Федотов Е.А. Методические указания по выполнению расчётного задания по курсу Электрическая часть станций и подстанций - файл n1.doc

Федотов Е.А. Методические указания по выполнению расчётного задания по курсу Электрическая часть станций и подстанций
скачать (188.4 kb.)
Доступные файлы (1):

n1.doc

1067kb.

06.06.2007 14:30

скачать

---

Смотрите также:
• Мазуркевич В.Н. Методические указания по курсовому проектированию Электрическая часть электрических станций и подстанций (Документ)
• Тарамалы Л.З., Шихкеримов И.А., Галкин А.И., Тютин А.В. Электрическая часть станций и подстанций. Методические указания к контрольным и курсовой работам (Документ)
• Бабак Т.Г. Пономаренко Е.Д. Голубкина О.О. Методические указания к выполнению расчетного задания по курсам Математические модели в расчетах на ЭВМ и Математическое (Документ)
• Жуховицкий Д.Л. Контрольная работа по теплотехнике (задания и методические указания), 1998 г. (Документ)
• Байназарова Л.А. Электрическая часть электростанций. Методические указания и задания к выполнению СРС (электроэнергетика) (Документ)
• Настюшкин Е.Ф., Иноземцева Л.В. Методические указания по заданию Схема электрическая (Документ)
• Соловей П.И., Хвисевич В.М; Задания и методические указания к выполнению расчетно-проектировочных работ по курсу Сопротивление материалов (Документ)
• Манчук Р.В., Тимаков Ю.В., Ермишина Г.И. Охрана труда: Контрольные задания и методические указания к их выполнению (Документ)
• Братолюбов А.А. Программа, контрольные задания и методические указания по дисциплине Переходные процессы в электроэнергетических системах Часть 1 (электромагнитные (Документ)
• Кошелев А.А., Пакшин А.В., Шелудько О.В. Общая энергетика: Рабочая программа, задание на контрольную работу и методические указания к ее выполнению (Документ)
• Долгов А.П. Электроэнергетические системы (Документ)
• Матвеев В.Ф. Методические указания по защите вторичных цепей электрических станций и подстанций от импульсных помех (Документ)

n1.doc

Рассчитаем перетоки мощности между РУВН и РУСН АТБ1, АТБ2 при отказе одного блока, подключенного к РУСН зимой:

МВА;

МВА;

МВА; =110 МВА Найдем коэффициент выгодности по формуле (9):


Исходя из вышесказанного, выбираем максимальное положительное значение =333 МВА, полученного при аварии в системе летом и находим нагрузку последовательной обмотки по формуле (7):

=0,56*333=186,5 МВА

Нагрузка третичной обмотки АТБ:

МВ А

Наиболее загруженной обмоткой является третичная МВА. Тогда номинальная мощность определяется по формуле: МВ А
Ввиду отсутствия трехфазных АТ на расчетные параметры выбираем из [] 2 группы группу по три однофазных трансформаторов типа АОДЦТН с S_ном=267000/500/220.
Вариант 2
Рассчитаем перетоки полной мощности через АТС1, АТС2 в нормальном режиме зимой:

;

МВА; МВА;

МВА; =126 МВА.

Рассчитаем перетоки полной мощности через АТС1, АТС2 в нормальном режиме летом:

МВА; МВА;

МВА;

; =97 МВА.

Рассчитаем перетоки полной мощности через АТС1, АТС2 при аварии в системе летом:

МВА;

МВА;

; =333 МВА.

Рассчитаем перетоки полной мощности через АТС1, АТС2 при отказе одного блока, подключенного к РУСН зимой:

МВА;

МВА;

МВА; =110 МВА

По максимальной расчетной мощности =333 МВА, полученной при аварии в системе летом выбираем ближайшую большую мощность из [], т.е. 2 группы по три однофазных автотрансформатора типа АОДЦТН 167000/500/220 МВА

Вариант 3

Рассчитаем перетоки полной мощности через АТС1, АТС2 в нормальном режиме зимой:

;

МВА;

МВА;

МВА; =-1 МВА.

Рассчитаем перетоки полной мощности через АТС1, АТС2 в нормальном режиме летом:

МВА;

МВА;

МВА;

МВА; =-8 МВА.
Рассчитаем перетоки полной мощности через АТС1, АТС2 при аварии в системе летом:

МВА;

МВА;

МВА; =169 МВА.

Рассчитаем перетоки полной мощности через АТС1, АТС2 при отказе одного блока, подключенного к РУСН зимой:

МВА;

МВА;

МВА; =-54 МВА.

