Диплом (Проектирование электрической станции)

156

Таблица 9.5

Установка батарей конденсаторов большой ёмкости в одной точке кабеля магистрали постоянного тока ОРУ 110 кВ

Nк, шт.		1	2	3	4	5
Cб, Ф	0	2	4	6	8	10
Rб, Ом		0,3	0,15	0,1	0,075	0,06
Ц, $	0	3000	6000	9000	12000	15000
Параметры через 0,7 сек
Uкон.л, В	165,0	173,5	180,0	185,0	188,6	191,4
Iкон.л, А	231,0	243,0	252,0	258,5	264,0	267,5

Таблица 9.6

Замена одновременно кабелей КЛ2, 3, 4 на новые с большим сечением

F, мм2	95	120	150	240
r0, Ом/м	0,000309	0,000245	0,000196	0,0000973
R, Ом	0,063036	0,049898	0,039923	0,017028
Цуд, руб/м	125,794	155,105	189,79	291,891
Ц, руб.	25661,98	31641,42	38717,16	59545,76
Uкон.л, В	194	198	201	208
Iкон.л, А	317	323	328	340

157

9.3. Влияние батареи конденсаторов большой ёмкости на нагрев кабельных линий

Наличие батареи конденсаторов большой ёмкости в схеме подстанции сопутствует увеличению значений токов КЗ. Для того чтоб оценить этот неблагоприятный вклад, были проведены соответствующие опыты, результаты которых приведены ниже.

За критерий термической стойкости было взято значение интеграла Джоуля, при нагреве кабельной линии до 160 0С. Значения интегралов Джоуля для разных сечений кабеля были вычислены с помощью программы GUDCSETS (см.табл.9.7). На термическую стойкость проверялась кабельная линия КБ5 (см. рис.9.19б) при КЗ за ней.

Таблица 9.7

Значения интегралов Джоуля для КЛ разных сечений

F, мм2	25	35	50	70	95	120	150	240
Bк, кА2*с	4,1	8,5	17,5	33,8	60,85	99,1	157,1	400,8

Модель MatLab Simulink для вычисления интеграла джоуля при КЗ от батареи конденсаторов большой ёмкости предсталена на рис 9.21.

Рис. 9.21. Модель MatLab Simulimk для вычисление интеграла Джоуля при КЗ от батареи конденсаторов большой ёмкости

158

Результаты расчётов при проверке кабелей на термическую стойкость сведены в табл. 9.8 и 9.9.

Таблица 9.8

Проверка кабелей на термическую стойкость при возникновении КЗ с учётом наличия конденсаторных батарей большой ёмкости

Nк, шт.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Cб/2, Ф	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20
Rб, Ом	0,3	0,15	0,1	0,075	0,06	0,05	0,043	0,038	0,033	0,03
Bк, кА2*с	0,14	0,55	1,21	2,11	3,22	4,55	6,05	7,66	9,77	11,98
Терм.ст-ть	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+

Из табл.9.8. видно, что при возникновении КЗ, с учётом наличия в схеме ПС конденсаторных батарей большой ёмкости от 2 до 20 Ф, кабели выдерживают термические нагрузки с большим запасом.

При зарядке батареи конденсаторов большой ёмкости «с нулевого значения», по кабельным линиям протекает ток, имеющий высокие значения. Для того, что бы оценить термическую стойкость линий с учётом этого факта, были проведены соответствующие опыты.

Расчёты велись без учёта КБ1, КБ2 и КБ3, которые оказывают снижающее воздействие на значение тока заряда и значение интеграла Джоуля.

Модель MatLab Simulink для вычисления интеграла джоуля при зарядке батареи конденсаторов большой ёмкости предсталена на рис 9.21.

159

Рис. 9.22. Модель MatLab Simulimk для вычисление интеграла Джоуля при зарядке батареи конденсаторов большой ёмкости

Таблица 9.9

Проверка кабелей на термическую стойкость при зарядке конденсаторных батарей большой ёмкости

Nк, шт.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Cб/2, Ф	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20
Rб, Ом	0,3	0,15	0,1	0,075	0,06	0,05	0,043	0,038	0,033	0,03
Bк, кА2*с	0,16	0,62	1,38	2,41	3,71	5,25	7,02	8,94	11,37	13,71
Терм.ст-ть	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+

Из табл.9.9. видно, что при зарядке конденсаторных батарей большой ёмкости от 2 до 20 Ф, кабели выдерживают термические нагрузки с большим запасом.

