Костылев Б.И., Добросотских А.С. Разработка электрической части электростанций

Подождите немного. Документ загружается.

нным отбором

пара

ПТ-80/100-130 80 100 13

470 8000 25

ПТ-135/165-

130

165 13

740 12400 23

Р – с

противодавлен

ием без

регулируемых

отборов пара

Р-2,5-35 2,5 2,7

35 43

Р-4-35 4 4,3 35 43

Р-6-35 6 6,6 35 43

Р-12-35 12 12,

35 43

Р-12-90 12 12,

90 53

Р-40-130 40 43 13

470 - 23

Р-50/60-130 50 60 13

480 - 23

Р-100/107-130 10

107 13

760 - 23

ПР- с

противодавлен

ием и

производствен

ным отбором

пара

ПР-6-35 6 6,6 35 43

ПР-12/15-90 12 15 35 53

ТР - с

противодавлен

ием и

теплофикацио

нным отбором

ТР-110-130 11

110 13

760 - 23

Таблица 1.3

Технические данные энергетических ГТУ (условия по ISO 2314)

Показатель

Тип энергоустановки

ГТЭ-6У ГТЭ-6

ГТЭ-

ГТЭ-25У ГТЭ-30

ГТЭ-

45У

«Турбомоторный завод» (Россия)

«Невски

й завод»

(Россия)

«Турбомо

торный

завод»

(Россия)

Мощность ГТУ на

муфте, МВт

6,5 6,74 16,8 25,0 31,3 42,5

КПД на муфте, %

30,5 24,0 31,0 31,0 27,0 35,0

Степень

повышения

давления воздуха

12,0 6,2 11,5 13,5 13,0 13,5

Расход газов на

выходе, кг/с 33,0 46,0 85,0 101,0 195,0 25,0

Температура газов

С:

перед турбиной

за турбиной

920

420

780

410

920

420

1090

400

922

433

1227

550

Поколение II I II III II IV

Силовая

турбина**

+ + + + + -

Редуктор** + + + + - +

Масса ГТУ на

раме, т

26 45 50 60 90 70

Габаритные

размеры, м:

длина

ширина

высота

9,5

3,3

3,25

8,4

3,4

3,6

11,2

3,2

3,6

8,1

3,2

4,3

15,3***

3,8

3,4

8,0

3,0

4,0

Продолжение таблицы 1.3

Показатель

Тип энергоустановки

ГТЭ-

45-1

ГТЭ-

45-3М

ГТЭ-

100-3М

ГТЭ-

115

ГТЭ-150 ГТЭ-180

«Невски

й завод»

(Россия)

«Турбоат

ом»

(Украина

)

ЛМЗ

(Россия)

«Турбо

атом»

(Украи

на)

ЛМЗ

(Россия)

ЛМЗ-«Ав

иадвигате

ль»

(Россия)

Мощность ГТУ на

муфте, МВт 43 57,7 105,0 119,0

128/157,

180

КПД на муфте, %

30,03 30,0 28,0 33,8 29,6/31,0 36,5

Степень

повышения

давления воздуха

13,8 8,2 26,8* 12,3 12,0 15

Расход газов на

выходе, кг/с 222,0 303,3 458,0 401 600 535

Температура газов

С:

перед турбиной

за турбиной

950

435

850

448

750

398

1170

520

950/1100

423/506

1250

552

Поколение

II II I III II/ III IV

Силовая

турбина** - - - - - -

Редуктор**

+ - - - - -

Масса ГТУ на

раме, т

- 183 367 200 190 -

Габаритные

размеры, м:

длина

ширина

высота

9,0

4,0

3,0

16,2

4,6

4,0

24,2

6,8

5,8

18,1

6,1

4,5

15,1

5,2

5,0

* Двухвальная газовая турбина сложного цикла с промежуточным охлаждением

воздуха при сжатии и промежуточным подводом тепла при расширении (две кольцевые

КС).

