100

Проектирование электрической части ТЭЦ

Курсовая

Энергетика

Расчет токов короткого замыкания, выбор аппаратов и токоведущих частей схемы ТЭЦ. Выбор аппаратов и токоведущих частей электроустановок. Определение расчетной мощности для выборов трансформаторов связи с системой.

Русский

2012-11-14

628.5 KB

286 чел.

Федеральное агентство по образованию Р.Ф.

 

ГОУ ВПО

БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Систем электроснабжения

Курсовой проект

Электрическая часть

станций и подстанций

Проектирование электрической части ТЭЦ

14021165-ЭП-00-КП-014-14-ПЗ

Выполнил:

студент группы ЭП-03-3                                     С. В. Фенюк

Проверил:

к.т.н., профессор                 А. Н. Емцев

                                     

                                                  Братск - 2012 г.

Содержание

Задание на курсовой проект

Введение

1. Разработка электрической схемы ТЭЦ

1.1. Определение расчетной мощности для выборов трансформаторов связи с системой

1.1.1. Расчет данных для выбора трансформаторов связи

1.2. Графики нагрузки трансформаторов

1.3. Определение коэффициента нагрузки и выбор трансформаторов связи

1.4. Выбор схем распределительных устройств ТЭЦ

1.5. Выбор реакторов, уточнение типа генераторов

1.6. Технико-экономическое сравнение вариантов

2. Расчет токов короткого замыкания, выбор аппаратов и токоведущих частей схемы ТЭЦ

2.1. Расчет токов короткого замыкания

2.2. Выбор аппаратов и токоведущих частей электроустановок

2.2.1. Выбор высоковольтных выключателей

2.2.2. Выбор разъединителей

2.2.3. Выбор сечения отходящих воздушных линий

2.2.4. Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения

3. Расчет защитного заземления

Заключение

Список использованных источников


Введение

 

         Данное курсовое проектирование по дисциплине «Производство, передача и распределение электрической энергии», включает в себя задачу разработки электрической схемы теплофикационной электростанции – теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

Этот вид электростанций предназначен для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов электроэнергией и теплом. Являясь тепловыми электроцентралями, они отличаются от других станций использованием тепла «отработавшего» в турбинах пара для нужд промышленного производства, а так же для отопления, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения. При такой комбинированной выработке электроэнергии и тепла достигается значительная экономия топлива по сравнению с раздельным электроснабжением, т. е. выработкой электроэнергии и получением тепла от местных котельных. Поэтому ТЭЦ получили широкое применение и распространение в районах (городах) c большим потреблением тепла и электроэнергии. В целом на ТЭЦ производится около 25% всей электроэнергии, вырабатываемой в РФ.

Данное курсовое проектирование подразумевает в себе разработку электрической схемы ТЭЦ, расчет токов короткого замыкания и выбор аппаратов и токоведущих частей схемы ТЭЦ, а также характеристику разработанного распределительного устройства, выполнение графической части проекта.


1. Разработка электрической схемы ТЭЦ

  1.   Определение расчетной мощности для выбора трансформаторов связи с системой.

На основании исходных данных необходимо определить расчетное значение мощности, отдаваемой ТЭЦ в систему и передаваемой удаленному потребителю, если он есть и указан в задании. По исходным данным необходимо определить и структурную схему ТЭЦ, чтобы ясно представлять, какие исходные данные занести в табл. 1 для подсчета суточных нагрузок трансформаторов связи.

В данном случае структурная схема ТЭЦ будет иметь вид, как показан на рис. 1.

                 

Рис. 1. Структурная  схема ТЭЦ.

Структурная схема (рис. 1) соответствует ТЭЦ, где с шин генераторного напряжения производится отбор мощности  на удовлетворения потребности в электрической энергии промышленными потребителями P1 (цветная металлургия) и P2 (ЦБП), осветительной нагрузкой Росв, бытовой нагрузкой Рбыт и потребителями технологических нужд самой станции Рсн. Предполагается, что все перечисленные потребители находятся в пределах оптимальных расстояний от станции и уровень напряжения на шинах генераторного напряжения 6,3 кВ является достаточным для рациональной передачи мощности к перечисленным потребителям. Тогда при заполнении табл. 1, соответствующей данному варианту структурной схемы, колонки 4, 5, 6, 7 заполняются с учетом изменения мощности потребителей в течение суток в соответствии с графиками из Приложения 1 (рис. П1-1-П1-14) [1] для тех или иных видов потребителей. В исходных данных задания на курсовой проект приведены значения активной мощности, соответствующей 100% мощности потребления из графика.

Осветительная и бытовая нагрузки записываются в табл. 1, колонки 6, 7, 12, 13 в зависимости от периода (летнего, зимнего) суточного графика нагрузок.

 1.1.1. Расчет данных для выбора трансформаторов связи.

а) Установленная мощность всех генераторов (табл.1, колонка 2):

                                               МВт ,

            где Рг – установленная мощность.

                                                    Sг= Рг/cosφ,

            где  Sг – полная установленная мощность генераторов, МВА;

                     сosφ – коэффициент мощности.

                                               Sг=72/0,8=90 МВА.

б) Мощность генераторов в аварийном режиме (табл.1, колонка 3)

Аварийный режим соответствует исключению из работы одного из генераторов ТЭЦ, следовательно:

                                  МВт ,

              где  Pгав – активная мощность в аварийном режиме, МВт.

                                                Sг ав = Pг ав/cosφ,

              где Sгав - полная мощность в аварийном режиме, МВА.

