В данной работе была спроектирована атомная электрическая станция мощностью 4*220 МВт. Было выбрано электрооборудование для всех участков станции. Рассчитаны токи короткого замыкания. Также была посчитана мощность собственных нужд. Была выбрана схема выдачи мощности. Разработана главная схема электрических соединений.

• РЕФЕРАТ
• На 63 страницы, 18 рисунков, 35 таблиц, 1 приложение.
• ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА, АТОМНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ, ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ, ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ.
• В данной работе была спроектирована атомная электрическая станция мощностью 4*220 МВт. Было выбрано электрооборудование для всех участков станции. Рассчитаны токи короткого замыкания. Также была посчитана мощность собственных нужд. Была выбрана схема...
  • 1.1.Выбор генераторов
  • 1.2. Варианты схемы выдачи мощности
  • 1.4.Технико-экономический анализ вариантов схемы
  • 1.5. Выбор рабочих и резервных трансформаторов собственных нужд
  • 1.6. Выбор схемы распределительных устройств
  • 2. Расчёт токов короткого замыкания.
    • 2.1. Выбор расчётных точек.
    • 2.2. Приведение сопротивлений элементов схемы к базисным условиям.
    • 2.3. Определение токов короткого замыкания в расчетных точках.
  • 3. Выбор коммутационных аппаратов и измерительных трансформаторов
    • 3.1. Общие положения
  • Электрические аппараты распределительных устройств должны надёжно работать как в нормальном режиме, так и при возможных отклонениях от него. При проектировании электрических установок все аппараты и токоведущие части выбирают по условиям длительной р...
  • Все аппараты и токоведущие части подвергаются электродинамическому и термическому воздействию токов к.з. Расчётным видом к.з. для проверки на электродинамическую стойкость является трехфазное к.з.
    • 3.2. Выбор выключателей
    • 3.3. Выбор разъединителей.
    • Разъединители выбирают по длительному номинальному току и номинальному напряжению, проверяют на термическую и электродинамическую стойкость. Условия выбора указаны в таблице 3.3.1.
    • При выборе выключателей было выбрано ЭГРУ типа HECS-100. В ЭГРУ разъединитель входит, поэтому его выбирать отдельно не нужно.
    • При выборе выключателей был выбран шкаф КРУ типа К-104М. В КРУ разъединитель входит, поэтому его выбирать отдельно не нужно.
    • 3.4. Выбор измерительных трансформаторов.
    • Режим работы оборудования электрических станций и подстанций контролируют с помощью многофункциональных измерительных приборов (МИП), подключаемых к измерительным трансформаторам тока и напряжения (ИТТ и ИТН). ТТ устанавливают во всех цепях, использую...
    • ТН подключают к сборным шинам ( к каждой из систем шин или к каждой секции). Также обязательна установка ТН в цепях генераторов.
    • Измерительные ТТ и ТН выбираются во всех цепях по условиям, приведенным в таблицах. Проверку условия по вторичной нагрузке выполним только для одного присоединения.
    • В таблице 3.4.1 и 3.4.2 представлены общие условия выбора трансформаторов тока и напряжения соответственно.
    • Выбор трансформаторов тока.
    • В соответствии со справочными данными для РУ 110 кВ выберем трансформатор тока ТВ-110 с номинальным вторичным током ,𝐈-𝟐ном.=𝟓 А, номинальная нагрузка вторичной обмотки ТТ для класса точности 0,2 – ,𝐒-𝟐ном.=𝟐𝟎 В∗А. Приведем все значения в табли...
    • Для РУ-330 кВ выбираем ТВ-330 с номинальным вторичным током ,𝑰-𝟐ном.=𝟓 А, номинальная нагрузка вторичной обмотки ТТ для класса точности 0,2 – ,𝐒-𝟐ном.=𝟑𝟎 В∗А. Приведем все значения в таблицу 3.4.4
    • Для выводов генератора выбираем ТШЛ-20-1 с номинальным вторичным током ,𝐈-𝟐ном.=𝟓 А, номинальная нагрузка вторичной обмотки ТТ для класса точности 0,2 – ,𝐒-𝟐ном.=𝟑𝟎 В∗А. Приведем все значения в таблицу 3.4.5
    • Расчет вторичной нагрузки трансформаторов тока.