** Знак «+» - силовая турбина и редуктор есть, знак «-» - нет.

***Длина с выходным устройством.

Таблица 1.4

Нагрузка собственных нужд станции

Тип станции

Топливо

Нагрузка

сн

ТЭЦ пылеугольное 8 – 14

газомазутное 5 – 7

КЭС пылеугольное 6 – 8

газомазутное 3 – 5

ГТУЭС газ, жидкое топливо 1 – 2

АЭС ядерное 5 – 8

ГЭС - 0,5 – 3

Набор турбин станции, напряжения выдачи мощности и величина

мощности, выдаваемая на низшем или на среднем напряжениях

позволяют на стадии анализа решить вопрос о количестве линий на этих

напряжениях, а также о целесообразности сооружения РУ

генераторного напряжения.

Количество отходящих линий (воздушных или кабельных) на этих

напряжениях не задано и может быть определено по их пропускной

способности и заданной мощности, исходя из предположения, что все

эти линии передают энергию потребителям или узлам нагрузки. При

этом необходимо принимать во внимание, что при работе всех

отходящих от станции линий, а также при отключении любой из них

должна обеспечиваться выдача всей располагаемой электростанцией

мощности при нормальном уровне устойчивости и надлежащем

качестве электроэнергии у потребителей [2].

Тогда количество отходящих линий на низшем или среднем

напряжении можно определить по выражению

max



проп

, (1)

где

проп

- пропускная способность линии, определяется по табл.1.5

[4,5,7].

При наличии напряжения выдачи мощности

кВU

гн

5,10

и турбинах

(генераторах) до 100 МВт возникает вопрос о сооружении РУ

генераторного напряжения - ГРУ, так как только генераторы

мощностью до 100 МВт имеют номинальное напряжение 10,5 (6,3) кВ.

При этом необходимо учесть следующие рекомендации [2,3]:

1. При установке на станции генераторов мощностью до 63 МВт и

максимально потребляемой мощности на напряжении

кВU

гн

5,10

не

менее 50% установленной мощности станции целесообразно

сооружение ГРУ с подключением к нему всех генераторов, а связь с

системой на напряжении

вн

и выдача мощности в нее осуществляется

через трансформаторы связи.

2. При установке на станции генераторов мощностью до

100 (110) МВт и более и максимально потребляемой мощности на

напряжении

гн

менее 30% установленной мощности станции

сооружение ГРУ нецелесообразно, используется блочный принцип, а

питание местной нагрузки осуществляется путем ответвлений от

генераторов с установкой реакторов или понижающих

трансформаторов.

3. При максимальной потребляемой мощности на напряжении

гн

от

30 до 50% установленной мощности возможно сооружение ГРУ, но с

подключением к нему только нескольких генераторов мощностью до

100 (110) МВт, а остальные подключить к распредустройству высшего

напряжения – РУВН по блочному принципу.

Следует отметить, что это все-таки рекомендации, а реально может

быть принято другое решение при достаточном обосновании, например,

с целью уменьшения токов короткого замыкания или по другим

причинам.

Конденсационные станции, на которых устанавливаются мощные

турбоагрегаты, также как и теплофикационные станции, с

турбоагрегатами мощностью более 100 МВт, строятся только по

блочному принципу.

Таблица 1.5

Пропускная способность линий, МВт

Номинальное

напряжение,

кВ

Воздушные линии Кабельные линии

пропускная

способность

на одну цепь

наибольшая

длина, км

Медные жилы

Алюминиевые

жилы

10,5 - - 10 5,5

35 5 – 15 30 – 60 35 20

110 25 – 50 50 – 150 107

(87)

220 100 – 200 150 – 250 214

330 300 – 400 200 – 300

500 700 – 900 600 – 1200

750 1800 – 2200 800 – 1500

1150 4000 - 6000 1200 – 2000

* маслонаполненный кабель. Сечение жилы кабельной линии – 240 мм

Напряжение выдачи мощности и данные прилегающей системы

позволяют определить расчетную схему для проектируемой

электростанции. Так для заданий, представленных в таблице 1.1,

возможна только единственная схема, когда связь с системой

осуществляется только на высшем напряжении -

вн

, а на напряжениях

гн

или

сн

выдается часть мощности в местные сети нагрузки, как это

показано на рис. 1.1.

Р и с. 1.1. Расчетная схема проектируемой станции

1.3. ВЫБОР ГЕНЕРАТОРОВ

Тип и параметры генераторов выбираются в соответствии с

установленными на станции турбинами. Наиболее просто выбираются

генераторы для конденсационных турбин, когда номинальная мощность

генератора соответствует номинальной мощности турбины, которая

обеспечивает полную выдачу электрической мощности.