                                            Sг ав =60/0,8=75 МВА.

в) Мощность собственных нужд в установившемся режиме и аварийном режимах работы (таблица 1, колонки 8 и 9)

     Потребление мощности на технологические нужды станции Рсн для ТЭЦ составляет приблизительно 10%  от установленной мощности генераторов. В аварийном режиме будем считать останов одного генератора станции в зимний период. В течение суток потребление на собственные нужды будем считать неизменным, что несколько не соответствует действительности, но допустимо на стадии разработки схемы станции.

Рсн=0,1·Pг=0,1·72=7,2 МВт.

Рсн ав=0,1·Pг ав =0,1·60=6 МВт.

г) Суммарные нагрузки

Суммируя значения активных мощностей Р1, Р2, Росв, Рбыт и Рсн получаем значения Рз (суммарная активная мощность в зимний период) в колонку 10. Суммарную полную мощность Sз в колонке 11 получаем исходя из значения Рз с учетом коэффициента мощности cosφ=0,8. Для осветительной нагрузки считаем cosφ=1, как для чисто активной нагрузки. В общем случае получаем, что значения из колонок 4, 5, 7, 8 складываем, потом делим их на cosφ=0,8 и прибавляем значение из колонки 6.

Вычитая из значения неизменной в течение суток мощности генераторов    (колонка 2) значение Sз (колонка 11), получаем значение полной мощности, передаваемой через трансформаторы связи в систему Sзим (колонка 16).

Аналогично поступаем, определяя нагрузку трансформаторов связи летом и в аварийном режиме. При этом считаем, что в летний период нагрузка трансформаторов связи будет отличаться только за счет отличия осветительной и бытовой нагрузки. Нагрузки Р1, Р2, Рсн принимаем такими же, как и зимой.

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.


Таблица 1

Расчетные данные для выбора трансформаторов связи

Время

Устан.

мощн. генерат.,

МВА

Устан. мощн. генерат. в ав. реж., МВА

Зимние сутки

Летние сутки

Нагр. трансф. связи с системой, МВА

Потребители энергии,  МВт

Сумм. нагр., МВт

Потребители, МВт

Сумм. нагр., МВт

Р1

Р2

Росв.

Рбыт.

Рсн. н.р.

Рсн. ав.р

Рз

Sз

Р'осв.

Р'быт.

Рл

Sл

Sзим.

Sлетн.

Sав.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

0-1

90

75

8

9

1

1

7,2

6

24,8

30,8

1,5

1,0

25,8

31,9

59,3

58,1

45,8

1-2

8

9

1

1

24,8

30,8

1,5

1,0

25,8

31,9

59,3

58,1

45,8

2-3

8

9

1

1

24,8

30,8

0,5

0,8

24,6

30,6

59,3

59,4

45,8

3-4

8

9

1

1

25,0

31,0

0,5

0,8

24,6

30,6

59,0

59,4

45,5

4-5

8

8

1

1

24,3

30,1

0,3

0,8

23,8

29,7

59,9

60,3

46,4

5-6

8

10

1

1

25,8

32,0

0,3

0,8

25,3

31,6

58,0

58,4

44,5

6-7

8

10

3

2

29,3

36,0

0,3

4,0

29,1

36,3

54,0

53,8

40,5

7-8

8

10

3

2

29,3

36,0

0,3

4,0

29,1

36,3

54,0

53,8

40,5

8-9

8

9

3

4

30,7

37,8

0,3

5,3

29,7

37,1

52,3

52,9

38,8

9-10

8

9

3

4

30,7

37,8

0,3

5,3

29,7

37,1

52,3

52,9

38,8

10-11

8

9

1

5

29,7

37,0

0,3

5,3

29,7

37,1

53,0

52,9

39,5

11-12

8

9

1

5

29,3

36,5

0,3

3,0

27,1

33,8

53,5

56,3

40,0

12-13

8

9

1

4

28,7

35,8

0,3

3,0

27,5

34,3

54,3

55,8

40,8

13-14

8

9

1

4

28,7

35,8

0,3

3,0

27,5

34,3

54,3

55,8

40,8

14-15

8

9

1

3

27,7

34,5

0,3

2,0

26,5

33,0

55,5

57,0

42,0

15-16

8

9

1

3

27,7

34,5

0,3

2,0

26,5

33,0

55,5

57,0

42,0

16-17

8

10

5

3

32,8

39,8

0,3

2,0

27,1

33,8

50,3

56,3

36,8

17-18

8

10

5

3

32,8

39,8

0,3

2,0

27,1

33,8

50,3

56,3

36,8

18-19

8

9

5

4

32,3

39,1

0,3

3,5

27,6

34,4

50,9

55,6

37,4

19-20

8

9

5

4

32,3

39,1

0,3

3,5

27,6

34,4

50,9

55,6

37,4

20-21

8

9

4

2

29,3

35,8

2,5

4,5

30,8

37,9

54,3

52,1

40,8

21-22

8

9

4

1

28,3

34,5

2,5

4,5

30,8

37,9

55,5

52,1

42,0

22-23

8

9

3

1

27,3

33,4

2,5

3,0

28,8

35,4

56,6

54,6

43,1

23-24

8

9

2

1

25,3

31,3

1,5

1,3

26,1

32,2

58,8

57,8

45,3


  1.  Графики нагрузки трансформаторов

Заполнив в табл. 1. колонки 16, 17, 18 по значениям имеющейся в течении суток полной мощности в этих колонках, построим графики нагрузки трансформаторов связи за зимние и летние сутки, а так же за зимние сутки в аварийном режиме.

