Қысқа тұйықталу тоқтарын есептеу

Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 69 бет
Таңдаулыға:

4

5

6

7

Аннотация

Темой данного дипломного проекта является «Ограничение токов

короткого замыкания на КЭС». Записка содержит введение, в котором кратко

формируется основание предпосылки к выполнению данного проекта, расчет

электротехнической части, содержающую выбор основных электрических

схем проектируемой станции и выбор основных электротехнических

оборудовани, раздел затрагивающий вопросы экологи и безопасности

жизнедеятельности, расчет экономической эффективности проектируемой

станции.

Annotation

The topic of the diploma project is “The limitation of short current in

Condensation Electric power plant”. The note contains an introduction in which

briefly formed the base of the preconditions for the implementation of the project,

calculation of electrical parts, containing a selection of the main electrical circuitsof

the projected station and range of basic electrical equipment, section involves

questions of ecology and life safety activities. Calculation of the economic

efficiency of the planned station.

Аңдатпа

Берілген дипломдық жобаның тақырыбы «КЭС-дағы қысқа тұйықталу

тоқтарын шектеу» болып табылады. Жазба қысқаша кіріспеден, электрлік

бөлімнің есебінен тұрады, онда жобаланушы электр станциясының бас электр

сұлбасы және электртехникалық құралдарды таңдау, экология және

өміртіршілік қауіпсіздігі тақырыбына арналған бөлім, жобаның экономикалық

тиімділігінің есебі берілген.

8

Мазмұны

Кіріспе

1 Қысқа тұйықталу тогын шектеу

5

1. 1 Қысқа тұйықталу тогын шектеудің әдістері мен классификациялау

тәсілдері

1. 2 Ток шектеуші құрылғыларға жалпы талаптар

2 Ток шектеуші реакторлар, тағайындалуы, қолдану аймағы

2. 1 Тоқ шектеуші реакторлардың түрі

2. 2 Реакторларды орнату әдістері мен тәсілдері

2. 3 Токшектегіш реакторларға қойылатын талаптар

3 Электрлік бөлім

3. 1 Бастапқы берілгендер

3. 2 Турбогенераторларды таңдау

3. 3 Құрылымдық сұлбаның 1-ші нұсқасын есептеу

3. 4 Құрылымдық сұлбаның 2-ші нұсқасын есептеу

3. 5 Күштік трансформаторларды таңдау

3. 6 1 - ші нұсқа үшін жылдық шығындар

3. 7 2 - ші нұсқа үшін жылдық шығындар

3. 8 1-ші және 2-ші нұсқаларды технико-экономикалық салыстыру

4 Қысқа тұйықталу тогын есептеу

4. 1 Қысқа тұйықталу тоқтарын есептеу

4. 2 К - 1 нүктесі бойынша қысқа тұйықталу тогын есептеу

4. 3 Тоқтың периодикалық және апериодикалық мәні есептеу

4. 3 К - 2 нүктесі бойынша қысқа тұйықталу тогын есептеу

4. 4 Тоқтың периодикалық және апериодикалық мәні есептеу

4. 5 К - 3 нүктесі бойынша қысқа тұйықталу тогын есептеу

4. 6 Тоқтың периодикалық және апериодикалық мәні есептеу

5 Тоқ шектеуші реакторларды таңдау

5. 1 Қуаты 63 МВт генераторларға реактор таңдау

5. 2 Қуаты 30 МВт генераторларға реактор таңдау

6 Қысқа тұйықталу тоғын ТКZ бағдарламасы бойынша есептеу

7 Өмір тіршілігінің қауіпсіздігі бөлімі

8 Экономикалық бөлім

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиет тізімі

9

6

8

9

11

15

19

19

19

20

21

27

29

33

35

37

38

38

40

44

46

49

50

53

54

56

58

62

76

83

84

Кіріспе

Қазіргі энергетикада жылу электр станциялары маңызды рөл атқарады.

Олар конденсациялық жөне жылу электр орталықтары болып екіге бөлінеді.

КЭС-та өндірілген электр энергияны кернеуі 110-1150 кВ электр

желілерімен энергетикалық жүйеге немесе тұтынушыларға жеткізеді.

КЭС бастапқы энергетика қоры бар жерге, әсіресе көмір өндірісі

жанына салынады. КЭС - ның жеке қуаты өте жоғары. Мысалы, Екібастүздағы

1- МАЭС-ның қуаты 4000 МВт. Үкімет жоспары бойынша Екібастүздағы

электр станцияларының (барлығы 4) жалпы қуаты 16 кВт болу керек.

