Расчет экономических показателей

Введение. 
 

       Основу  электроэнергетики  в нашей стране составляют паротурбинные электростанции, которые по типу турбины делятся на конденсационные (КЭС), теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и геотермальные (ГЕОТЭС). Тепловые электростанции с газовыми турбинами имеют ограниченное применение, так как требуют для своей работы специального очищенного газообразного и жидкого топлива. В стадии опытной промышленной разработки находятся электростанции с магнитогидродинамическими (МГД) генераторами, в которых тепловая энергия преобразуется непосредственно в электрическую, минуя промежуточную стадию преобразования тепловой энергии в механическую. Электроэнергия в МГД-генераторах вырабатывается в результате взаимодействия потока горячих электропроводящих газов с неподвижным магнитным полем. Дизельные электростанции (ДЭС) имеют небольшую единичную мощность и используются в качестве стационарных резервных источников электроэнергии и передвижных на автомобильном или железнодорожном ходу при строительстве и ремонтно-восстановительных работах.

       Конденсационные электростанции (КЭС) сооружают обычно близи мест добычи топлива, транспортировка  которого на значительные расстояния экономически невыгодна. Важнейшим  условием, определяющим место строительства мощной КЭС, является наличие источника водоснабжения. Обычно таким источником является водохранилище, создаваемое вблизи К Основу электроэнергетики в нашей стране составляют паротурбинные электростанции, которые по типу турбины делятся на конденсационные (КЭС), теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и геотермальные (ГЕОТЭС). Тепловые электростанции с газовыми турбинами имеют ограниченное применение, так как требуют для своей работы специального очищенного газообразного и жидкого топлива. В стадии опытной промышленной разработки находятся электростанции с магнитогидродинамическими (МГД) генераторами, в которых тепловая энергия преобразуется непосредственно в электрическую, минуя промежуточную стадию преобразования тепловой энергии в механическую. Электроэнергия в МГД-генераторах вырабатывается в результате взаимодействия потока горячих электропроводящих газов с неподвижным магнитным полем. Дизельные электростанции (ДЭС) имеют небольшую единичную мощность и используются в качестве стационарных резервных источников электроэнергии и передвижных на автомобильном или железнодорожном ходу при строительстве и ремонтно-восстановительных работах.

       Конденсационные электростанции (КЭС) сооружают обычно близи мест добычи топлива, транспортировка  которого на значительные расстояния экономически невыгодна. Важнейшим условием, определяющим место строительства мощной КЭС, является наличие источника водоснабжения. Обычно таким источником является водохранилище, создаваемое вблизи КЭС, что требует при строительстве наличия значительной свободной территории.  
 
 
 
 
 

         Схема выработки  электроэнергии на  КЭС и ТЭЦ.

       на  КЭС и ТЭЦ.

 
 
 
 
 
 

       На  схеме приведена  выработки электроэнергии на КЭС. Со склада топлива 1 уголь по транспортерам  поступает в угледробильное 2 и пылеприготовительное 3 устройства. В последнем  уголь размалывается до пылевидного состояния и через горелку вдувается в топку 4 котла 5 вентилятором 7. Воздух предварительно проходит воздухоподогреватель 6, где подогревается отходящими дымовыми газами, отсасываемыми дымососом 8 в атмосферу. Угольная пыль сгорает в топке котла во взвешенном состоянии, образуя факел, имеющий высокую температуру. Пар из котла под высоким давлением и с высокой температурой (на современных КЭС устанавливают агрегаты с параметрами пара до 24 МПа и 560°С) поступает в турбину 9 и приводит во вращение ее вал, соединенный муфтой с валом ротора генератора 10. С генератора электроэнергия поступает на повышающую подстанцию 13, где напряжение повышается с помощью трансформатора, и по отходящим высоковольтным линиям передается потребителям и в энергосистему.

       В турбине пар проходит ряд ступеней, совершая механическую работу, при этом давление и температура  пара снижается. Из последней ступени отработавший пар поступает в конденсатор 11, где он охлаждается проточной водой из водохранилища и конденсируется. При этом требуется проточной воды в 50 — 80 раз больше количества отработавшего пара. В конденсатор вода подается насосом 16, а из него по специальному каналу сливается в водохранилище на значительном расстоянии от электростанции. Вместе с проточной водой уносится более 50% тепловой энергии, выделяющейся при сгорании топлива. Эжектор 17 — специальный пароструйный аппарат для удаления воздуха, проникающего в конденсатор вместе с отработавшим паром, и создания в конденсаторе разряжения (3 — 4 кПа), чтобы повысить коэффициент полезного действия турбины. Работа, совершаемая паром, пропорциональна разности давлений на входе и выходе из турбины.