Данные графики показаны на рис. 2.

По колонкам 16, 17, 18 в табл. 1 определяем максимумы нагрузки трансформаторов, соответствующие режиму работы в зимний, летний и аварийный (зимний) периоды. Из трех максимумов нагрузки за расчетный Sрасч принимаем наибольший, в данном случае  

Sрасч= Sлетн=60,3 МВА,

Имея графики нагрузки за летние и зимние сутки, построим для трансформаторов связи годовой график по продолжительности.

Климатический район – Восточная Сибирь с продолжительностью работы по зимнему графику в 215 суток и по летнему графику 150 суток в год.

Годовой график по продолжительности представлен на рис. 3.

Из годового графика по продолжительности определяем условное время максимальных потерь:

где Т1 – время продолжительности мощности S1, час; 

       Т2 – время продолжительности мощности S2, час;

     Т3 – время продолжительности мощности S3, час;  

     Тn – время продолжительности n  мощности Sn, час;

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

Условное время максимальных потерь необходимо для дальнейшего расчета потерь мощности в трансформаторах на стадии технико-экономического сравнения вариантов электрических схем ТЭЦ.  

                                                      τ=8047,6.

Рис. 2. Суточные графики нагрузки трансформаторов связи

Рис. 3. Годовой график по продолжительности.

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.

Мощность каждого трансформатора связи следует выбирать с учетом возможной аварийной перегрузки на 40% (КАВ=1,4)  при коэффициенте заполнения графика расчетного режима Кз≤0,75.

Расчетная мощность трансформаторов будет определяться как

,

где  N- намечаемое к установке число трансформаторов связи с   системой,

 Кав- допустимая нагрузка трансформаторов или автотрансформаторов в             

аварийном режиме.

В данном курсовом проекте трансформаторы связи  с системой выбираются по расчетной мощности для варианта с двумя трансформаторами и для варианта с двумя трансформаторами с расщеплённой обмоткой.

1.4. Выбор схем распределительных устройств ТЭЦ

Вид двух вариантов показан на рис. 6.


Рис. 4. Вариант схемы ТЭЦ с двумя трансформаторами.

Рис. 5. Вариант схемы ТЭЦ с тремя трансформаторами.


Расчет мощности трансформаторов связи:

а) при N=2

SТРМВА

SТР=63 МВА

б) при N=3                                       

SТР МВА

SТР=40 МВА

По  значению расчетной мощности выбираем уровень напряжения в РУВН связи с системой

Sрасч=60,8 МВА

Учитывая коэффициент мощности cosφ=0,8, найдем активную расчетную мощность

Pрасч= Sрасч×cosφ=60,80,8=48,6 МВт

По таблице 3 [1] принимаем уровень напряжения в РУВН связи с системой равной

U=110 кВ

Технические данные трансформаторов показаны в табл. 2 и 3.

Таблица 2

Технические данные трансформаторов варианта с двумя трансформаторами

Тип, мощн., кВА, МВА

Напряжение обмотки, кВ

Потери, кВт

Икз, %

Iхх, %

Минимальные размеры

Масса, т

Стои-мость, т.руб. (1975)

Рхх

Ркз

ВН

СН

НН

А

Б

ВН-СН

ВН-НН

СН-НН

ВН-СН

ВН-НН

СН-НН

длина

шири-на

высо-та

Масло

Пол-ная

ТРДЦН-63

121

-

6,3/6,3

59

82

-

257

-

-

10,8

-

0.5

-

-

-

-

-

100

Таблица 3

Технические данные трансформаторов варианта с тремя трансформаторами

                                                                             

Тип, мощн., кВА, МВА

Напряжение обмотки, кВ

Потери, кВт

Икз, %

Iхх, %

Минимальные размеры

Масса, т

Стои-мость, т.руб. (1975)

Рхх

Ркз

ВН

СН

НН

А

Б

ВН-СН

ВН-НН

СН-НН

ВН-СН

ВН-НН

СН-НН

длина

шири-на

высо-та

Масло

Пол-ная

ТД -  40

121

-

6,3

-

59

-

170

-

-

10.5

-

52

1.5 Выбор реакторов. Уточнение типа генераторов.

Для ограничения тока короткого замыкания в схеме ТЭЦ предусматриваются секционные и групповые реакторы. Секционные реакторы на рабочей системе сборных шин трансформаторного напряжения выбираются на токи, равные 60-70 % тока генератора, работающего в РУ данного уровня напряжения. Сопротивление секционного реактора принимается в пределах 8-12 % исходя из условия, что перетоки мощности между секциями сборных шин будут минимальными.

                                                              ,

  где  Iг- ток генератора, А;

 Sг- полная мощность генератора, МВА;

 Uг- номинальное напряжение генератора, В.

 Iр=(0,6÷0,7) Iг, где Iр- ток реактора, А.

    А  

        Iр=0,61375=0,82 А

Выбираем секционный реактор типа РБГ-10-1600-0,14.

Параметры реактора представлены в табл. 4.

         Таблица 4

Основные параметры секционного реактора

Токэл.динам. стойкости, кА

Тип реактора

Номин. напряж.,кВ

Номин. ток,А

Индуктивн. сопротивл.Хн,Ом

Цена за фазу,руб.

66

РБГ-10-1600-0,14

10

1600

0,14

900

В качестве групповых реакторов по отходящим линиям генераторного напряжения рекомендуется применять сдвоенные реакторы с сопротивлением Хр=4÷6%.

Токовая нагрузка плеча реактора зависит от того, сколько линий и какую токовую нагрузку планируется передавать через плечо реактора. Сопротивление сдвоенного реактора принимается минимальным в пределах Хр=4÷6%. Ток плеча равен току генератора в режиме номинальной нагрузки.

Найдем количество всех линий передаваемых через реакторы:

                                                            ΣР=Рзим.мах.с.н.,

где ΣР - суммарная мощность нагрузки без собственных нужд, которая                проходит через реактор, МВт;

Рзим.мах.- максимальная мощность передаваемая в зимний период, МВт;

Рс.н.- мощность собственных нужд, МВт.

ΣР=32,8-7,2=25 МВт

ΣР/3=25/3=8,312 линий.

Далее находим ток линии:

                     А;

Найдём ток плеча реактора, домножив ток линии на 2, т.к. максимальное число отходящих линий от плеча реактора равно 2 (в данном проекте):

                                     А;

По найденному току плеча реактора выбираем сдвоенный реактор тип:        

РБС-10-2×630-0.25;

               Параметры реактора приведены в табл. 5.

                                Таблица 5

Основные параметры сдвоенного реактора

Тип реактора

Номи-нальное напря-

жение,

кВ

Номиналь-

ный ток, А

Индук.сопрот.,

Ом

Ток

эл.

дин.

тойк.

кА

Ном.

коэф.

связи

Цена за фазу, руб

Одной ветви

При встр

токах

РБС-10-2×630-0,25

10

630

0.25

0.135

40

0.46

735

Выбор типа генераторов станции сводится к определению его марки по каталогу с тем, чтобы  можно было заранее установить параметры генератора, входящие в расчётную схему замещения при расчёте токов короткого замыкания.

Тип генератора по заданной его активной мощности берём из таблицы 8[1].                                                                                                      

Таблица 6

Параметры синхронного генератора Т2-12-2

об/мин

,

МВА

,

МВт

,

кВ

,

кА

,

о.е.

,

о.е.

,

с

3000

15

12

6,3

0,8

1,375

0,1140

0,14

0,1645

1.6. Технико-экономическое сравнение вариантов.

При выборе трансформаторов связи с системой мы наметили 2 варианта схемы ТЭЦ при двух и трёх трансформаторах, которые показаны на рис.6.

При сравнении вариантов необходимо учесть:

  1.  простоту и наглядность схем;
  2.  удобство эксплуатации;
  3.  надёжность работы;
  4.  экономическую целесообразность вариантов схемы.

С целью упрощения основное внимание следует обратить на четвёртый пункт и сравнивать варианты только по расчётным затратам. Выбор оптимального варианта должен быть основан экономически, путём сопоставления размеров капитальных вложений, К (тыс.руб.) и годовых эксплуатационных издержек, И (тыс.руб.).

Экономическую целесообразность схемы определяют минимальными затратами:

                                      ,

где         К- капиталовложения на сооружение схемы станции, тыс.руб;

           - нормативный коэффициент экономической эффективности,  равный 0.12;

       И- годовые эксплуатационные издержки;

                У- ущерб от недоотпуска электроэнергии. Применяется для упрощения У=0.

      

Годовые эксплуатационные издержки по отличающимся в вариантных элементам схем принято определять по выражению:

                                               ,

где - отчисления на амортизацию и обслуживание, %

                     (по рекомендациям [3], принимаем    8%);

- годовые потери в электроустановке, кВт·ч;

- средняя себестоимость энергии, руб/кВт·ч, принимаем 0.02 руб/кВт·ч.

Потери электроэнергии в электроустановке будем считать равным потерям только в трансформаторах. Годовая потеря при параллельно-работающих трансформаторах одинаковой мощности с одинаковым числом дней работы в году при двухобмоточных трансформаторах:

                              +n ,

где  и - номинальные потери мощности в меди и стали трансформатора в кВт, берутся из паспортных данных;

        - условное время максимальных потерь, час;

        =8760 час;

      - среднее значение мощности за расчетные сутки ,кВА;

       - номинальная мощность принятого в варианте трансформатора, кВА;

n - число трансформаторов.

   Рассчитаем капиталовложения для обоих вариантов:

                                    ,

где  N- количество единиц;

       - стоимость выключателя на высоком напряжении, тыс.руб;

       - стоимость трансформатора, тыс.руб;                                                                                         

       - стоимость выключателя на генераторном напряжении, тыс.руб;

       - стоимость ячейки генераторного напряжения «выключатель + реактор», тыс.руб;

Рассчитаем капиталовложения для варианта с двумя трансформаторами:

                   тыс.руб.

Аналогично расчёт проводится для варианта с тремя трансформаторами                                          тыс.руб.

Расчёт потерь энергии в электроустановке для двух вариантов:

кВт·ч;

кВт·ч;

Расчёт издержек:

руб.

руб.

Расчёт затрат:

тыс.руб.

тыс.руб.

Разница затрат двух вариантов составляет 6,5%, следовательно, экономически выгодный вариант с двумя трансформаторами.

  1.  
    Расчёт токов короткого замыкания, выбор аппаратов и

токоведущих частей   схемы ТЭЦ.

      2.1. Расчёт токов короткого замыкания.

Расчёт токов короткого замыкания (к.з.) является важнейшим этапом проектирования любого электротехнического сооружения, т.к. на основании его результатов производится проверка выбранного оборудования, токоведущих частей электроустановки и расчёт установок релейных защит.