По максимальной расчетной мощности =169 МВА, полученной при аварии в системе летом выбираем ближайшую большую мощность из [], т.е. 2 группы по три однофазных автотрансформатора типа АОДЦТН 167000/500/220 МВА.

В результате расчета автотрансформаторов трех вариантов структурных схем можно сделать следующий вывод: все автотрансформаторы состоят из трех однофазных автотрансформаторов. Наиболее мощной является в варианте 1, т.е. когда автотрансформатор включается в блок с генератором. В вариантах 2 и 3 номинальная мощность автотрансформаторов получилась, одинакова, но недостаток схемы в варианте 3 заключается, что в номинальных режимах автотрансформатор работает практически без нагрузки и меняет в течение суток направление перетоков мощностей, т.е. работает в повышающем-понижающем режиме, а в аварийном режиме работает в понижающем режиме. Поэтому окончательно выбираем вариант 2.
4. Расчет токов короткого замыкания


Рис.15 Схема замещения

Определим сопротивление схемы при базовой мощности S_б=1000 МВА (см. Приложение табл.Х)













,

где



, т.е. это сопротивление не учитывается.

Короткое замыкание в точке К1
Осуществим некоторые преобразования: сложим последовательно эквивалентные сопротивления трансформаторов и генераторов каждого блока, последовательно сложим сопротивление системы и ЛЭП (х₁ и х₂) и затем заменим генераторы Г1-Г4 и Г5-Г8 (рис.16) эквивалентными источниками по известным формулам []:

, где

;

, где

;
Е_Г1=…=Е_Г8=1,13 (см. Приложение табл. 5)

х₂₃ =0,22 о.е.; x₂₄ =0,22 o.e.; x₂₅ =0,2 о.е.; Е_Г1-4=1,13; Е_Г5-8=1,13.
Рис.16 Схема замещения для точки К1
(рис. 17)



Значения токов по ветвям:

Найдем значение базового тока по формуле (11) для точки К1:


Рис.17
Схема замещения для точки К1



К₄







Рис.18. Окончательная схема замещения для точки К1
По формулам (10) и (13) находим начальные значения периодической составляющей токов к.з.:

Ветвь С:



Ветвь Г1-Г4:



Ветвь Г5-Г8:



Суммарный ток к.з. в точке К1:



Определяем ударные токи при к.з. по формуле (16) в точке К1:

Ветвь С:

К_у=1,895; i_у=

Ветвь Г1-Г4:

К_у=1,97; i_у=

Ветвь Г5-Г8:

К_у=1,97; i_у=

Суммарный ударный ток:

i_уК1=13,7+15,9+10,9=40,5 кА

в) Периодическая составляющая тока определяется суммированием периодических составляющих по ветвям для расчетного времени =t_с.в+0,01 с=0,018+0,01=0,028 с:

ветвь С: I_п,=I_п.о =5,1 кА

ветвь Г5-Г8: I_п,=I_п.о =3,9 кА

ветвь Г1-Г4: I_п.о,г=5,7 кА



I_п.о.г/I ^' _ном=5,7/1,6=3,5

По данному отношению и времени t==0,028 с определим с помощью кривых отношение I_п,t,г/I_п.о,г0,96

Таким образом, периодическая составляющая тока от генератора будет:

I_п,t,г =0,96I_п.о,г=0,963,9=3,7 кА . Суммарное значение периодической составляющей тока к.з. для момента времени t==0,028 с:

=5,1+5,7+3,7=14,5 кА

г) Апериодическая составляющая тока к.з. находим по формуле (14):

ветвь С:

ветвь Г1-Г4:

ветвь Г5-Г8:

Суммарное значение апериодической составляющей:

=1,6+6+4,1=11,7 кА

д) Определяем тепловой импульс тока к.з. по формуле (20):

t_отк=t_р.з+t_о.в=0,2+0,08=0,28 с

В_к=I² _п.о(t_отк+Т_а)=14,7²(0,28+0,06)=73,5 кА²с
Короткое замыкание в точке К2
Используя частично результаты преобразований предыдущего расчета, схему замещения для данной точки к.з. можно представить в следующем виде:


Рис.19 Схема замещения для точки К2
Проведем некоторые преобразования: объединим параллельно ветви С и Г1-4 и последовательно сложим их эквивалентное сопротивление с сопротивлением х₂₆:

1,06; =0,23 о.е.
В итоге получим окончательную схему замещения для точки К2 (рис. 20):



Рис.20 Окончательная схема замещения для точки К2

Значения токов по ветвям:

Найдем базовый ток для точки К2:



Ветвь С, Г1-4:



Ветвь Г5-Г8:



