Проект электрической части ГЭС 5×64 МВт: выбор схем, оборудования и расчёты

Электрическая часть ГЭС 5х64мВт

Содержание

Введение

1. Выбор генераторов 2. Выбор двух вариантов схем проектируемой электростанции 2. 1 Вариант 1 2. 2 Вариант 2

3. Выбор трансформаторов на проектируемой электростанции

Вариант 1

3. 1 Выбор блочных трансформаторов

Вариант 2

3. 2 Выбор блочных трансформаторов

4. Технико-экономическое сравнение двух вариантов схем проектируемой электростанции

4. 1 Расчет потерь электроэнергии в трансформаторах

Вариант 1

4. 1. 1 Определение потерь в блочных трансформаторах Т1…Т10

Вариант 2

4. 1. 2 Определение потерь в блочных трансформаторах Т1…Т5

5. Выбор и обоснование упрощенной схемы распределительного устройства

5. 1 Выбор схемы РУ 500 кВ

5. 2 Выбор схемы блока генератор - трансформатор

6. Выбор схемы собственных нужд и трансформаторов собственных нужд

6. 1 Принцип построения схемы собственных нужд ГЭС

6. 2 Выбор трансформаторов собственных нужд

7. Расчет токов короткого замыкания

7. 1 Расчетная схема

7. 2 Схема замещения

7. 3 Расчет сопротивлений

7. 3. 1 Генератор

7. 3. 2 Энергосистема

7. 3. 3 Трансформатор

7. 4 Расчет токов короткого замыкания в точке К-1

7. 5 Расчет токов короткого замыкания в точке К-2

7. 6 Расчет тока однофазного короткого замыкания

8. Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей для цепей 500 кВ линии и трансформатора

8. 1 Перетоки мощности в схеме РУ 500 кВ

8. 1. 1 Расчет перетоков мощности в нормальном режиме

8. 1. 2 Схема перетоков мощности в нормальном режиме

8. 1. 3 Расчет перетоков мощности в аварийном режиме

8. 1. 4 Схема перетоков мощности в аварийном режиме

8. 2 Расчетные условия для выбора токоведущих частей и аппаратов по продолжительному режиму работы и режиму короткого замыкания

8. 3 Выбор разъединителей в цепи линии и трансформатора

8. 4 Выбор выключателей и разъединителей в ячейке ОРУ 500 кВ

8. 5 Выбор трансформаторов тока в ОРУ 500 кВ

8. 6 Выбор трансформаторов напряжения в цепи линии

8. 7 Выбор токоведущих частей в цепи линии за пределами ОРУ 500 кВ

8. 8 Выбор токоведущих частей в цепи трансформатора за пределами ОРУ 500 кВ

8. 9 Выбор токоведущих частей в пределах ОРУ 500 кВ

8. 10 Выбор изоляторов

9. Выбор способа синхронизации

10. Расчет релейной защиты трансформатора собственных нужд ТСЗ - 100/15, 75-0, 4

10. 1 Выбор типа релейной защиты трансформатора собственных нужд

10. 2 Технические данные трансформатора типа ТСЗ - 1000/15, 75-0, 4

10. 3 Определение токов на ВН и НН

10. 4 Расчет токов короткого замыкания

10. 5 Расчет токовой отсечки

10. 6 Проверка чувствительности при двухфазном к. з. на выводах 15, 75 кВ трансформатора (из расчетов тока к. з. )

10. 7 Расчет максимальной токовой защиты с комбинированной блокировкой по напряжению

10. 8 Токовая защита нулевой последовательности в нейтрале обмотки 0, 4 кВ трансформатора

10. 9 Защита от перегрузки

11. Описание конструкции распределительного устройства

12. Расчет заземляющего устройства ОРУ 500 кВ

12. 1 Расчет искусственного заземления типа сетки без вертикальных электродов

12. 1. 1 Сопротивление естественных заземлителей

12. 1. 2 Сопротивление заземлителя типа сетки без вертикальных электродов

12. 1. 3 Сопротивление заземляющего устройства включая естественные заземлители

12. 1. 4 Напряжение приложенное к человеку

12. 2 Расчет искусственного заземлителя типа сетки с вертикальными электродами

12. 2. 1 Периметр сетки

12. 2. 2 Сопротивление заземляющего устройства включая естественные заземлители

12. 2. 3 Напряжение приложенное к человеку

12. 3 Расчет искусственного заземлителя типа сетки с подсыпкой щебня на рабочем месте без вертикальных электродов

Список литературы

Введение

Курсовой проект ”Электрическая часть ГЭС -5х64мВт” выполнен на основании задания на проектирование.