Для ТЭЦ, предназначенных для выдачи полной тепловой мощности,

определяемой максимальной мощностью турбин, задача выбора

генераторов усложняется, так как генераторы не должны

препятствовать выработке тепловой мощности. Поэтому для

генераторов мощностью до 100 МВт, когда номинальная мощность

генератора часто меньше максимальной мощности турбины, ГОСТом на

турбогенераторы и заводами-изготовителями установлен так

называемый максимальный режим, когда генератор может длительно

работать с большей мощностью, например, превышающей

номинальную мощность на 20% для ТВФ-63 и ТВФ-120, но при более

высоком коэффициенте мощности – 0,85 и повышенном давлении

охлаждающего водорода или пониженной его температуре.

Основные данные турбогенераторов для тепловых электростанций

приведены в табл.1.6, в том числе турбогенераторы, разработанные

специально для ГТУ и имеющие воздушное охлаждение вместо

водородного, хотя они могут применятся и для других типов турбин,

так как имеют ряд преимуществ по простоте обслуживания и прежде

всего по противопожарной безопасности. Более подробные данные

приведены в [4,5,10].

Таблица 1.6

Турбогенераторы тепловых электростанций

Тип

МВт

кВ

кА



cos

Индуктивное

сопротивление, о.е

fн



Схема,

число

выводо





Т-2,5-2У3 2,5 6,3 0,28

0,8 1,5 0,12 0,10

243

97,

Y-6

Т-4-2У3 4 6,3 0,45

0,8 1,55 0,14 0,11 274 97,

Y-6

Т-6-2У3 6 6,3 0,68 0,8 1,65

0,170

0,120

249 97,



-6

Т-6-2У3 6 10,

0,41

0,8 1,71 0,17

0,11

246 97,

Y-6

Т-12-2У3 12 6,3 1,37

0,8 1,85 0,17

0,11

247 97,

Y-6

Т-12-2У3 12 10,

0,82

0,8 2,07 0,2 0,13

245 97,

Y-6

Т-20-2У3 20 6,3 2,29

0,8 2,2 0,22 0,13

548 97,

Y-6

Т-20-2У3 20 10,

1,37

0,8 2,25 0,23 0,14

545 97,

Y-6

ТВС-32-2У3 32 6,3 3,67 0,8 2,45 0,23

0,14

492 98,



-6

ТВС-32-2У3 32 10,

2,2 0,8 2,48 0,26 0,15

488 98,

Y-6

ТВФ-63-2У3 63 6,3 7,21 0,8 1,91

0,27

0,20

1465 98,

Y-6

ТВФ-63-2У3 63 10,

4,33 0,8 1,99 0,22

0,15

1325 98,

Y-6

ТВФ-120-2У3 10

10,

6,87

0,8 1,90

0,27

0,19

1715 98,

YY-9

ТВФ-110-2У3 11

10,

7,56 0,8 2,04 0,27

0,18

1740 98,

YY-9

ТВВ-160-

2ЕУ3

18 5,67 0,8

1,71

0,30

0,21

2020 98,

Y-6

ТВВ-200-

2АУ3

15,75

8,62

0,8

2,10

0,27

0,180

2540 98,

YY-9

ТГВ-200-2У3 20

15,75

8,62

0,8

1,84 0,29

0,19 1880 98,

YY-9

ТВВ-320-

2ЕУ3

20 10,9 0,8

2,19

0,25

0,17

2900 98,

YY-9

ТГВ-300-2У3 30

20 10,2 0,8

2,19

0,3 0,19

3050 98,

YY-

ТВМ-300-2У3 30

20 10,2 0,8

2,11 0,35

0,20

4420 98,

Y-6

ТВВ-500-

2ЕУ3

20 17 0,8

2,56 0,35

0,24

3530 98,

YY-9

ТГВ-500-2У3 50

20 17 0,8

2,41

0,37

0,24

5120

98,8

YY-

ТВМ-500-2У3 50

36,75

9,24 0,8

2,45 0,38 0,26

5560 98,

Y-6

ТГВ-800-2У3 80 24 22,6 0,8 2,48 0,4 0,27 6720 98,

YY-

0 5 5 2 2 7

ТВВ-800-

2ЕУ3

24 21,4 0,9 2,33 0,30

0,21

3790

98,7

YY-9

ТВВ-1000-

2У3

1000

24 26,7

0,9 2,82 0,38

0,26

7500

98,7

YY-9

ТВВ-1200-

2У3

1200

24 30,1 0,9 2,41

0,35

0,24

7530 98,

YYY

Y-18

Турбогенераторы для ГТУ с воздушным охлаждением

Т-6-2У3 6 6,3 0,68 0,8 1,65 0,17

0,12 250 97,



-6

Т-6-2У3 6 10,

0,41

0,8 1,65 0,17

0,12 250 97,

Y-6

