Проект по разработке электрической схемы ТЭЦ

1. Разработка электрической  схемы ТЭЦ

1. Определение расчетной мощности для выбора трансформаторов

связи с системой

 

     Так как мы имеем удаленного потребителя и генератор, который присоединен через трансформатор к РУ высокого напряжения с системой, то нам необходимо использовать структурную схему, общий вид которой приведен на рисунке 1.1 

       

     Рисунок 1.1 Структурная схема ТЭЦ 

     Структурная схема рисунка 1.1 соответствует ТЭЦ, имеющей удаленного потребителя P₁ (ремонтно-механическое предприятие), которого невозможно запитать с шин генераторного напряжения ввиду недостаточного уровня напряжения и нерационально запитывать с шин высокого напряжения, по которому осуществляется связь ТЭЦ с системой. Уровень напряжения удаленного потребителя определен по таблице 1.3 [1]:

     Так как P₁=80МВт, а ℓ₂=50км, то из таблицы 1.3 уровень напряжения будет равен 110кВ и запитан P₁ с шин среднего напряжения воздушными линиями электропередач.

     С шин генераторного напряжения производится отбор мощности  на удовлетворения потребности в электрической энергии  промышленному потребителю P₂ (тяжелое машиностроение), осветительная нагрузка Р_осв, бытовая нагрузка Р_быт и собственные нужды самой станции Р_сн.

      По степени ответственности электроснабжения потребители относятся к I и II категориям.

     Предполагается, что все перечисленные потребители находятся в пределах оптимальных расстояний от станции и уровень напряжения на шинах генераторного напряжения 10,4кВ является достаточным для рациональной передачи мощности к перечисленным потребителям. Тогда при заполнении таблицы 1, соответствующей данному варианту структурной схемы, колонки 5, 6, 7 заполняются с учетом изменения мощности потребителей в течение суток в соответствии с графиками из приложения 1 [1, рисунки П.1.1, П.1.2, П.1.12]. В исходных данных задания на курсовой проект приведены значения активной мощности, соответствующей 100% мощности потребления из графика.

     Потребление мощности на технологические нужды  станции Р_сн для ТЭЦ составляет приблизительно 10% от установленной мощности генераторов и предполагает работу ТЭЦ на твердом топливе (графа 8 таблица 1.1). В аварийном режиме считается останов одного генератора станции большей мощности в зимний период (графа 3 таблица 1). Потребление на собственные нужды станции в этом случае уменьшаться, и это отражается в графе 9 таблицы 1.1. В течении суток потребление на собственные нужды считаются неизменными.

     В графе 2 заносится полная установленная  мощность генераторов, рассчитывается по формуле 1.1, МВА:

                                ,                                                            (1.1)

где - активная мощность генератора, МВт;

       - коэффициент мощности генератора;

      - количество генераторов, работающих на шины, с которых отбирается мощность потребителей.

     В графе 10 таблицы 1.1 заносится суммарная  активная мощность потребителей получающих мощность с шин генератора в зимний период и рассчитывается по формуле  1.2, МВт:

                                                                                           (1.2)

     В графе 11 таблицы 1.1 рассчитываются полная мощность потребителей получающих мощность с шин генератора в зимний период по формуле 1.3, МВА, где для осветительной нагрузки принимается, что :

                                                                                      (1.3) 

     В графе 16 таблицы 1.1 рассчитывается значение полной мощности, передаваемой через трансформаторы связи в систему по формуле 1.4, МВА:

                                                                                                   (1.4)

      Графы 12, 13 таблицы 1.1 летнего периода определяются аналогично, что за зимний период, по приложению 1 [1, рисунки П.1.1, П.1.2].

 Графа 17 таблицы 1.1 определяется также, как и за зимний период по формуле 1.4.

      Аварийный режим нагрузки трансформаторов  связи характеризуется меньшим  потоком мощности в систему за счет остановки одного из генераторов и должен учитывать меньшее потребление мощности на технологические нужды самой станции.

