Електрична частина ТЕЦ 180МВТ

Федеральне агентство з освіти
Державна освітня установа
середньої професійної освіти
Челябінський енергетичний коледж імені С.М. Кірова
Защіщено__________________________
керівник проекту ___________В.В.Ніколаева
ЕЛЕКТРИЧНА ЧАСТИНА ТЕЦ - 180 МВТ
Пояснювальна записка до курсового проекту
З дисципліни: «Електрообладнання електричних станцій мереж і систем
КП. 140206. 5-05. 180. ПЗ
Керівник проекту _______________ В. В. Ніколаєва

Розробив студент _______________ А. А. Курьін

Нормоконтролер _______________ С.В. Седінкіна
2008

ЗМІСТ
Введення
1 Вибір основного обладнання на станції 4
2 Вибір головної схеми станції 6
3 Вибір трансформаторів 7
4 Вибір електричних принципових схем РУ різних напруг 10
5 Техніко-економічне порівняння варіантів схем ТЕЦ 11
6 Вибір схеми і трансформаторів власних потреб електростанції
7 Розрахунок струмів короткого замикання 15
8 Вибір реакторів 23
9 Вибір апаратів і струмоведучих частин для заданих кіл 24
10 Вибір електрообладнання в ланцюзі генератора 29
11 Вибір електрообладнання за номінальним параметрам для інших ланцюгів 32
12 Вибір РУ 10 кВ. 33
Список літератури 34
Додаток 35

Введення
Перспективи розвитку електроенергії Росії.
Стратегічними цілями розвитку вітчизняної електроенергетики в перспективі до 2020 року є:
1. надійне енергопостачання населення та економіки країни;
2. Збереження цілісності та розвитку Єдиної енергосистеми Росії інтеграція ЄЕС з іншими енергетичними об'єднаннями на Євразійському континенті;
3. Зменшення шкідливого впливу галузі на навколишнє середовище.
Приріст потреби в генеруючої потужності та оновлення обладнання намічається здійснювати введенням наступних заходів:
1) продовження експлуатації наступних діючих ГЕС, АЕС і значить ТЕЦ і заміною тільки основних вузлів і деталей устаткування станцій.
2) Добудова енергообменніков знаходяться у високому ступені готовності.
3) Спорудження нових об'єктів.
4) Технічне переозброєння ТЕЦ із заміною обладнання.
Район проектованої нами станції характеризується за швидкістю вітру, відноситься до 2 зоні, де вітер досягає 25 м / сек, товщина стінки льоду на проводах досягає 10 мм .
Район має середню газоактівность 40 - 60 годин.

1 ВИБІР ОСНОВНОГО ОБЛАДНАННЯ НА СТАНЦІЇ
1. 1 Вибір генераторів
Згідно з завданням на курсовий проект вибираю:
3 генератори типу ТВФ - 60-2
технічні характеристики зносимо в таблицю 1.1
Таблиця 1.1-Технічні характеристики генератора

Тип генератора	Sн, МВА	Uн, кВ	Iн, кА	cosφ	Х / / d	Збудження	Охолодження		n%
							Статора	Ротора
ТВФ-60-2	75	6,3	6,88	0,8	0,195	М	КВР	НВР	98,5

1.2 Вибір турбін
Для приводу генераторів вибираємо дві турбіни типу ПТ-60/75-130/18 і технічні характеристики зносимо в таблицю 1.2.
Таблиця 1.2-Технічні характеристики турбін

Тип турбіни	Потужність турбіни, МВт	Температура свіжої пари, С0	Максимальна витрата пари, Т / год	Питома витрата теплоти, ккал / кВт * год
ПТ-60/75-130/18	60/75	565	350	140

1.3 Вибір парогенераторів
Вибір парогенераторів проводиться:
- За типом теплової схеми - блокова схема

Малюнок 1.1-блокова теплова схема станції
- По продуктивності пара т / год виходячи з умови Д

.
Вибираємо три парогенератора типу Е-420-140
і технічні характеристики зносимо в таблицю 1.3.
Таблиця 1.3.-Технічні характеристики парогенератора

Тип котла	Кількість котлів на одну турбіну	Паропродуктивність т / год	Паливо	Схема технологічних зв'язків
Е-420-140	1	420	Газ	Блокова