Место сооружения проектируемой электростанции река Енисей. На станции установлено десять генераторов типа СВФ-1285/275-42 У4. Связь с системой осуществляется по 4 ВЛ с шин 500 кВ. Пять укрупненных блоков 2 генератора-трансформатор включены на шины 500 кВ.

На основании НТП ГЭС в соответствии с числом присоединений на напряжение 500 кВ принята схема 3/2 с трехрядной установкой выключателей и подвесными разъединителями.

В цепи линии и трансформатора установлены элегазовые выключатели типа LTP-550 В2 и подвесные разъединители типа РПД-500/3150 УХЛ1, установленные на шинных опорах ШО-500. В ячейке ОРУ 500 кВ установлены трансформаторы тока типа ТГФ 500. В цепи линии 500 кВ установлены трансформаторы напряжения типа НКГ-500 У1. На станции установлено 10 трансформаторов собственных нужд типа ТСЗ-1000/15, 75/0, 4.

Ошиновка в пределах ОРУ выполняется гибким токопроводом марки 3ЧАС - 500/27. Ошиновка за пределами ОРУ в ячейках трансформаторов выполняется гибким токопроводом марки 3ЧАС-600/72, в ячейках линий выполняется гибким токопроводом марки 3ЧАС-500/27. Шаг ячейки 28 м. Длина ячейки 207 м. Площадь ОРУ - 40572 м ² .

Для широко распространенной схемы с двумя системами сборных шин и тремя выключателями на два присоединения применяется типовая компановка ОРУ, разработанная институтом «Теплоэнегропроект».

Произведен расчет трансформатора собственных нужд ТСН-10 типа ТСЗ-1000/15, 75/0, 4 . На трансформаторе были установлены следующие защиты:

1. Токовая отсечка мгновенного действия.

2. Газовая защита.

3. Максимальная токовая защита с комбинированной блокировкой по напряжению.

4. Токовая защита нулевой последовательности.

5. Защита от перегрузки.

Рассчитаны технико-экономические показатели ГЭС:

Капиталовложения в строительство ГЭС

К _ст =1728 тыс. руб.

Удельные капиталовложения

К _уд =27000 руб. /кВт

1. ВЫБОР ГЕНЕРАТОРОВ

На современных электростанциях для выработки электроэнергии применяются синхронные генераторы трёх фазного переменного тока. В проекте генераторы выбираются по заданной мощности.

Таблица 1 [ 10 ] с.

Продолжение таблицы 1

СВФ - синхронный вертикальный гидрогенератор с непосредственным охлаждением обмотки статора водой и форсированным охлаждением обмотки ротора воздухом.

Для возбуждения генератора применяется тиристорная система возбуждения.

G

GE

LGE

VS1

VS2

Т

Рис. 1

На одном валу с генератором G располагается синхронный вспомогательный генератор GE, который имеет на статоре трех фазную обмотку с отпайками.

Имеется две группы тиристоров

VS1 - рабочая группа

VS2 - форсировочная группа

На стороне переменного тока VS1 иVS2 включены на разное напряжение, на стороне постоянного тока - параллельно.

В нормальном режиме возбуждения генератора обеспечивает VS1, VS2 - закрыта. В режиме форсировки открывается VS2.

2. ВЫБОР ДВУХ ВАРИАНТОВ СХЕМ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ 2. 1 Вариант 1

Рис. 2

На станции установлено десять моноблоков генератор - трансформатор. Блоки включены на шины 500 кВ.

Связь с системой по 4 ВЛ 500 кВ

2. 2 Вариант 2

Рис. 3

На станции установлено пять укрупненных блоков 2 генератора - трансформатор. Блоки включены на шины 500 кВ.

Связь с системой по 4 ВЛ 500 кВ.

3. ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ Вариант 1 3. 1 Выбор блочных трансформаторов

Блочные трансформаторы выбираются по мощности генераторов.

, МВА (1)

По формуле (1) :

К установки принимаются трансформаторы типа

Т1…Т10 - ТНЦ 1/500

Вариант 2 3. 2 Выбор блочных трансформаторов

Блочные трансформаторы выбираются по мощности двух генераторов

, МВА (2)

где: 2 - число генераторов на один трансформатор.

