Скачать:  1361978917_kursovoy_proekt_sn_kes_4kh800.zip [869,91 Kb] (cкачиваний: 6)

Курсовая работа.

Тема: Проектирование электрической части КЭС.

Содержание.

1. Введение. 2
2. Задание. 3
3. Выбор состава механизмов, схемы рабочего и резервного электроснабжения СН, мощности рабочих и резервных трансформаторов СН первой и второй ступеней. 4
4. Расчёт токов короткого замыкания и тепловых импульсов для выбора аппаратов и токоведущих частей в схеме собственных нужд. 8

4.1. Расчет токов короткого замыкания. 8

4.2. Расчет тепловых импульсов. 13

5. Выбор коммутационной аппаратуры и токопроводов в системе СН, ячеек КРУ. 15

5.1. Выбор выключателей 6,3кВ. 16

5.2. Выбор ячеек КРУ-6,3кВ. 17

5.3. Выбор КТП СН 6/0,4 кВ. 17

5.4. Выбор генераторного токопровода и ответвления к рабочему ТСН. 18

5.5. Выбор  токопровода от рабочего ТСН на напряжение 6кВ. 19

5.6. Выбор  токопроводов 0,4кВ. 19

6. Выбор кабелей в системе СН и их проверка по термической стойкости, невозгораемости, экономической плотности тока и длительно допустимому току нагрузки. 20
7. Расчет скольжений и частот вращения электродвигателей сн при восстановлении питания. 24
8. Расчет начального напряжения при восстановлении напряжения в режиме самозапуска э/двигателей СН.. 27
9. Расчет режима совместного выбега турбогенератора с механизмами СН. Расчет режима индивидуального выбега механизмов при обесточивании. 32
10. Расчет времени пуска агрегатов СН от ТСН. 39
11. Выбор аккумуляторной батареи. 42
12. Список литературы. 47

1. Введение.

Цель курсового проекта – спроектировать схему питания собственных нужд   пылеугольной  КЭС  с четырьмя блоками по 800 МВт. Выдача мощности производится на напряжениях 220 кВ и 500 кВ.

В отечественных энергосистемах на долю конденсационных тепловых электростанций (КЭС) приходится приблизительно половина вырабатываемой энергии. Мощность генераторов, устанавливаемых на КЭС, неуклонно возрастает. Освоены в эксплуатации энергоблоки 500, 800, 1000 МВт. Установленная мощность современных КЭС достигает нескольких миллионов киловатт. На шинах таких электростанций осуществляется связь между несколькими электростанциями, происходит переток мощности из одной части энергосистемы в другую. Всё это приводит к тому, что крупные КЭС играют очень ответственную роль в энергосистеме.

           КЭС имеют ряд особенностей:

    -   строится около месторождения топлива;

    - основную часть электроэнергии отдаёт в систему на повышенных напряжениях;

    -   работает по свободному графику выработки электроэнергии;

    -   низкоманевренны;

    -   имеет низкий КПД, порядка 30-40%.

            В данном проекте произведён выбор схемы  собственных нужд, выбор ТСН и РТСН. А также расчёт токов короткого замыкания, выбор коммутационных аппаратов и токоведущих частей в схеме с.н. Выполнены расчёты начального напряжения при самозапуске,  совместного и индивидуального выбега турбогенератора с механизмами с.н., расчет цепей освещения. 

2. Задание.

Тип энергетической установки: пылеугольная КЭС.

Число и номинальная мощность турбогенераторов, МВт: 4800

Напряжения связи с энергосистемой, кВ:220; 500.

Данные об эквивалентных параметрах сети со стороны высшего напряжения рабочих (ТСН) и резервных (РТСН) трансформаторов собственных нужд:

- ток к.з. на ответвлении к ТСН                                                    

- эквивалентное сопротивление системы

  со стороны высшего напряжения ТСН                                                                                                         

при напряжение генератора                                                          

- ток к.з. на шинах ОРУ в точке включения РТСН                    

- эквивалентное сопротивление                                                   

  системы в точке включения РТСН

 при среднеэксплуатационном напряжении ОРУ                         

3. Выбор состава механизмов, схемы рабочего и резервного электроснабжения СН, мощности рабочих и резервных трансформаторов СН первой и второй ступеней.

