Проект электрической части ГЭС-768 МВт

Содержание

Введение…………………………………………………………………..……	4
1 Выбор генератора………………………………………………………..…..	6
2 Выбор схемы электрических соединений  …………………………………	7
2.1Структурная схема первого варианта ……………………………………	8
2.2 Структурная схема второго варианта………………………………...….	10
2.3 Выбор трансформатора…………………………………………..……….	11
2.4 Схема электрических соединений первого варианта…………………	13
2.5 Схема электрических соединений  второго варианта…………..……….	14
2.6 Расчет и разработка схемы  собственных нужд………………...………..	15
3 Технико-экономическое сравнение  вариантов…………………..………..	17
3.1 Расчет потерь мощностей и  энергии трансформаторов ……...………...	18
3.2 Расчет  технико-экономических   показателей …………………...……...	20
4 Расчет токов К.З……………………………………………………...……...	22
4.1 Расчетная схема электроустановки………………………………………	23
4.2 Схема замещения  ……………………………………………...…………	25
4.3 Расчет составляющих токов короткого замыкания……………………..	26
5. Выбор электрооборудования, токоведущих  частей и изоляторов …...…	32
5.1 Выбор выключателей и разъединителей……………………………..….	33
5.2 Выбор трансформаторов тока и  разработка схем подключения  приборов …………………………………………………………………...….	38
5.3 Выбор трансформаторов напряжения  и разработка схем подключения  приборов  …………………………………………………………………...…	45
5.4 Выбор токоведущих частей и  изоляторов…………………………...…..	49
6 Расчет заземляющих устройств………………………………………...…..	53
7 Конструкция ОРУ…………………………………………………………...	57
8 Охрана труда ……………………………………………………………...…	59
9 Релейная зашита…………………………………………………………......	71
10 Экономическая часть ………………………………………………...……	76
11 Специальная часть …………………………………………………..…….	81
12 Список литературы………………………………………………………...	86

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

     Гидроэлектростанция (ГЭС) — электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища.

Особенности

• Генераторы ГЭС можно достаточно быстро включать и выключать в зависимости от потребления энергии 
• Возобновляемый источник энергии
• Значительно меньшее воздействие на воздушную среду, чем другими видами электростанций
• Строительство ГЭС обычно более капиталоёмкое
• Часто эффективные ГЭС более удалены от потребителей
• Водохранилища часто занимают значительные территории
• Плотины зачастую изменяют характер рыбного хозяйства, поскольку перекрывают путь к нерестилищам проходным рыбам, однако часто благоприятствуют увеличению запасов рыбы в самом водохранилище и осуществлению рыбоводства.

     Гидроэлектростанция предназначена для преобразования энергии течения реки и может устанавливаться на любых реках и работать круглосуточно. Гидроэлектростанция содержит установленное в русле сооружение, состоящее из фундаментной плиты, боковых стен и перекрытия с помещением для редуктора с электрогенератором над местом установки гидроколеса. Сооружение перед водозабором имеет ледорезную опору и банные сети, а боковые стены со стороны входа воды и ее выхода имеют расширения, образующие соответственно конфузорный, рабочий и диффузорный канал. Одна из боковых стен имеет в рабочем канале секторный полукруглый вырез под гидроколесо, которое установлено в подшипниковых узлах выше дна реки и ниже кромки возможного ледяного покрова соответственно, нижнем - в фундаментной плите и верхнем - в перекрытии. Гидроколесо выполнено полым, состоящим из жестко установленных на валу двух параллельных горизонтальных дисков, по периферии которых и между ними равномерно установлены лопасти с длиной не более 2/3 его радиуса под углом к нему от 0 до 180^o. Гидроколес со своими редукторами и электрогенераторами по длине гидроэлектростанции в ее рабочем канале может быть несколько. Рабочий канал со входом и выходом воды снабжен затворами и насосной установкой. Конструкция устройства позволяет увеличить надежность работы и круглогодичность использования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбор генераторов

 

     Гидрогенераторы – это явнополюсные синхронные машины переменного трех фазного тока, предназначены для выработки электрической энергии частотой 50 Гц с приводом от гидравлических турбин. Генераторы служат для преобразования механической энергии, в электрическую. Согласно заданию на ГЭС установлено 6 гидрогенераторов мощностью по 128 МВт каждый.

Выбираем  генератор типа СВФ – 1500/130 – 88 [3]

Синхронный  генератор – это машина, в которой  скорость вращения ротора и скорость вращения магнитного потока статора  совпадают.

Параметры сводим в таблицу 1.                                                                                                                                    Таблица 1 - Параметры генератора

Тип генератора	Мощность		cos φ	Uном кВ	КПД %	Переходное сопротивление         Xd, отн.ед.
	Pном МВт	Sном МВА
СВФ- 1500/130-88	128	160	0,8	13,8	96,3	0,40

Примечания: СВФ – синхронный вертикальный гидрогенератор с водяным непосредственным охлаждением обмотки статора и форсированым охлаждением обмотки ротора

1500 – наружный диаметр статора , см

130 – длина активной стали сердечника, см

88 – количество полюсов ротора

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Выбор схем электрических соединений

 

     При проектировании электрической установки до составления главной электрической схемы составляется структурная схема выдачи электрической энергии.

Главная схема электрических соединений электростанции – это совокупность основного электрооборудования (генераторы, трансформаторы, линии), сборных шин, коммутационной и другой первичной  аппаратуры со всеми выполненными между  ними в натуре соединениями. При разработке главной схемы электрических соединений предъявляются следующие требования [1]:

• надёжность – свойство системы электроснабжения, обусловленное её безотказностью, долговечностью и ремонтопригодностью, обеспечивающих нормальное выполнение заданных функций системы;
• безотказность – свойство системы электроснабжения непрерывно сохранять работоспособность в определённых режимах и условиях эксплуатации;
• долговечность − свойство системы электроснабжения длительно, с возможными перерывами на ремонт, сохранять работоспособность в определённых режимах и условиях эксплуатации до разрушения или другого критического состояния;
• ремонтопригодность – свойство системы электроснабжения, выражающееся в приспособлении к восстановлению неисправностей путём предупреждения, либо обнаружения и устранения.

     Схемой электрических соединений называется совокупность основного электрического оборудования сборных шин, коммутационной и другой первичной аппаратуры со всеми выполненными между ними в натуре между ними соединений. Выбор главной схемы является определяющим при проектировании электрической станции т.к. он определяет полный состав элементов и связи между ними. Выбранная главная схема является исходной при составлении принципиальных схем электрических присоединении, собственных нужд, схем вторичных соединений и монтажных схем.

 

2.1 Структурная схема 1 варианта

 

     При проектировании электрической установки до составления главной электрической схемы составляется структурная схема выдачи электрической энергии.

Структурной схемой называют однолинейную схему, на которой указываются генераторы, трансформаторы, распределительные  устройства (шины), а также связи  между ними. Она необходима для  расчета баланса мощности, для  выбора числа и мощности трансформаторов, а также для дальнейшей разработки схемы электрических соединений.

Рисунок 1 - Структурная схема для 1 варианта

 

Произведём  баланс мощности для 1 варианта

Найдём мощность собственных нужд для одного генератора:

S_сн = Р_номG    S_сн=  (Р_номG×%_сн/100%)×К_С

где Р_номG – номинальная мощность генератора МВт

       %_сн   - нагрузка собственных нужд, % [1]

       К_С – коэффициент спроса установки собственных нужд. [1]

S_сн = (128×0,5/100)×0,8 = 0,512 МВА

Полная нагрузочная  мощность потребителей равна:

S_нагр = Р_нагр/cosφ

где Pнагр – суммарная активная нагрузка на среднем напряжении

      cosφ  - из условия

S_нагр = 310/0,9 = 344,44 МВА

Находим мощность, проходящую через блочный трансформатор:

S_бл.тр =  S_номG - S_сн

S_бл.тр =  160 – 0,512 = 159,488 МВА

где S_номG – номинальная мощность генератора из таблицы 1

Находим мощность, проходящую через автотрансформатор  связи в нормальном режиме:

S_нр  = n× S_бл.тр - S_нагр

S_нр  = 3×159,488 – 344,44 = 134,024 МВА

Находим мощность, проходящую через автотрансформатор  связи в ремонтном режиме:

S_р.р  = (n-1)× S_бл.тр - S

нагр

S_р.р =  (3-1)× 159,488– 344,44 = -25,464 МВА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Структурная схема 2 варианта

                                 Рисунок 2 - Структурная схема для 2 варианта

     Мощность собственных нужд на всех напряжениях остаются без изменений (смотри раздел 2.1). Нагрузочная мощность остается также без изменений (смотри  раздел 2.1).

     Находим мощность, проходящую через автотрансформатор связи в нормальном режиме:

S_нр  = S_{бл.тр +} n× S_бл.тр - S

нагр

S_нр  = 159,488 +3×159,488 – 344,44 = 293,512 МВА

     Находим мощность, проходящую через автотрансформатор связи в ремонтном режиме:

S_р.р  = (n-1)× S_бл.тр - S

нагр

S_р.р =  (4-1)× 159,488 – 344,44 = 134,024 МВА

 

 

2.3 Выбор силовых трансформаторов

 

Трансформатор - предназначен для трансформации напряжения проходящей мощности и преобразования электроэнергии переменного тока с одного напряжения на другое. Выбирая число и мощность трансформаторов,

необходимо  учитывать требования надёжности электроснабжения потребителей. Трансформаторы должны обеспечивать надёжную работу станции, как в нормальном режиме, так и в режимах отключения одного из трансформаторов для планово-предупредительного ремонта или в аварийном [3].

     На ГЭС установлено 2 автотрансформатора связи и 6 блочных трансформаторов.

Выбор блочных  трансформаторов

     Выбор силовых трансформаторов производится по номинальной мощности.

S_т  >  S_бл.тр      S_т  > 159,488 МВА

U_т.нн  > U_G      U_т.нн  > 13,8кВ