Міне бұл электр станциялары (МАЭС-КЭС) электр өнімінің нағыз

қайнар көздері болып есептелінеді. КЭС - ның пайдалы эсер коэффимциенті 40

шамасында, себебі турбиналарды айналдырған бу тікелей салқындатқышқа

(конденсаторға) бағытталады да, жылу энергиясының шығыны жылу электр

орталықтарымен салыстырғанда едәуір көбірек болады.

Бұл дипломдық жобада қуаты 3000 МВт КЭС-ның орнатылған қуатын

есептеу жобаланады. Жобалау барысында орнатылған қуатқа сәйкес

турбогенераторлар таңдалынады. Құрылымдық сұлбалар құралып, соған

байланысты трансформаторлар мен автотрансформатор таңдалынады. Екі

нұсқаныда экономикалық жағынан тиімділігін тексеріп, тиімдісін таңдап

аламыз. Таңдалынған нұсқаны қысқа құйықталу тоғына 3 нүктеден есептеу

жүргізіледі. Әр нүктеге байланысты коммутациялық аппараттар таңдалынады.

Содан соң өміртіршілік қауіпсіздік бөлігінде КЭС-да еңбек қорғау бойынша

ұйымдастыру және техникалық шараларға талдау жасау, жоғарғы вольтты

лабораториядағы жасанды жарықтандыру

жүйесіне есеп жүргізіледі, одан

соң турбина цехындағы ауа алмасуына және оның еселігіне есеп жүргізіледі.

Ал экономикалық бөлімде станцияны салуға кететін қаржыны есептей отырып

бизнес жоспар жүргізіледі.

10

1 Қысқа тұйықталу тогын шектеу

1. 1

Қысқа

тұйықталу

тогын

шектеудің

әдістері

мен

классификациялау тәсілдері

Генератордың қуаты, электростанцияның қуатының өсуі, ірі энерго-

бірігулердің құрылуы, біріншіден электрмен қамтамасыз етуге сенімділіктің

көбеюіне, екіншіден ҚТ тогының айтарлықтай жоғарылауына әкеліп соғады.

35 кВ және одан жоғары торапқа ҚТ тогының максимальді деңгейі

энеогожүйенің тұрақтылығына шектеледіжәне электр аппараты мен

өткізгіштің параметрлерімен, ал жеке қажет торапқа және 6-20 кВ тарату

торабында электр аппараттарының параметрімен, ток өткізгішпен, кабельдің

термиялық тұрақтылығымен, двигательдің жүктемесиінің тұрақтылығымен.

Қысқа тұйықталу тогын шектеуге шаралар қолдану экономикалық жагынан

тиімді, егер қосымша шығындардың орны өтелу үшін жеңіл қондыргылар мен

ток өткізгіш бөлікті қолданатын болса және ол тұтынушының электрмен

қамтамасыз ету сенімділігін жоғарылатады.

Электростанция және энергожүйенің торабында қысқа тұйықталу тогын

шектеу үшін келесі әдістерді қолданады:

- құрылым мен тораптың параметрін оңайландыру әдісі;

- ток шектеуші құрылғыларды шектеу ;

- электрлік тораптың нейтральді элементін жерлендіруді оңайландыру;

Қысқа тұйықталу тогын шектеуге амал ретінде қолдануға болады және

қолданады:

- торапты автоматты түрде тарату құрылғысы;

- ток шектеуші реакторлар (басқарылмайтын және басқарылатын,

сызықты байланыспен немесе сызықты емес мінездемемен) ;

- трансформаторлар және төменгі кернеулі жарықтақты оралымды

автотрансформаторлар;

- жоғарғы кернеудегі Қысқа тұйықталу тогындағы трансформаторлар ;

- әр түрлі түрдегі инерциясыз ток шектеуші құрылғылар(резонансты,

реактор вентильді, жоғарғы өткізгішті элементпен және т. б. ) ;

- ток шектеуші коммутациялы құрылғылар;

- ток шектеуші резисторлар;

- тұрақты токты қосу;

- өнеркәсіптік емес жиіліктегі айнымалы токты қосу;

- үштік

оралымсыз дұрыс жасалған, үшбұрышқа қосылған

автотрансформаторлар ;

- трансформатордың нейтральді бөлігін жерленсіздіру;