       Образующийся  в конденсаторе 11 конденсат представляет собой дистиллированную воду, он насосом 16 откачивается в питательный бак 15, откуда насосом через водоподогреватель 17 подается в котел 5. Подогрев воды, поступающей в котел, необходим для поддержания температуры в котле. Для подогрева берется пар из турбины, который прошел часть ее ступеней. Таким образом, в паротурбинной установке питательна вода, пар и конденсат циркулируют по замкнутому контуру, обеспечивая наименьшее его загрязнение. В целях компенсации потерь воды в этом контуре в питательный бак 75 добавляется сырая вода из водопровода, прошедшая установку химической очистки воды 14.

       К.п.д. КЭС составляет 35-40%. С увеличением  параметров пара и  единичной мощности агрегатов станции  к.п.д. возрастает.

       Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) представляют собой  паротурбинные теплофикационные электростанции, предназначенные для снабжения потребителей электрической и тепловой энергией в виде пара и горячей воды. Располагают ТЭЦ в местах потребления тепловой энергии и работают они на привозном высококалорийном топливе. Теплофикационные турбины имеют несколько ступеней отбора пара. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                  1. Рассчет токов короткого замыкания.

                 

           Составить расчетную схему, схемы замещения и преобразования на основании заданной схемы электроснабжения (рис 1.)

     Рассчитать относительно базисное сопротивление до заданных расчетных точек К1 и К2(рис1.)

     Вычислить токи, мощности короткого  замыкания(КЗ) и тепловые импульсы для заданных расчетных точек  короткого замыкания(К1 и К2).

       Исходные данные:

     Выдержка  времени срабатывания релейной защиты :

     защиты  линий потребителя, присоединенной к  шинам вторичного напряжения U₂-0,5с;

     защиты  ввода распределительного устройства вторичного напряжения (присоединенного вторичной обмотки понижающего трансформатора) -1,5с;

защиты  присоединения первичной  обмотки понижающего  трансформатора – 2,0с. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

             1.1 Рассчитать однолинейную расчётную схему. 
 
 

 
 
 
 

Рисунок 2 -  Однолинейная расчётная схема 

     Для расчётов токов короткого  замыкания необходимо определить сопротивление до точки короткого замыкания. Все сопротивления рассчитываются в относительных единицах при базисных условиях. В качестве базисных условий применяются базисная мощность Sб и базисное напряжение.                                                                                                      

     В моём расчёте принимаем Sб=100000 кВа и базисное напряжение принимаем

Uср=115кВ,   Uср=10,5кВ.

     1. 2 По расчётной схеме составляем одноимённую схему замещения, где каждый элемент цепи замещается относительным базисным сопротивлением.

     Каждое  сопротивление дробью, в числитель, которой указывают порядковый номер сопротивления, в знаменателе – значение относительно базисного сопротивления.       
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 

                                                  

                                                  
 

       Рисунок 2 – Схема замещения 

          Сопротивление ошиновки в распределительном устройстве переходное сопротивление контактов выключателей и разъединителей не учитывают в виду их малой величины, двух обмоточный трансформатор заменяем одним сопротивлением.   

     1.3 Определяем относительные базисные сопротивления схемы замещения.  
 

 
 

     1.3.1 Определяем относительное базисное сопротивление системы до шин районной подстанции  

                   (1) 

     где Sк – мощность короткого замыкания  на шинах короткого  замыкания районной

подстанции;

     Sб- базисная мощность; 

     1.3.2 Определить базисное сопротивление линии  

      (2) 

 

 

  

 

  где  х0- индуктивное сопротивление первого километра линии, применяется для ЛЭП

напряжением 6-220 кВ =0,4 Ом/км;

           L- длина линии;

          Uср- среднее номинальное напряжение линии. 

3. Определить  относительное базисное сопротивление двух обмоточного 

трансформатора

                                     (3)

                                   

     Вычисленные значения сопротивлений указанием на схеме замещения (рис.3)  

     1.4 Для получения результирующего сопротивления до расчётной точки короткого замыкания выполняем преобразования (упрощения) схемы замещения путём замены Н

И последовательно  соединённых сопротивлений  одним эквивалентным. Преобразование схемы  выполняем в направлении  от источника к  месту короткого  замыкания.

        1.4.1 Каждому новому сопротивлению присваиваем следующий порядковый номер. 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 4- Схема преобразования а, б, в 

                  (4)

            (5)

                                                                                           (6) 

           ;       (7)

          ;       (8)

          ;                                                                           (9)