2 ВИБІР ДВОХ ВАРІАНТІВ СТРУКТУРНИХ СХЕМ

2.1 Варіант 1

Малюнок 2.1-Структурна схема станції, варіант 1

2.2 Варіант 2

SHAPE \ * MERGEFORMAT Малюнок 2.2 - структурна схема станції, варіант 2

3 ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ

Вибір трансформаторів для першого варіанту
3.1 Вибір трансформаторів зв'язку Т1-Т2
Згідно НТП трансформатори зв'язку вибирають за чотирма режимами
- Якщо з шин РУ-10 кВ споживається максимальна потужність:

(3.3)
де: ΣSг - сумарна потужність генераторів, підключених до шин РУ-10кВ
ΣSс.н. - Потужність власних потреб даних генераторів

(3.4)

- Якщо з шин РУ-10 кВ споживається мінімальна потужність

(3.5)

- Ремонтний режим - висновок в ремонт генератора G3

(3.6)

(3.7)

- Аварійний режим - вихід з ладу одного з трансформаторів зв'язку

де:

-Найбільша потужність з чотирьох розрахункових режимів
кп = 1,4 - коефіцієнт аварійної перевантаження

Вибираємо два трансформатора типу ТРДН-63000-220/10
3.2. Вибір автотрансформаторів зв'язку Т2, Т3
Згідно НТП трансформатори зв'язку вибирають за чотирма режимами
- Якщо з шин РУ-10 кВ споживається максимальна потужність:

(3.4)

- Якщо з шин РУ-10 кВ споживається мінімальна потужність

(3.5)

- Ремонтний режим - висновок в ремонт генератора G2

(3.6)

(3.7)

- Аварійний режим - вихід з ладу одного з трансформаторів зв'язку

де:

-Найбільша потужність з чотирьох розрахункових режимів
кп = 1,4 - коефіцієнт аварійної перевантаження

Вибираємо два трансформатора типу ТРДН-63000-220/10 [7]

3.3. Вибір блочного трансформатора Т1:

Вибираю блочний трансформатор типу: ТДЦ-80000/220/10

4 ВИБІР Принципова схема РУ РІЗНИХ НАПРУЖЕНЬ
На напрузі 220 кВ вибираємо схему з двома робітниками і однієї обхідної системами шин. Схема застосовується для РУ з великим числом приєднань. Як правило обидві системи шин знаходяться під напругою при фіксованому розподілі всіх приєднань. Такий розподіл приєднань збільшує надійність схеми, тому що при К.З. на шинах відключаються шіносоедінітельний вимикач QА і тільки половина приєднань. Якщо пошкодження стійке, то вимкніть приєднання переводять на справну систему шин.
Дана схема в достатній мірі надійна.
Недоліками цієї схеми є:
- Велика кількість операцій роз'єднувачами при виведенні в ревізію та ремонт вимикачів ускладнює експлуатацію РУ;
- Пошкодження шіносоедінітельного вимикача рівноцінно к.з. на обох системах шин, тобто призводить до відключення всіх приєднань;
- Необхідність встановлення ШСВ, обхідного вимикача і великої кількості роз'єднувачів збільшує витрати на спорудження РУ.
Схема наведена на малюнку 4.1
На напрузі 10 кВ вибираємо схему з однією системою збірних шин, секціонованими вимикачем та струмообмежувальним реактором, які служать для обмеження струму к.з. на шинах.
Схема наведена на малюнку 4.2

Малюнок 4.1-схема з двома робітниками і однієї обхідної системами шин

5 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ГОЛОВНОЮ СХЕМИ
Однакові елементи схеми в порівнюваних варіантах з розрахунку можна виключити, так як у них будуть однакові витрати
Визначимо капітальні витрати варіантів

Таблиця 5.1 - капітальні витрати

№	Обладнання	Вартість од. Ел. обоудованія .	I Варіант		II Варіант
№	Обладнання	Вартість од. Ел. обоудованія .	Кількість штук	Загальна вартість тис. руб.	Кількість штук	Загальна вартість тис. руб.
1	ТРДН-63000	35350	2	70700	2	70700
2	Осередок реактора	588	1	588	-	-
3	ТДЦ-80000	2755,2	-	-	1	2755,2
4	Осередок ОРУ 220	42000	-	-	1	42000
	РАЗОМ			71288		115455

5.1. Визначаємо приведені витрати для першого варіанта
Розрахункові наведені витрати визначаються за виразом:

(5.1)

де: І1 - вартість втраченої електроенергії за рік.
5.2. Визначити вартість втраченої електроенергії за рік.

(5.2)

β = 1,5 руб. / кВт * год - вартість 1 кВт * год втраченої електроенергії для Сибіру
Визначення втрат потужності в двохобмотувальні трансформаторі

де: РХХ - втрати холостого ходу трансформатора, кВт;
Т = Тріч .* Трьом. - Число роботи трансформатора в рік;
Тріч = 8760час.;
Трьом .= 600час.; - Час ремонту;
Рк - втрати короткого замикання трансформатора, 265 кВт;

де: Sн.т. - Номінальна потужність трансформатора, 63000 кВА;
τмах - умовний час максимальних втрат, визначається за
кривим τмах = f (Тмах) = 3500

(5.3)

Визначити витрати на амортизацію та обслуговування станції.

(5.4)
де: РА% і РО% - норми відрахування на амортизацію та на обслуговування;
К - вартість трансформаторів та осередків електрообладнання;

5.3 Визначаємо приведені витрати для другого варіанту

5.4 Порівнюємо витрати першої та другої схеми

(5.6)

Вибираємо схему першого варіанту, тому що різниця між ЗПР.1 і ЗПР.2 <5% і з економічної точки зору варіант схеми № 2 не доцільний.

6 ВИБІР СХЕМИ І ТРАНСФОРМАТОРІВ ВЛАСНИХ ПОТРЕБ НА ЕЛЕКТРОСТАНЦІЇ
6.1 Вибираємо робочі ТСН за умовою:

(6.1)
де: kС = 0,8 - коефіцієнт попиту для ТЕЦ;
Sс.н. - Потужність власних потреб генератора;

Вибираємо три ТСН типу ТМНС-40000/10/6, 3, [7]
ТМН-4000/10/6, 3
Включаючи до Т1 з боку обмотки НН,

Схема власних потреб станції наведена на малюнку 6.1

Малюнок 6.1-головна схема станцій

7 Розрахунок струмів короткого замикання
7.1 Визначити параметри розрахункової схеми.
Визначити базисні значення.
Sc = 7000 мВА; l = 160 км; X * C = 0.98

Малюнок 7.1 - розрахункова схема

7.2 Скласти схему заміщення

Малюнок 7.2-схема заміщення
7.3 Визначити параметри схеми заміщення.
Визначити базисний струм:

За базисні умови прийняти: Sб = 1000 МВА; Uб = Uср .= 115В.

Визначити опір системи

(7.1)

Визначити опір ліній за умовою:

(7.2)
де: Худ .= 0,4 Ом * км - для напруги 220кВ

Для трансформаторів з розщепленою обмоткою

(7.3)

Визначити опір для генератора

Визначити опір реактора

(7.5)
7.4 Розрахунок струмів короткого замикання в точці К-1
Перетворимо схему від джерела до точки короткого замикання

7.5 Визначити струми к.з. в точці К-1 у початковий момент часу
Від енергосистеми:

де: Е / / = 1 - сверхпереходная ЕРС джерел для системи [7]

(7.9)

(7.10)

де: iа.о. - Апериодическая складова струму короткого замикання, кА;
iу - ударний струм, кА;
kу - ударний коефіцієнт [7]
Від генераторів G1-G3:

Е / / = 1,08 - сверхпереходная ЕРС генераторів;

7.6 Визначити струми к.з. в точці К-1 у момент відключення
- Попередньо вибираємо вимикач по напрузі: вибираю елегазові вимикачі типу ВДУ-220
Визначаємо повний час відключення короткого замикання

(7.11)
де: tв - повний час вимкнення вимикача;
tр.з. = 0,01 сек. - Час спрацьовування релейного захисту;

Визначити значення струмів по гілках
Від системи:

(7.12)

(7.13)
де: значення

визначається за кривими [7]

Від генераторів G1-G3
Визначаємо приведений струм генераторів до того ступеня напруги, на якій розглядається коротке замикання.