Суммарный ток к.з. в точке К2:



Определяем ударный ток при к.з. в точке К2:

Ветвь С, Г1-4: К_у=1,895; i_у=

Ветвь Г5-Г8: К_у=1,97; i_у=

Суммарный ударный ток:

i_уК2=30,8+39,3=70,1 кА

в) Периодическая составляющая тока к.з. для =0,04+0,01=0,05с

ветвь С, Г1-Г4: I_п,=I_п.о =11,5 кА

ветвь Г5-Г8: I_п.о,г=14,1 кА



I_п.о.г/I ^' _ном=14,1/2,5=5,5

По данному отношению и времени t==0,047 с определим с помощью кривых отношение I_п,t,г/I_п.о,г0,85

Таким образом, периодическая составляющая тока от генератора будет:

I_п,t,г =0,85I_п.о,г=0,8514,1=12 кА

Суммарное значение периодической составляющей тока к.з. для момента времени с:

=11,5+12=23,5 кА

г) Апериодическая составляющая тока к.з.

ветвь С, Г1-Г4:

ветвь Г5-Г8:

Суммарное значение апериодической составляющей:

i_{а, К2}=7,1+17=24,1 кА

д) Определяем тепловой импульс тока к.з.

t_отк=t_р.з+t_о.в=0,1+0,05=0,15 с



В_к=I² _п.о(t_отк+Т_а)=15,9²(0,14+0,14)=70,8 кА²с
Короткое замыкание в точке К3


Рис.21 Схема замещения для точки К3

Проведем некоторые преобразования: используя данные предыдущих преобразований сложим параллельно ветви Е_С, Е_Г1-3, Е_Г5-8 и найдем эквивалентные сопротивления:

=0,29 о.е.

=1,08

.




Рис.22 Окончательная схема замещения для точки К3

Значения токов по ветвям:



Ветвь С, Г1-3, Г5-8:



Ветвь Г4:



Суммарный ток к.з. в точке К3:



Определяем ударный ток при к.з. в точке К3:

Ветвь С, Г1-3, Г5-8: К_у=1,895; i_у=

ветвь Г4: К_у=1,981; i_у=

Суммарный ударный ток:

i_уК3=134,5+166,4=301 кА

в) Периодическая составляющая тока к.з. для =0,12+0,01=0,13с

ветвь С, Г1-3, Г5-8: I_п,=I_п.о =50,2 кА

ветвь Г4: I_п.о,г=59,4 кА



I_п.о.г/I ^' _ном=59,4/10,2=5,82

По кривым рис. Х (Приложение Х): I_п,t,г/I_п.о,г0,73

I_п,t,г =0,73I_п.о,г=0,7359,4=43,4 кА

I_{п, К3} =50,2+43,4=93,6 кА

г) Апериодическая составляющая тока к.з.

ветвь С, Г1-3, Г5-8:



Ветвь Г4:

Суммарное значение апериодической составляющей:

i_{а, К3}=8,1+66,1=74,2 кА

д) Определяем тепловой импульс тока к.з.

t_отк=t_р.з+t_о.в=0,1+0,12=0,22 с


В_к=I² _п.о(t_отк+Т_а)=136²(0,22+0,14)=6658,56 кА²с
Короткое замыкание в точке К4
Рис. 23 Схема замещения для точки К4

Проведем некоторые преобразования: используя данные предыдущих преобразований сложим параллельно ветви Е_С, Е_Г1-4, Е_Г5-7 и найдем эквивалентные сопротивления:

=0,28 о.е.

=1,09

.



Рис.24 Окончательная схема замещения для точки К4
Значения токов по ветвям:


Ветвь С, Г1-4, Г5-7:



Ветвь Г8:



Суммарный ток к.з. в точке К4:



Определяем ударный ток при к.з. в точке К4:

Ветвь С, Г1-4, Г5-7: К_у=1,895 i_у=

Ветвь Г8: К_у=1,981 i_у=

Суммарный ударный ток:

i_уК4=150,6+166,4=317 кА

в) Периодическая составляющая тока к.з. для =0,12+0,01=0,13с
ветвь С, Г1-4, Г5-7: I_п,=I_п.о =56,2 кА

ветвь Г4: I_п.о,г=59,4 кА



I_п.о.г/I ^' _ном=59,4/10,2=5,8

I_п,t,г/I_п.о,г0,73

I_п,t,г =0,73I_п.о,г=0,7359,4=43,4 кА

I_{п, К4} =43,4+56,2=99,6 кА
г) Апериодическая составляющая тока к.з.

