Аннотация 2
Введение 5
1 Характеристика схемы и оборудования собственных нужд «Саяно-Шушенской гидроэлектростанции имени П.С. Непорожнего» 8
1.1 Общая характеристика систем электроснабжения собственных нужд электростанций 8
1.2 Схема собственных нужд Саяно-Шушенской гидроэлектростанции имени П.С. Непорожнего 10
1.3 Требования действующих нормативов 12
2 Современное оборудование систем электроснабжения собственных нужд электростанций 14
2.1 Вакуумные выключатели 14
2.2 Обзор производства и конструкционных особенностей вакуумных выключателей напряжением 6-10 кВ отечественного производства 14
3 Формирование направлений модернизации схемы и их анализ 16
3.1 Обобщение накопленного опыта эксплуатации схемы собственных нужд 16
3.2 Краткий анализ недостатков схемы и намеченных изменений 19
3.3 Расчёт уравнительного тока в схеме собственных нужд 21
3.4 Расчёт ущерба от ненадёжности блока в исходном варианте схемы и в случае переприсоединения агрегатных трансформаторов собственных нужд за генераторный выключатель 32
4 Выбор оборудования схемы электроснабжения собственных нужд по условиям нормального режима 48
4.1 Выбор оборудования схемы электроснабжения собственных нужд по условиям нормального режима работы 48
4.2 Обобщение замеров потребления электроэнергии на собственных нужд 49
5 Мероприятия по снижению затрат электроэнергии в системе электроснабжения собственных нужд 51
5.1 Экономия электроэнергии в силовых трансформаторах 51
5.2 Экономия электроэнергии в осветительном оборудовании и сетях 54
6 Расчет токов короткого замыкания для выбора коммутационных аппаратов 56
6.1 Расчёт начального значения периодической составляющей тока короткого замыкания 63
6.2 Определение интеграла Джоуля и термически эквивалентного тока короткого замыкания 68
7 Окончательный выбор оборудования схемы собственных нужд гидроэлектростанции на стороне 6 кВ 73
7.1 Проверка электрических аппаратов на коммутационную стойкость 73
7.2 Окончательный выбор оборудования 74
Заключение 75
Список используемых источников 77
Вопросы проектирования систем электроснабжения промышленных предприятий, гражданских сооружений, довольно широко освещаются в учебной и научной энергетической литературе. Но, если в существующей литературе, учебных пособиях по электроснабжению достаточно полно и хорошо отображены методы проектирования и порядок расчетов для систем электроснабжения заводов, содержащих в своем составе большое количество вспомогательных цехов, то практически нет или они сильно разрознены сведений по проектированию и расчету систем электроснабжения собственных нужд крупных гидроэлектростанций.
Между тем, в настоящее время возрождается отечественная гидроэнергетика, в то время как за период перестройки были значительно потеряны темпы строительства новых гидростанций, а точнее , вообще не велось нового строительства, то сейчас ситуация в стране качественно изменилась. Была построена и запущена в эксплуатацию Бурейская гидроэлектростанции, Богучанской гидроэлектростанции, создана одна из крупнейших в мире по установленной мощности гидрогенерирующая компания ПАО «РусГидро». Кроме этого у ПАО «РусГидро» значительные планы, направленные на техническое перевооружение и замену устаревшего и износившего свой ресурс оборудования станций.
Все это уже в ближайшем будущем потребует создания новых инженерных проектов, использующих самые современные достижения в энергетике, гидростроительстве, а также применения новейшего оборудования и аппаратов. Совместив это с большим опытом эксплуатации системы электроснабжения собственных нужд крупнейшей в стране Саяно-Шушенской гидроэлектростанции имени П.С. Непорожнего можно получить универсальное проектное решение и применять его при проектировании новых гидроэлектростанций.
В связи с этим, в данной работе проведён анализ системы электроснабжения собственных нужд стороны 6 кВ, предложены меры по модернизации оборудования собственных нужд и на основании этого предложена схема и оборудование для аналогичной вновь проектируемой гидроэлектростанции со схожими параметрами.
В частности, в первом разделе данной бакалаврской работе поэтапно произведено изучение схемы собственных нужд, эксплуатируемого оборудования и режимов работы системы собственных нужд «Саяно-Шушенской гидроэлектростанции имени П.С. Непорожнего». Приведены требования и рекомендации ПАО «РусГидро» для существующих и вновь сооружаемых гидроэлектростанций.
Во втором разделе работы приведено описание современного оборудования систем электроснабжения напряжением 6-10 кВ. В том же разделе произведён анализ отечественных производителей вакуумных выключателей, в соответствии с рекомендациями и требованиями ПАО «РусГидро», и выбрана фирма производитель.
В третьем разделе работы обобщены и проанализированы достоинства и недостатки схемы собственных нужд «Саяно-Шушенской гидроэлектростанции имени П.С. Непорожнего», затронуты такие вопросы как перевод присоединений трансформаторов агрегатных собственных нужд за выключатель генератора к обмотке низкого напряжения блочного трансформатора. Произведён расчёт и сравнение ущерба от ненадёжности элементов схемы блока по двум методикам. В том же разделе рассмотрен вопрос о циркуляции уравнительных токов в схеме собственных нужд, проанализированы причины возникновения, величина тока и его влияние на шинопроводы, кабели и оборудование.
На основании первых трёх разделов выбрана схема и намечено оборудование, подлежащее замене в рамках технического перевооружения, осуществляемого в ближайшее время.
В четвёртом разделе приведены замеры мощности потребления электроэнергии на собственные нужды и расчёт нагрузок для нормального режима. На основании этого произведён выбор оборудования по номинальным параметрам.
Пятый раздел посвящён вопросам экономии электроэнергии в электроустановках напряжением 0,4-10 кВ.
В шестом и седьмом разделах приведён расчёт токов коротко замыкания и выбор электрооборудования по условиям электродинамической и термической стойкости.
Разработанный проект - это модель системы электроснабжения собственных нужд электростанции, представленная в схемах, чертежах, таблицах и описаниях, которые созданы в результате анализа исходных данных, расчетов и сопоставления с уже существующими схемами собственных нужд гидроэлектростанций.
Задачей данной бакалаврской работы являлось изучение системы электроснабжения собственных нужд с целью выбора её схемы и оборудования. Анализ построения схемы показал её высокую надёжность как в плане питания агрегатных, так и общестанционных нужд. В частности, был рассмотрен такой вопрос как переприсоединение отпаечных трансформаторов агрегатных нужд к обмотке НН блочного трансформатора. В связи с этим был произведён расчёт математического ожидания недоотпуска электроэнергии и ущерба от ненадёжности двух схем по «таблично – логической» методике и используя «метод дерева отказов». Результаты, полученные обоими методами, показали равнонадёжность исходной схемы (вариант «а») со схемой при переприсоединении отпаечных трансформаторов (вариант «б»). Если проанализировать эти варианты по удобству эксплуатации, то можно выявить незначительные преимущества варианта схемы «б» над вариантом «а».
Таким образом, анализируя причины возникновения вопроса, можно заключить, что предложенный «новый» вариант схемы присоединения отпаечного трансформатора 15,75/0,4 позволит обеспечить щит собственных нужд устройством аварийного включения резерва, а при подключении отпаечного трансформатора до генераторного выключателя аварийного включения резерва собственных нужд должен быть выведен из работы.
Расчёт величины уравнительного тока показал опасность как начального, так и его установившегося значения для оборудования, входящего в возможный контур его циркуляции.
Полученное значение тока превышает допустимый длительный тока для кабеля, но ниже допустимого длительного тока для шинопровода. Поэтому установившееся значение уравнительного тока может вызвать повышенный, недопустимый нагрев кабелей связи. Так же возникновение уравнительного тока приведёт к повышенному расходованию электроэнергии, ускоренному старению изоляции, а при резком увеличении номинальной нагрузки может произойти отключение кабелей связи Р11-Р13. Таким образом вероятность появления уравнительного тока в схеме собственных нужд должна быть сведена к минимуму.
При анализе векторной диаграммы можно, сделать вывод, что замена схемы соединения ТР1 Y/∆ на схему Y/Y только увеличит величину уравнительного тока, что говорит о правильности выбранной схемы. Но перевод защит на подключение трансформатора машзала вместо ТР1, в случае потери питания одного из шинопроводов 6 кВ, не является обоснованным по условиям обеспечения бесперебойного питания общестанционных нужд.
Анализ других конструктивных изменений в схеме так же не выявил необходимость изменения схемы питания собственных нужд.
Что касается выбора величины напряжения 6 или 10 кВ, то для гидроэлектростанции с их небольшим потреблением электроэнергии и как следствие малыми токами нагрузки замена сети 6 кВ на сеть 10 кВ не принесёт существенного материально экономического эффекта. Но для проектируемых гидроэлектростанции считаю применение напряжение 10 кВ более оправданным, так как оборудование с таким номиналом вытесняет оборудование с номинальным напряжением 6 кВ.
В результате вышеперечисленного была выбрана система электроснабжения собственных нужд без изменений соответствующая существующей схеме собственных нужд за исключением подключения трансформатора за генераторный выключатель и с установкой современного оборудования. Для существующей схемы считаю перевод присоединения отпаечного трансформатора за генераторный выключатель неоправданной мерой при существующем оборудовании щита собственных нужд.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