11

-

трансформатордың нейтральді бөлігін жерлендіру және

автотрансформаторды реакторлар арқылы, резисторлар мен ток шектеуші

құрылғылар;

-

әртүрлі кернеудегі таратушы құрылғылардың торабында

трансформаторға ауыстыру;

- үштік орамдағы авариялық режиміндегі

автоматты түрде ажырауы;

- арнайы сұлбамен трансформаторлардың жалғануы;

Қазіргі кезде отандық энергожүйеде ҚТ тогын шектеуге көбінесе

қолданатындар: стационарлы және автоматты бөлу, ток шектеуші реакторлар

мен құрылғылар, төменгі кернеулі жарықтақты оралымды трансформаторлар

жәнеде күштік трансформаторлардың нейтральді бөлігін жерленсіздіру,

оларды реакторлармен резисторлар арқылы жердендіру. Қысқа тұйықталу

тогын шектеудің басқа әдістері мен амалдары зерттеу үстінде, тәжірибелік-

құрастырымдық талдамада және жобада.

1. 2 Ток шектеуші құрылғыларға жалпы талаптар

Тораптың түйініндегі кернеудің төмендеуі және электростанциядағы

генераторлардың жүктемесінің жиналуымен, қысқа тұйықталу токтың

айтарлықтай пайда болуымен ҚТ жүреді. Осыған байланысты ток шектеуші

құрылғыларға мынандай талаптар қойылады:

- ҚТ тогынын мазмұнын шектеу;

- тармақтағы тораптың кернеуін жоғары деңдейде көбірек ұстап тұру;

- электростанциядағы генераторлардың активті жүктемесін қолдан

келгенше азайту;

- дұрыс режимдегі торапқа көп әсер етпеу ;

- релелік қорғауда міндетті түрде аваримді режимді талаптармен

қамтамасыз ету қажет;

- тораптың параметлеріне айтарлықтай сызықты емес бұрмалау

жасамауға тырысу керек, әсіресе ол дұрыс режимде жұмыс істеп тұрған кезде;

- сұлба өзгерген кезде тұрақты мінездемесі болу керек .

Осыдан ТОУ параметрі келесі шарттарды қанағаттандыру қажет

- I<Iшек болғанда

(1. 1)

мұндағы Iгр - шекаралық ток, ТОУ мен әрекетке түсу қажет;

ΔU -ТОУ- дағы кернеудің түсуі;

ΔP -ТОУ-дағы қуаттың төмендеуі;

ΔZ -ТОУ-дың кедергісі;

- I>Iшек болғанда

12

,

,

,

,

.

мұндағы Iпрод. нб. - жалғастырушы режимдегі көп ток;

Iпг. доп - ТОУ тізбегіндегі шамадан артық ток шегі.

Басқаша қарағанда, егер қажет болса, қаталырақ шарттар қоюға болады

Iшек>Iа. х,

(1. 2)

(1. 3)

(1. 4)

(1. 5)

(1. 6)

(1. 7)

мұндағы Iа. х, -ТОУ тізбегіндегі асинхранды режимдегі ток.

Егер (1. 4) шарты орындалса, (1. 2) шартынан шыққан болса (3), онда

генератордың жұмысының режимімен және алдын ала қосылған жүктеме

дұрыс режимнен ҚТ режиміне өткен кезде өзгермейді. Бірақ (1. 4) шартын

орындау (1. 3) шартының кесірінен істелінбейді. Күшті электроқондырғыларда

(1. 2) шарты оңай әрі толық орындалуы мүмкін, іріктеп алу жолымен.

Анализдің көрсетуі бойынша, жоғарыдағы талаптар мен шарттар ток

шектеуші құрылғыларда сызықтық емес мінездемемен болу қажет.

2 Ток шектеуші реакторлар, тағайындалуы, қолдану аймағы

Ток шектеуші реакторлар деп катушка тектес жасалынған белгілі

индуктивтілігімен және ҚТ тогына арналған, авариялық режимде өткізгіш

жуан сымда( шина) кернеуді ұстап тұруға арналған электр аппараттары.

Реактордың негізгі параметрлері болып оның индуктивті кедергісі

Xр=ωL, Ом. Каталогта келтірілетін

x р % =

x р ⋅ 3 ⋅ I но м

U ном

⋅100%

(2. 1)

13

а - реакторсыз; б -реактормен

2. 1 Сурет - ҚТ тогына шектеу және реактордың көмегімен өткізгіш жуан

сымда (шина) кернеуді ұстап тұру.