Вывод по исследовательскому вопросу:

Весь вышепредставленный анализ эффективности использования батарей конденсаторов большой ёмкости как элемента стабилизирующего электроснабжение потребителей собственных нужд станций позволяет утверждать, что их использование технически рентабельно. Рентабельность с экономической точки зрения появится тогда, когда их себестоимость снизится.

160

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вработе спроектирована электрическая станция конденсационного типа мощностью 4000 МВт, предназначенная для выдачи мощности в энергосистему по линиям напряжением 500 кВ и обеспечения электроэнергией промышленных потребителей по линиям напряжением 220 кВ.

Впроекте был произведен выбор и расчет тепловой схемы, основного и вспомогательного теплотехнического оборудования, а также разработан генеральный план станции.

Вэлектрической части проекта были выбраны структурная схема КЭС и электрическая схема ЗРУ 550 кВ на основе технико-экономического сопоставления возможных вариантов. В соответствии с выбранными схемами был произведен выбор основного силового оборудования, рассчитаны токи короткого замыкания и выбраны выключатели, разъединители, трансформаторы тока и напряжения. Были разработаны также схема электроснабжения потребителей собственных нужд станции и конструкция ЗРУ 220 кВ. Проектирование отдельных элементов станции основано на типовых проектах.

Впроекте была разработана релейная защита энергоблока, подключенного к РУ 220 кВ. На ее основе и на остальной электрической части проекта составлена главная схема электрических соединений КЭС.

Также в проекте был проведен анализ технико-экономических и финансовых показателей работы электростанции. Экологическая часть посвящена вопросам обеспечения безопасности персонала.

В исследовательском вопросе был проведён анализ эффективности использования батарей конденсаторов большой ёмкости.

161

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник. М.: Издательство МЭИ, 1999.

2.Тепловые и атомные электрические станции: Справочник / Под общ. ред.

В.А.Григорьева, В.М. Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1989.

3.Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции: Учебник для вузов. М.:

Энергоатомиздат, 1987.

4.Нормы технологического проектирования тепловых электрических станций, ВНТП-81. М.: Минэнерго СССР, 1981.

5.Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1989.

6.Электрическая часть станций и подстанций: Учебник для вузов / Под ред.

А.А. Васильева. М.: Энергоатомиздат, 1990.

7.Околович М.Н. Проектирование электрических станций: Учебник для вузов. М.: Энергоиздат, 1982.

8.Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций:

Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1986.

9.Электротехнический сравочник: В 4 т. Т.3. Проиводство, передача и распределение электрической энергии / Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова и др. (гл. ред. А.И. Попов). – 8-е изд., испр. и доп. – М.:

Издательство МЭИ, 2002.

10.Экономика промышленности: Учеб. пособие для вузов/ Под редакцией А.И. Барановского, Н.Н. Кожевникова, Н.В. Пирадовой. М.: Издательство МЭИ, 1998.

11.Справочные материалы к курсовой работе по курсу «Экономика и организация производства» / Басова Т.Ф., Златопольский А.Н., Зубкова А.Г.

и др. М.: Издательство МЭИ, 1991.

162

12. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учеб.

пособие для вузов. М.: Знак, 2000.

13. Правила устройства электроустановок. 7-е изд., перераб. и допол. М.:

Энергоатомиздат, 2004.

14.Методические указания по расчету и испытаниям жесткой ошиновки ОРУ

иЗРУ 110-500 кВ. М.: /ФСК/.2007.

15.Руководящие указания по выбору и расчету жесткой трубчатой ошиновки РУ 35 кВ и выше. М.: /МЭИ/.1996.

16.Долин А.П., Шонгин Г.Ф. Открытые распределительные устройства с

жесткой ошиновкой. –М.: Эергоатомиздат, 1988.

17.Балаков Ю.Н., Мисриханов М.Ш., Шунтов А.В. Проекктирование схем электроустановок: Учебное пособие для вузов. – М.: Издательство МЭИ,

2004.

18. Долин А.П. Современные токопроводы. – М.:Высш.шк., 1988.

163

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение...............................................................................................................	7
1. Выбор тепловой схемы и основного теплотехнического
оборудования ...................................................................................................................	8
1.1. Расчёт принципиальной тепловой схемы КЭС.....................................	8
1.2. Выбор основного и вспомогательного оборудования станции.........	38
2. Выбор структурной схемы КЭС ..................................................................	49
2.1. Варианты структурной схемы КЭС .....................................................	49
2.2. Выбор трансформаторов .......................................................................	51
2.3. Расчёт потерь электроэнергии ..............................................................	56
2.4. Технико-экономический расчёт структурной схемы «7+1»..............	57
2.5. Технико-экономический расчёт структурной схемы «6+2»..............	61
2.6. Технико-экономическое сопоставление вариантов структурной
схемы КЭС .................................................................................................................	62
3. Выбор схемы РУ 500 и 220 кВ.....................................................................	63
3.1. Общие сведения .....................................................................................	63
3.2. Выбор схемы РУ ВН 500 кВ .................................................................	64
3.3. Выбор схемы РУ СН 220 кВ .................................................................	66
3.4. Расчёт схемы «4/3» РУ ВН 500 кВ .......................................................	68
4. Расчёт токов КЗ и выбор электрооборудования ........................................	71
4.1. Расчётные точки и значения токов КЗ .................................................	71
4.2. Условия выбора электрооборудования................................................	72
4.3. Выбор электрооборудования для КЭС 8х500 МВт ............................	77
5. Выбор схемы собственных нужд ................................................................	78
5.1. Общие положения ..................................................................................	78
5.2. Выбор трансформаторов собственных нужд ......................................	79
5.3. Выбор схемы электроснабжения собственных нужд.........................	81
6. Разработка РЗ основных элементов блока .................................................	82
6.1. Общие положения ..................................................................................	82
6.2. Нарушение нормального режима .........................................................	82
6.3. Основные защиты от внутренних повреждений.................................	83
6.4. Резервные защиты..................................................................................	84
6.5. Продольная дифференциальная токовая защита генератора ...........	85
6.6. Защита от замыканий на землю в обмотке статора............................	88
6.7. Поперечная дифференциальная токовая защита генератора ............	88
6.8. Защита от замыканий на землю в обмотке ротора и в цепях
возбуждения...............................................................................................................	89

164

6.9. Дифференциальная защита трансформатора ......................................	89
6.10. Газовая защита .....................................................................................	90
6.11. Защита от повышения напряжения ....................................................	90
6.12. Дистанционная защита ........................................................................	91
6.13. Токовая защита обратной последовательности ................................	91
6.14. Защита от внешних коротких замыканий на землю в сети с
заземленной нейтралью ............................................................................................	93
6.15. Защита от симметричных перегрузок ................................................	94
6.16. Токовая защита от перегрузок током возбуждения в роторе........	94
6.17. Защита от потери возбуждения ..........................................................	95
6.18. Дополнительная резервная токовая защита на стороне ВН ............	96
6.19. Релейная защита собственных нужд электростанций......................	97
7. Эффективность инвестиций в проект с анализом .....................................	99
7.1. Расчет технико-экономических показателей КЭС .............................	99
7.2. Экономическая и финансовая осуществимость проекта .................	114
7.3. Анализ критериев эффективности инвестиций в КЭС ....................	116
7.4. Ранжирование влияющих факторов...................................................	119
8. Мероприятия по безопасной эксплуатации подстанций ........................	122
8.1. Организационные мероприятия, обеспечивающие безопасность
работ на подстанции ...............................................................................................	122
8.2. Технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ со
снятием напряжения ...............................................................................................	127
9. Анализ эффективности использования батареи конденсаторов
большой емкости .........................................................................................................	135
9.1. Батарея конденсаторов большой ёмкости – общие сведения .........	135
9.2. Анализ эффективности использования батареи конденсаторов
большой ёмкости .....................................................................................................	138
Заключение ......................................................................................................	160
Список литературы .........................................................................................	161