Для питания потребителей собственных нужд станции принимается две ступени напряжения: 6 кВ и 0,4 кВ. Распределительное устройство 6 кВ разделено на две секции на каждый энергоблок.

Для питания секций РУСН-6 кВ предусматриваются трансформаторы с расщеплённой обмоткой НН (ТСН), подключенные отпайками к генераторному токопроводу. На каждую секцию предусмотрен ввод резервного питания от магистрали резервного питания (МРП), питаемой от резервных  трансформаторов с.н. (РТСН), которые подключены к РУ 220 кВ.

Расчет необходимой мощности трансформаторов с.н. ведется  на основе состава потребителей с.н.

 Расчетная нагрузка на трансформаторы с.н. блока:

где  – расчетная мощность на валу каждого из двигателей первой ступени напряжения (6 кВ) общим числом  n_д1;

 – номинальная мощность каждого из трансформаторов второй ступени общим числом n_т2.

Расчет суммарной мощности потребителей с.н. проведен на основе  таблицы № 1.

                                    Таблица№1.  Состав и характеристики механизмов собственных нужд и их электроприводов напряжением 6 кВ

                                    энергоблока 800 МВт пылеугольной КЭС

Питательный насос (ПН) нагнетает питательную воду, повышая её давление с учетом сопротивления питательного тракта и парового котла. Для данного блока применяется 2 питательных насоса мощностью 16000 кВт и частотой вращения 5270 об/мин с турбоприводом.  На одном валу с каждым питательным турбонасосом через редуктор включен бустерный насос мощностью 1000 кВт.

Бустерный насос (БН) повышает давление перед питательным насосом, обеспечивая тем самым бескавитационную работу последнего.

Конденсатный насос (КН) предназначен для перекачки конденсата из конденсатора турбины через подогреватели низкого давления в деаэратор. При прямоточных котлах применяют химическое обессоливание конденсата турбины, поэтому устанавливаются КН двух ступеней: после конденсатора (КН1) с небольшим напором и после обессоливающей установки (КН2) с напором необходимым для подачи конденсата через поверхностные регенеративные подогреватели низкого давления в деаэратор питательной воды.

Циркуляционный насос (ЦН) подаёт охлаждающую воду в конденсатор турбины для конденсации отработавшего пара, а также на маслоохладители турбины для охлаждения масла системы смазки и в систему охлаждения генератора с возбудителем.

Сливные насосы (СлН) служат для подачи воды к устройствам механизированного шлакоудаления, на орошение мокрых  золоулавителей.

Насос водяного эжектора (НВЭ) предназначен для быстрого углубления вакуума в паровом пространстве конденсатора или циркуляционной системы конденсатора при пуске турбоустановки.

Дымососы (Д) и дутьевые вентиляторы (ДВ) относятся к тягодутьевым машинам. Дымососы предназначены для подачи дымовых газов из камеры сгорания в дымовую трубу. Дутьевые вентиляторы Предназначены для нагнетания воздуха в топку котла. Вентиляторы горячего дутья (ВГД) используются для подачи горячего воздуха в системы сушки и пылеприготовления топлива, а также в другие системы первичного воздуха.

            НОЖ- Насос охлаждения огнестойкой жидкости

М-В Мельница-вентилятор является механизмом пылеприготовления с приводным синхронным двигателям. Синхронный двигатель мельницы имеет опережающий cosφ с выдачей реактивной мощности в сеть.

НРК- Насос рабочего конденсата системы регулирования

            Оборудование системы гидрозолоудаления:

БАГН – багерный насос.

СмН – смывной насос.

ШлН – шламовый насос.

