3 Выбор структурной схемы проектируемой электростанции

По исходным данным можно определить, что проектируемая электростанция относится к типу ТЭЦ. Основной особенностью соединений ТЭЦ является наличие во многих случаях сборных шин генераторного на­пряжения, к которым присоединяются генераторы ТЭЦ и реактированные кабельные линии 6-10 кВ, питающие местных потребителей.

Количество РУ на ТЭЦ определяется заданными напряжениями (U₁ ,U₂) потребителей и связи с системой (Uc). Если U₁  U₂  U_С, то на ТЭЦ, как правило, сооружается РУ НН (ГРУ), РУ СН и РУ ВН.

При выборе главной схемы ТЭЦ с шинами генераторного напряжения необходимо определить количество генераторов, которые желательно присоединить к этим шинам. Количество генераторов определяется местной нагрузкой, присоединенной к шинам ГРУ, и собственными нуждами.

При формировании схемы РУ генераторного напряжения необходимо учитывать следующее:

1. Схемы принимаются типовые.

2. Минимальное число генераторов, присоединенное к шинам ГРУ равно двум.

3. Число секций обычно равно числу генераторов.

4. По условиям электродинамической стойкости электрооборудования на каждую секцию подключают генераторы суммарной мощностью выше 100–110 МВт – при 10 кВ.

5. Нагрузка потребителей (число линий) с учетом собственных нужд от генератора распределяется между секциями так, чтобы переток мощности через секционные реакторы в нормальном режиме был наименьшим (стремился к нулю) во избежание потерь электроэнергии.

6. Для надежности рекомендуется между секциями ГРУ устанавливать два секционных выключателя, по обе стороны секционного реактора.

Исходя из этих требований, выбираем принципиальную схему на рисунке 2. Связь между ГРУ и РУ 110 кВ и 220 кВ осуществляется двумя автотрансформаторами связи. Такая связь необходима для резервирования нагрузок 10 кВ и 110 кВ при плановом или аварийном отключении одного из генераторов станции, а в нормальном режиме – для выдачи в систему избыточной мощности генераторов.

ГРУ 10 кВ выполнено по схеме с одной секционированной системой шин. С целью ограничения токов КЗ между секциями установлен секционный реактор.

Рисунок 2. Принципиальная схема ТЭЦ с ГРУ 10 кВ с РУ среднего напряжения и РУ высокого напряжения

Нагрузка потребителей больше мощности одного генератора, тогда при выводе в ревизию или ремонт одного из генераторов мощности оставшегося генератора не хватает для обеспечения местной нагрузки. В этом случае недостаток мощности передается с шин РУ повышенного напряжения от других генераторов ТЭЦ или из системы в зависимости от того, где имеется резерв мощности: на станции или в системе [2].

4 Аналитический расчет продолжительных режимов

Для выбора трансформаторов и автотрансформаторов необходимо рассчитать балансы активных и реактивных мощностей в различных режимах, а также перетоки активной и реактивной мощности.

В данном пункте необходимо рассмотреть следующие продолжительные режимы:

• Режим максимальных нагрузок;

• Режим минимальных нагрузок;

• Аварийный режим при максимальной нагрузке, при отключении одного блока на шинах 110 кВ;

• Аварийный режим при максимальной нагрузке, при отключении одного блока на шинах 10 кВ;

Баланс активной и реактивной мощности в нормальном режиме при максимальной нагрузке

Приведем структурную схему ТЭЦ с расположением перетоков мощности.

Рисунок 3. Структурная схема ТЭЦ с расположением перетоков мощности.

а) Нагрузка потребителей, присоединенных к шинам низкого напряжения U₁=10 кВ:

Генерируемая мощность от источников:

Переток активной мощности через нижнюю обмотку автотрансформатора:

Реактивная мощность, вырабатываемая генератором:

Переток реактивной мощности через нижнюю обмотку автотрансформатора:

б) Нагрузка потребителей, присоединенных к шинам среднего напряжения U₂=110 кВ:

Активная мощность, вырабатываемая генератором:

Реактивная мощность, вырабатываемая генератором:

Переток активной мощности через среднюю обмотку автотрансформатора:

Переток активной мощности через среднюю обмотку автотрансформатора:

Полный переток мощности через один автотрансформатор

Баланс активной и реактивной мощности в нормальном режиме при минимальной нагрузке

