Проектирование ТЭЦ-200 МВт

 

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Энергетический факультет

Кафедра «Электрические станции»

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

на тему «Проектирование ТЭЦ-200 МВт»

по дисциплине «Электрическая часть станций и подстанций»

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель: студент гр. 106119

Линенко А.В.

 

Руководитель: доц. Мазуркевич В. Н.

 

 

 

 

Минск 2013

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

В данном курсовом проекте разрабатывается технический проект теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). ТЭЦ предназначены для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов теплом и электроэнергией.

При комбинированной выработке электрической и тепловой энергии,обеспечивается значительная экономия топлива по сравнению с раздельным энергоснабжением. Особенности электрической части ТЭЦ определяются положением электростанции вблизи центров электрических нагрузок. Поэтомувозможна передача мощностив местную сеть на генераторном напряжении.

Целью курсовой проект является закрепление и применение знаний, полученных при изучении курса, изучить методики специальных расчетов, научится использовать справочные и нормативные данные, типовые проекты для решения различных инженерных задач.

Заданием курсового проекта по дисциплине «Электрическая часть электрических станций и подстанций» является разработка проекта ТЭЦ мощностью 200 МВт. В задании указано, что ТЭЦ должна выдавать электроэнергию на напряжениях 10 кВ и 220 кВ. Указаны мощности нагрузок на напряжениях 10 кВ и 220 кВ.На напряжении 10 кВ – 45 МВт, а на напряжении 220 кВ –150 МВт. Распределительное устройство ТЭЦ на 220 кВ имеет связь с энергосистемой, при помощи двух воздушных линий длиной 113 км. Также в здании указаны мощность собственных нужд электростанции (10 % от вырабатываемой генератором энергии) и мощность в режиме минимальных нагрузок (77 % от максимальных нагрузок).

 

1 ВЫБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА 
ВАРИАНТОВ СХЕМ ВЫДАЧИ ЭНЕРГИИ

 

 

Основным оборудованием электростанций являются генераторы и трансформаторы. Их количество и параметры выбираются в зависимости от типа, мощности и схемы станции, мощности энергосистемы и других условий.

По заданию на напряжении 220 кВ имеется нагрузка и связь с системой, на напряжении 10 кВ – нагрузка. Поэтому необходимо сооружения распределительных устройств напряжением 10 кВ и 220 кВ.

При разработке структурной схемы необходимо обеспечивать соблюдение условия допустимого несоответствия вырабатываемой мощности (оно не должно превышать 5 %).

На разработку структурной схемы повлиял ряд факторов, изложенных ниже. Мощность нагрузки на напряжении 10 кВ составляет менее 50 % от генерируемой. Присоединение мощных генераторов к ГРУ может привести к значительному увеличению токов КЗ. Поэтому является целесообразным присоединение мощных генераторов непосредственно к РУ ВН в виде блоков генератор-трансформатор и, осуществление питания потребителей на напряжении 10 кВ от КРУ.

Учитывая приведенные особенности проектируемой станции, были разработаны два варианта структурных схем выдачи электроэнергии (рисунки 1 и 2).

Рисунок 1 – Структурная схема выдачи электроэнергии (вариант 1)

 

Рисунок 2 –Структурная схема выдачи электроэнергии (вариант 2)

 

Для первого варианта варианта выбираем два генератора ТВФ– 120-2У3

с характеристиками, предоставленными в таблице 1.

Генератор ТВФ-120-2У3 имеет высокочастотную независимую систему возбуждения. Возбуждение выполнено от машинного возбудителя типа ВТД-490-3000УЗ переменного тока повышенной частоты.

Возможно ручное регулирование тока возбуждения генератора путем изменения напряжения на коллекторе возбудителя.

Таблица 1– Характеристики турбогенератора ТВФ-120-2У3

Для второго варианта выбираем 3 генератора ТВФ-63-2У3

Таблица 1.1

Тип генератора	Sном, МВА	COS j	Uном, кВ	Iном, кА	Хd”
ТВФ– 120-2У3 (350 тыс.у.е.)	125	0,8	10	6,875	0,192
	Ном. частота вращения, об./мин.	Активная мощность, МВт.	Давление водорода, КПа.	Схема соединения обмоток ротора	Число выводов
	3000	100	245	Y	9
ТВФ-63-2У3	3000	63	245	Y	9
	Sном, МВА	COS j	Uном, кВ	Iном, кА	Хd”
	78	0.8	10.5	7.33	0,19

 

 

Трансформаторы выбираются по рассчитанной наибольшей передаваемой полной мощности. Выполняется расчет трех режимов: минимальных нагрузок (), максимальных нагрузок ()и аварийный, при отключении самого мощного генератора.

Произведём выбор трансформаторов для структурной схемы первого варианта.

Выбор трансформаторов Т1 и Т2:

Вариант 1.