По формуле (2) :

К установке принимаются трансформаторы типа

Т1…Т5 - 3ЧОРНЦ - 533000/500

Таблица номинальных параметров трансформаторов

Таблица 2 [ 10] с. 619

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ДВУХ ВАРИАНТОВ СХЕМ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

4. 1 Экономическая целесообразность схемы определяется минимальными приведёнными затратами

З= Е _н К+И+У, тыс. руб. /год (3)

где: К - капиталовложение на сооружение электроустановки, тыс. руб.

Е _н - нормативный коэффициент экономической эффективности, равный 0, 12 [11] c. 395

И - годовые эксплуатационные издержки, тыс. руб. /год

У - ущерб от недоотпуска электроэнергии, тыс. руб. /год

Ущерб от недоотпуска не учитывается, т. к. считается что варианты равнонадежны.

Капиталовложения при выборе оптимальных схем выдачи электроэнергии и выборе трансформаторов определяются по укрупненным показателям стоимости элементов схемы.

Годовые эксплуатационные издержки определяются по формуле:

И = К+β∆W∙10 ^-3 , (4)

где: Р _а =6, 4% [10] с. 549

Р ₀ =2% [10] с. 549

Р _а , Р ₀ - отчисления на амортизацию и обслуживание

β - стоимость 1кВтч потерь электроэнергии, принимаем- 2 руб. за 1кВтч

∆W - потери электроэнергии в трансформаторах, кВтч

К = 60 - коэффициент инфляции

Таблица технико-экономического сравнения вариантов схем проектируемой электростанции

Таблица 3 [ 11] с. 637, 638

Вывод: Минимальные приведенные затраты во втором варианте схемы меньше, поэтому в дальнейшем к расчету принимаем второй вариант.

4. 1 Расчет потерь электроэнергии в трансформаторах Потери в двухобмоточных трансформаторах определяются по формуле:

W= ЧТ+ Ч( ) ² кВтч (5)

где: , - потери холостого хода и короткого замыкания, МВт

S _ном - номинальная мощность трансформатора, МВА

S _max - максимальная мощность передаваемая через трансформатор, МВА

T=8760 ч. - число часов работы трансформатора в году, ч.

 - число часов максимальных потерь, ч.

Продолжительность максимальных потерь определяется по формуле:

= (0, 124+ ) ² Ч 8760, ч (6)

где: Т _max - число часов использования максимальной нагрузки

Т _max = 7000 часов (для блочных трансформаторов) [11] с. 395

Вариант 1

4. 1. 1 Определение потерь в блочных трансформаторах Т1…Т10

По формуле (6) :

= (0, 124+ ) ² Ч8760 = 5947, 83 ч.

По формуле (5) :

=570Ч8760+1800Ч( ) ² Ч5947, 83 =10, 4Ч10 ⁶ кВтЧч

Вариант 2

4. 1. 2 Определение потерь в блочных трансформаторах Т1…Т5

По формуле (5) :

=3Ч230Ч8760+3Ч1260Ч( ) ² Ч5947, 83 =24Ч10 ⁶ кВтЧч

Определяем суммарные годовые потери в первом варианте:

=104 кВтЧч

Суммарные годовые потери во втором варианте:

=120 кВтЧч

5. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ УПРОЩЁНОЙ СХЕМЫ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА 5. 1 Выбор схемы РУ 500 кВ

На основании НТП ГЭС [4] в соответствии с напряжением и числом присоединений принята схема „Полуторная”

Достоинства:

1. Ремонт любого выключателя без отключения присоединений.

2. Ремонт любой системы шин без отключения присоединений.

3. Разъединители - изолирующие аппараты.

4. Количество операций при выводе в ремонт любого выключателя минимальное

5. Высокая надежность, так как даже при повреждении на шинах все остается в работе.

Недостатки:

1. Дорогая - на каждое присоединение 1, 5 выключателя.
2. Отключение любого присоединения сразу двумя выключателями, что приводит к увеличению числа ремонтов выключателей.
3. Сложная релейная защита.

5. 2 Выбор схемы блока генератор - трансформатор

Принимается схема блока “Генератор-трансформатор с генераторным выключателем. ”

Рис. 5

Достоинства:

1. Уменьшение числа выключателей в РУ 500 кВ

2. Экономия при сооружении РУ

Недостатки:

1. При к. з. в трансформаторе, отключение сразу двух генераторов.

