Система собственных нужд КЭС-100 МВт

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ивановский государственный энергетический университет

им. В.И. Ленина»

 

 

 

Кафедра электрических станций, подстанций и диагностики электрооборудования

 

 

 

 

 

Курсовой проект

на тему:

«Система собственных нужд КЭС-100 МВт»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент группы 5-70к

Ратников Н.А.

 

Проверил: к.т.н., доцент

Скоробогатов А.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Иваново, 2014

 

 

Оглавление

 

Принятые сокращения 4

 

 

 

Принятые сокращения

 

ЭС – электрическая станция;

СН – собственные нужды;

КРУ – комплектное распределительное устройство;

КЭС – конденсационная электрическая станция;

ТСН – трансформатор собственных нужд;

РТСН – резервный трансформатор собственных нужд;

ЭД – электродвигатель;

АД – асинхронный двигатель;

ДС – дымосос;

НТП - нормы технологического проектирования тепловых электрических станций;

КП – курсовой проект;

НН – низшее напряжение;

КПД – коэффициент полезного действия;

КЗ – короткое замыкание.

 

Введение

 

Система собственных нужд является важным звеном, влияющим на показатели работы электрической станции (ЭС) в целом. Не надежная работа системы СН, отказы ее элементов подчас приводят к нарушению функционирования не только электростанции, но и эксплуатации, обеспечение необходимой степени надежности являются весьма актуальными вопросами.

Понятие система собственных нужд включает в себя рабочие машины, обеспечивающие нормальную работу основных агрегатов электростанций, электродвигатели, приводящие в действие рабочие машины, источники питания, КРУ СН и распределительную кабельную сеть, обеспечивающую электроснабжение электродвигателей. Электродвигатели потребляют большое количество электрической энергии, вырабатываемой на электростанции. Поэтому к основным требованиям, предъявляемыем к собственным нуждам, относится необходимая надежность и высокая экономичность.

В данном курсовом проекте проектируется система собственных нужд КЭС с 2-мя блоками по 200 МВт. В ходе проектирования решаются следующие основные вопросы:

• формирование карты собственных нужд;
• выбор числа, мощности и типа рабочих и резервных ТСН;
• выбор типа и мощности ЭД для дымососа;
• проверка предварительно выбранных ЭД по условиям пуска;
• выбираются выключатели в цепи ввода ТСН (РТСН);
• выбирается выключатель в цепи двигателя дымососа;
• выбирается кабель в цепи двигателя дымососа.

 

 

 

Формирование карты механизмов собственных нужд КЭС с блоками 2х100 МВт

 

Общие положения схемы резервного и рабочего питания собственных нужд КЭС являются важнейшей частью главной схемы электрических соединений, от которой зависит работа блоков КЭС.

 

Общие требования к схемам собственных нужд крупных КЭС:

1. Схемы резервного и  рабочего питания собственных  нужд должны обеспечивать надежную  работу отдельных блоков и  электрической станции в целом.

2. В схемах собственных  нужд при любых режимах работы  на станции не должно быть  таких узлов, повреждение которых  могло бы привести к отключению  больше чем одного блока, то  есть схема собственных нужд  должна быть такой же, как и  основная электрическая схема - блочной.

3. Схема собственных нужд  не должна препятствовать расширению  конденсационной электрической  станции и не должна требовать  при расширении изменения ранее  выполненной части схемы собственных  нужд.

4. Схема собственных нужд  должна быть достаточно экономичной.

 

Описание схемы питания собственных нужд.

Приводы механизмов собственных нужд станции получают питание от распределительного устройства собственных нужд. Согласно [1, с.43] электрические двигатели собственных нужд принимаются в основном асинхронными с короткозамкнутым ротором. Их конструкция относительно проста, поэтому они надежны в работе и несложны в обслуживании.

Напряжение питания крупных электрических двигателей (мощностью более или равной 200 кВт) принимается равным 6 кВ, для остальных электродвигателей переменного тока принимается напряжение питания 380 В.

Электроснабжение собственных нужд осуществляется путем отбора мощности от генераторов с помощью понижающих трансформаторов. Резервное питание электродвигателей собственных нужд осуществляется отбором мощности сети 220 кВ при соблюдении условия, что места присоединения цепей резервного питания должны быть независимы от мест присоединения цепей рабочего питания.