    • РУ 330 кВ выполнено по схеме две системы сборных шин с тремя выключателями на два присоединения – полуторная схема. Имеется восемь присоединений. Измерительные приборы всех цепей (три типа МИП – СЕТ 4 ТМ, два типа КИПП-2 и преобразователь системы рег...
    • Согласно требованиям нормативной документации, нагрузка вторичных обмоток измерительных трансформаторов, к которым присоединяются контрольно-измерительные приборы, не должна превышать номинальных значений для заданного класса точности. Более того, нор...
    • Условие проверки:
    • 𝟎,𝟐𝟓 ,𝐒-𝟐ном.≤,𝐒-𝟐факт.≤,𝐒-𝟐ном.,
    • где ,𝑺-𝟐факт. – фактическая нагрузка вторичной обмотки ТТ; ,𝑺-𝟐ном. – номинальная нагрузка вторичной цепи обмотки ТТ для заданного класса точности
    • Для выбранного ТТ класса точности 0,2:
    • ,𝑺-𝟐ном.=𝟑𝟎 В∗А
    • ,𝟎,𝟐𝟓 𝑺-𝟐ном.=𝟕,𝟓 В∗А
    • Фактическая нагрузка определяется мощностью МИП, подключенных к ТТ, и величиной потерь мощности в контрольных кабелях и переходных контактах. Исходя из этого
    • ,𝑺-𝟐факт.=,𝑺-мип.+,,𝑰-𝟐ном.-𝟐.∗,,𝑹-каб.+,𝑹-конт..,
    • где ,𝑺-мип. – мощность, потребляемая всеми МИП по токовым цепям; ,𝑰-𝟐ном. – номинальный вторичный ток ТТ; ,𝑹-каб. – сопротивление контрольного кабеля токовых цепей; ,𝑹-конт. – суммарное сопротивление переходных контактов.
    • Так как количество приборов, подключенных к вторичным цепям более 3, то принимаем ,𝑹-конт.=𝟎,𝟏 Ом.
    • Сопротивление кабеля находится по формуле
    • ,𝑹-каб.=,,𝑳-каб.расч.∗,𝝆-каб.-,𝑭-каб..
    • где ,𝑭-каб. – сечение кабеля, ,𝑳-каб.расч. – расчетная длина соединительных проводов, зависящая от длины трассы провода и схемы соединения ТТ. При соединении ТТ в полную звезду длина проводов ,𝑳-каб.расч.= L. Где L - рекомендуемых длина соединитель...
    • Так как на АЭС мощность агрегатов выше 100 МВт, необходимо применять медные жилы контрольного кабеля с удельным сопротивлением
    • ,𝝆-каб.= 𝟎,𝟎𝟏𝟕𝟓 ,Ом∗,мм-𝟐.-м.
    • Тогда допустимое сечение кабеля
    • ,𝑭-доп.≥ ,,𝑳-каб.расч.∗,𝝆-каб.∗,,𝑰-𝟐ном.-𝟐.-,𝑺-𝟐ном.−,𝑺-мип.−,,𝑰-𝟐ном.-𝟐.∗,𝑹-конт..=,𝟏𝟓𝟎∗𝟎,𝟎𝟏𝟕𝟓∗,𝟓-𝟐.-𝟑𝟎−𝟎,𝟖𝟐𝟓−,𝟓-𝟐.∗𝟎,𝟏.=𝟐,𝟒 ,мм-𝟐.
    • Из шкалы стандартных сечений для соединительных проводников выберем ближайшее сечение соединительных проводов 2,5 ,мм-𝟐..
    • Тогда фактическая нагрузка вторичной обмотки:
    • ,𝑺-𝟐факт.=,𝑺-мип.+,,𝑰-𝟐ном.-𝟐.∗,,𝑹-каб.+,𝑹-конт..=𝟎,𝟏+,𝟓-𝟐.∗,,𝟏𝟓𝟎∗𝟎,𝟎𝟏𝟕𝟓-𝟐,𝟓.+𝟎,𝟏.=𝟐𝟖,𝟖𝟓 В∗А
    • 𝟕,𝟓 В∗А≤ 𝟐𝟖,𝟖𝟓 В∗А ≤𝟑𝟎 В∗А
    • Видим, что условие соблюдается, значит трансформатор тока ТВ-330 подходит для цепей РУ 330 кВ.
    • Выбор трансформаторов напряжения.
    • В соответствии со справочными данными для РУ 110 кВ выберем три трансформатора напряжения ЗНОГ-110 с номинальной нагрузкой вторичной обмотки ТН для класса точности 0,2 – ,𝐒-𝟐ном.=𝟏𝟓𝟎 В∗А. Приведем все значения в таблицу 3.4.7. Группа трансформато...
    • Для РУ-330 кВ выбираем НКФ-330 73У1 с номинальной нагрузкой вторичной обмотки ТН для класса точности 0,5 – ,𝐒-𝟐ном.=𝟒𝟎𝟎 В∗А. Приведем все значения в таблицу 3.4.8
    • Для выводов генератора выбираем ЗНОЛ.06-20 с номинальной нагрузкой вторичной обмотки ТН для класса точности 0,2 – ,𝐒-𝟐ном.=𝟓𝟎 В∗А. Приведем все значения в таблицу 3.4.9
    • Проверка измерительных ТН в РУ 330 кВ по вторичной нагрузке.
    • Условие выбора ,𝐒-𝟐факт.,≤𝐒-𝟐ном..
    • Для выбранного ТН для класса точности 0,5: ,𝐒-𝟐ном.=𝟒𝟎𝟎 В∗А. При этом для группы однофазных трансформаторов, соединенных в звезду рассчитывают суммарную мощность трех фаз. Сечение и длина проводов и кабелей в цепях напряжения МИП должны быть выбр...
    • Как видим, условия по величине вторичной нагрузки выполняется:
    • 𝟑𝟒,𝟖 В∗А≤𝟒𝟎𝟎∗𝟑 В∗А
    • Допустимое сечение кабеля
    • ,𝑭-доп.= ,𝑳∗,𝝆-каб.∗,𝐒-𝟐факт.ф.-𝟎,𝟎𝟎𝟐𝟓∗,,𝑼-ном.-𝟐..=,𝟏𝟓𝟎∗𝟎,𝟎𝟏𝟕𝟓∗𝟑𝟒,𝟖-𝟎,𝟎𝟎𝟐𝟓∗(,𝟏𝟎𝟎)-𝟐..=𝟑,𝟔𝟓 ,мм-𝟐.
    • Из шкалы стандартных сечений для соединительных проводников выберем ближайшее сечение соединительных проводов 4 ,мм-𝟐..
    • ∆𝑼=,𝑳∗,𝝆-каб.∗,𝐒-𝟐факт.ф.-,𝑭-каб.∗,,𝑼-ном.-𝟐..∗𝟏𝟎𝟎=,𝟏𝟓𝟎∗𝟎,𝟎𝟏𝟕𝟓∗𝟑𝟒,𝟖-𝟒∗(,𝟏𝟎𝟎)-𝟐..∗𝟏𝟎𝟎=𝟎,𝟐𝟐 %
    • Величина потери напряжения не превышает допустимое значение: 0,22 % < 0,25%. Следовательно, по условию вторичной нагрузки данный трансформатор напряжения пригоден для работы на РУ 330 кВ.
  • 4. Выбор шин, токопроводов и гибких проводов.
    • 4.1. Выбор токоведущих частей
    • Участок генератор-трансформатор.
    • Для соединения турбогенераторов мощность больше 160 МВт в настоящее время применяются комплектные экранированные токопроводы (КЭТ), каждая фаза которых заключена в защитный металлический кожух. Выбираем токопровод ТЭКНЕ-20-10000-300У1,Т1. В таблице 4...
    • Участок ТСН – шины КРУ.
    • Выбираем токопровод ТЗК-6-1600-81 У1,Т1. В таблице 4.1.2 приведены условия выбора токопроводов, расчетные величины были посчитаны в пункте 3.2
    • Участок ОРУ 110 кВ.
    • Так как
    • Участок ОРУ 330 кВ.
    • Так как (1)
    • Участок Автотрансформатор-Шины РУ 110 кВ.
    • Для неизолированных проводов и шин из алюминия при продолжительности использования наибольшей нагрузки более 5000 ч/год экономическая плотность тока ,𝒋-эк.=𝟏 ,А-,мм-𝟐..
    • Так как (2)
    • ,𝒋-эк.=𝟏 ,А-,мм-𝟐..
    • Так как (3)
    • Определяем минимальное сечение шины по условиям термической стойкости
    • где С – функция характеризующая тепловое состояние шины в нормальном режиме и в конце короткого замыкания; Bк - полный импульс квадратичного тока. Для медной шины: С = 170 А∙,с-,𝟏-𝟐../,мм-𝟐.; Bк = 𝟓𝟎𝟑𝟎𝟎 ,А-𝟐.∗с
    • Большее берем за расчетное, таким образом ,𝑺-расч.=,𝑺-доп.=𝟔𝟒𝟎 ,мм-𝟐.
    • Проверим шины на электродинамическую стойкость.
    • Так как ранее был выбран шкаф КРУ К-104М, следовательно, шины расположены по вершинам прямоугольного треугольника.
    • Момент сопротивления однополосной шины
    • 𝐖=,,𝐛-𝟐.∗𝐡-𝟔.=,,𝟎,𝟎𝟖-𝟐.∗𝟎,𝟎𝟎𝟔-𝟔.=𝟔,𝟒∗,𝟏𝟎-−𝟔. ,м-𝟑.
    • Максимальное напряжение в материале шин от взаимодействия проводников в вершинах прямоугольного треугольника
    • ,𝝈-расч.=𝟐,𝟐∗,,𝒊-уд-𝟐.∗,𝒍-𝟐.-𝟏𝟎∗𝒂∗𝑾.∗,𝟏𝟎-−𝟕.=𝟐,𝟐∗,,𝟒𝟑𝟎𝟎𝟎-𝟐.∗,𝟎,𝟗-𝟐.-𝟏𝟎∗𝟎,𝟑∗𝟔,𝟒∗,𝟏𝟎-−𝟔..∗,𝟏𝟎-−𝟕.=𝟏𝟕,𝟏 МПа
    • ,𝝈-доп.=𝟏𝟕𝟎 МПа
    • Следовательно, ,𝝈-расч.≤,𝝈-расч., условие выполняется
    • Заключение
    • Энергетика всегда развивается и будет развиваться. Тенденция развития этой отрасли диктует наращивание генерации все больших мощностей. В последнее время делается упор на увеличение именно единичной мощности какой-либо генерирующей станции. Различное...
    • В ходе выполнения работы была выбрана схема выдачи мощности электростанции типа АЭС; выбраны электрические схемы РУ повышенного напряжения; был сделан выбор мощности ТСН АЭС; был произведён расчет токов короткого замыкания в главной схеме ЭС, также б...
    • Список литературы
    • 1. С.С. Петрова, О.А. Васильева. Производство электроэнергии. Учебное пособие. - СПб. : Изд-во ПУ, 2012.
    • 2. Электрическая часть станций и подстанций / Под ред. А. А. Васильева. – М. Энергоиздат, 1990.
    • 3. Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций. – М. : Энергоатомиздат, 1987.
    • 4. Справочник по проектированию электрических сетей / Под ред. Д. Л. Файбисовича. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : ЭНАС, 2009.
    • 5. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы / Под ред. Б. Н. Неклепаева. – М. : Энергия, 1979.
    • 6. Околович М. Н. Проектирование электрических станций. – М. : Энергоиздат, 1982.
    • 7. Электрическая часть электростанций / Под ред. С. В. Усова. – Л. Энергоатомиздат, 1987.
    • 8. Двоскин Л. И. Схемы и конструкции распределительных устройств. – М.: Энергоатомиздат, 1987.
    • 9. Правила устройства электроустановок. – 7-е изд. – М. : Изд-во НЦ ЭНАС, 2002.
    • 10. Черновец А. К., Лапидус А. А. Электрическая часть систем электроснабжения станций и подстанций. Учебное пособие. - СПб. : Изд-во ПУ, 2006.