ЭС и ПС.M03384(3963)(Курс.).unlocked

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

Запорізький національний технічний університет

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до курсового проекту з дисципліни "Електричні станції та підстанції" для студентів спеціальності "Електротехнічні системи

електроспоживання" усіх форм навчання

2011

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

2
Методичні вказівки до курсового	проекту	з дисципліни
"Електричні станції та підстанції" для	студентів	спеціальності

"Електротехнічні системи електроспоживання" всіх форм навчання / Укл. О.М.Климко - Запоріжжя: ЗНТУ, 2011 – 46 с.

Укладач: О.М.Климко , доцент, к.т.н.

Рецензент: І.В.Авдєєв , доцент, к.т.н.

Відповідальний за випуск: І.В.Авдєєв ,доцент, к.т.н

.	ЗАТВЕРДЖЕНО
	на засіданні кафедри
	“Електропостачання промислових
	підприємств”
	Протокол № 4 від 29.11.2010

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

3

ЗМІСТ

1Мета і завдання курсового проекту………………………………4

2Завдання на проект..…………………………………………….....5

3Організаційні вказівки…………………………………………….6

4Методичні вказівки до виконання розділів курсового

проекту ………………………………………………………………..7

4.1Вибір кількості ліній електропередачі……………………...7

4.2Вибір основного електрообладнання……………………….8

4.3Вибір головної схеми електроустановки…………………..14

4.4Техніко-економічне порівняння варіантів…………………18

4.5Вибір високовольтних апаратів та провідників…………..21

4.6Власні потреби………………………………………………31

4.7Оперативний струм…………………………………………38

4.8Розробка конструкції та компонування обладнання РП…39

4.9Заходи з техніки безпеки…………………………………...41

4.10Індивідуальне завдання…………………………………….42

4.11Висновки…………………………………………………….42

5 Вказівки щодо оформлення і захисту курсового проекту……..43 6 Рекомендована література……………………………………….45

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

4

1 МЕТА І ЗАВДАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

Курсовий проект – це підсумкова самостійна робота з дисципліни "Електричні станції та підстанції" для студентів заочної форми навчання. Основна його мета – сприяти закріпленню, поглибленню та систематизації знань студентів, отриманих ними на лекціях та лабораторних заняттях, а також при вивченні суміжних дисциплін. У процесі проектування студенти повинні навчитися самостійно розв’язувати технічні, економічні та інші задачі, набути навичок самостійної творчої роботи.

Відповідно до діючої програми курсу та вимог кваліфікаційної характеристики спеціаліста спеціальності 8.090603 "Електротехнічні системи електроспоживання" у курсовому проекті необхідно розробити електричну частину головної знижувальної підстанції (ГЗП) промислового підприємства , підстанції сільськогосподарського чи міського житлового району або теплової електричної станції типу ТЕЦ.

Зважаючи на те, що частина студентів кафедри працює на підприємствах Міністерства енергетики України, до тематики курсового проекту введені розробка електричної частини гідроелектростанції (ГЕС), конденсаційної електростанції (КЕС), великих підстанцій (вузлових, районних).

Дані методичні вказівки можна використовувати при виконанні сьомого розділу (розробка головної схеми підстанції) курсового проекту з дисципліни „Електричні системи та мережі” студентами денної форми навчання.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

		5
		2 ЗАВДАННЯ НА ПРОЕКТ
У	зв'язку	з тим, що студенти проектують електроустановки
двох	типів:	електростанцію або підстанцію, існує два типи бланків

завдання на курсовий проект.

Бланк завдання на курсовий проект підстанції

Наводяться вихідні дані до проекту: тип підстанції, номінальні напруги, відстань підстанції до енергосистеми та параметри якими задана система (струм короткого замикання або потужність короткого замикання на шинах джерела живлення), навантаження розподільних пристроїв різної напруги, категорія споживачів за надійністю електропостачання, число та потужність синхронних компенсаторів.

Потім наводиться перелік питань, що їх належить розробити: Розрахувати та вибрати вид та число ліній зв’язку з

енергосистемою та споживачами.

Вибрати головну схему та основне обладнання (2-3 варіанти), зробити ТЕО та прийняти кращий варіант.

Розрахувати струми нормального, аварійного та післяаварійного режимів у всіх колах, вибрати та перевірити апарати та провідники шин РП усіх напруг.

Вибрати схему, трансформатори та панелі РП 0,4 кВ ВП, вид та схему живлення кіл оперативного струму.

Розробити конструкцію та компонувальну схему РП одної напруги (за вказівкою керівника).

Описати основні заходи з ТБ та протипожежної безпеки. Індивідуальне завдання.

Перелік графічного матеріалу ( два аркуші формату А1): Однолінійна схема (головна, власних потреб та оперативного

струму).

План РП та розріз за однією коміркою.

Бланк завдання на курсовий проект електростанції

Наводяться вихідні дані до проекту: тип електростанції та її потужність, номінальна напруга зв’язку з енергосистемою, відстань електростанції до енергосистеми та параметри якими задана система (струм короткого замикання або потужність короткого замикання на

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

6

шинах джерела живлення), відпуск енергії місцевим споживачам на напрузі 10 кВ (у %) та витрати енергії на власні потреби (у %).

Потім наводиться перелік питань, що їх належить розробити: Розрахувати та вибрати вид та число ліній зв’язку з

енергосистемою та споживачами.

Вибрати головну схему та основне обладнання (2-3 варіанти), зробити ТЕО та прийняти кращий варіант.

Розрахувати струми нормального, аварійного та післяаварійного режимів у всіх колах, вибрати та перевірити апарати та провідники шин РП усіх напруг.

Вибрати схему, трансформатори та КРП ВП ( 6 та 0,4 кВ), вид та схему живлення кіл оперативного струму.

Розробити конструкцію та компонувальну схему РП одної напруги (за вказівкою керівника).

Описати основні заходи з ТБ та протипожежної безпеки. Індивідуальне завдання.

Перелік графічного матеріалу ( два аркуші формату А1): Однолінійна схема (головна, власних потреб та оперативного

струму).

План РП та розріз за однією коміркою.

3 ОРГАНІЗАЦІЙНІ ВКАЗІВКИ

Для успішного виконання курсового проекту студент повинен працювати самостійно, відвідувати практичні заняття та консультації керівника. Керівник складає календарний план виконання курсового проекту та слідкує за додержанням календарного плану виконання курсового проекту кожним студентом.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

7

4 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ РОЗДІЛІВ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

4.1 Вибір кількості ліній електропередач

Для вибору електричної схеми розподільного пристрою (РП) необхідно знати кількість приєднань (ліній, трансформаторів, генераторів) до РП кожного класу напруги.

Принципи розрахунку, конструктивні особливості ЛЕП вивчаються студентами в курсі "Електричні мережі та системи". Тут будемо користуватися спрощеною методикою вибору, тобто вирішуємо лише задачу визначення кількості ЛЕП.

Згідно з вимогами [16] споживачі першої категорії повинні мати не менше двох незалежних джерел живлення: дві лінії, два трансформатори, два генератори з автоматичним вмиканням резервного (АВР); другої категорії – рекомендується два джерела, але припустиме й одне ( після техніко-економічного обґрунтування ). Цим визначається мінімальне число ліній зв'язку з системою: для електростанцій та підстанцій, що живлять споживачів першої категорії – не менше двох, решти підстанцій – варіант з одною лінією та одним трансформатором порівнюють з варіантом з двома ЛЕП та двома трансформаторами.

Вибір повітряної (ПЛ) або кабельної (КЛ) лінії обумовлюється багатьма чинниками: значенням потужності, що передається, густиною навантаження, впливом навколишнього середовища та ін. Остаточне рішення може бути прийнято тільки після технікоекономічного аналізу. У курсовому проекті можна керуватися таким: при напругах 110кВ та вище більш економічною є повітряна лінія, а при напругах 10 або 6кВ в умовах промислових підприємств та міст – кабельна лінія, пропускна здатність якої приблизно у 10 разів вища ніж повітряної. При U=35кВ може бути використана як кабельна, так і повітряна ЛЕП.

У курсовому проекті як критерій для визначення кількості ліній можна прийняти або пропускну спроможність, або натуральну потужність (тобто таку активну потужність, що передається ЛЕП та відповідає мінімуму втрат електроенергії при передачі). Значення пропускної спроможності та натуральної потужності можна прийняти згідно з [13] в залежності від класу напруги та конструктивного

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

8

виконання ЛЕП. При цьому слід пам'ятати, що при U=35...150кВ ПЛ має один провід у фазі, а при U=220кВ та вище кожна фаза ПЛ може розщеплюватися на два проводи і більше.

Кількість ліній за натуральною потужністю

	n =	P	=	S × cosϕ	= ціле число
		P		P
		нат		нат

де Р,S – відповідно активна та повна потужність, що передається. Рнат – натуральна потужність ЛЕП прийнятого типу.

При проектуванні підстанцій коефіцієнт потужності (соsφ) у розрахунках можна прийняти рівним 0.9...0.95, а при проектуванні електростанції – номінальному коефіцієнту потужності генератора (з його паспорту).

4.2Вибір основного електрообладнання

Укурсовому проекті слід застосовувати найновіше електрообладнання. Для цього рекомендується користуватися каталогами [18], а також довідниками та навчальними виданнями останніх років видання [ 4, 5, 7, 12 ].

Прийнята в цьому посібнику послідовність – спочатку вибір обладнання а потім схеми його з’єднань, є умовною, бо не можна вибрати комплект обладнання, не вирішивши спочатку, яка буде схема, тобто яка послідовність прийнята для вирішення конкретної технічної задачі: чи це буде схема блока, коли два елементи з’єднуються безпосередньо: генератор – трансформатор, трансформатор – лінія; чи треба встановити розподільні (збірні) шини, щоб до них підімкнути потрібні елементи тощо.

Тому пункти 4.2 та 4.3 рекомендацій треба виконувати паралельно: прийнявши числа ліній та генераторів (трансформаторів), визначитися зі схемою розподільного пристрою кожного класу напруги, а вже потім – визначати можливі значення струму та вибрати комутаційні апарати (їх комплекти).

Незалежним одне від одного є лише вибір кількості ЛЕП та кількості генераторів, тому для електростанцій треба починати проектування з вибору цих двох елементів.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

9

Вибір генераторів електростанцій

Турбогенератори теплових ЕС мають стандартні потужності від одиниць до сотень мегават (для ТЕС до 800 МВт включно, а для АЕС до 1000 МВт) та виробляються серійно.

Гідрогенератори проектуються для кожної ГЕС індивідуально (у залежності від напору та витрати води), тому їх потужності не стандартизовані.

Укурсовому проекті рекомендується вибирати більш потужні генератори, як такі що мають більш високі техніко-економічні показники, числом не менше двох та не більше десяти . Генератори можна брати різної потужності.

Для вказаної в завданні на проектування потужності електростанції студент набирає два – три варіанти, змінюючи кількість та потужність генераторів таким чином щоб сума їхніх потужностей не відрізнялася між собою та завданням більше ніж на 5... 10 відсотків.

Остаточний вибір – після техніко-економічних розрахунків.

Узв'язку з тим, що у прейскурантах не наведена вартість гідрогенераторів, для порівняльного аналізу у курсовому проекті їх вартість можна приймати такою, як і вартість турбогенераторів найближчої потужності.

Вибір трансформаторів

Блочні трансформатори

Великі теплові, атомні та гідравлічні ЕС компонують з окремих блоків. До складу блока входять: котел ( реактор, парогенератор ), турбіна, генератор, підвищувальний трансформатор. У схемах блоків застосовують спеціальні трансформатори без РПН з напругою первинної обмотки, що дорівнює напрузі генератора (10,5; 13,8; 15,75; 18; 20; 24кВ), а вторинної обмотки – на 10% вище номінальної стандартної напруги електричної мережі.

Потужність блочного трансформатора має бути на (10... 15 )% вище за повну потужність генератора, але не менше його номінальної потужності.

Sт.ном = (1,1...1,15 )Sном.ген.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

10

На гідростанціях, якщо потужність генераторів не перевищує 150 МВт, застосовують здвоєні блоки, два генератори працюють на один трансформатор. У таких схемах можуть застосовуватися трансформатори з розщепленими обмотками нижчої напруги.

Трансформатори ТЕЦ

Трансформатори зв'язку ТЕЦ з системою вибирають з урахуванням

двох умов:
а)	видати в енергосистему надлишкову потужність Sнадл.
при	мінімальному навантаженні споживачів, що приєднані до шин
генераторної напруги:
		n
	Sнадл	= åSном.ген. − (SВП + SНГmin )
		1
де n – кількість генераторів ТЕЦ.
	SВП – потужність власних потреб.
	SНГmin –мінімальна	потужність	місцевого	навантаження

генераторної напруги.

б) забезпечити живлення споживачів генераторної напруги при максимальному навантаженні місцевих споживачів та вимиканні одного генератора:

Sнд = (SВП + SНГmax )− Sном.ген. (n −1)

де Sнд – недостатня потужність, яку потрібно передати з енергосистеми споживачам ТЕЦ у період максимуму навантаження

SНГmax .

Як розрахункову Sрозр. приймають більшу потужність з цих двох умов.

На ТЕЦ встановлюють два або більше трансформаторів зв'язку, щоб забезпечити взаємне резервування при вимиканні одного з них (аналогічно трансформаторам підстанції):

Sт.ном.=(0.6—0.7)Sрозр.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com