Векторлық диаграммада (2. 2 сурет) салулы:

- реактордың алдындағы

фазалық кернеу,

- реактордан кейінгі фазалық кернеу және

- тізбектен

өтетін ток.

а - тізбектің сұлбасы; б - кернеудің диаграммасы; в - векторлық

диаграмма.

2. 2 сурет - Дұрыс режимді тізбектегі реактордың жұмысы.

Реактордың индуктивті кедергісінен туындаған,

және

векторлар

арасындағы Ψ бұрыш қосымша фазалық ауысу болып табылады. Егер

реактордың активті кедергісін ескермесек, АС бөлімі реактордың индуктивті

кедергісіндегі кернеудің төмендеуі болып табылады.

Реакторға дейінгі және реактордын кейінгі, яғни АВ бөліміндегі кернеу

расындағы алгебралық айырмашылықреакторда кернеу құлдырауына сәйкес

келеді. С нүктесінен ОВ векторына перпендикуляр жүргізсек және ВВ1

бөлімін елемесек, реактордағы кернеу құлдырауын анықтау үшін шамамен

өрнек ала аламыз. Тізбекте қалыпты жұмыс режимінде айтарлықтай кернеудің

құлдырауы, жеке және топтық үлкен кедергілі реакторларды орнатуға

мүмкіндік бермейді. Сондықтан, ҚТ тогына айтарлықтай шектеу қоюы үшін

инерциясыз тоқшектегіш құрылғы (ИТҚ) деп аталатын - күрделірек

құрылғылар жасалады.

Реактордың әсер ету принципі қысқа тұйықталу кезіндегі орамдағы

реактивті кернеудің артуына негізделген, бұл өз кезегінде ҚТ тоқтардың

төмендеуіне (шектеу қою) және зақымсыз қосылуларда кернеу деңгейін ұстап

тұруға өз септігін тигізеді. Реакторда рұқсат етілетін кернеу құлдырауы 2%

аспауы тиіс. Реакторлар кең ауқымда сызықтық ВАС өзгеруіне атаулы тоқтан

14

ҚТ тоққа дейін ие болады. Реактордың орамдары коптізбекті мыстан немесе

алюминий сымнан тұрады. Реакторға механикалық берітік беру үшін, оның

орамын цементтік қоспамен құйып және ылғал өткізбес үшін бояйды.

Реакторларды бөлме ішіне орналастырғанда сыртқы ортаның ферромагинттік

конструкциясын қорғауды қамтасыз ету керек. Мысалға, темірбетон

қабырғасындағы темір арқаудың (арматураның) индукцияланған тоқтан

қызып кетпеуінен қорғау. Бұл ретте ферромагнит бар конструкциядан

минимальды қашақтық көрсетіледі. Реакторлардың ішкі орнатуларында

рекаторлардың суытуын желдеткіш арқылы қамтасыз ету керек. Қысқа

тұйықталу кезіндегі орамның рұқсат етілген температурасы өткізгіш

материалымен және оқшаулаудың түрімен анықталады. Реактордың басты

параметрі атаулы (номинальный) индуктивті кедергі болып табылады. Ол

катушканың орамдар санына, сонымен қатар орналасуы мен ара-

қашықтығына тәуелді. Қос реактордың катушкалары индуктивтілікпен және

өзара индуктивтіліке, j шамасы 0. 04,

индуктивтіліктің шамасы 0. 06

құрайды және қос реактордың катушкаларының байланыс коэффицентіне ие.

Реакторлар ТЭЦ типті электр станцияларын сызбаларында

қолданылады:

- ГРУ (генераторлық үлестіруші құрылғы(ГҮҚ) ) секциялар арасында

(секциялық реакторлар) ;

- ГҮҚ шиналардың жиынтығынан тұрғылықты тұтынушыларды

қоректендіру үшін;

- Блогтық ТЭЦ -ден рекативті дәнекерлеу арқылы тұрғылықты

тұтынушыларды қоректендіру үшін.

2. 1 Тоқ шектеуші реакторлардың түрі

Бетонды, құрғақ және майлы реакторлардың түрі бар. Үш түрлі

құрылғылардың барлығы оқшаулау материалының түрімен ерекшеленеді.