Определим численное значение нагрузки на трансформатор с.н. первой ступени:

 По данным расчёта выбираем рабочий трансформатор собственных нужд

 ТРДНС-63000/35 (табл.3.5[1])

Каталожные данные:

S_н=63 МВА, U_ВН=36,75 кВ, U_НН=6,3-6,3 кВ, u_кВН-НН=12,7 %, u_кНН-НН=40

Резервный трансформатор должен обеспечить длительную замену рабочего, поэтому выбираем РТСН такой же как и рабочий, поскольку в схеме имеются генераторные выключатели.

Примем два резервных трансформатора собственных нужд (РТСН). РТСН подключены к РУ-220 кВ, что обеспечивает экономичность схемы без ущерба для надежности.

По табл. 3.6 [1] выбираем:

РТСН:

Sн=63 МВА

ТРДНС-63000/220 

Каталожные данные: Sн = 63 МВА, UВН=230 кВ, UНН=6,3-6,3 кВ, uкВН-НН=11,5 %,          uкСН-НН=28%,Pх=70 кВт, Pк=265 кВт, Ix=0,5%.

Рис.1 Схема питания СН пылеугольной КЭС с энергоблоком 800 МВт.

4. Расчёт токов короткого замыкания и тепловых импульсов для выбора аппаратов и токоведущих частей в схеме собственных нужд.

4.1. Расчет токов короткого замыкания.

Выберем точки короткого замыкания (см. Рис.1).

Определим базисные величины для выбранных точек КЗ.

В качестве базисной мощности целесообразно принять номинальную мощность трансформатора с.н. Sб=32МВА .

К1, К3:

К2, К4:

При питании СН от ТСН.

Составим схему замещения для расчёта токов КЗ.

И приведём параметры элементов расчётной схемы замещения к базисным условиям.

Приведенное сопротивление системы:

Приведенное сопротивление ТСН на ВН:

Приведенное сопротивление ТСН на НН:

Номинальная мощность эквивалентного двигателя секции:

6,3 кВ:

0,4 кВ:

Приведенные сопротивления двигательной нагрузки:

                                                                    Рис.2 Схема замещения для расчетов

                                                                                     токов КЗ при питании СН от ТСН.

где - значение сверхпереходного сопротивления двигателя.

Приведенное сопротивление трансформатора второй ступени:

 (табл.2.1[2])

При расчёте КЗ в точке К1 подпиткой от асинхронных двигателей с  пренебрегаем.

Определение периодической составляющей тока КЗ в начальный момент времени:

• от системы:
• от двигательной нагрузки:

Определение апериодической составляющей тока КЗ к моменту начала расхождения контактов выключателей и ударного тока КЗ:

Для расчёта периодической составляющей тока КЗ в момент времени t, предварительно выберем выключатель с последующей проверкой:

По таблице10.2 [4] выбираем LF3 с  и .

Периодическая составляющая тока КЗ в момент времени t:

Апериодическая составляющая тока КЗ в момент времени t:

,где

 - постоянные времени затухания периодической составляющей тока КЗ группы двигателей и системы (табл.2.3[2])

Ударный ток КЗ:

,где

При расчёте КЗ в точке К2 подпиткой от асинхронных двигателей с  пренебрегаем.

Периодическая составляющая тока КЗ в начальный момент времени:

• от системы:
• от двигательной нагрузки

Периодическая составляющая тока КЗ в момент времени t:

Апериодическая составляющая тока КЗ в момент времени t:

;

Ударный ток к.з.:

При питании СН от РТСН.

Приведенное сопротивление системы:

Приведенное сопротивление РТСН на ВН:

Приведенное сопротивление РТСН на НН:

Приведенное сопротивление МРП:

                                                                           Рис.3 Схема замещения для расчетов

                                                                                 токов КЗ при питании СН от ТСН.

 (так как при наличии выключателя в цепи генераторного токопровода, что предусматривается нормами технологического проектирования, пуск и останов энергоблока осуществляется от раб. ТСН и надобности использования РТСН в этих режимах не возникает, поэтому для схем с генераторными выключателями можно принимать . Номинальная мощность эквивалентного двигателя секции:

Приведенные сопротивления двигательной нагрузки:

где - значение сверхпереходного сопротивления двигателя(табл.2.1.[2])

Приведенное сопротивление трансформатора второй ступени:

 (табл.2.1.[2])

При расчёте КЗ в точке К3 подпиткой от асинхронных двигателей с  пренебрегаем.

Периодическая составляющая тока КЗ в начальный момент времени:

• от системы:
• от двигательной нагрузки:

Периодическая составляющая тока КЗ в момент времени t:

Апериодическая составляющая тока КЗ. в момент времени t:

,

 - постоянные времени затухания периодической составляющей тока КЗ группы двигателей и системы (табл.2.1.[2])

Ударный ток КЗ:

,где

При расчёте КЗ в точке К4 подпиткой от асинхронных двигателей с  пренебрегаем.

Периодическая составляющая тока КЗ в начальный момент времени:

• от системы:
• от двигательной нагрузки:

Периодическая составляющая тока КЗ в момент времени t:

Апериодическая составляющая тока КЗ в момент времени t:

;

Ударный ток КЗ:

4.2. Расчет тепловых импульсов.

Точка К1 (питание от ТСН, 6кВ).

Максимальное время действия релейной защиты принимаем .

Полное время отключения элегазового выключателя LF3:  .

Расчетная продолжительность КЗ .

Тепловой импульс от периодической составляющей тока КЗ при  :

Постоянная времени изменения апериодического тока для всей схемы:

Тепловой импульс от апериодической составляющей тока кз при :

Тепловой импульс от совместного действия периодической и апериодической составляющих токов КЗ в момент :

Уставка селективности (время срабатывания резервной релейной защиты):  .

Время отключения при проверке на невозгораемость: .

Тепловой импульс тока КЗ при проверке кабелей на невозгорание при :

- где - эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗот удаленных источников;  для сети 6кВ,  для сети 0,4кВ.

Значения используются при проверке выключателей на термическую стойкость и кабелей на термическую стойкость и невозгораемость.

Точка К2 (питание от ТСН, 0,4кВ).

Время отключения автоматического выключателя А3700 присоединения(время для проверки на термическую стойкость)  (определяется по время-токовой характеристике А3700 и  на шинах 0,4кВ)

Тепловой импульс от периодической составляющей тока кз при  :

Постоянная времени изменения апериодического тока для всей схемы:

Тепловой импульс от апериодической составляющей тока кз при :

Тепловой импульс от совместного действия периодической и апериодической составляющих токов КЗ в момент :

Время отключения вводного автоматического выключателя ABM10C (время для проверки на невозгорание): (определяется по время-токовой характеристике ABM10C и  на шинах 0,4кВ).

Тепловой импульс от периодической составляющей тока КЗ при :

Тепловой импульс от совместного действия периодической и апериодической составляющих токов КЗ в момент :

Выражения  используются при проверке автоматических выключателей на термическую стойкость и кабелей на термическую стойкость и невозгораемость.

Таблица№2.  Сводная таблица результатов расчёта токов короткого замыкания.

Таблица 2

5. Выбор коммутационной аппаратуры и токопроводов в системе СН, ячеек КРУ.

5.1. Выбор выключателей 6,3кВ.

Для выбора выключателя ввода ВВ на секцию 6,3 кВ расчетной является точка короткого замыкания К1. В этом случае через выключатель течет ток подпитки КЗ от системы, который обычно больше тока подпитки от двигателей, поэтому при выборе ВВ в качестве параметров сети принимаются составляющие тока от системы.

Ток рабочего утяжелённого режима для ВВ:

.

Выключатели присоединений ВП, с точки зрения режима кз находятся в более тяжёлых условиях, чем ВВ. Для них расчетная точка – К2. Через ВП текут токи подпитки от системы и групп электродвигателей данной секции, за исключением тока кз от электродвигателя данного присоединения. С точки зрения нормального режима ВП – в благоприятных условиях.