(7.14)
де: ΣРном. - Сумарна потужність генераторів;
COSφ - коефіцієнт потужності генераторів;

Визначаємо відключення періодичної складової струму короткого замикання до наведеного струму генераторів

(7.15)
Знайти за кривим значення відношення: [7]

(7.16)
Визначаємо періодичну складову короткого замикання в момент відключення

(7.17)

7.7 Виконати розрахунок струмів короткого замикання в точці К-2 аналогічно розрахунку К.З. в точці К-1.

7.8 Визначити струми К.З. в точці К-2 в початковий момент часу К.З.

Від енергосистеми

Від генераторів G1; G3

Від генератора G2

Вибір вимикача.
7.9 Вибираємо вимикач типу МГГ-10-63
Визначаємо повний час відключення короткого замикання

Визначаємо значення струмів по гілках
Від системи:

Від генераторів G1; G3
Визначаємо приведений струм генераторів до того ступеня напруги, на якій розглядається коротке замикання

Визначаємо відношення періодичної складової струму короткого замикання до наведеного струму генераторів

Визначаємо апериодических складову короткого замикання в момент відключення

Від генератора G2

Отримані значення струмів зносимо в таблицю 7.1

Таблиця 7.1 - Значення струмів короткого замикання

Точки	Струми к. з. Джерела	Iп.о., кА	iа.о., кА	iу, кА		iа.t., кА
К-1	Система	5,7	8,06	14,8	5,7	1,6
	G1 і G3	1,04	1,47	2,5	1,04	40,3

	Сумарний	6,74	9,53	17,3	6,74	1,9
К-2	Система	13	18,4	35,8	13	3,6
	G1; G3	19,2	27,15	53	10,78	8,3
	G2	23	32,5	63,5	14,95	19,5
	Сумарний	32,2	45,6	88,8	23,78	11,9

8 ВИБІР РЕАКТОРІВ НА НАПРУГА 6-10 кВ
8.1 Вибір секційних реакторів
- Проводиться по струму:

- За напругою:
Uуст = UР
- По струму:
Imax <Iуст 2,8868 <4,125
- За родом установки: внутрішньої.
Вибираємо реактор типу РБДГ-10-4000-0, 18

9 ВИБІР АПАРАТІВ І Струмоведучі ДЕТАЛЕЙ ЗАДАНИХ КІЛ

9.1 Вибір збірних шин і ошиновки на боці 220 кВ.
- Провести вибір перетину збірних шин по допустимому струму при максимального навантаження на шинах.

- Вибираємо провід АС 240/32
- Перевірити вибраний провід за умовою коронування

- Визначити початкову критичну напруженість:

- Напряженностьэлектрического поля навколо нерозщеплених проводів:

АС 240/32 за умовою коронування підходить.
- Обраний провід на термічну міцність не перевіряється, тому що розташований на відкритому повітрі і в нормальних умовах охолодження.
- Проводу на схлестиванія фаз не перевіряються, тому що

9.2 Вибір вимикачів і роз'єднувачів
По напруженню: UУСТ ≤ Uном UУСТ = 220кВ
За току:

За відключає здібності:
Вибрати за каталогом вимикач і роз'єднувач.
Вибираю вимикач: ВГУ-220/3150
Вибираю роз'єднувач: РДЗ-220/1000
- Перевірити вимикач і роз'єднувач на електродинамічну
стійкість
In.o ≤ Iдін; iу ≤ iдін
In.o = 6,74 кА ≤ Iдін = 50 кА
iу = 17,3 кА ≤ iдін = 127 кА
- Перевірити вимикач і роз'єднувач на термічну стійкість теплового імпульсу.

Для вимикача:

Для роз'єднувача:

Таблиця 9.1 - технічні характеристики вимикача і роз'єднувача

Розрахункові дані	Каталожні дані
Розрахункові дані	Вик-ль ВГУ-220/3150	Роз'єднувач РДЗ-220/1000


		-
		-
		-

9.3 Вибір трансформаторів струму і напруги
За родом установки зовнішній (ВРП)
По напруженню установки: UУСТ ≤ Uном
UУСТ = 220кВ
За току IMAX ≤ Iном

Вибираємо попередньо трансформатор струму типу ТФЗМ 220-У1
Розрахункові та каталожні дані зводимо в таблицю

Розрахункові дані	Каталожні дані
Uуст .= 220кВ IМАХ = 165,5 А iу = 17,3 кА У = 10,44 КА2 * з r2 = 0,77 Ом	Uном .= 220кВ Iном .= 300А iдін .= 25кА У = 288,12 КА2 * з r2НОМ = 1.2Ом

Вибрати перелік приладів згідно ПУЕ для заданої ланцюга.