ветвь С, Г1-4, Г5-7:



ветвь Г4:

Суммарное значение апериодической составляющей:

i_{а, К4}=9+66=75 кА
д) Определяем тепловой импульс тока к.з.

t_отк=t_р.з+t_о.в=0,1+0,12=0,22 с

В_к=I² _п.о(t_отк+Т_а)=136²(0,22+0,14)=6658,56 кА²с

Результаты расчетов токов к.з.

Табл.1

Точка к.з.	К1	К2	К3	К4
Iп.о., кА	14,7	25,6	109,6	115,6
iу, кА	40,5	70,1	301	317
, кА	14,5	23,5	93,6	99,6
, кА	11,7	24,1	74,2	75
Bк, кА2с

5. Выбор коммутационной аппаратуры
5.1. Выбор выключателей и разъединителей РУ 500 кВ

а) Расчетный ток продолжительного режима определяется по наибольшей электрической мощности генератора



б) По полученным расчетам и по п. 5.3 выбираем выключатель и разъединитель

Табл.11

Расчетные данные	Каталожные данные
	Выключатель 3AT2 DT-550 («Сименс»)	Разъединитель РДЗ-500/3150У1
Uуст=500 кВ	Uном=550 кВ	Uном=500 кВ
Imax=408 А	Iном=3150 А	Iном=3150 А
Iп,=14,2 кА	Iотк.ном=63 кА	-
iа,=11,7 кА		-
Iп.о=14,7 кА	Iдин=63 кА Iвкл=63 кА	Iпр.с=63 кА
iу=40,5 кА	iдин=160 кА iвкл=160 кА	iпр.с=160 кА
Вк=136 кА2с

5.2. Выбор выключателей и разъединителей РУ 220 кВ
а) Расчетный ток продолжительного режима определяется по наибольшей электрической мощности генератора



б) По полученным расчетам выбираем выключатель и разъединитель
Табл.12

Расчетные данные	Каталожные данные
	Выключатель 3AP1DT-245/EK («Сименс»)	Разъединитель РНД-220/3150У1
Uуст=220 кВ	Uном=245 кВ	Uном=220 кВ
Imax=927 А	Iном=3150 А	Iном=3150 А
Iп,=25,3 кА	Iотк.ном=50 кА	-
iа,=24,1 кА		-
Iп.о=25,6 кА	Iдин=50 кА Iвкл=128 кА	Iпр.с=50 кА
iу=70,1 кА	iдин=128 кА iвкл=128 кА	iпр.с=125 кА
Вк=136 кА2с

6. Заключение

В соответствии с заданием разработана конденсационная ЭС мощностью 2400 МВт. Станция строится в Европейской части России, работает на угле, имеет связи с энергосистемой на напряжении 500 кВ, а также с потребителем на напряжении 220 кВ.

При разработке электрической части первоначально ставится вопрос определения принципиальной схемы станции. Проведен анализ трех возможных вариантов структурных схем. На основании проведенного расчета для дальнейшей разработки приняли вариант, в котором четыре генератора по 300 МВт подключены по блочной схеме к РУ 500 кВ и четыре – к РУ 220 кВ. На основе расчетов нормального и аварийного режимов выбраны группа автотрансформаторов связи типа АОДЦТН-167000/500/220 и блочные трансформаторы типа ТДЦ-400000/500 и ТДЦ-400000/220.

На основании расчетов токов короткого замыкания в различных точках расчетной схемы выбраны аппараты (выключатели, разъединители).

Избыток мощности передается в системы по двум ЛЭП-500 кВ в энергосистему.


Задание
Задание выдается каждому студенту индивидуально преподавателем и включает в себя: тип электрической станции и ее установленная мощность в МВт, тип турбин (см. Приложение, табл. 1, 2) и их количество, количество напряжений, мощность энергосистемы (S_C), резерв мощности энергосистемы (P_{рез с)}, сопротивление энергосистемы (X_C), число линий электропередач для связи электростанции с энергосистемой, график выработки электроэнергии генераторами станции, графики нагрузок на среднем напряжении (для КЭС и ТЭЦ) и на низшем напряжении (для ТЭЦ).
ТРЕБУЕТСЯ:

1. На основании исходных данных качественно построить главную электрическую схему электрической станции, рассмотрев три варианта построения схем

2. Провести выбор силового оборудования для выбранного варианта схемы (генераторы, трансформаторы и автотрансформаторы)

3. Провести расчет токов короткого замыкания для выбора коммутационных аппаратов в указанных расчетных точках

4. Провести анализ высоковольтных коммутационных аппаратов свыше 1000 В, применяемых на электрических станциях

5. На основании качественного и количественного анализа предложить для установки высоковольтные аппараты (выключатели и разъединители) для рассчитываемой станции

6. Дать краткую характеристику (достоинство и недостатки) принципа гашения электрической дуги для выбранного высоковольтного выключателя

Расчетное задание выполняется на листах формата А4 и должно включать в себя: титульный лист, содержание, введение, основную часть с необходимыми рисунками и схемами, заключение, список литературы.