Рассчитаем ток рабочего утяжелённого режима для насоса рабочего конденсата системы регулирования:

.

Все ВП выполняются однотипными. Для ВВ выбираем тип выключателя LF3, а для ВП – LF2 (элегазовый) фирмы Шнайдер-Электрик.. Проведём проверку выключателей.

Выбор выключателей представлен в таблице 3.

                                                                                                                                                                                                                                                                                        Таблица 3

Выключатели резервного питания ВР и ВМРП выбираются аналогично ВВ. Отличие состоит в том, что токи КЗ нужно рассчитывать при питании секции 6,3кВ от РТСН.

Поскольку токи при питании секции 6,3кВ от РТСН не сильно отличаются от токов кз при питании от рабочего ТСН, то выбираем ВР – LF3, а ВМРП – LF2.

5.2. Выбор ячеек КРУ-6,3кВ.

Номинальные токи и стойкость к действию токов КЗ электрооборудования, входящего в состав шкафов КРУ, скоординированы с параметрами выключателей. Поэтому условия выбора выключателей в РУСН-6кВ являются одновременно и условиями выбора ячеек КРУ.

Предварительно по табл.5.9. [1] выбираю комплектное распределительное устройство К-105 (завод изготовитель Мосэлектрощит),  с элегазовым выключателем LF3

Таблица №4.

Окончательно принимаем КРУ  К-105 с элегазовыми выключателем LF3.

5.3. Выбор КТП СН 6/0,4 кВ.

Для трансформатора ТСЗС-1000/6,3/0,4 выбираем КТП-Y630-1000 внутренней установки с автоматическим выключателем А3700 на вводе в секцию 0,4 кВ

Таблица №5.

5.4. Выбор генераторного токопровода и ответвления к рабочему ТСН.

Для соединения турбогенератора (основные параметры представлены в табл. №6) с повышающим трансформатором применяют комплектные пофазно экранированные токопроводы. При КЗ в любой точке генераторного токопровода по нему протекают раздельно токи КЗ от генератора и системы. Поэтому генераторный токопровод выбирается по максимальному из этих токов.

Таблица №6. Основные параметры турбогенератора ТВВ-800-2У3

Аналогичные токопроводы, но на меньший номинальный ток, используются и на ответвлении от генераторного токопровода к трансформатору СН. При КЗ по ответвлению протекает суммарный ток КЗ от генератора и системы. Ответвление генераторного токопровода к ТСН выбирается по суммарному току КЗ от генератора и системы.

 Рабочий ток утяжеленного режима генератора определяется через его номинальную мощность с учетом возможного снижения напряжения до 0,95·U_гн:

Рабочий ток утяжеленного режима ответвления генераторного токопровода к ТСН рассчитывается через номинальную мощность ТСН также с учетом возможного снижения напряжения до 0,95·U_гн:

= 1,60 кА.

Определим ток КЗ генератора. Для этого рассчитаем:

базисный ток

I_БАЗ = = = 2,406 кА,

сопротивление генератора

  = 0,029,

ЭДС генератора

окончательно, ток КЗ от генератора:

  = 96,58 кА.

Исходя из того, что ток КЗ на ответвлении к ТСН I_п0 = 320 кА, ток КЗ от системы:

I_пс0 = I_п0 – I_пг0 = 320 – 96,58= 223.42кА.

Ударные токи от генератора и системы вычисляем с учетом соответствующих ударных коэффициентов к_удг = 1,95 и к_удс = 1,85:

96,58 = 266,34 кА

223.42= 584,53 кА

266,34+ 584,533 = 850.9 кА

Таблица №7 Выбор генераторного токопровода для генератора ТВВ-800-2УЗ

Ответвление от генераторного токопровода до ТСН  выбирается исходя из  и .

5.5. Выбор  токопровода от рабочего ТСН на напряжение 6кВ.