Токи к.з. в высоковольтных цепях переменного тока рассчитывается по относительным сопротивлениям элементов цепи до точки к.з. Х*, которые определяют при единой базисной мощности , базисном напряжении , равному среднему напряжению ступени, и базисном токе .

    Целесообразно соблюдать такую последовательность расчёта токов к.з.:

  1.  Составление расчётной схемы;
  2.  Определение относительных сопротивлений элементов схемы;
  3.  Составление эквивалентных схем замещения и преобразования;
  4.  Определение суммарного сопротивления до характерных точек к.з.;
  5.   Расчёт токов к.з. для указанных точек.

Расчётную схему составляют по известной схеме первичного электроснабжения и принятой однолинейной схеме проектируемой станции или подстанции. На расчётной схеме в однолинейном изображении указывают все источники питания и все элементы системы электроснабжения.

Расчётная схема показана на рис. 6.

Определение относительных сопротивлений элементов схемы:

За единую мощность принимаем  МВА.

Базисное напряжение принимаем 6,3 кВ, тогда базисный ток при базисном напряжении будет равен:

А

  1.  Относительное сопротивление генератора:

отн.ед.

  1.  Относительное сопротивление трансформатора:

отн.ед.

  1.  Относительное сопротивление линии:

где - удельное сопротивление воздушной линии;

L – длина линии;

- напряжение на линии.

отн.ед.

  1.  Относительное сопротивление секционного реактора:

отн.ед.

где - удельное сопротивление секционного реактора;

- напряжение на реакторе, генераторное напряжение.

                Относительное сопротивление группового реактора:

отн.ед.

Заменяя элементы расчётной схемы относительными сопротивлениями, вычисленными для случая трёхфазного к.з. при базисных условиях, составим эквивалентную схему замещения.

Эквивалентная схема замещения для расчёта трёхфазного к.з. показана на рис.7.            

                              

Рис. 6. Эквивалентная схема замещения.

Расчёт токов короткого замыкания производится методом наложения. Метод предполагает расчёт тока к.з. от каждого источника до точки к.з. в отдельности. После нахождения токов короткого замыкания от каждого источника, токи складываются и поучаем искомый ток к.з.

Упростим схему до следующего вида:

Рис. 7. Эквивалентная схема замещения.

  1.  Найдём ток к.з. от системы до точки к.з К2.

                                                                                                           

Суммарное сопротивление для данной схемы будет равно:

отн.ед.

Периодический ток от системы равен:

кА,

  1.  Найдём ток к.з. от первого генератора до точки к.з.

Определяем суммарное сопротивление:

отн.ед.

Периодический ток равен:

кА,

  1.  Найдём ток к.з. от второго генератора до точки к.з.

Определяем суммарное сопротивление:

Периодический ток равен:

кА,

  1.  Найдём ток к.з. от третьего генератора до точки к.з.

Определяем суммарное сопротивление:

Периодический ток равен:

кА,

  1.  Найдём ток к.з. от четвертого генератора до точки к.з.

Определяем суммарное сопротивление:

отн.ед.

Периодический ток равен:

кА,

Полная периодическая составляющая тока равна:

IПО = IП1+IП2+IП3+IП4+IП5=0,4+9,467+15,533+17,259+12,058=54,717 кА

Ударный ток:

,

где Ку – ударный коэффициент, который определяется по месту к.з. и равен в данном случае 1,85.

кА.

Аналогичным образом определяем токи для точки К1 и К2.

Результаты сведем в табл. 7.

Таблица 7

Результаты расчета токов к.з.

К1

К2

К3

IП, кА

1,75

54,717

28,12

iУД, кА

4,76

143,16

73,68

2.2 Выбор аппаратов и токоведущих частей электроустановок.

Электрические аппараты распределительных устройств должны надёжно работать как в нормальном режиме, так и при возможных отклонениях от него. При проектировании электрических установок все аппараты и токоведущие части выбирают по условиям длительности работы при нормальном режиме и проверяют по условиям работы при коротких замыканиях.

Все аппараты и токоведущие части подвергаются динамическому и теоретическому воздействию токов к.з. За расчётное принимают трёхфазное к.з.

Электродинамическая стойкость характеризуется максимально допустимым током аппарата imax, который должен быть равен или больше расчётного ударного тока трёхфазного к.з.

Проверка на термическую стойкость сводится к определению наибольшей температуры нагрева их токами к.з., для чего необходимо знать расчётное время действия тока к.з. и время отключения к.з. tОТК. В эту величину входит время действия релейной защиты tЗ и полное время отключения выключателей tВ: tОТК= tЗ+tВ.

Значения tЗ и tВ приведены в справочниках по выключателям и релейной защите. Чаще всего принимается tВ=0.08c как для быстродействующих выключателей и tЗ=0,02с (tОТК= tЗ+tВ=0,08+0,02=0,1с).

Для проверки на термическую стойкость нужно определить величину ВК теплового импульса короткого замыкания, характеризующего количество тепла, выделяющегося в аппарате проводнике за время отключения.

Проводники и аппараты, выбранные для мощных присоединений по условиям длительного режима и динамической стойкости, имеют значительные запасы по термической стойкости. Поэтому величину теплового импульса ВК можно определить как:

Вк = I2по(tОТК +Та).

где Iпо – периодический ток, кА;

Та – постоянная времени, для РУ повышенного напряжения подстанции равна 0,05с.;

         tОТК – время отключения к.з.

