шин распределительных устройств, измерительных трансформаторов тока и напряжения.

На двух чертежах представлены:

главная схема электрических соединений
схема заполнения и план ОРУ 220 кВ;
разрез по ячейкам трансформатора и высоковольтной линии ОРУ 220 кВ.

1.1.Выбор генераторов, повышающих трансформаторов, автотрансформаторов связи.

Выбор генераторов.

Согласно исходным данным, на станции установлено 8 агрегатов мощностью 300 МВт каждый. Согласно справочной литературе [1], выбираю генератор ТГВ-300-2У3. Далее приведены его характеристики:

Тип турбогенератора	ТГВ-300-2У3
Номинальная частота вращения, об/мин	3000
Номинальная полная мощность, МВ*А	353
Номинальная активная мощность, МВт	300
Номинальное напряжение, кВ	20
Номинальный cos, о.е.	0,85
Цена, тыс.руб.	900

Выбор повышающих трансформаторов на напряжение 220 кВ.

Согласно условию:

Из справочной литературы [1] выбираю трансформатор – ТДЦ-400000/220-73У1

Тип трансформатора	ТДЦ-400000/220-73У1
Номинальная полная мощность, МВ*А	400
Напряжение обмотки высшего напряжения, кВ	242
Напряжение обмотки низшего напряжения, кВ	20
Напряжение короткого замыкания, Uk%	11
Мощность потерь на холостом ходу, кВт	330
Мощность потерь при коротком замыкании, кВт	880
Цена, тыс. руб. (цены 1989 года)	389

Выбор повышающих трансформаторов на напряжение 500 кВ.

Согласно условию:

Из справочной литературы [1] выбираю трансформатор – ТДЦ-400000/500

Тип трансформатора	ТДЦ-400000/500
Номинальная полная мощность, МВА	400
Напряжение обмотки высшего напряжения, кВ	525
Напряжение обмотки низшего напряжения, кВ	20
Напряжение короткого замыкания, %	13
Мощность потерь на холостом ходу, кВт	315
Мощность потерь при коротком замыкании, кВт	790
Цена, тыс. руб. (цены 1989 года)	418

Выбор автотрансформаторов связи

Для выбора мощности автотрансформаторов связи необходимо определиться с перетоками мощности. Для этого необходимо рассмотреть несколько возможных вариантов распределительных устройств.

РУ-220 кВ: два блока генератор-трансформатор.

РУ-500 кВ: шесть блоков генератор-трансформатор.

Связь между распределительными устройствами осуществляется посредством

автотрансформатора связи, этот вариант схемы представлен на рисунке 1.

РУ-220 кВ: три блока генератор-трансформатор.

РУ-500 кВ: пять блоков генератор-трансформатор.

Связь между распределительными устройствами осуществляется посредством

автотрансформатора связи, этот вариант схемы представлен на рисунке 2.

Выбираем автотрансформатор для связи РУ высокого и среднего напряжения:

Для 1 варианта схемы соединений через трансформатор в нормальном режиме будет протекать мощность:

2(S_{ном г}-S_с.н.)-S_макс.=2*(353-24.71)-529 = 127.6 МВА,

а в аварийном режиме (при отказе блока на стороне 220 кВ)

(S_{ном г}-S_с.н.)-S_макс=(353-0,07*353)-529= -200,71 МВА.

Для 2 варианта схемы в нормальном режиме протекает

3(S_{ном г}-S_с.н.)-S_макс.=3*(353-24.71)-529 = 455.87 МВА

а в аварийном режиме

2(S_{ном г}-S_с.н.)-S_макс.=2*(353-24.71)-529 = 127.6 МВА

Варианты схем распределительных устройств:

Для варианта 1 выберем АТДЦТН-250000/500/220

Тип трансформатора	АТДЦТН-250000/500/220
Номинальная полная мощность, МВА	250
Напряжение обмотки высшего напряжения, кВ	500
Напряжение обмотки низшего напряжения, кВ	38,5
Напряжение короткого замыкания, %	13
Мощность потерь на холостом ходу, кВт	200
Мощность потерь при коротком замыкании, кВт	690
Цена, тыс. руб. (цены 1989 года)	375,5

Для варианта 2 выберем АТДЦН-500000/500/220

Тип трансформатора	АТДЦН-500000/500/220
Номинальная полная мощность, МВА	500
Напряжение обмотки высшего напряжения, кВ	500
Напряжение обмотки низшего напряжения, кВ	230
Напряжение короткого замыкания, %	12
Мощность потерь на холостом ходу, кВт	220
Мощность потерь при коротком замыкании, кВт	1050
Цена, тыс. руб. (цены 1989 года)	515,1

1.2.Технико-экономический анализ вариантов схемы.

Технико-экономическое сравнение схем провожу по приведённым затратам.

Для этого рассчитаю капитальные затраты:

оборудование

стоим. ед.

1 вариант

2 вариант

тыс. руб.

число ед.

сумма

число ед.

сумма

ТГВ-300-2У3

900

8

7200

8

7200

ТДЦ-400000/220-73У1

389

2

778

3

1167

ТДЦ-400000/500

418

6

2580

5

2090

АТДЦН-500000/500/220

515,5

-

-

1

515,1

АТДЦТН-250000/500/220

375,5

1

375,5

-

-

ячейка ОРУ 220кВ

79,5

9

715,5

10

795,5

ячейка ОРУ 500кВ

251,6

11

2767,6

10

2516

Итого К*30:

430388

428493

(Цены 2003 года были получены путем умножения цен 1989 года на поправочный коэффициент – 30).

Определяем эксплуатационные издержки: И=

где а – отчисления на амортизацию 8%, W – годовые потери энергии в электроустановке,  - средняя себестоимость потерь электроэнергии 30 коп/кВт*ч.

Потери электроэнергии в блочных трансформаторах: W=

220 кВ: W₂₂₀=330*8160+880*(328,29/400)²*6000=6249400кВт;
500 кВ: W₅₀₀=315*8160+790*(328,29/400)²*6000=5763200кВт;

Потери электроэнергии в автотрансформаторах:

W_1-ат=200*8760+690*(128/250)²*6000=2837200 кВт

W_2-ат=220*8760+1050*(455/500)²*6000=7144200 кВт

Стоимость потерь энергии в трансформаторах для обоих вариантов:

И_пот1=0,3*10*(W₂₂₀*N_1-220+W₅₀₀*N_1-500+W_1-ат*N_ат)= 14974,56тыс. руб.

И_пот2=0,3*10*(W₂₂₀*N_2-220+W₅₀₀*N_2-500+W_2-ат*N_ат)= 16412,52тыс. руб.

Приведённые затраты: З=р_н*К+И, где р_н- нормативный коэффициент экономической эффективности, равный 0,15

составляющие годовых	1 вар	2 вар
эксплуатационных расходов, тыс. руб./год	1 вар	2 вар
отчисления на амортизацию а*К/100	34427,04	34279,44
стоимость потерь энергии И_пот	14974,56	16412,52
итого И	49401,6	50691,96
приведённые затраты З:	113952,3	114965,9

Разница между вариантами составляет:<5%

Из полученных результатов видно, что экономически более целесообразно реализовывать вариант №1, т.е. к ОРУ 220кВ подключаются 2 блока генератор-трансформатор, а к ОРУ 500 кВ – 6 блоков генератор трансформатор.

Т.к. на напряжении 220 кВ предусмотрена выдача мощности по 5 линиям, то ОРУ 220 кВ целесообразно выполнить по схеме двух рабочих систем шин с обходной с секционированием рабочей шины, по требованиям надежности – ОРУ 500 кВ сооружается по схеме 4/3 с неполной цепочкой.

1.3. Выбор схемы рабочего и резервного электроснабжения потребителей с.н., выбор типа и мощности рабочих и резервных ТСН.
На КЭС для питания собственных нужд применяется напряжение 6,3 кВ для питания мощных двигателей и напряжение 380/220 В для питания маломощных двигателей и осветительной нагрузки. На КЭС на угле мощность, потребляемая на собственные нужды, составляет 58%. Возьмём эту величину равной 7%. В этом случае мощность на каждый блок будет составлять 300*0,9*0,07=18,9 МВА. На каждый энергоблок будет ставиться свой рабочий ТСН. Количество энергоблоков на станции 8, поэтому требуется установка 2 резервных ТСН.

Выберу рабочий трансформатор собственных нужд [1]:

Тип трансформатора	ТРДНС-25000/20
Номинальная полная мощность, МВА	25
Напряжение обмотки высшего напряжения, кВ	20
Напряжение обмотки низшего напряжения, кВ	6,3–6,3
Напряжение короткого замыкания ВН-НН, %	10,5
Напряжение короткого замыкания НН1-НН2, %	30
Мощность потерь на холостом ходу, кВт	25
Мощность потерь при коротком замыкании, кВт	115
Цена, тыс. руб. (цены 1989 года)	68

Питание резервных трансформаторов собственных нужд осуществляется с РУ наименьшего напряжения, т.е. с ОРУ 220 кВ. Мощность РТСН, исходя из опыта эксплуатации, выбирается на ступень выше, чем мощность рабочего ТСН, поэтому принимаю трансформатор ТРДНС-32000/220 со следующими характеристиками [1]:

Тип трансформатора	ТРДН-32000/220
Номинальная полная мощность, МВА	32
Напряжение обмотки высшего напряжения, кВ	230
Напряжение обмотки низшего напряжения, кВ	6,3–6,3
Напряжение короткого замыкания ВН-НН, %	11,5
Напряжение короткого замыкания НН1-НН2, %	28
Мощность потерь на холостом ходу, кВт	45
Мощность потерь при коротком замыкании, кВт	150
Цена, тыс. руб.	119,6