Структурная схема КЭС-3000

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ……………………………………………………………………………..1

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………….2

1.СОПОСТАВЛЕНИЕ  ВОЗМОЖНЫХ ВАРИАНТОВ СТРУКТУРНОЙ  СХЕМЫ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ……………………………………………………………3

1. Выбор возможных вариантов структурной схемы КЭС……………………...3
2. Суточные графики нагрузки для зимы и лета…………………………………8
2. ОТБОР КОНКУРИРУЮЩИХ ВАРИАНТОВ………………………………………...10
3. ВЫБОР НОМИНАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ БЛОЧНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

И АВТОТРАНСФОМАТОРОВ СВЯЗИ……………………………………………….11

1. Выбор номинальной мощности блочных трансформаторов………………….11
2. Выбор номинальной мощности автотрансформаторов связи………………..12
1. Вариант 1………………………………………………………………12
2. Вариант 2………………………………………………………………14
4. РАСЧЕТ ТЕХНИКО – ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СТРУКТУРНОЙ

СХЕМЫ КЭС……………………………………………………………………………..16

1. Общие положения…………………………………………………………………16
2. Расчет приведенных затрат……………………………………………………….17
1. Вариант 1……………………………………………………………….17
2. Вариант 2………………………………………………………………..20
5. СОПОСТАВЛЕНИЕ ВАРИАНТОВ И ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ………………………………………………23

5.1.Сопоставление  технико-экономических показателей……………………………….23

5.2.Выбор  схемы распределительного устройства  …………………………………….23

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………………..24

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………………………25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

     Целью данной курсовой работы является выбор  структурной схемы КЭС, на которой  будет установлено шесть энергоблоков мощностью по 500МВт. Коэффициент  мощности потребителей сети 220 Кв, соs φ = 0,9. Максимальная мощность на собственные нужды станции составляет 7% от установленной мощности. Связь с системой осуществляется по трем ЛЭП 500Кв.

     Главная схема электрических  соединений электростанции – это совокупность основного электрооборудования (генераторы, трансформаторы, линии), сборных шин, коммутационной и другой первичной аппаратуры со всеми выполненными между ними в натуре соединениями.

     Структурная схема выдачи электроэнергии – это часть главной схемы, которая определяет пути передачи электроэнергии от генераторов к распределительным устройствам (РУ) разных напряжений и связь между ними, а также от РК к потребителям. На чертежах этих схем указываются все генераторы, трансформаторы, блоки генератор-трансформатор, нагрузка и токоведущие части, соединяющие генераторы, трансформаторы и нагрузку с распределительными устройствами. В такой схеме не показывают никакой аппаратуры: выключателей трансформаторов тока и т.д. Структурные схемы составляют при выборе главных схем электростанций и подстанций.

     Задачами  курсовой работы являются:

1. Составление  возможных вариантов структурной  схемы электрической станции.

2. Отбор  конкурирующих вариантов структурной  схемы электрической станции.

3.Выбор  номинальной мощности блочных  трансформаторов и трансформаторов  (автотрансформаторов) связи.

4. Расчет  технико-экономических показателей  структурной схемы электрической  станции.

5. Сопоставление  вариантов и окончательный выбор  структурной схемы электрической  станции. 
 
 

1. СОСТАВЛЕНИЕ ВОЗМОЖНЫХ ВАРИАНТОВ  СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ  ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ.

1.   Выбор возможных вариантов структурной схемы КЭС.

     В данной курсовой работе рассматривается 12  возможных вариантов составления структурной схемы. Все генераторы соединяются в блоки с помощью трансформаторов по схеме единичного блока. Связь между распределительными устройствами осуществляется через автотрансформаторы связи или через автотрансформаторы, установленные в блоке с генератором. Варианты отличаются друг от друга количеством блоков, подключенных к РУ 500 кВ и РУ 220 кВ, и количеством автотрансформаторов связи межу ними. 

1. К РУ 500 кВ и к РУ 500 кВ подключены по 3 энергоблока, связь между распределительными устройствами осуществляется при помощи автотрансформатора связи.

                          СН          СН         СН                                                                                 СН           СН          СН 

2. К РУ 500 кВ подключены 4 энергоблока, к РУ 220 кВ – 2 энергоблока, связь между распределительными устройствами осуществляется при помощи автотрансформатора связи. 

