Оглавление
Введение 16
1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КЭС 18
1.1. Исходные данные к проектированию 18
1.2. Выбор турбогенераторов 19
1.3. Общий баланс мощностей 20
1.3.1. Баланс активных мощностей 20
1.3.2. Баланс реактивных мощностей 21
1.3.3. Баланс полных мощностей 22
1.4. Описание структурной схемы 22
1.5. Расчет продолжительных режимов работы 23
1.6. Выбор силовых и автотрансформаторов 26
1.7. Полное описание выбранного расчетного присоединения 32
1.8. Определение расчетных условий для выбора аппаратуры и токоведущих частей
выбранного присоединения 35
1.9. Выбор коммутационных аппаратов в цепях расчетного присоединения 46
1.10. Выбор токоведущих частей цепей расчетного присоединения 52
1.11. Проектирование измерительной подсистемы 56
1.12. Выбор схем электрических соединений распределительных устройств 67
1.13. Проектирование системы электроснабжения собственных нужд 69
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ БЛОКА «ГЕНЕРАТОРТРАНСФОРМАТОР» 300 МВт 73
2.1. Выбор устройств релейной защиты и автоматики 73
2.1.1. Повреждения генераторов 73
2.1.2. Повреждения трансформаторов 76
2.2. Выбор защит 77
2.3. Планирование расчетных аварийных режимов 78
2.4. Расчет токов короткого замыкания 81
2.5. Расчет защит генератора 85
2.5.1. Поперечная дифференциальная защита 85
2.5.2. Продольная дифференциальная защита 85
2.5.3. Дистанционная защита 87
2.5.4. Защита обратной последовательности 88
2.5.5. Защита от замыканий на землю в обмотке статора 89
2.5.6. Защита от симметричных перегрузок обмотки статора 90
2.5.7. Защита от потери возбуждения 91
2.5.8. Защита от перегрузки цепей возбуждения 92
2.5.9. Защита от замыканий на землю в обмотке ротора 93
2.6. Расчет защит блочного трансформатора 93
2.6.1. Газовая защита трансформатора 93
2.6.2. Защита от повреждений на выводах и внутренних повреждений
трансформатора 94
2.6.3. Токовая защита нулевой последовательности от токов внешнего замыкания
на землю 96
2.6.4. Защита от перегрузки 96
2.6.5. Резервная дополнительная защита 97
2.7. Защита трансформатора собственных нужд 97
2.7.1. Газовая защита ТСН 97
2.7.2. Дифференциальная защита 97
2.7.3. Резервная дополнительная защита 99
3. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 101
3.1. Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 101
3.1.1. Анализ конкурентных технических решений 101
3.1.2. SWOT - анализ 104
3.2. Определение возможных альтернатив проведения научных исследований 106
3.2.1. Морфологический подход 106
3.3. Планирование научно - исследовательских работ 108
3.3.1. Структура работ в рамках научно - исследовательской работы 108
3.3.2. Определение трудоемкости выполнения работ 110
3.3.3. Бюджет научного исследования 113
4. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВННОСТЬ 122
4.1. Анализ выявленных вредных факторов проектируемой производственной среды 123
4.1.1. Вредные воздействия электрических полей 123
4.1.2. Вредные воздействия электростатических полей 124
4.1.3. Вредные воздействия магнитных полей 124
4.1.4. Вредные шумовые воздействия 126
14
4.2. Опасные факторы проектируемой производственной среды 128
4.3. Охрана окружающей среды 129
4.4. Защита в чрезвычайных ситуациях 132
4.5. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 133
4.6. Требования к деятельности электростанции в области социальной
ответственности 134
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 136
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 137
Приложение А 138
Приложение Б 139
Приложение В 140
РЕФЕРАТ
Выпускная квалификационная работа содержит 124 стр., 22 рис., 57 табл., список из 9 источников, 3 приложения.
Ключевые слова: электростанция, релейная защита, уставка, короткое замыкание, турбогенератор, трансформатор, автотрансформатор, энергосистема.
В данной работе объектом исследования является конденсационная электростанция (КЭС) мощностью 1300 МВт, а также релейная защита блока «генератор-трансформатор» мощностью 300 МВт.
Цель работы - проектирование электрической части конденсационной электростанции (КЭС), которое заключается в выборе турбогенераторов, трансформаторов и автотрансформаторов (АТ), схем распределительных устройств (РУ) и коммутационных аппаратов (выключателей, разъединителей). Также целью работы является проектирование релейной защиты блока «генератор-трансформатор»: расчет уставок защит турбогенератора, блочного трансформатора и трансформатора собственных нужд (ТСН). В заключении будет проведена экономическая оценка работы по внедрению и содержанию защит приведенного оборудования.
В процессе исследования производился выбор основного оборудования КЭС и микропроцессорных терминалов защиты.
Результатом исследования являются расчеты, полученные в ходе проектирования электрической части электростанции и выбранных защит блока «генератор-трансформатор».
Результаты данной работы могут являться базой для учебно - исследовательских и рабочих проектных работ при модернизации оборудования электростанции и устройств релейной защиты.
Экономическая эффективность проекта заключается в надежности, эффективности и быстрой окупаемости микропроцессорных устройств релейной защиты.