Вк =1,752(0,1+0,05)=0,6 кА2с.

2.2.1. Выбор высоковольтных выключателей.

В соответствии с ГОСТ 687-70 для выбора выключателей необходимо иметь следующие точки к.з.: начальный периодический ток Iпо; ударный ток iУД; расчётный ток Iрасч.

Расчётный ток трансформатора:

где n – число отходящих линий;

кА,

Апериодический ток:

кА

 Выключатели выбираем в табличной форме (табл. 8).

Таблица 8

Условия выбора выключателей

Расчётные величины

Каталожные данные

Выключателя типа ВВБМ-110Б

Условия выбора

UУСТ = 110 кВ

UH = 110 B

IРАСЧ = 463 А

IHOM = 2 kA

IП0 = 1,75 кА

IДИН = 31,5 kA

IУД = 4,76 кА

iДИН = 90 кА

IП0 = 1,75 кА

IОТКЛ = 31,5 кА

кА

ВК = 0,6 кА2с

кА2с

 

По результатам условия выбора выключателей принимаем выключатель типа ВВБМ-110Б-31,5-2000У1.

2.2.2. Выбор разъединителей.

 Разъединители выбираем по длительному номинальному току номинальному напряжению, проверяем на термическую и динамическую устойчивости (табл. 9). Расчётные величины те же, что и для выключателей.

Таблица 9

Условия выбора разъединителей

Расчётные величины

Каталожные данные

Разъединителя типа РНД-110

Условия выбора

UУСТ = 110 кВ

UH = 110 B

IРАСЧ = 463 А

IHOM = 1000 A

IП0 = 4,75 кА

IДИН =

IУД = 4,76 кА

IУД = 80 кА

ВК = 0,6 кА2с

кА2с

По результатам условия выбора разъединителей принимаем  разъединитель типа  РНД – 110 – 1000У1.

2.2.3. Выбор сечения отходящих воздушных линий.

Сечение отходящих воздушных линий выбираем по экономической плотности тока jЭК.

,

где jЭК – экономическая плотность тока, А/мм2, значение которого приведено в табл. 17 [1], принимаем равной 1,0.

IМАХ – максимальный ток линии, А, IТР=331 А.

Округляем до стандартного сечения.

SСТ =300 мм2

Выбираем провод марки АС 300/39

Проведём проверку по допустимому нагреву и по условиям короны:

  1.  по допустимому нагреву

330А< 690А

2) по условию короны

Выбранное сечение соответствует данному условию.

Ошиновку закрытого распределительного устройства выполняем тем же проводом, марки АС 300/39.

2.2.4. Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения.

Режим работы турбогенераторов ТЭЦ, а также режим нагрузки оборудования распределительных устройств контролируется с помощью измерительных приборов и релейных устройств датчиков сигнализации, срабатывающих при отклонении контролируемых величин от заданных значений и действующих на соответствующую сигнализацию.

Для питания измерительных приборов устанавливают трансформаторы тока ТТ и трансформаторы напряжения ТН.

Работа ТТ в заданном классе точности обеспечивается, если его номинальная нагрузка вторичной цепи S больше или равно расчётной     S2.

Для получения S2 рекомендуется следующая форма записи (табл. 10)

Таблица 10

Наименование прибора

Тип прибора

Нагрузка трансформатора тока, ВА

Фаза А

Фаза Б

Фаза С

Амперметр

Э – 335

-

0,5

-

Ваттметр

Д – 335

0,5

-

0,5

Счётчик активной энергии

И – 675

2,5

-

2,5

Счётчик реактивной энергии

И – 673М

2,5

-

2,5

ИТОГО:

5,5

0,5

5,5

 Расчётная мощность S2 ТТ равна 5,5 ВА, т.к. ТТ присоединяется на одну фазу.

По расчётной мощности S2 выбираем ТТ типа ТВ – 110/50:

            Iном1=200 А, Iном2=5 А, Zном=1.2 Ом, Iтн=50 кА, tтн=3  с.

Зная S2 и I2H найдём сопротивление приборов:

Т.к. RПРИБ< RH.НАГР, где RH.НАГР – номинальная нагрузка ТТ, Ом,  RH.НАГР = 0.8 Ом, то ТТ который мы выбрали остаётся в силе.

Длину соединительных проводов ТТ до приборов принимаем в цепи РУ 110 кВ 100 м.

Сопротивление проводов:

Минимальное сечение соединительных проводов:

,

т.к. ТТ соединён в неполную звезду, то lрас==1,732·100=173.2 м;

где lрасч – расчётная длина проводов; ρ – удельное сопротивление алюминия, ρ=0,029 Ом·м.

Соединительные провода принимаются сечением

Для подсчёта S2 при выборе ТН рекомендуется форма записи, приведённая в табл.11.

Таблица 11

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения

Наименование прибора

Тип прибора

Число

приборов

Мощность

одной катушки

Число

катушек

cosφ

sinφ

Общая потребляемая мощность

Р, Вт

Q, Вар

Вольтметр

Э – 335

1

2

1

1

0

2

0

Счётчик активной энергии

И – 675

1

3

2

1

0,925

6

14,5

Счётчик реактивной энергии

И – 673М

1

3

2

1

0,925

6

14,5

Ваттметр

Д – 335

1

1,5

2

1

0

3

0

ИТОГО:

17

29

Номинальная мощность S ТН (предполагаемого ТН) равна 400 ВА, что приемлемо для питания приборов, следовательно, ТН выбираем типа: НКФ – 110 – 57.