Приложение
ТАБЛИЦА 1

Тип и мощность паровых турбин, устанавливаемых на КЭС

Тип турбины	Мощность турбины, МВт
К-200	200
К-300	300
К-500	500
К-800	800

ТАБЛИЦА 2

Тип и мощность паровых турбин, устанавливаемых на ТЭЦ

Тип турбины	Номинальная мощность, МВт	Максимальная мощность, МВт
ПТ-60/80	60	80
ПТ-80/100	80	100
ПТ-140/165	135	165
Т-110/120	100	120
Т-175/210	175	210
Т-250/300	250	300
Р-50	50	-
Р-100	100	-

ТАБЛИЦА 3

Расчетные выражения для определения приведенных значений сопротивлений

Элемент электроустановки	Исходный параметр	Относительные единицы
Генератор
Энергосистема
Трансформатор
Реактор
Линии электропередачи

Примечание. Для трансформатора из [ ].

ТАБЛИЦА 4

Значения постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ и ударного коэффициента

Элементы или части энергосистемы	, с
Турбогенераторы мощностью, МВт: 12-60 100-1000	0,16-0,25 0,4-0,54	1,94-1,955 1,975-1,98
Блоки, состоящие из турбогенератора 60 МВт и трансформатора при номинальном напряжении генератора, кВ 6,3 10	0,2 0,15	1,95 1,935
Блоки, состоящие из турбогенератора и повышающего трансформатора, при мощности генераторов, МВт 100-200 300 500 800	0,26 0,32 0,35 0,3	1,965 1,97 1,973 1,967
Система, связанная со сборными шинами, где рассматривается КЗ, воздушными линиями напряжением, кВ 35 110-150 220-330 500-750	0,02 0,02-0,03 0,03-0,04 0,06-0,08	1,608 1,608-1,717 1,717-1,78 1,85-1,895
Система, связанная со сборными шинами 6-10 кв, где рассматривается КЗ, через трансформаторы мощностью, МВА 80 и выше 32-80 5,6-32	0,06-0,15 0,05-0,1 0,02-0,05	1,85-1,935 1,82-1,904 1,6-1,82
Ветви, защищенные реактором с номинальным током, А 1000 и выше 630 и ниже	0,23 0,1	1,956 1,904
Распределительные сети напряжением 6-10 кВ	0,01	1,369

ТАБЛИЦА 5

Значения ЭДС источников

Источники
Турбогенератор до 100 МВт	1,08
Турбогенератор 100-1000 МВт	1,13

ТАБЛИЦА 6

Средние удельные индуктивные сопротивления воздушных линий электропередачи

Воздушная линия электропередачи	, Ом/км
6-220 кВ 220-330 кВ 500 кВ 750 кВ	0,4 0,32 0,3 0,28

Список литературы

1. 
   Околович М.Н.. Проектирование электрических станций. М.: Энергоиздат, 1982.- 400 с., ил.
   
2. 
   Крючков И.П., Кувшинский Н.Н., Неклепаев Б.Н. Под ред. Неклепаева Б.Н.. Электрическая часть ЭС и ПС: Справочные материалы для курсового проектирования. М.: Энергия, 1978.-456с.,ил.
   
3. 
   Рожкова Л.Д., Козулин В.С.. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. М.: Энергия, 1980.-600с., ил.
   
4. 
   Электрическая часть станций и подстанций. / А.А.Васильев, И.П.Крючков, Е.Ф. Наяшкова и др., ; Под ред. А.А.Васильева. М.: Энергия, 1980. – 608с., ил.
   

Учебное издание

Федотов Евгений Александрович


МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНОГО ЗАДАНИЯ ПО КУРСУ «ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ СТАНЦИЙ И ПОДСТАНЦИЙ»
Методическое пособие

по курсУ

"Электрическая часть электростанций и подстанций",

для студентов, обучающихся по направлению "Электроэнергетика"

Редактор издательства

ЛР 020528 от 05.06.97 г.




Темплан издания КГЭУ 2006 (I), метод. Подписано к печати 11.09.06

Формат 6084 1/16 Печ. л. 1,5 Тираж 100 экз. Изд. № 42




Издательство КГЭУ, 111250, Казань, Красносельская ул., д.51

---