Число рабочих ТСН соответствует числу блоков. Подключаются они на ответвлении между генераторным выключателем и повышающим трансформатором. Выбранные трансформаторы собственных нужд трансформируют напряжение с 20 на 6 кВ, причем обмотка низкого напряжения берется расщепленной для уменьшения токов короткого замыкания на шинах 6 кВ.

Рис.1. Структурная электрическая схема КЭС с двумя блоками по 100 МВт.

Таблица 1. Параметры основного оборудования КЭС.

Генераторы Г-1, Г-2
Тип	Uном, кВ	Sном, МВА	Рном, МВт			cosφном	Iном, кА		n, об/мин
ТВФ-200-2ЕУ3 [8] стр.76	10,5	125	100			0,8	6,875		3000
Блочные трансформаторы
Тип	Uном, кВ	Uнн, кВ		Рх, кВт		Рк, кВт	UкВН-НН, %			Iх, %
ТДЦ-125000/220 (Т-1)[8], стр.156	242	10,5		120		380	11			0,55
ТДЦ-125000/110 (Т-2)[8], стр.146	121	10,5		120		400	10,5			0,55
Автотрансформаторы связи
Обозначение, тип	Uном, кВ	Uсн, кВ	Рх, кВт		Рквн-сн, кВт	UкВН-СН, %	UкВН-НН, %	UкСН-НН, %			Iх, %
АТДЦТН-200000/220/110 [8], стр.157	230	121	105		430	11	32	20			0,45

 

 

В качестве исходных данных для формирования карты механизмов СН в рамках КП используются рекомендации [1] и типовые карты механизмов СН. Ниже в таблице 2 приведена карта собственных нужд. В карте приведены механизмы собственных нужд, приводимые в действе электродвигателями напряжением 6 кВ, и трансформаторы собственных нужд 6/0,4 кВ.

 

 

Таблица 2. Карта механизмов собственных нужд KЭC 2х100

Наименование токоприёмника	Условное обозначение	Тип (двигателя, трансформатора)	Sрасчёт, кВА Ррасчёт, кВт	Sкатал, кВА Ркатал, кВА	Кол-во на  блок / всего в работе	Блок №1-100МВт		Блок №2-100МВт
						Секция 1А	Секция 1Б	Секция 2А	Секция 2Б
						P,S	P,S	P,S	P,S
Блочная нагрузка
Питательный электронасос	ПЭН	4АЗМ 4000/6000УХЛ4	3584	4000	1/1	3984		3984
Пусковой маслонасос	ПМН	ВАН 114-4	320	320	1/1	320		320
Конденсаторный насос турбины	КНТ	ДАЗО4 400Х-8У1	94	200	1/1	94		94
Конденсаторный насос бойлерной	КНБ	ДАЗО4 400Х-8У1	126	200	1/1		126		126
Дутьевой вентилятор	ДВ	ДАЗО2 16-54-8У1	436	630	1/1		536		536
Насос сетевой	СН	4АЗМ 1600/6000	1208	1600	1/1		1268		1268
Циркуляционный насос	ЦН	ВАН 143/36-16У3	493	500	1/1		493		493
Дымосос	Д	ДАЗО2 17-39-8/10У1	245	250	1/1	245		245
Трансформатор главного корпуса		ТСЗ 1000/6-0,4	870	1000	1/1		870		870
Продолжение табл. 2
Общестанционная нагрузка
Насос кислотной промывки	НКП	4АЗМ-630/6000УХЛ4	574	630	1/1		574		574
Резервный возбудитель	РВ	ДАЗО4 560Х-8У1	630	630	1		630
Трансформатор градирен		ТСЗ-630	585	630	1/1		585		585
Трансформатор ОСН		ТСЗ-1000	896	1000	1/1		896		896
Трансформатор пиковой котельной		ТСЗ-630	630	630	1/1	630		630
Насос смывной воды	НСВ	ДАЗО4 400У-8У1	250	250	1/1		250		250
Трансформатор ХВО		ТСЗ-630	580	630	1/1		580		580
Транс. очистных сооружений		ТСЗ-400	360	400	1/1	360		360
Резервный транс. главн. корпуса		ТСЗ-630	630	630	1			630
Мощность двигателей / на секцию, кВт						4643	3877	4643	3247
Мощность трансформаторов/ на секцию, кВА						990	2931	1620	2931
Мощность двигателей / на блок, кВт						8520		7890
Мощность трансформаторов / на блок, кВА						3921		4551

 

 

 

Выбор числа, мощности и типа рабочих и резервных трансформаторов собственных нужд

 

Рабочие трансформаторы собственных нужд (ТСН). По рекомендациям НТД выбирается по одному рабочему ТСН на блок. Он подключается отпайкой между генераторным выключателей и блочным трансформатором. С учетом повышенных требований надежности СН перегрузка ТСН не допускается.

Суммарная расчётная нагрузка на ТСН, согласно табл. 2, составит:

Sрасч=0,9           

Где - суммарная расчётная мощность на валах агрегатов СН, питаемых от ТСН, (кВт)

          - суммарная номинальная мощность трансформаторов второй ступени трансформации   6/0,4 кВ блока.

Суммарная расчётная нагрузка:

Блок 1    Sрасч=0,9(4643+3877+990+2931)=0,9*12441=11197   (кВА)

Блок 2    Sрасч=0,9(4643+3247+1620+2931)= 0,9*12441=11197(кВА)

Выбор ТСН производится по условиям наиболее нагруженного блока, в данном случаи оба блока загружены одинаково:

Выбирается ТСН типа – ТРДНС -16000/20 (номинальное напряжение синхронного генератора 100МВт – 10,5). Характеристики ТСН сведены в  табл. 3 [8], стр.130. 

Резервный трансформатор собственных нужд. В цепи генератора установлен генераторный выключатель. Поэтому резервный ТСН выполняет только одну функцию – замену рабочего ТСН при отключении последнего. Пусковые операции осуществляются от собственного рабочего ТСН.

На 2 блока выбирается один РТСН мощностью, равной мощности рабочего ТСН типа ТРДНС-16000/20 [8], стр.130. Предполагается подключение РТСН к обмотке НН автотрансформатора связи.

Таблица 3. Каталожные параметры ТСН и РТСН

Тип	Uвн, кВ	Uнн, кВ	Рх, кВт	Рк, кВт	UкВН-НН, %	Iх, %
ТДНС-16000/20 (ТСН)	10,5	6,3	17	85	10	0,7
ТДНС-16000/20 (РТСН)	10,5	6,3	17	85	10	0,7

 

Выбор электродвигателей 6 кВ к мощным механизмам

 

Выбор электродвигателей производится упрощенно, по расчетной мощности на валу агрегатов, рекомендуемому типу ЭД и коэффициенту запаса по мощности Кз= 1,1÷1,3 [9], стр. 47

Характеристики электродвигателей по данным [7], табл. П3.1, необходимые для дальнейших расчетов, сведем в таблицу.

 

Таблица 4. Каталожные параметры двигателей собственных нужд напряжением 6 Кв [7], табл. П3.1

Наименование механизма	Тип ЭД	Рн, кВт	Iн, А	η, %	Cos φ о.е.	nн, об/мин	mмакс, о.е.	mн, о.е.	Ki о.е.
ПЭН	4АЗМ 4000\6000УХЛ4	4000	444	97,3	0,89	2982	2,2	0,9	5,7
ПМН	ВАН-114-4	320	36,7	93,0	0,902	1480	2,4	1,5	6,5
КНТ	ДАЗО4 400Х8У1	200	27,8	93,6	0,77	740	2,4	1,2	6,0
КНБ	ДАЗО4 400Х8У1	200	27,8	93,6	0,77	740	2,4	1,2	6,0
ДВ	ДАЗО2 16-54-8У1	630	75,5	93,5	0,85	740	2,0	0,75	4,8
СН	4АЗМ 1600/6000	1600	179	96,5	0,89	2973	2,0	0,9	5,2
Д	ДАЗО2 17-39-8/10У1	250	35,0	89,5	0,76	594	2,6	0,85	6,1
НКП	4АЗМ 630/6000УХЛ4	630	72	95,7	0,88	2979	2,0	1,0	5,3
РВ	ДАЗО4 560Х-8У1	630	81,0	94,7	0,790	744	2,2	1,3	6,0
НСВ	ДАЗО4 400У-8У1	200	27,8	93,6	0,77	740	2,4	1,2	6,0