Введение
ВВЕДЕНИЕ
Электростанция - это совокупность электрических станций, электротепловых сетей, потребителей электротепловой энергии, связанных общность режима и непрерывностью процесса производства, распределения, преобразования и потребления электротепловой энергии.
Электрическая часть электростанции включает в себя множество вспомогательного и основного оборудования. Главными элементами электростанции являются генераторы, трансформаторы, распределительные устройства, кабельные и высоковольтные линии.
Первой целью данной выпускной работы является проектирование электрической части конденсационной электростанции (КЭС), которое заключается в выборе основного оборудования.
Однако, при проектировании любого энергообъекта берется во внимание тот факт, что существует возможность возникновения в нем различных повреждений и ненормальных режимов работы. Самым опасным и распространенным видом повреждений в электроэнергетической системе является короткое замыкание (КЗ).
Повреждения и ненормальные режимы работы могут привести к авариям в энергосистеме, которые влекут за собой недоотпуск электроэнергии, ухудшение ее качества или разрушение основного оборудования.
Причины возникновения могут быть различными начиная от ошибок в проектировании, монтаже или эксплуатации энергообъекта и заканчивая проявлениями окружающей нас среды.
Для экономики Российской Федерации энергетика имеет огромное значение, поэтому требуется бесперебойное электроснабжение потребителей и безаварийная работа энергосистемы в целом.
Чтобы добиться вышеуказанных задач существует сложная многоступенчатая система, предназначенная для сохранения устойчивой работы электрического оборудования и бесперебойного электроснабжения потребителей - релейная защита. В настоящее время существует несколько видов исполнения такой релейной защиты: электромеханический, микропроцессорный и микроэлектронный.
Второй целью данной работы является выбор защит блока «генератортрансформатор», расчет уставок защит турбогенератора, блочного трансформатора, трансформатора собственных нужд (ТСН) и оценка их чувствительности. Выполняться защита будет на микропроцессорных реле в связи с моральным устареванием аналоговых и механических реле.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проведенной работы была спроектирована конденсационная электростанция на основании исходных данных с заданными характеристиками. На начальном этапе проектирования, после составления баланса мощностей, убедились, что данная электростанция выдает мощность, которая полностью покрывает мощность присоединенных нагрузок.
В качестве расчетного присоединения был выбран блок генератор - двухобмоточный трансформатор с ответвлением на собственные нужды. Затем были определены токи в ветвях по продолжительным режимам и режимам КЗ, а по ним произведен выбор необходимых коммутационных аппаратов и токоведущих частей. После чего была спроектирована измерительная подсистема.
На следующем этапе был проведен расчет системы релейной защиты блока «генератор-трансформатор», а также трансформатора собственных нужд. Первым этапом работы было обоснования выбора применяемых в работе защит для генератора и трансформаторов, затем были рассчитаны параметры схемы замещения КЭС и рассчитаны токи трехфазного и двухфазного КЗ в нескольких точках. Последним этапом был расчет уставок и других параметров применяемых защит.
Защита выполнена на основе микропроцессорного терминала типа ШЭ1111 и ШЭ1112, образующие комплекс защит мощных блоков генератортрансформатор с двумя взаимно резервируемыми автономными комплектами защит. Каждый комплект располагается в отдельном шкафу и выполнен в виде трехкассетного (четырехкассетного) терминала. Для каждой системы защит (каждого терминала) предусматриваются индивидуальные измерительные трансформаторы, отдельные цепи оперативного тока, отдельные входные и выходные цепи, а также цепи сигнализации.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: учеб. пособие. - 5-е изд., стер. - СПб.: БВХ-Петербург, 2014. - 608 с.: ил. - (Учебная литература для вузов)
2. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 648 с.: ил.
3. Усов С.В., Михалев Б.Н., Черновец А.К. и др. Электрическая часть электростанций. Под ред. С.В. Усова. - Л.: Энергоатомиздат, 1987. - 616 с.
4. ГОСТ 12965-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения классов напряжения 110 и 150 кВ. Технические условия. - М.: Госкомитет СССР по стандартам, 1992. - 32 с.: ил.
5. ГОСТ 17544-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения классов напряжения 220, 330, 500 и 750 кВ. Технические условия. - М.: Госкомитет СССР по стандартам,1987. - 32 с.: ил.
6. Правила устройства электроустановок ПУЭ: Утв. Мин.топлива и энергетики РФ. - 7-е изд. - Москва: НЦ ЭНАС, 1999. - 79 с.
7. Васильев А.А., Крючков И.П., Наяшкова Е.Ф., Околович М.Н. Электрическая часть станций и подстанций: учебник. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва: Энергоатомиздат, 1990. - 576 с.: ил.
8. Дьяков А.Ф., Микропроцессорная автоматика и релейная защита электроэнергетических систем: учеб. пособие для вузов / А.Ф. Дьяков, Н.И. Овчаренко. - 2-е изд., стер. - М.: Издательский дом МЭИ, 2010. - 336 с.:ил.
9. Копьев В.Н. Релейная защита основного электрооборудования электростанций и подстанций. Вопросы проектирования. - Томск: Изд. ТПУ, 1999. - с.92