Сечение проводников принимаю 2,5 мм², из алюминия.


3. Расчет защитного заземления

Защитные заземления являются составной частью большинства электроустановок и служат для обеспечения необходимого уровня электробезопасности в зоне обслуживания электроустановки и за ее пределами, для отвода в землю импульсных токов с молниеотводов и разрядников, для стабилизации напряжения фаз электрических сетей относительно земли.

Для заземления электроустановок различных назначений и различных напряжений на станциях и подстанциях, как правило, применяется одно общее заземляющее устройство. Сопротивление заземляющего устройства, используемого Для начала зададимся удельным сопротивлением грунта:

грунт - суглинок: = 40 Омм

Для нашего РУ имеем в любое время года сопротивление Rз=0,5 Ом

Определим сопротивление естественных заземлителей. В данном РУ естественными заземлителями являются:

  1.  сопротивление трос-опоры, Rе1, принимаем равным 2,5 Ом;
  2.  сопротивление оболочек кабелей, Rе2, принимаем равным 2 Ом;
  3.  сопротивление неизолированного металлического трубопровода, Rе3, принимаем равным 2 Ом.

Зная все естественные заземлители, на станции определяют сопротивление Rе, как

Отсюда Rе=1/1.4=0.714 Ом

Так как Rе> Rз, то необходимо сооружение искусственных заземлителей с сопротивлением:

Определим расчетное сопротивление грунта ,

где Кс - коэффициент сезонности, для горизонтальных электродов Кс =2.

 

Определим предварительную конфигурацию заземления (см. рис. 8).

        Рис. 8. Конфигурация заземления.

Определим общую длину горизонтальных заземлителей:

l2=336+712=192 м

Найдем сопротивление горизонтальных заземлителей:

где  l2 - длина горизонтальных заземлителей, м;

 расч - расчетное удельное сопротивление, Омм;

 B - ширина полосы, м, B=0,04 м;

 t - глубина заложения заземлителя, м, t=0,7 м.

Найдем сопротивление горизонтальной полосы с учетом коэффициента использования, данного в таблице 6.2 [1].

где гор - коэффициент использования, выбирается по числу вертикальных заземлителей (кв=4), тогда гор=0,7, отсюда

,

Rгор>Rиск, то необходимы вертикальные заземлители с сопротивлением:

Ом.

Сопротивление одного вертикального стержня:

где l – длина стержня, [м],

d – диаметр стержня или ширина полки для угловой стали,[м],

t –глубина заложения стержней, равная расстоянию от поверхности земли до середины заземлителя,[м].

Ом.

Число вертикальных заземлителей определяется:

nв=,

где - коэффициент использования вертикальных заземлителей, см.[1] табл. 6.2,

 округляем до 118 штук.

Заключение

В данном курсовом проекте  было предложено спроектировать электрическую часть ТЭЦ. В первой части была разработана электрическая схема, при этом определялась расчётная мощность для выбора трансформатора связи с системой, построены графики нагрузки трансформаторов (зимний, летний, аварийный и годовой), выбраны схемы РУ ТЭЦ, проведено их технико-экономическое сравнение и выбран наиболее выгодный вариант.

Во второй части КП проведён расчёт токов к.з. и выбраны аппараты и токоведущие части схемы ТЭЦ (выключатели, разъединители, сечение отходящих ВЛ, измерительные ТТ и ТН).

В третьей части рассчитано защитное заземление РУ.     

Список использованных источников

  1.  Электрическая часть станций и подстанций. Проектирование электрической части ТЭЦ. / А. Н. Емцев. - Братск: БрГТУ, 2000.

  1.  Электрическая часть станций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования / Под ред. Б. Н. Неклепаева – М.: Энергия, 1978.

  1.  Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций. – М.: Энергия, 1980.


~

~

~

110 кВ

6,3 кВ

~

~

~

~

~

110 кВ

6,3 кВ

~

~

~

ЕС

ХЛ

ХТР

ХР.С

ХГ

ХГ

ЕГ

ЕГ

К1

ХЛ

ХТР

ХР.Г

ХГ

ЕГ

ХГ

ХГ

ХГ

К2

К3

ХР.С

ХР.С

ХР.С

ХР.С

ХР.С

ЕС

ХЛ/2

ХТР

ХР.С/2

ХР.С/2

ХГ/2

ХГ

ЕГ

ЕГ

К1

ХТР

ХР.Г

ХГ/2

ЕГ

ХР.С/2

ХГ

К2

К3

ЕГ

ЕС

ХЛ/2

ХТР

ХР.С/2

ХР.С/2

ХТР

ХР.С/2

К2

ХТР

ХР.С/2

ХР.С/2

ХГ

ЕГ

ХТР

ХР.С/2

К2

ХТР

ХР.С/2

ХР.С/2

ХГ/2

ЕГ

ХТР

ХР.С/2

К2

ХТР

ХР.С/2

ХР.С/2

ХГ/2

ЕГ

ХТР

ХР.С/2

К2

ХГ

ЕГ

К2

36 м

12 м

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

21375. Общее устройство и принцип работы станции Р330Б 234.16 KB
  При необходимости если есть исходные данные разведки в соответствующие ЗУ заносятся запрещённые для подавления частоты и частоты подлежащие подавлению с параметрами помехи. В УУС производится сравнение значения частоты обнаруженного ИРИ со значениями ранее записанными в ДЗУ ОЗУ и если они совпадают то РПУ продолжает перестройку. Если обнаруженный ИРИ не является объектом РЭП то значение частоты целесообразно записать в ОЗУ чтобы исключить его из анализа при повторном обнаружении. Если на частоте ИРИ планируется создание помех то...
21376. Назначение составных частей станции. Аппаратура поста оператора: устройство поисково-пеленгаторное Р – 381Т2 – 1 601.3 KB
  Вопрос№1 Назначение состав ТТХ режимы работы УПП Устройство поисковопеленгаторное Р381Т21 Т210 совместно с пеленгаторной антенной предназначено для: автоматического обнаружения и настройки на средние значения частот сигналов в диапазоне от 30 до 100 мГц; автоматического пеленгования обнаруженных сигналов; слухового приёма телефонных и телеграфных радиопередач с частотной модуляцией манипуляцией; Состав УПП Т201 – радиочастотный блок; Т202 – блок первого гетеродина; Т203 – блок синтезатора;...
21377. Назначение составных частей АСП Р330Б. Аппаратура поста оператора: устройство управления станцией УУС-3 172.13 KB
  УУС предназначено для: управления аппаратурой обнаружения Т210 при поиске ИРИ; осуществления частотной и секторной дискриминации по 3м различным признакам ДЗУ ОЗУ ЗУС; хранения информации об обнаруженных источника излучений; формирования команд по которым устройства входящие в состав станции обмениваются информацией по заданным алгоритмам в различных режимах работы станции; УУС выполняет следующие основные операции: занесение и хранение в ДЗУ ОЗУ ПЗУ до 7000 значений частот в пределах рабочего диапазона станции; ...
21378. Назначение составных частей АСП Р330Б. Аппаратура передающего тракта 128.5 KB
  Сформированный в ФМС помеховый сигнал через электронный ключ ЭК поступает на синтезаторы которые формируют выходные модулированные помеховыми напряжениями сигналы с дискретностью установки несущей частоты 1 кГц в пределах рабочего диапазона частот. Технические данные ЧЗТ обеспечивает формирование радиопомех для подавления радиолиний связи: частотной телефонии несущей модулированной шумами с параметрами: спектром по уроню 3 дБ от 025 до 15 кГц и до 2 кГц по уровню 20 дБ; с...
21379. Аппаратура передающего тракта: устройство и работа усилителя мощности ГА-210 98.49 KB
  В состав УМ входят: широкополосный транзисторный усилитель ШТУ блок ГА730; фильтр гармоник блок ГА711; три блока ламповых усилителей с распределенным усилением УРУ ГА 71801; блок согласованной нагрузки для сеточной линии блоков УРУ блок ГА724; два блока согласующих трансформаторов сопротивлений для анодной линии блоков УРУ блоки ГА732; блок защиты ламп блок ВГ723; блок питания ШТУ блок ГА708: блок питания накальных цепей ламп УРУ блок ГА706: блок питания управляющих сеток ламп УРУ блок ГА705: блок...
21380. Аппаратура передающего тракта: устройство и работа фидерного тракта ГА-230 49.71 KB
  В состав АФС Р – 330Б входят : передающая логопериодическая антенна ГА – 480; передающая ненаправленная антенна ГА – 482; приемо – пеленгаторная антенна Эдкока – Комолова Т – 251; направленная антенна РРС Р – 415В Z образная ДБ 11; ненаправленная антенна РРС ДБ12; штыревая антенна АШ – 4 р станции Р – 173; штыревая антенна АШ – 4 УПП Т – 210. Передающая логопериодическая антенна ГА – 480 предназначена для излучения р сигнала помехи в пространство с вертикальной поляризацией и используется при работе АСП на стоянке....
21381. Система электропитания станции. Средства связи 619.06 KB
  Наименование Назначение Приёмопередатчик: В него входят: Блок 3 Блок 4М Блок 7 Блок 9 Блок 10 Блок 11 Блок 12М Блок 13 Монтажный комплект антенного устройства Комплект запасных частей Кабель ВЧ Кабель НЧ Эксплуатационная документация Блок приёма Синтезатор частот Запоминающее устройство Перестраиваемый фильтр Усилитель мощности Антенносогласующее устройство Возбудитель Блок питания Устройство и работа радиостанции и её составных частей Структурная схема радиостанции Структурная схема радиостанции приведена на...
21382. Назначение, состав, тактико-технические характеристики АСП Р-934У 19.15 KB
  Диапазон рабочих частот 100000 – 399999 МГц. Станция в режиме ПОИСК позволяет производить: ручное обнаружение сигналов с любым видом модуляции во диапазоне частот; автоматическое обнаружение и сортировку сигналов по заранее заданному виду модуляции НС во всем диапазоне; визуальнослуховой анализ обнаруженных сигналов; ручное включение и выключение помехи на любой сигнал; автоматическое включение и выключение помехи на частоте обнаруженного сигнала для которого совпадает заданный вид модуляции с...
21383. Пост управления АШ-100 АСП Р-934У 62.58 KB
  Состав: АШ304 приемное АФУ предназначенное для приема электромагнитных волн и подачи их на приемные устройства поста управления; АШ401 приемное устройство плавного диапазона на базе Р313М2 предназначено для автоматического и ручного поиска сигналов; АШ400А панорамный анализатор обзора предназначен для визуального контроля за разведуемым участком диапазона частот; АШ403 датчик кода частоты предназначен для автоматического считывания частоты настройки АШ401 и формирования кода этой частоты для микропроцессора; Микропроцессор...