Прилад	Тип	Навантаження на фази
Прилад	Тип	A	B	C
Амперметр	Н-344	0,5	-	0,5
РАЗОМ:		0,5	-	0,5

- Перевірити трансформатора струму з вторинної навантаженні

де: Z2 - вторинна навантаження трансформатора струму;
Z2ном. - Номінальна допустиме навантаження трансформатора
струму в обраному класі точності;
Визначити вторинну навантаження трансформатора струму
Індуктивний опір струмових ланцюгів невелика, тому:
z2 ≈ r2

Визначити опір приладів

де: Sпр. - Потужність споживана приладами
I2 - вторинний номінальний струм приладів;
Приймаються опір контактів rк = 0.1Ом
Визначаємо опір проводів
rпров =

4 Перевiрити ТА на електродинамічну стійкість

Тепловий імпульс від дії струму короткого замикання

Визначити термічну стійкість гарантируемую заводом виробником.

Вибрати трансформатор напруги (TU)
Вибираю трансформатор напруги НКФ-220кл 0:5

Прилад	Тип	S однієї про-ки, В * А	Числ про-ок	СОSφ	Sinφ	Число приладів	Загальна споживана S Р, Вт Q, В * А
Ватметрів	Д-335	1.5	2	1	0	5	15	-
Варметри	Д-365	1.5	2	1	0	5	15
Фіксуючі прилади	ФІП	3	2	1	0	5	30
Лічильник	ЧЕ-6812	2	2	0.38	0.925	5	20	48,5
Сінхроскоп	Е-327	1	2	1	0	1	2	-
Вольтметр	Е-335	2	1	1	0	2	4
Реєструючий вольтметр	H-344	10	1	1	0	2	2
Частометр	Е-372	3	1	1	0	2	6
Частометр	Е-362	2	1	1	0	1	2
РАЗОМ:						28	96	48,5

Три трансформатора з'єднані за схемою зірка / зірка / розімкнутий трикутник і мають потужність 107,5 ВА, що більше розрахункової потужності.
Трансформатор напруги буде працювати в обраному класі точності 0,5.
Приймаю до установки трансформатор напруги типу: НКФ-220.
Для з'єднання трансформатора напруги з приладами приймаємо контрольний кабель КРВГ з перетином жив 2,5 мм .

10.Вибор обладнання в ланцюзі генератора.
10.1Вибор трансформаторів струму.
Так як ділянка від висновків генератора до фасадної стіни турбінного відділення виконаний комплектним струмопроводів типу: ГРТЕ -20-10000-300, то вибираємо трансформатор струму, вбудований в струмопровід, типу ТШВ-15Б-8000/5/5 і технічні характеристики зносимо в таблицю.
Технічні характеристики трансформатора струму.

Тип тр-ра	Iном пер А	Iном втор А	Виконання втор обмотки	Uном, кВ	Uном раб, кВ	tтер, з	iдін, кА
ТШВ-15Б	8000	5	0,2 / 108	15	-	3	-

Перелік приладів

Прилад	Тип	Навантаження на фази
Прилад	Тип	A	B	C
Ватметрів	Д-335	0,5	-	0,5
Варметри	Д-335	0,5	-	0,5
Лічильник активної енергії	ЦЕ-6812	2,0	-	2,0
Датчик активної потужності	Е-849	1,0	-	1,0
Амперметр регістр	Н-344	-	10	-
Ватметрів	Р-348	10	-	10
Ватметрів	Д-335	0,5	-	0,5
Датчик реактивної потужності	Е-830	1,0	-	1,0
РАЗОМ:		15,5	10	15,5

Визначаємо загальний опір проводів:

Визначити допустимий опір проводів:

Для генератора ТВФ-60МВт застосовується кабель з мідними шинами, орієнтована довжина - 40 м