Данный токопровод выполнен пофазно экранированным.

Таблица №8  Выбор токопровода от ТСН на напряжение 6 кВ.

Токопровод проверяется по току кз от системы без учета подпитки двигателей.

ТЗК(Р)-10-3150-128:

ТЗК-токопровод закрытый в круглой оболочке;

Р-наличие разделительных междуфазных перегородок;

10- Uном; 3150- Iном; 128- iдин.

5.6. Выбор  токопроводов 0,4кВ.

Токопроводы напряжением 0,4 кВ используются для связи ТСН СН 6/0,4 кВ, а также для связи различных секций 0,4кВ при их взаимном резервировании.

Токопроводы выполнены закрытыми, с общей для трёх фаз круглой оболочкой.

Таблица №9  Выбор токопровода на напряжение 0,4 кВ

В качестве токопровода на напряжение 0,4 кВ выбран ШЗК-0,4-1600-51, который проходит все условиям проверки.

6. Выбор кабелей в системе СН и их проверка по термической стойкости, невозгораемости, экономической плотности тока и длительно допустимому току нагрузки.

        Произведём проверку кабелей в сети СН энергоблока 800МВт на термическую стойкость и невозгорание на примере 3-х потребителей: НРК, КН-2ст, СлН.

Кабели выбираем с Al жилами, с пропитанной бумажной изоляцией, бронированные.

Задаёмся для всех трёх потребителей температурой окружающей среды во время кз .

Кабели с пропитанной изоляцией имеют значение длительной допустимой температуры жилы .

Значение расчетной температуры окружающей среды .

Рекомендуемая плотность тока для кабельных линий при Тmax=5000ч/год .

Расчет конечных температур жил кабеля к НРК мощностью 5000 кВт при проверке по приведённым выше критериям отображен в таблице №11.

Насос рабочего конденсата системы регулирования:

Исходные данные:

Таблица №10  Расчет конечных температур жил кабеля к НРК мощностью 5000 кВт.

Конденсатный  насос 2 ступени:

Исходные данные циркуляционного э/насоса:

Таблица №11  Расчет конечных температур жил кабеля к  КН-2ст мощностью МВт.

Сливной насос:

Исходные данные сливного насоса:

Таблица №12  Расчет конечных температур жил кабеля к СлН мощностью 315 МВт.

7. Расчет скольжений и частот вращения электродвигателей сн при восстановлении питания.

Рассмотрим индивидуальный выбег электродвигателей и механизмов СН, параметры которых приведены в табл. 14.

Для эквивалентных двигателей рассчитываются значения Kзгр, sн, Тj:

Табл. 13. Каталожные и расчетные параметры ЭД и механизмов СН одного ТСН

Где ЭКВ1=НРК+ДВ+Д

       ЭКВ2=КН2ст+ЦН+ВГД+М-В

       ЭКВ3=оставшиеся электродвигатели

Длительность перерыва питания t_ПП = 2,5 с. За базисную мощность как и ранее принимаем мощность ТСН S_Б = 63 МВА.

Определяем рабочие скольжения s_исх, моменты сопротивления М_с0*(б), инерционные постоянные T_J*(б) в исходном режиме, приведенные к базисным условиям, и заносим их в табл. 14:

, , .

Момент сопротивления ЭКВ1 после закрытия обратного клапана (M_КЛ = 1, n_КЛ 1) можно определить с учетом уменьшения по формуле:

;

полученное значение отмечено в табл. 14 "звездочкой".

Для ЭКВ1 скольжение определяется:

.

Для ЭКВ2 скольжение определяется:

Для ЭКВ3 скольжение определяется:

.

.

Результаты расчета приведем в табл. 15.

Таблица 14. Частоты вращения и скольжения в о.е. ЭД к моменту восстановления питания

Рассчитаем групповой выбег в течении , определяем результирующие значения  для каждой из секций СН.

Таблица 15. Параметры электродвигателей секций для расчета группового выбега