Т-12-2У3 12 6,3 1,37

0,8 1,91 0,17

0,12

246

97,6



-6

Т-12-2У3 12 10,

0,82

0,8 1,91 0,17

0,12

246

97,6

Y-6

ТС-20-2У3 20 6,3 2,29

0,8 2,23 0,22

0,13

546 97,



-6

ТС-20-2У3 20 10,

1,37

0,8 2,23 0,22

0,13

546 97,

Y-6

Т-32-2В3 32 6,3 3,67 0,8 2,03

0,23

0,10

582 98,



-6

Т-32-2В3 32 10,

2,2 0,8 2,03

0,23

0,10

582 98,

Y-6

Т-63-2В3 63 6,3 7,21 0,8 1,99 0,25

0,15

1400 98,



-6

Т-63-2В3 63 10,

4,33 0,8 1,99 0,25

0,15

1400 98,

Y-6

ТФ-60-2 60 10,

4,12

0,8 1,69

0,22 0,14

1540 98,

Y-6

Продолжение таблицы 1.6

Тип

МВт

кВ

кА



cos

Индуктивное

сопротивление, о.е

fн



Схема,

число

выводо





ТФ-110-2 11

10,

7,56 0,8 2,04 0,27

0,18

1746 98,

YY-9

ТФ-160-2 16

10,

5,67 0,8 1,72 0,30

0,21

2020 98,

Y-6

2. РАЗРАБОТКА ГЛАВНОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СОЕДИНЕНИЙ СТАНЦИИ

Главная схема электрических соединений электростанции

(подстанции) представляет собой совокупность основного

электрооборудования – генераторов, трансформаторов, сборных шин,

линий, коммутационных, измерительных, защитных и других аппаратов

первичных цепей, определенным образом соединенных между собой.

Схема электрических соединений станции должна удовлетворять

ряду требований, основными из которых являются: надежность,

экономичность, оперативная гибкость, наглядность и простота,

удобство эксплуатации, безопасность обслуживания, возможность

расширения. Выбирается оптимальный вариант главной схемы, в

наибольшей степени соответствующий этим требованиям.

2.1. ВЫБОР СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СТАНЦИИ

Для разработки главной схемы электрических соединений

необходимо выбрать структурную схему станции или схему выдачи

мощности, на которой показываются основные функциональные части

электростанции (генераторы, трансформаторы, распределительные

устройства) и связи между ними.

На этой стадии проектирования необходимо определиться с типом

энергоблоков (единичный, объединенный, укрупненный), а также с

установкой генераторного выключателя, так как это влияет на

количество и мощность трансформаторов и высоковольтных

выключателей.

В настоящем учебном пособии предусмотрены задания с выдачей

мощности на двух напряжениях, так как именно по этой схеме работает

более 60% электростанций. Хотя возможны схемы с выдачей мощности

на одном напряжении – примерно 10% отечественных электростанций

(пиковые гидроаккумулирующие или газотурбинные) и даже на трех

напряжениях, что значительно усложняет электрическую схему

электростанции, но может приниматься при соответствующем

характере прилегающих сетей.

В соответствии с изложенным для ТЭЦ возможны структурные

схемы, приведенные на рис. 2.1.

а) б)

в) г)

Р и с. 2.1. Структурные схемы ТЭЦ на двух напряжениях:

а – с присоединением всех генераторов на ГРУ; б – комбинированная

с присоединением части генераторов на ГРУ и части блочно к РУВН;

в – блочное присоединение всех генераторов на РУВН с отпаечным

РУ 6-10 кВ; г – блочное присоединение к РУСН и РУВН

Для КЭС возможны структурные схемы, приведенные на рис. 2.2.