Электрическая часть ГРЭС-1220 МВт

Электроэнергетика - отрасль промышленности, занимающаяся производством электроэнергии на электростанциях и передачей ее потребителям.

Энергетика является основой развития производственных сил в любом государстве. Энергетика обеспечивает бесперебойную работу промышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств. Стабильное развитие экономики невозможно без постоянно развивающейся энергетики.

Единая энергетическая система России охватывает всю обширную территорию страны от западных границ до Дальнего Востока и является крупнейшим в мире централизованно управляемым энергообъединением. В составе ЕЭС России действует семь ОЭС – Северо-запада, Центра, Средней Волги, Урала, Северного Кавказа, Сибири и Дальнего Востока.

В целом энергоснабжение потребителей России обеспечивают 74 территориальных энергосистемы. Российская энергетика - это 600 тепловых, 100 гидравлических, 9 атомных электростанций. Общая их мощность по состоянию на октябрь 1993го года составляет 210 млн. кВт.

Энергетическая промышленность является частью топливно-энергетической промышленности и неразрывно связана с другой составляющей этого гигантского хозяйственного комплекса - топливной промышленностью.

Продукция ТЭК составляет лишь около 10% ВНП страны, однако доля комплекса в экспорте составляет около 40%(в основном за счет экспорта энергоносителей).

За последние 80 лет промышленное производство электроэнергии увеличилось в тысячу с лишним раз, была создана единая энергосистема и около сотни районных энергосистем. Плоды гигантомании советского времени воплотились в этой отрасли более, чем где-либо еще. Многие из гигантов электроэнергетики размещены неравномерно, экономически и географически неправильно, но это не уменьшает ценность таких объектов - сейчас их не перенесешь и не перепрофилируешь. (1. §1., с.10)

Мне поручен курсовой проект “ Электрическая часть ГРЭС-1220 МВт”. Эта электрическая станция является тепловой конденсационной, на ней энергия сжигаемого топлива преобразуется в энергию водяного пара, приводящего во вращение турбоагрегат. Механическая энергия вращения преобразуется генератором в электрическую. Мною проектируемая станция работает на угле. Данная станция может обеспечить электроэнергией крупный район страны, поэтому называется государственной районной электрической станцией.

Место сооружения данной электрической станции - Ульяновская область.

Основными особенностями КЭС являются: удаленность от потребителей электроэнергии, что определяет в основном выдачу мощности на высоких и сверхвысоких напряжениях, и блочный принцип построения электростанции.

Выдача мощности осуществляется на напряжениях 220 и 110 кВ., связь с энергосистемой осуществляется на напряжении 220 кВ.

1. Выбор генераторов

Исходя из установленной мощности станции ГРЭС-1220 МВт, принимаем для первого варианта: 3 генератора ТВМ-300У3 и 2 генератора ТВВ-160-2ЕУ3, для второго варианта:

5 генераторов ТГВ-200-2УЗ и 2 генератора ТФВ-110-2ЕУЗ.

Выбор генераторов сводим в таблицу 2.1

Таблица 2.1

2. Выбор двух вариантов схем на проектируемой электростанции

Данная электростанция предназначена для выдачи мощности на высоком напряжении 110 кВ и 220 кВ, поэтому все генераторы соединяются в блоки с повышающими блочными трансформаторами. Как правило, применяются моноблоки, то есть один генератор соединяется с одним повышающим трансформатором без генераторного выключателя.

Вариант 1: Все генераторы соединяются в блоки с повышающими трансформаторами. К распределительному устройству высокого напряжения подключены три блока генератор – трансформатор, мощность генераторов по 300 МВт каждый. А к распределительному устройству среднего напряжения подключены два блока, мощность каждого генераторов по 160 МВт. Связь между распределительными устройствами осуществляется с помощью двух автотрансформаторов.

Вариант 2: К распределительному устройству высокого напряжения подключено пять блоков генератор – трансформатор, мощность генераторов по 200 МВт. А к распределительному устройству среднего напряжения подключены два блока, мощностью генераторов 110 МВт. Связь между распределительными устройствами осуществляется с помощью двух автотрансформаторов.

3. Выбор трансформаторов на проектируемой электростанции

На проектируемой станции выдача электроэнергии происходит на двух повышенных напряжениях.

Связь между распределительными устройствами разного напряжения осуществляется с помощью автотрансформаторов, применение которых обусловлено рядом преимуществ.

Вариант 1: Сначала выбираем мощность блочных трансформаторов, по известной формуле:

По таблице (2. §5.9., с. 445, (Т.5.2)) определяем расход на собственные нужды в процентном отношении, он составляет 8 %. Для определения мощности собственных нужд воспользуемся формулой:

Чтобы определить реактивную мощность, необходимо воспользоваться выражением:

Q = P · tg φ

Рассчитываем расход мощности на собственные нужды и мощности блочных трансформаторов:

- для блоков мощностью 300 МВт:

 МВт

 МВар МВар

 МВА

Выбираем двухобмоточные трансформаторы ТДЦ-400000/220-73У1.

- для блоков мощностью 160 МВт:

 МВт

 МВар    МВар

 МВА

Выбираем двухобмоточные трансформаторы ТДЦ-200000/110.