Приймаються контрольний кабель КРВГ-2.5мм2
У ланцюзі комплектного пофазного екранованого струмопроводу встановлено трансформатор напруги ЗНОМ-15-63 ітехніческіе дані зносимо в таблицю
Технічні характеристики трансформатора напруги (клас точності 0,5)

Тип трансформатора	Uном.пер, кВ	Uном.втор, кВ	Uном.доп, кВ	SНОМ, В * А	Smax, В * А
ЗНОМ-15-63 У2			100 / 3	50	400

Вторинна навантаження трансформатора

Прилад	Тип	S однієї про-ки, В * А	Числ про-ок	СОSφ	Sinφ	Число приладів	Загальна споживана S Р, Вт Q, В * А
вольтметр	Е-335	2	1	1	0	1	2 -
Ватметрів	Д-335	1.5	2	1	0	2	6
Варметри	Д-335	1.5	2	1	0	1	3 -
Датчик активної потужності	Е-829	10	-	1	0	1	10
Датчик реактивної потужності	Е-830	10	-	1	0	1	10
Лічильник активної енергії	ЦЕ-6812	2	2	0.38	0,925	1	4 9.7
Ватметр реєструючий	Н-344	10	2	1	0	1	20
Вольтметр реєструючий	Е-379	10	1	1	0	1	10
Частотометр	Е-373	3	1	1	0	2	6
Сінхроскоп	Е-327	10	1	1	0	1	10
РАЗОМ:							81 9.7

Обраний трансформатор ЗНОМ-15 має номінальну потужність 75В * А в класі точності 0.5

71.7 <75 - трансформатор напруги буде працювати в обраному класі точності 0,5.

11 ВИБІР ЕЛЕКТРОУСТАТКУВАННЯ ПЗ Номінальні параметри ДЛЯ ІНШИХ КІЛ.
11.1 Вибір обладнання та струмоведучих частин від генератора до розподільного пристрою 10кВ.

Вибір електрообладнання виробляємо за найбільшим з струмів
Вибираємо вимикачі типу: МГГ-10-5000 і роз'єднувачі типу: РВР-20/6300 та їх характеристики зносимо в таблицю 10.1

Таблиця 10.1. - Технічні характеристики вимикача і роз'єднувача.

Розрахункові дані	Каталожні дані Вимикач МГГ-10-5000	Каталожні дані Роз'єднувач РВР-20/6300
Uном = 10кВ IМАХ = 4565А	Uном .= 10кВ Iном .= 5000А	Uном .= 20кВ Iном .= 6300А

12.Вибор комплектного РУ-10 кВ
Для РУ-6-10 кВ в системі власних потреб електричної станції для системи з однією системою шин вибираю КРУ для внутрішньої установки з маломасленним вимикачем МГГ серії К-ХХ VI.
Шафа КРУ складається з шостого металевого корпусу, всередині якого розташована вся апаратура.
Для безпеки обслуговування локалізації аварії корпус розділений на відсіки металевими перегородками і автоматично закриваються шторками.
Вимикач з приводом встановлений на викочування візка.
У верхній і нижній частинах візки розташовані рухливі роз'єднують контакти, які при вкочування візки в шафу замикається з шинним і лінійним нерухомим контактів. При викочуванні візки із попередньо відключеним вимикачем роз'єднані контакти відключаються, і вимикач при цьому буде від'єднаний від збірних шин і кабельних вводів.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Дьяков В.Б. "Типові розрахунки по електрообладнанні" .- М.: Вища школа, 1991р.
2. Неклепаев Б.М. та ін "Електрична частина електростанцій і підстанцій" .- М.: Вища школа, 1989р.
3. "Норми технологічного проектування теплових електричних станцій і теплових мереж" .- М.: Інформенерго, 1990р.
4. Основні напрямки розвитку енергетики. Непорожній І.С. "Технічний прогрес енергетики Росії" .- М.: Енергоаттоміздат, 1986р.
5. "Правила будови електроустановок" .- М.: Вища школа, 1986р.
6. Смирнов А.Д. та ін "Довідкова книжка енергетика" .- М.: Вища школа, 1984р.
7. Рожкова Л.Д. та ін "Електрообладнання станцій та підстанцій" .- М.: Вища школа, 1987р