Трансформатор Т1-Т2:

1) режим максимальных нагрузок

     

      2) режим минимальных нагрузок

    

3. аварийный режим

    

Схема 2

Трансформатор Т1, Т2,Т3:

Потоки со стороны низшего напряжения:

1)

2)

 

3) 

Потоки со стороны высшего напряжения:

1)

2)

3)

 

Выбираем блочные трансформаторы Т1 и Т2 – ТДЦ-125000/220, параметры которых представлены в таблице 3.

Выбираем трансформаторы

 

Таблица 3–Параметры трансформаторов для структурной схемы первого варианта

Тип трансформатора	Sном, МВА	Напряжение обмотки, кВ		Потери, кВт		uk, %	Ix, %	Цена тыс.  у. е.
		ВН	НН	Рх	Рк
ТДЦ-125000/220	100	242	10.5	120	380	10,5	0,55	75

Произведём выбор трансформаторов для структурной схемы второго варианта.

Выбор трансформаторов Т1 и Т2:

1) Режим максимальных нагрузок:

 

 

2) Режим минимальных нагрузок:

 

 

3) Аварийный режим:

 

 

Выбираем блочные трансформаторы Т1 и Т2 – ТДЦ-125000/220, параметры которых представлены в таблице 4.

Выбор трансформатора Т3:

 

Выбираем трансформатор Т3 – ТДЦ-125000/220, параметры которых представлены в таблице 4.

Выбор трансформаторов Т4 и Т5:

С учетом перегрузки в случае отключения одного из двух трансформаторов Т4 или Т5:

 

Выбираем трансформаторы Т4 и Т5 – ТРДНС-32000/220, параметры которых представлены в таблице 4.

 

Таблица 4–Параметры трансформаторов для структурной схемы второго варианта

Тип трансформатора	Sном, МВА	Напряжение обмотки, кВ		Потери, кВт		Ix, %	Цена у.е
		ВН	НН	Рх	Рк
ТДЦ-125000/220	125	242	10.5	120	380	0,55	186
ТРДНС-32000/220-72У1	32	220	11	26	145	0,45	69,6

 

 

2 ВЫБОР И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СХЕМЫ ВЫДАЧИ ЭНЕРГИИ. РАЗРАБОТКА ГЛАВНОЙ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

 

 

Экономическая целесообразность варианта будет определяться по критерию приведенных затрат:

 

гдеi =1, 2, 3 – номера вариантов;

Кi– капиталовложения на сооружение электроустановки, тыс. у. е.;

EH – нормативный коэффициент экономической эффективности капиталовложений, равный 0,125;

Иi– годовые эксплуатационные издержки;

Уi – ущерб от недоотпуска энергии.

Капиталовложение по вариантам будет находиться по формуле:

 

где – капиталовложение в трансформаторы;

 – капиталовложение  в трансформаторные ячейки РУ;

 – капиталовложение  в КРУ;

 – капиталовложение  в генераторы;

Для упрощения расчета не будем учитывать в технико-экономическом сравнении вариантов капиталовложения в КРУ, так как для двух вариантов они будут иметь одинаковое число ячеек.

В таблице 5 приведены стоимости ячеек распределительных устройств, генераторов и трансформаторов.

 

 

 

 

 

Таблица 5 – Капиталовложения в варианты схем электроснабжения

Оборудование	Стоимость единицы, тыс. у. е.	Варианты
		первый		второй
		к-во ед.	общ.ст., тыс. у. е.	к-во ед.	общ.ст., тыс. у. е.
ТВФ-120-2У3	350	2	700	-	-
ТВФ-63-2У3	250	-	-	3	750
ТРДНС-32000/220	69,6	-	-	2	139,2
ТДЦ-125000/220	186	2	372	3	558
Ячейка ОРУ 220 кВ	64,1	2	128,2	3	192,3
Ячейка КРУ 10 кВ	64.1	12	769.44	11	705.34

 

Капиталовложение в трансформаторы:

Для первого варианта:

 

где: –стоимость i-го трансформатора;

– усредненный коэффициент для пересчета стоимости i-го трансформатора к расчетной стоимости.

Для второго варианта:

 

Капитальные затраты на ячейки РУ 220 кВ:

Для первого варианта:

 

Для второго варианта:

 

Капитальные затраты на генераторы:

Для первого варианта:

 

Для второго варианта:

 

Капиталовложение для первого варианта:

 

Капиталовложение для второго варианта:

 

Годовые эксплуатационные издержки высчитываются по следующей формуле:

 

где и – отчисления на амортизацию и обслуживание,%;

ΔЭ – потери энергии, в кВт·ч;

ß – стоимость 1 кВт·час, равная 0,06у. е./(кВт·ч);

 – продолжительность использования максимальной нагрузки,в·ч;

 – покупная энергия, в кВт.

Для первого варианта: