Введение 5
1 Сокращенная характеристика Черепетской ГРЭС 8
2 Анализ существующей ситуации. Планы развития Черепетской
ГРЭС 12
2.1 Анализ существующей ситуации 12
2.2 Планы развития Черепетской ГРЭС 12
2.2.1 Решения по электрооборудованию ОРУ 220, 110, 6 кВ 12
2.2.2 Решения по электрической схеме Черепетской ГРЭС 13
3 Баланс мощностей энергосистемы Тульской области 14
4 Расчет электроэнергетических режимов электрической сети
Тульской области 17
4.1 Результаты расчетов электроэнергетических режимов
летнего и зимнего максимума нагрузок рабочих дней за 2019 год .. 18
4.2 Результаты расчетов электроэнергетических режимов
летнего и зимнего максимума нагрузок рабочих дней за 2025 год .. 20
5 Выбор мощности и типа силовых трансформаторов Черепетской
ГРЭС 22
5.1 Расчет силового трансформатора мощностью 125000 кВА 23
5.2 Расчет силового трансформатора мощностью 250000 кВА 27
5.3 Сравнение технико-экономических расчетов трансформаторов
АТДЦТН-125000 кВА и АТДЦТН-250000 кВА 29
6 Токи короткого замыкания на Черепетской ГРЭС 30
7 Выбор и проверка основного электрооборудования Черепетской
ГРЭС 35
7.1 Основные расчетные условия проверки электрооборудования
Черепетской ГРЭС 35
7.2 Проверка основного электрооборудования Черепетской ГРЭС 39
8 Релейная защита Черепетской ГРЭС 41
8.1 Общие сведения о релейной защите 41
8.2 Комплекс релейной защиты трансформаторов
АТДЦТН-125000 кВА Черепетской ГРЭС 42
8.3 Комплекс релейной защиты высоковольтных выключателей
220 кВ и 110 кВ Черепетской ГРЭС 43
8.4 Комплекс релейной защиты ошиновки 220 кВ и 110 кВ
Черепетской ГРЭС 43
8.5 Комплекс релейной защиты КРУ 6 кВ Черепетской ГРЭС 43
8.5.1 Защита от дуговых замыканий 6 кВ на Черепетской ГРЭС 45
8.5.2 Логическая защита сборных шин 6 кВ Черепетской ГРЭС 46
8.5.3 Автоматическое введение резерва 6 кВ Черепетской ГРЭС 46
8.6 Расчет релейной защиты трансформаторов Черепетской ГРЭС 47
Заключение 60
Список используемых источников 61
Черепетская ГРЭС является крупнейшим объектом электроэнергетики Тульской области. Черепетской ГРЭС было присвоено имя Дмитрия Георгиевича Жимерина, первого министра электрических станций СССР, доктора технических наук, заслуженного деятеля СССР в области электроэнергетики.
Паротурбинное оборудование Черепетской ГРЭС, на момент ввода в эксплуатацию, в 1953 году, было уникальным и не имело аналогов ни в СССР, ни в Европе. Расчетное давление паротурбин составляло 170 атмосфер (сверхвысокое давление), а рабочая температура 550 ° C [24, 22]. Мощность Черепетской ГРЭС достигла своего пика в 1500 МВт за 13 лет, в период с 1953 по 1966 гг. Пиковое значение мощности 1500 МВт, удалось получить за счет постепенного, последовательного ввода в работу ряда энергоблоков (4 энергоблока по 150 МВт и 3 энергоблока по 300 МВт) [23, 17].
Для строительства Черепетской ГРЭС было выбрано стратегически правильное местоположение: с точки зрения близкого расположения угольных бассейнов - Подмосковный угольный бассейн, в начале (низкое качество угля), в настоящий момент Кузбасский угольный бассейн; с точки зрения расположения потребителей - стык множества областей - Тульская, Брянская, Калужская, Московская и Орловская область. С учетом вышеобозначенного, единственным городом, подходящим под описанные условия, оказался город Суворов, в котором и была построена Черепетская ГРЭС. Город Суворов находится юго-западнее города Тула [22].