Бетонды тоқшектеуші реактор. Бетонды тоқшектеуші реакторларда

бетон қолданады, яғни көптарамды оқшауланған өткізгіштің орамдарына

құяды. Бетонды реакторлардың катушкаларының өрісі қарама - қарсылық

орналасуларға ие. Осы секілді құрылғылар 35 кВ дейінгі ішкі орнатуларда

қолданылады. Осы секілді құрылғылар өзінің конструкциясы жағынан

айтарлықтай қарапайым, жоғары қасиеттерге ие және жұмыс кезінде сенімді.

Бірақ бұл жағдайға қарамастан олар өзінің танымалдылығын жоғалтып және

өздерінің үлкен көлемдерінің арқасында «ескірген құрылғы» статусына ие

болады.

15

1- көпсымды өткізгіш; 2 - колоннаның бағаналары; 3, 4 -

оқшаулағыштар; 2. 3 Сурет - Бетонды реактордың кострукциясы.

Сәйкес бөлімнің көпсымды өткізгіші 1 үлгінің көмегімен катушка

түрінде оралады. Осыдан соң арнайы формаға бетон құйылады. Бөлек

орамдарды бір- бірімен жалғайтынтік колоннаның бағаналары 2 бетонның

қатуы арқылы жасалады. Колонналардың шеттері (торцы) түйреулерге ие,

олардың көмегімен оқшаулағыштар 3, 4 нығая түседі. Бетонды қатайтқан соң

электрикалық оқшаулағыштың қажетті беріктігін алу үшін реакторды

вакуумде интенсивті кептіруге ұшыратады. Кейін реакторды екі мәрте

ылғалға төзімді лакпен сіңдіреді. Орамсалардың арасынды қатарынан және

қатарлар арасынан айтарлықтай саңлау сақталады, ол өз кезегінде

реакторлардың жеке орамсаларының салқындауын жақсартады және

оқшаулаудың электрикалық беріктігін арттырады.

Үлкен атаулы тоқтарда (400 А аса) бірнеше параллельді орамсалар

қолданылады. Тармақтар бойынша тоқты бір қалыпты үлестіру орамсалардың

транцпозициясы арқылы жүзеге асады. Орауыш материал ретінде коптізбекті

мыс немесе үлкен қиылусыдың (сечение) алюминий кабель қолданылады.

Кабель бірнеше қабат кабель қағаздарымен жабылады. Реактор орналатын

бөлмелер жақсы желдетілуі тиіс және ең жоғарға температура бағамы+35°С

аспауы тиіс. Реакторлардың жабуы болуы үшін температураның ауытқуы

кенеттен боламауы тиіс. Бетонды реакторлардың катушкалары жерден

бірнеше тіреу оқшаушалығыштардың 3 көмегімен оқшауланады. Реакторлар

табиғи желдету арқасында салқындайды. Реакторда үлкен қуат бөлуде

реттегіш құрылғы ауаның салқындату үшін арнай канальдар қарастыру тиіс,

16

әсіресе үлкен атаулы тоқтарда. Қосалқы станцияларды ашық бөлімдерінде 35

кВ аса кернеу реакторлар орнатуда майлы реакторлар қоладнылады (2. 3

сурет) . Майлы реакторлар бірфазалық және үшфазалық орындауға ие болуы

мүмкін. Бірінші жағдайда бір катушка, ал екінші жағдайда үш катушка

трансформаторлық маймен құйылған болат бакке орналастырылады. Орамдар

кабельді қағазбен оқшауланған және оқшауланған материалдан тұратын

каркасқа қойылған мыс өткізгіштерден жасалады. Катушкалардың ең шет

жағы реакторлардың қақпағындағы өтпелі фарфорлық оқшаулауыштар

арқылы енгізіледі. Реактордың орамы 2 гетинакс түріндегі оқшаулағыш

материалдан тұратын арнайы каркасқа оралады. Бұл орам трансформаторлық

майдан тұратын болат бакқа батырылады. Майды қолдану оның конвекциясы

есебінен ораммен тұйықталған бөлім арақашықтығын қысқартуға мүмкіндік

береді және орамның салқындатылуын жақсартады. Бұның барлығы масса

мен аумақты көлемдерді кішірейтуге мүмкіндік береді. Реактордың сыртқы

өткізгіштері өтпелі оқшаулауыштардың қысқыштарына қосылады. Алайда

бұндай үлестіру тәсілі үлкен қиындыққа жолықтырады. Реактордың ауыспалы

магниттік ағын Фо шет жағынан тұйықталады, ол өз кезегінде тыйым

салынған температураға дейін қызуға алып келеді.