      В графе 18 таблицы 1.1 определяется по формуле 1.5 полная мощность, протекаемая через  трансформаторы связи в систему  в аварийном режиме, то есть при останове одного генератора, МВА:

                                                  ,                                                          (1.5)

где - полная мощность вырабатываемая генераторами при останове одного из них, МВА;

        - полная мощность при останове одного из генераторов предаваемая потребителям присоединенным к шинам генераторного напряжения, МВА. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Таблица 1.1 

Расчетные данные для выбора трансформаторов связи 

 

1.2 Графики нагрузки трансформаторов 

     Заполнив  в таблице 1.1 колонки 16, 17, 18 по значениям имеющейся в течении суток полной мощности в этих колонках, строятся графики нагрузки трансформаторов связи за зимние и летние сутки, а так же за зимние сутки в аварийном режиме (рисунок 1.2, 1.3, 1.4). 

     

     Рисунок 1.2 График нагрузки трансформаторов  связи за летние сутки 

     

     Рисунок 1.3 График нагрузки трансформаторов  связи за зимние сутки 

     

     Рисунок 1.4 График нагрузки трансформаторов связи в аварийном режиме 

     По  колонкам 16, 17, 18 в таблице 1.1 определяются максимумы нагрузки трансформаторов, соответствующие режиму работы в зимний, летний и аварийный (зимний) периоды. Из трех максимумов нагрузки за расчетный S_расч принимается наибольший, в данном случае:

                                                     S_расч=87,44МВА.

     Имея  графики нагрузки за летние и зимние сутки, строится для трансформаторов связи годовой график по продолжительности (рисунок 1.5).

     Климатический район – Восточная Сибирь с продолжительностью работы по зимнему графику в 210 суток и по летнему графику 155 суток в год.

     Из  годового графика по продолжительности  определяется условное время максимальных потерь по формуле 1.6: 

                         t 6336,37ч,                                (1.6)

где Т₁ – время продолжительности мощности S₁, час;

           Т₂ – время продолжительности мощности S₂, час;

     Т₃ – время продолжительности мощности S₃, час; 

      Т_n – время продолжительности n^ой  мощности S_n, час;

      S₁, S₂, S₃, ….S_n - мощности нагрузки трансформатора связи, начиная с наибольшей по мере убывания на годовом графике по продолжительности, МВА.

     Анализируя  данные колонок 16, 17 и 18 принимается, что расчетным режимом является режим летних нагрузок, так как в нем имеется максимальная S = 87,44МВА). Аналогично и расчетным графиком является график нагрузки трансформаторов связи с системой в летнем режиме. 

Рисунок 1.5 Годовой график по продолжительности для трансформаторов связи 

1.3 Определение коэффициента  нагрузки и выбор

трансформаторов связи

 

     Выбирая трансформаторы связи с системой, необходимо учитывать требования надежности станции с системой электроснабжения потребителей. Трансформаторы связи  должны обеспечивать надежную работу станции, как в нормальном, так и в режиме отключения одного из трансформаторов для планово-предупредительного ремонта и в аварийном режиме. Обычно для связи с системой устанавливают несколько трансформаторов. Один трансформатор устанавливается редко и только в том случае, если ТЭЦ в систему отдает мощность одного генератора станции. Предпочтительным будет вариант с двумя трансформаторами связи. При разработке вариантов схемы ТЭЦ желательно сравнивать один вариант с двумя трансформаторами и с числом, не превышающим число секций сборных шин генераторного напряжения.

     Так как коэффициент заполнения расчетного графика (летний период (рисунок 1.2) К_з=0,72≤0,75, то мощность каждого трансформатора связи следует выбирать с учетом возможной аварийной перегрузки на 40% (К_д.п.=1,4).

      Расчетная мощность трансформаторов  определяется  по формуле 1.7, МВА:

                                        ,                                                           (1.7)

где N – принятое число трансформаторов связи;

      Для  технико-экономического сравнения  вариантов, принимается N=2 и N=3.

     Тогда при N=2:

                                   . 

     Таблица 1.2