Мощность автотрансформаторов выбирается по максимальному перетоку мощностей между распределительными устройствами высшего и среднего напряжения, который определяется по наиболее тяжелому режиму. Переток мощности через автотрансформаторы связи определяем в трех режимах: минимальном; максимальном и аварийном, при отключении энергоблока, присоединенного к шинам среднего напряжения и определяем выражением:

где ∑Р_Г, ∑Q_Г — активная и реактивная мощности генераторов, присоединенных к шинам среднего напряжения; Р_CH, Q_CH — активная и реактивная нагрузки собственных нужд блоков, присоединенных к шинам среднего напряжения; Р_С, Q_С — активная и реактивная нагрузки на шинах среднего напряжения.

0,512 = 94,72 МВар

0,512 = 79,36 МВар

генератор электростанция трансформатор схема

Используя формулу для определения перетоков мощности, определяем расчетную мощность:

- в минимальном режиме

МВА

- в максимальном режиме

МВА

- аварийном режиме

 МВА

По наибольшей расчетной мощности выбираем номинальную мощность автотрансформатора по формуле с учетом допустимой перегрузки:

где k_ПГ – коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, равный 1,4.

 МВА

Выбираем два автотрансформатора по 125 МВА - 2 x АТДЦТН-125000/220/110

Вариант 2: Рассчитываем расход мощности на собственные нужды и мощности блочных трансформаторов:

- для блоков мощностью 200 МВт:

 МВт

 МВар       МВар

 МВА

Выбираем двухобмоточные трансформаторы ТДЦ-250000/220.

- для блоков мощностью 110 МВт:

 МВт

 МВар       МВар

 МВА

Выбираем двухобмоточные трансформаторы ТДЦ-125000/110.

Используя формулу для определения перетоков мощности, определяем расчетную мощность:

- в минимальном режиме

МВА

- в максимальном режиме

МВА

- аварийном режиме

 МВА

По наибольшей расчетной мощности выбираем номинальную мощность автотрансформатора по формуле с учетом допустимой перегрузки:

 МВА

Выбираем два автотрансформатора по 63 МВА - 2 x АТДЦТН-63000/220/110

Выбранные трансформаторы и автотрансформаторы сводим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1.

4. Технико-экономическое сравнение на проектируемой электростанции

Произведем технико-экономическое сравнение двух вариантов структурных схем, приведенных на рис. 2.1 и 2.2. На угольной ГРЭС установлено:

1 вариант – 3 генератора ТВМ-300У3, работающие в блоке с трансформаторами ТДЦ-400000/220-73У1 (Р_х =330 кВт, Р_к = 880 кВт) и 2 генератора ТВВ-160-2ЕУ3, работающие в блоке с трансформаторами ТДЦ-200000/110 (Р_х =170 кВт, Р_к = 550 кВт). Связь между распределительными устройствами осуществляется двумя автотрансформаторами АТДЦТН-125000/220/110 (Р_х = 65 кВт, Р_кВС = 290 кВт, Р_кВН = 235 кВт, Р_кСН = 230 кВт).

2 вариант – 5 генераторов ТГВ-200-2УЗ, работающие в блоке с трансформаторами ТДЦ-250000/220 (Р_х =170 кВт, Р_к = 550 кВт) и 2 генератора ТФВ-110-2ЕУЗ, работающие в блоке с трансформаторами ТДЦ-125000/110 (Р_х =170 кВт, Р_к = 550 кВт). Связь между распределительными устройствами осуществляется двумя автотрансформаторами АТДЦТН-63000/220/110 (Р_х = 37 кВт, Р_кВС = 200 кВт, Р_кВН = 162 кВт, Р_кСН = 159 кВт).

T_уст = 7000 ч., T_мах = 6900 ч., cos φ = 0,89.

Составляем таблицу подсчета капитальных затрат, учитывая основное оборудование.

Таблица 4.1

Для упрощения расчетов: повторяющиеся в вариантах элементы не учитываем.

Для определения годовых эксплуатационных издержек подсчитываем потери электроэнергии:

Вариант 1: Определяем потери в блочном трансформаторе, присоединенном к шинам 110 кВ, по

По графику определяем продолжительность максимальных потерь  ч.

Максимальная нагрузка блочного трансформатора:

МВА

Для блоков с трансформаторами 400 МВА, присоединенных к шинам 220 кВ:

Определяем потери в блочном трансформаторе, присоединенном к шинам 110 кВ:

МВА

Потери электроэнергии в автотрансформаторе связи, с учетом того, что обмотка НН не нагружена:

где Т=8760 ч, так как автотрансформатор связи включен в течении всего года. Наибольшая загрузка обмоток будет в режиме минимальной нагрузки на 110 кВ(аварийный режим в расчете потерь не учитывается):

Время максимальных потерь  =  следовало определить по T_MAX графика перетоков мощности через автотрансформатор, но график не задан, поэтому принимаем  средним между T_MAX генератора и нагрузки 110 кВ;

По этому значению находим  = = по (3. §5.1., с. 396., (рис 5.6)). Удельные потери в обмотках :