На сегодняшний день Черепетская ГРЭС, с учетом введенных ранее в 2014 - 2015 гг. энергоблоков № 8 и № 9, снизила свою электрическую мощностью до 450 МВт. Энергоблоки №1 - №7 были выведены из эксплуатации, в начале 2017 г., в связи с устареванием и крайне низкой эффективностью (малый коэффициент использования установленной мощности турбоагрегатов). Новые энергоблоки, № 8 и № 9 имеют коэффициент использования, более чем в два раза превышающий коэффициент использования, выведенных из эксплуатации энергоблоков [22].
Несмотря на значительное снижение установленной мощности, Черепетская ГРЭС все также сохраняет стратегически важное положение в энергосистеме Центра России и продолжает обеспечивать надежность её функционирования. Черепетская ГРЭС частично покрывает пик нагрузки Тульской, Брянской, Калужской, Московской и Орловской областей. Количество электроэнергии, ежегодно вырабатываемой Черепетской ГРЭС, достигает значения в 3 млрд кВт-ч, а отпуск тепла, являющийся побочным для электростанции, достигает значения в районе 150 тыс. Гкал [23, 17].
Тульская область, в которой расположена Черепетская ГРЭС, является динамично развивающимся индустриальным регионом. Базовыми производствами для Тульской области являются: металлургия, машиностроение и химия. Индексы роста производств постепенно увеличиваются каждый год. В Тульской области постоянно реализуются инвестиционные проекты в различных отраслях производства [1].
Доля городского населения Тульской области превышает значение в 75 % и стремительно расчет каждый год [1].
Умеренный рост производств и рост доли городского населения, все это увеличивает электропотребление Тульской области. В данных условиях, надежное электроснабжение потребителей становится все более важной задачей.
Но в энергосистеме Тульской области существует одна значительная проблема, которая не позволит с достаточной степенью надежности обеспечивать потребителей электроэнергией. Это высокий физический износ объектов электросетевого хозяйства. Данная проблема не обошла стороной Черепетскую ГРЭС. При строительстве новых энергоблоков № 8 и № 9, и выводе из эксплуатации старых энергоблоков, не учитывалось состояние трансформаторного оборудования и оборудования распределительных устройств. Данное оборудование, за годы эксплуатации, сильно износилось [1].
С учетом крайне высокой важности Черепетской ГРЭС, как электроэнергетического объекта, остро встает вопрос о реконструкции электрической части Черепетской ГРЭС.
На основании всего вышесказанного, цель настоящей бакалаврской работы формулируется следующим образом: повышение надежности электроснабжения потребителей Черепетской ГРЭС.
Выполнение цели бакалаврской работы можно обеспечить решением следующих основных задач:
- расчет электроэнергетических режимов электрической сети Тульской области в настоящий момент и на перспективу до 2025 года;
- анализ полученных результатов, в части их влияния на Черепетскую ГРЭС, и формулировка основных технических решений;
- реализация технических решений путем проведения технико-экономических и технических расчетов.
Анализ текущей ситуации в энергосистеме Тульской области, показал, что несмотря на значительное снижение установленной мощности, с 1500 МВт до 450 МВт, Черепетская ГРЭС все еще является самым крупным источником питания. Но ввиду значительного устаревания электрической части Черепетской ГРЭС, принято решение о проведении мероприятий по реконструкции, в целях обеспечения достаточной надежности электроснабжения потребителей.
По результатам расчетов электроэнергетических режимов электрической сети Тульской области на период до 2025 года, выявлена недопустимая перегрузка одной из групп силовых трансформаторов при аварийном отключений другой группы силовых трансформаторов.
Соответственно, существующие две группы, № 1 и № 3, из однофазных трансформаторов типа 3хОДГ-60000/220 кВА, заменены на два трехфазных трехобмоточных силовых трансформатора типа АТДЦТН. Мощность выбранных трансформаторов 125000 кВА.
На основании результатов расчета токов короткого замыкания принято решение о замене высоковольтных выключателей на выключатели с большим номинальным током отключения.
Выбрано основное электрооборудование 220, 110, 6 кВ Черепетской ГРЭС, которое прошло проверку по основным параметров и удовлетворяет всем необходимым нормативно-техническим требованиям.
Выполнен расчет основных релейных защит силового трансформатора.
Мероприятия по реконструкции электрической части Черепетской ГРЭС значительно увеличат надежность электроснабжения потребителей и позволят удовлетворить необходимый спрос на электроэнергию и мощностью в полном объеме.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