а) Нагрузка потребителей, присоединенных к шинам низкого напряжения U₁=10 кВ:

,

Генерируемая мощность от источников:

Переток активной мощности через нижнюю обмотку автотрансформатора:

Реактивная мощность, вырабатываемая генератором:

Переток активной мощности через нижнюю обмотку автотрансформатора:

б) Нагрузка потребителей, присоединенных к шинам среднего напряжения U₂=110 кВ:

,

Активная мощность, вырабатываемая генератором:

Переток активной мощности через среднюю обмотку автотрансформатора:

Реактивная мощность, вырабатываемая генератором:

Переток активной мощности через среднюю обмотку автотрансформатора:

Полный переток мощности через один автотрансформатор

Баланс активной и реактивной мощности в аварийном режиме при максимальной нагрузке, при отключении одного блока на шинах 110 кВ

Приведем структурную схему ТЭЦ с расположением перетоков мощности.

Рисунок 4. Структурная схема ТЭЦ с расположением перетоков мощности.

а) Нагрузка потребителей, присоединенных к шинам низкого напряжения U₁=10 кВ:

Генерируемая мощность от источников:

Переток активной мощности через нижнюю обмотку автотрансформатора:

Реактивная мощность, вырабатываемая генератором:

Переток реактивной мощности через нижнюю обмотку автотрансформатора:

б) Нагрузка потребителей, присоединенных к шинам среднего напряжения U₂=110 кВ:

_{Активная} мощность, вырабатываемая генератором:

Переток активной мощности через среднюю обмотку автотрансформатора

Реактивная мощность, вырабатываемая генератором

Переток активной мощности через среднюю обмотку автотрансформатора

Полный переток мощности через один автотрансформатор

Баланс активной и реактивной мощности в аварийном режиме при максимальной нагрузке, при отключении одного блока на шинах 10 кВ

Приведем структурную схему ТЭЦ с расположением перетоков мощности.

Рисунок 5. Структурная схема ТЭЦ с расположением перетоков мощности.

а) Нагрузка потребителей, присоединенных к шинам низкого напряжения U₁=10 кВ

Генерируемая мощность источника:

Переток активной мощности через нижнюю обмотку автотрансформатора

Реактивная мощность, вырабатываемая генератором

Переток активной мощности через нижнюю обмотку автотрансформатора

б) Нагрузка потребителей, присоединенных к шинам среднего напряжения U₂=110 кВ:

Активная мощность, вырабатываемая генератором:

Реактивная мощность, вырабатываемая генератором:

Переток активной мощности через среднюю обмотку автотрансформатора

Переток активной мощности через среднюю обмотку автотрансформатора

Полный переток мощности через один автотрансформатор

_{Таблица 3. Расчет перетоков мощностей}

Расчетные режимы	Параметры режима P [МВт]; Q [Мвар]; S [МВA]	Нормальный режим			Аварийный режим
		Max нагрузка	Min нагрузка	Откл. G1 от шин ГРУ		Откл. бл.1 от шин СН
1	2	3	4	5		6
1.Суммарная мощность генераторов на шинах ГРУ		200 150	200 150	100 75		200 150
2.Нагрузка на шинах ГРУ		158,1 118,56	110,67 83	158,1 118,56		158,1 118,56
3.Расход эл. энергии на собственные нужды		20 15	20 15	14 10,5		20 15
4.Переток мощности через обмотки НН АТ связи Т1 и Т2		21,9 16,4	69,33 52	-72,1 -51,06		21,9 16,4
5.Нагрузка на шинах СН		57,6 35,7	40,32 25	57,6 35,7		57,6 35,7
6.Расход эл. энергии на собств. нужды СН		10 7,5	10 7,5	10 7,5		4 3
7.Переток мощности через обмотки СН АТ связи Т1 и Т2		32,4 31,8	49,68 42,5	32,4 31,8		-61,6 -38,7
8.Переток мощности через обмотки ВН АТ связи Т1 и Т2		54,3 48,2	119,01 94,5	-39,7 19,26		-39,7 -22,3
9. Расчетные перетоки полной мощности через обмотки: НН СН ВН АТ связи Т1 и Т2		25 45,4 72,6	86,66 65,37 152	86,35 45,4 44,13		25 72,74 45,53