6. ВЫБОР СХЕМЫ СОБСТВЕННЫХ НУЖД И ТРАНСФОРМАТОРОВ СОБСТВЕННЫХ НУЖД 6. 1 Принцип построения схемы собственных нужд ГЭС

Технологический процесс получения электроэнергии на ГЭС значительно проще, чем на тепловых и атомных электростанциях, а поэтому требует значительно меньшего числа механизмов с. н.

На ГЭС распределение электроэнергии осуществляется на напряжении 0, 4 кВ. Питание с. н. производится от трансформаторов, присоединенных к шинам генераторного напряжения.

Потребители с. н. ГЭС делятся на агрегатные и общестанционные. Часть этих потребителей является ответственными. Нарушение электроснабжения этих потребителей может привести к повреждению или отключению гидроагрегата, снижению выработки электроэнергии, разрушению гидротехнических сооружений. Такие потребители должны быть обеспечены надежным питанием от двух независимых источников.

При большом числе и значительной единичной мощности агрегатов применяется схема раздельного питания агрегатных и общестанционных потребителей. Агрегатные сборки 0, 4 кВ получают питание от индивидуальных трансформаторов Т1-Т10, присоединенных отпайкой к энергоблоку. Резервирование их осуществляется от трансформаторов ТR1-ТR2, присоединенных к РУ 6 кВ.

6. 2 Выбор трансформаторов собственных нужд

Мощность рабочего ТСН определяется по формуле:

,

где: - мощность генератора блока, МВт

n - процент расхода на собственные нужды, [10] с. 12

- коэффициент спроса, [10] c. 12

По формуле (7) :

Принимаем трансформатор типа ТСЗ-1000/15, 75/0, 4 кВ

Таблица 4 [14] Номинальные параметры ТСН

7. РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Расчет токов короткого замыкания производится для выбора электрических аппаратов и токоведущих частей. Расчет ведется в относительных единицах.

Базовая мощность принята равной 1000 МВА.

7. 1 Расчетная схема

Рис. 7

7. 2 Схема замещения

Рис. 8

7. 3 Расчёт сопротивлений 7. 3. 1 Генератор

(8)

где: - сопротивление генератора в относительных единицах

номинальная мощность генератора

По формуле (8) :

7. 3. 2 Энергосистема

(9)

где: - номинальная мощность энегросистемы

- относительное номинальное сопротивление энергосистемы

По формуле (9) :

7. 3. 3 Трансформатор

Т1…Т5

(10)

где: - относительное сопротивление трансформатора, определяется через u _к - напряжение к. з. трансформатора.

для группы двухобмоточных трансформаторов с обмоткой низкого напряжения разделенной на две ветви.

Трансформаторы собственных нужд

(11)

где: - напряжение короткого замыкания

По формуле (11) :

7. 4 Расчет токов короткого замыкания в точке К-1

Рис. 9

Таблица расчётных условий для проверки аппаратов и токоведущих частей в режиме короткого замыкания. в точке К-1

Таблица 5 [ 11] с. 150, 152

7. 5 Расчет токов короткого замыкания в точке К2

Рис. 11

Таблица расчётных условий для проверки аппаратов и токоведущих частей в режиме короткого замыкания. в точке К-2

Таблица 6 [ 11] с. 150, 152

7. 6 Расчет тока однофазного короткого замыкания

Ток однофазного короткого замыкания рассчитывается для выбора заземляющего устройства в ОРУ 500 кВ.

Ток однофазного короткого замыкания определяется по формуле:

где:

- сопротивление прямой последовательности

- сопротивление обратной последовательности

- сопротивление нулевой последовательности

Схема замещения прямой последовательности

Рис. 12

, сопротивление обратной последовательности равно сопротивлению прямой последовательности, так как токи прямой и обратной последовательности протекают по одному пути.