          СН       СН         СН         СН                                                                     СН               СН 

3. К РУ 500 кВ подключены 5 энергоблоков, к РУ 220 кВ – 1 энергоблок, связь между распределительными устройствами осуществляется при помощи автотрансформатора связи. 

        СН      СН      СН      СН      СН                                                            СН      

4. К РУ 500 кВ подключены 6 энергоблоков, к РУ 220 кВ не подключено ни одного энергоблока, связь между распределительными устройствами осуществляется при помощи автотрансформатора связи. 

                  СН       СН      СН       СН       СН      СН 

5. К РУ 500 кВ подключены 2 энергоблока, к РУ 220 кВ – 4 энергоблока, связь между распределительными устройствами осуществляется при помощи автотрансформатора связи. 

               СН          СН                                                       СН       СН       СН     СН 

6. К РУ 500 кВ подключен 1 энергоблок, к РУ 220 кВ – 5 энергоблоков, связь между распределительными устройствами осуществляется при помощи автотрансформатора связи. 

                   СН                                                             СН      СН       СН       СН      СН 

7. К РУ 500 кВ не подключен ни один энергоблок, к РУ 220 кВ – 6 энергоблоков, связь между распределительными устройствами осуществляется при помощи автотрансформатора связи. 

                                                                                    СН      СН       СН       СН      СН      СН 

8. К РУ 500 кВ не подключен ни один энергоблок, к РУ 220 кВ – 4 энергоблока, связь между распределительными устройствами осуществляется с помощью автотрансформаторов установленных в  блоке с генераторами.

                                                               СН          СН          СН       СН      СН      СН 

9. К РУ 500 кВ и к РУ 220 кВ подключены по 2 энергоблока, связь между распределительными устройствами осуществляется с помощью автотрансформаторов установленных в блоке с генераторами.

                                     СН            СН                  СН        СН                 СН          СН

10. К РУ 500 кВ подключены 2 энергоблока, к РУ 220 кВ – 1 энергоблок, связь между распределительными устройствами осуществляется с помощью автотрансформаторов установленных в  блоке с генераторами.

                           СН        СН       СН                 СН        СН                    СН 

11. К РУ 500 кВ подключены 4 энергоблока, к РУ 220 кВ - ни одного энергоблока, связь между распределительными устройствами осуществляется с помощью автотрансформаторов установленных в блоке с генераторами.

                                 СН      СН       СН       СН               СН        СН 

12. К РУ 500 кВ подключен 1 энергоблок, к РУ 220 кВ - 3 энергоблока, связь между распределительными устройствами осуществляется с помощью автотрансформаторов установленных в блоке с генераторами.

      СН                        СН        СН             СН         СН      СН

2. Суточные графики нагрузки для зимы и лета:

P, Мвт

3000                                                                                                                                                                                

2790                                                                                                                                                                           

2900                                                                                                                                                                                    

2697 

      Система 
 

600                                                                                                                                                                                                 590                                                                                                                                                                                              580                                                                                                                                                                                                   550                                                                                                                                                                                               510                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

               Потребители 

                                                                                 t, ч

                                           6                            12       14                        20                  24

 Рис. 1. «Суточный зимний график нагрузки»

P, Мвт

2500                                                                                                                                                                               2325                                                                                                                                                                           2300                                                                                                                                                                           2200                                                                                                                                                                               2131                                                                                                                                                                                                                              2036                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     

      Система 
 
 

550                                                                                                                                                                                                 530                                                                                                                                                                                              520                                                                                                                                                                                                   500                                                                                                                                                                                               450                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

               Потребители 

                                           6                           12        14                         20                 24 t, ч

                          Рис. 2. «Суточный летний график нагрузки» 
 
 
 
 
 

2. ОТБОР КОНКУРИРУЮЩИХ ВАРИАНТОВ

     На наш взгляд, наиболее конкурирующими структурными схемами для дальнейшего рассмотрения являются схемы 1 и 2, так как они надежны и подходят по устройству.

     Не подходят:

     Схема 3 потому, что в случае аварии возникнет необходимость двойной трансформации электроэнергии для потребителей.

     Схема 4, так как отсутствие генераторов на РУ 220 кВ приведет к нежелательной двойной трансформации электроэнергии для электроснабжения потребителей.

     Схемы 5-7 в связи с тем, что подключение большого количества энергоблоков к РУ 220 кВ приведет к увеличению токов короткого замыкания в РУ 220 кВ  и утяжелению условий работы электрооборудования на напряжении 220 кВ.

     Схемы 8-12 из-за того, что автотрансформаторы  в этих схемах работают в комбинированном режиме, то есть передают электроэнергию со стороны низшего напряжения на сторону высшего или среднего  напряжения и осуществляет переток между РУ среднего  и высшего напряжения; комбинированные режимы так же требуют строгого контроля загрузки обмоток.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. ВЫБОР НОМИНАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ БЛОЧНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

И АВТОТРАНСФОМАТОРОВ СВЯЗИ.

1. Выбор номинальной мощности блочных трансформаторов.

     Выбор генераторов производится по номинальной активной мощности энергоблока КЭС, которая составляет 500 Мвт. На основе справочных данных был выбран турбогенератор типа ТВВ-500-2Е номинальная полная мощность S_ном  = 500   МВА, cos φ = 0,85, напряжение обмотки статора U_ном = 20 кВ.

     Во всех вариантах структурных  схем применяются семь турбогенераторов  типа ТВВ-500-2E.

      Выбор номинальной мощности блочных трансформаторов:

      Выбор блочных трансформаторов осуществляется при условии, что

S бл.тр. S расч.  (1)

где  S расч. определяется по формуле:

S расч. = ;  (2),

где  Рном.г, Qном.г. – активная и реактивная номинальные мощности генератора;

        Рс.н, Qс.н – активная и реактивная нагрузки собственных нужд;

        Cos φ г – номинальный коэффициент мощности генератора.[1]

Таким образом, мощность блочных трансформаторов  S бл.тр. для КЭС будет:

S расч. = (500-500*0,07)/0,85547 МВА

Sбл.тр .

По справочным данным[2] выбираем блочные трансформаторы с номинальной мощностью 630 МВА и номинальным напряжением обмотки 500 и 220 кВ:

ТЦ – 630000/220 (S ном. = 630 МВА, Uк = 11%, цена – 574 тыс. долл.25,83 млн. сом) и ТЦ – 630000/500 (S ном. = 630 МВА, Uк = 14%, цена – 585 тыс. долл. 26,325 млн.сом). 

3.2. Выбор номинальной  мощности автотрансформатора  связи.

      Так как конкурирующими являются схемы 1 и 2, то  автотрансформаторы находим  для этих двух вариантов.

      Мощность  автотрансформаторов выбирается по максимальному перетоку между распределительными устройствами высшего и среднего напряжения, который определяется по наиболее тяжелому режиму.

S т.связи S мах/ Кп (3)

S мах = Р мах/ Cos φ (4),

где  S мах – полная мощность,

       S т.связи – мощность автотрансформатора,

       Cos φ – коэффициент мощности потребителей,

       Кп – коэффициент допустимой перегрузки, принимается равным 1,4.[3]

            Расчет и выбор  номинальных мощностей автотрансформаторов  связи производится по вариантам, исходя из следующих таблиц, отражающих нагрузки автотрансформаторов связи.

3.2.1. Вариант 1.

Нормальный  режим работы.

     Таблица 1. Суточная зимняя мощность выработки  генераторов, потребляемая мощность и  мощность собственных нужд на стороне 220 кВ (МВт).

           Рг – мощность выработки генератора,

      Р пот – мощность нагрузки потребителей,

      Р сн – мощность собственных нужд,

      Р сист – мощность, уходящая в систему ( Р сист. = Рг – Р пот – Р сн (5)).

Максимальный  переток мощности через автотрансформатор  из данных таблицы 1 составляет 843 МВт.

     Таблица 2. Суточная летняя мощность выработки  генераторов, потребляемая мощность и  мощность собственных нужд на стороне 220 кВ (МВт).

     Максимальный переток мощности через автотрансформатор из данных таблицы 2 составляет 638 МВт.

     Аварийный режим работы.

     Предположим, из строя вышел 1 энергоблок на РУ 220 кВ (вариант схемы 2).

     Таблица 3. Суточная зимняя мощность выработки генераторов, потребляемая мощность и мощность собственных нужд на стороне 220 кВ (МВт).