Схема замещения нулевой последовательности

Рис. 13

По формуле (12) :

8. ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ ДЛЯ ЦЕПЕЙ 500 кВ ЛИНИИ И ТРАНСФОРМАТОРА 8. 1 Перетоки мощности в схеме РУ 500 кВ 8. 1. 1 Расчет перетоков мощности в нормальном режиме

Определяем реактивную мощность генератора

(13)

где:

По формуле (13)

=309, 76, Мвар

Согласно расчетам из пункта 6. 2

Определяем активную мощность собственных нужд

По формуле (14)

Определяем реактивную мощность собственных нужд

где:

= 0, 538 Мвар

Мощность передаваемая через трансформатор

По формуле (15) :

Мощность передаваемая по одной линии

где:

4 - число линий

Мощность отдаваемая в систему:

По формуле (16) :

Мощность передаваемая через выключатель Q ₁₃

S _Q13 =S _Q14

Мощность передаваемая через выключатель Q ₁

S _Q1 =S _Q3 = S _Q4 =S _Q6 = S _Q7 =S _Q9 = S _Q10 =S _Q12

S _Q2 =S _Q5 = S _Q8 =S _Q11

Мощность передаваемая через трансформатор

Максимальная мощность передаваемая через выключатели Q ₂ , Q ₅ , Q ₈ , Q ₁₁

8. 1. 3 Расчет перетоков мощности в аварийном режиме

Линия W4 отключилась

Мощность передаваемая через выключатель Q ₃

S _Q1 =S _Q3 = S _Q4 =S _Q6 = S _Q7 =S _Q9

Мощность передаваемая через выключатель Q ₂

S _Q2 =S _Q5 =S _Q8

Мощность передаваемая через выключатель Q ₁₀

Мощность передаваемая по одной линии

Мощность передаваемая через трансформатор

Максимальная мощность передаваемая через выключатели Q ₂ , Q ₅ , Q ₈ ,

8. 2 Расчетные условия для выбора токоведущих частей и аппаратов по продолжительному режиму работы и режиму короткого замыкания

Таблица 8 [ 5]

, с (14)

По формуле (14) :

8. 3 Выбор разъединителей в цепи линии и трансформатора

Таблица 9 [5] с.

8. 4 Выбор выключателей и разъединителей в ячейке ОРУ 500 кВ

Таблица 10 [ 5] с.

кА [5]

с [5]

8. 5 Выбор трансформатора тока в ОРУ 500 кВ

Таблица 11 [5]

... продолжение

Проектирование электрической части ГЭС 4×171 МВт: выбор блочной схемы, основного силового оборудования и технико-экономическая оценка надежности

Проектирование теплоэлектростанции мощностью 400 МВт: тепловая и электротехническая части, выбор оборудования и технико-экономическое обоснование

Проектирование электрической части конденсационной ТЭС мощностью 2000 МВт: выбор трансформаторов собственных нужд, схемы присоединения и технико-экономическое обоснование

Проект ТЭЦ для нового района города Астаны: теплотехнические расчеты, выбор оборудования и экономическое обоснование

Обоснование электрической части Капшагайской ГЭС: схемы электроснабжения, расчёт токов короткого замыкания, системы возбуждения, релейная защита и экономическая оценка реконструкции 220 кВ

Проектирование ветроэлектростанции мощностью до 50 МВт: выбор электрооборудования, электрических схем, мер безопасности и технико-экономическое обоснование

Проектирование главной электрической схемы ТЭЦ мощностью 660 МВт с выбором электротехнического оборудования, системой возбуждения UNITROL и технико-экономическим обоснованием

Технологический проект производства сборных железобетонных плит: технологическая схема, расчёты и выбор оборудования

Разработка системы электроснабжения арматурного завода: расчет нагрузок, сравнение схем 115 кВ и 37 кВ, выбор оборудования, технико-экономические расчеты и вопросы безопасности

Технико-экономическое обоснование строительства ТЭЦ 380 МВт в Астане: тепловая схема, выбор оборудования, безопасность и бизнес-план

• Информатика
• Банковское дело
• Оценка бизнеса
• Бухгалтерское дело
• Валеология
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Религия
• Общая история
• Журналистика
• Таможенное дело
• История Казахстана
• Финансы
• Законодательство и Право, Криминалистика
• Маркетинг
• Культурология
• Медицина
• Менеджмент
• Нефть, Газ
• Искуство, музыка
• Педагогика
• Психология
• Страхование
• Налоги
• Политология
• Сертификация, стандартизация
• Социология, Демография
• Статистика
• Туризм
• Физика
• Философия
• Химия
• Делопроизводсто
• Экология, Охрана природы, Природопользование
• Экономика
• Литература
• Биология
• Мясо, молочно, вино-водочные продукты
• Земельный кадастр, Недвижимость
• Математика, Геометрия
• Государственное управление
• Архивное дело
• Полиграфия
• Горное дело
• Языковедение, Филология
• Исторические личности
• Автоматизация, Техника
• Экономическая география
• Международные отношения
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда