К выполнению курсового проекта

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ

И ПОДСТАНЦИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Для студентов заочной формы обучения

Казань 2014

УДК 621.316

ББК 31.277.1

Э45

Э45Электрические станции и подстанции: Методические указания к выполнению курсового проекта. Для студентов заочной формы обучения / Сост. О.Г. Губаева, Е.А. Миронова. – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2014. – с.

Методические указания содержат рекомендации по выполнению курсового проекта.

Предназначены для студентов заочной формы обучения, изучающих дисциплину «Электрические станции и подстанции» по направлению 140200 «Электроэнергетика и электротехника».

УДК 621.316

ББК 31.277.1

ãКазанский государственный энергетический университет, 2014

ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К ВЫПОЛНЕНИЮ

КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Выполнение курсового проекта подводит итог работы над программным материалом дисциплины. Чем лучше усвоен материал дисциплины по учебной литературе, тем легче студент справится с выполнением курсового проекта. В методических указаниях раскрывается последовательность выполнения всех разделов курсового проекта, объем отдельных его частей, приводятся некоторые сведения, отсутствующие в учебной литературе. При выполнении курсового проекта студенты должны использовать учебную и справочную литературу, приобрести навыки работы с нормативно-технической документацией и типовыми проектами, выполняемыми проектными организациями.

Темы курсового проекта утверждаются на кафедре и выдаются студентам не позже чем в первую неделю семестра. Задание на курсовой проект приведено в методических указаниях, выдается каждому студенту индивидуально и не может быть изменено. Получив задание на курсовой проект, необходимо внимательно ознакомиться с его содержанием: темой, исходными данными, содержанием пояснительной записки, объемом графической части. При появлении вопросов необходимо проконсультироваться с преподавателем.

Курсовой проект является творческой работой, в которой студент самостоятельно принимает технические решения. Студент полностью отвечает за принятые решения, правильность выполнения расчетов в приведенной пояснительной записке и качество чертежей в графической части. Особое внимание студент должен уделять технико-экономическому обоснованию принимаемых решений. Консультант может помочь в оценке и выборе решений, ознакомить студента с вариантами отдельных методик. Выполненный курсовой проект после получения рецензии должен быть защищен студентом. На защиту представляются пояснительная записка и графическая часть в объеме двух листов формата А1.

Содержание пояснительной записки

· Титульный лист.

· Содержание (оглавление).

· Задание на курсовой проект.

· Текстовая часть.

· Заключение.

· Список использованных источников.

· Приложения (не обязательно).

Графическая часть

1. Главная схема электрических соединений.

2. Схема собственных нужд (до 0,4 кВ включительно).

Титульный лист пояснительной записки должен иметь вид, показанный в приложении 1.

Задание на курсовой проект должно содержать исходные данные для его выполнения, схему связи электрической станции с энергосистемой заданного варианта. Задание составляется на основании вариантов заданий, приведенных в приложении 2 методических указаний по приведенному примеру задания на курсовой проект.

В оглавлении приводится полное наименование разделов и подразделов с указанием соответствующих страниц.

Текстовая часть проекта выполняется по следующим вопросам:

Введение (состояние и пути развития энергетики; значение и роль проектируемой электростанции).

Паспорт станции.

1. Выбор типа и конструкции синхронных генераторов.

2. Разработка вариантов структурной схемы электростанции.

3. Выбор силовых трансформаторов.

4. Технико-экономическое сравнение вариантов схем.

5. Выбор схем распределительных устройств.

6. Разработка схемы собственных нужд.

7. Расчет токов короткого замыкания.

8. Выбор аппаратов и проводников.

8.1. Выбор коммутационных аппаратов.

8.2. Выбор проводников в основных цепях станции.

8.3. Выбор измерительных трансформаторов.

В разделах приводятся исходные условия и требования, описывается последовательность и методика решения, делается анализ расчетов и оценка результатов, в табличной форме приводятся параметры выбранного оборудования. Пример выполнения расчета дан в приложении 3.

Текстовая часть проекта заканчивается заключением. Заключение составляется после выполнения всех расчетов и выполнения графической части. В заключении должны быть представлены:

– перечень представленных на защиту материалов;

– тема проекта и исходные данные для расчета;

– разработанные расчетно-графические материалы;

– выбранное оборудование;

– принятые проектно-технические решения.

Пример заключения приведен в приложении 4.

В списке источников приводится нормативная, справочная и учебная литература и материалы из поисковых систем Интернета.

Приложения в текстовой части курсового проекта включают математические выводы, расчеты, программы, данные в табличной форме, иллюстрации вспомогательного характера и др.

Пояснительная записка должна в краткой и четкой форме раскрывать замысел проекта, содержать обоснование выбора методов проектирования, расчеты, обоснование выводов.

Текстовая часть пояснительной записки оформляется на листах формата А4. Поля для формата А4: левое – 25 мм; правое – 20 мм; верхнее и нижнее – по 20 мм.

Пояснительная записка должна быть написана грамотно, четко, техническим языком в соответствии с ГОСТ 2.105-95. Условные буквенные обозначения математических, физических и других величин должны соответствовать государственным стандартам. Расчеты и данные к ним должны сопровождаться краткими пояснениями и ссылками на литературу. Результаты вычислений указываются с размерностями полученных величин. Многократно повторяющиеся расчеты могут быть приведены только один раз, а результаты сведены в таблицы.

Все иллюстрации в пояснительной записка (эскизы, схемы, графики) называются рисунками, они должны иметь порядковый номер и название, например: Рис. 1. Вариант структурной схемы, и т.д.

Все таблицы должны иметь тематическое название и быть пронумерованы, например:

Параметры силовых трансформаторов Таблица 1

Таблицы и рисунки в проекте должны иметь сквозную нумерацию.

Правила оформления приложений идентичны правилам оформления пояснительной записки. Каждому приложению дается номер. Ссылку в тексте на приложение указывают буквой П, например: в приложении 2 – в П.2 и т.д.

Ссылки на литературу приводятся в тексте в квадратных скобках в порядке их расположения, например [2].

Все страницы текстовой части, начиная с титульного листа, должны иметь сквозную нумерацию. Титульный лист считается страницей 1, задание на проект – страница 2. На последующих страницах проставляются номера, страница 3 – Содержание проекта. В сквозную нумерацию включаются список использованных источников и приложения.

Текст основного содержания записки делится на разделы, пункты и подпункты.

Чертежи должны быть выполнены в соответствии с правилами Единой системы конструкторской документации на листах формата А1. Масштаб и степень детализации должны выбираться исходя из их целесообразности. Чертежи должны быть наглядными.

Для защиты курсовых проектов назначается комиссия из преподавателей кафедры. Проверку и рецензирование курсового проекта проводит руководитель. Все замечания по проекту приводятся в пояснительной записке и исправлению не подлежат. Курсовой проект защищается один раз. В случае получения неудовлетворительной оценки курсовой проект выполняется заново по новому заданию.

КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Задание на курсовую работу выбирается из таблицы вариантов (приложение 2). На основании этой таблицы необходимо заполнить лист индивидуального задания.

Введение

Во введении должны быть отражены следующие аспекты:

– состояние и пути развития электроэнергетики в регионе, РФ;

– значение и роль проектируемой станции;

– особенности технологического процесса производства энергии на проектируемой станции.

При подборе материала необходимо пользоваться современной периодической литературой по электроэнергетике.

Паспорт станции

В паспорте станции приводятся общие параметры и характеристики электроустановки, перечисляется основное оборудование, выбранное на станции, принятые схемные решения (см. приложение 3).

Электроустановки

ЛИТЕРАТУРА

Основная:

1. Основы современной энергетики: Учебник для вузов. В 2-х т. / Под общ. ред. чл.-корр. РАН Е.В. Аметистова. – 4-е изд., перераб. и доп. –

Т.2: Современная электроэнергетика / Под ред. А.П. Бурмана, В.А. Строева. – М.: МЭИ, 2008.

2. Рожкова Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций. – 4-е изд. – М.: Издательский центр «Академия», 2007.

3. Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / Под ред. И.П. Крючкова и В.А. Старшинова. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.

Дополнительная:

4. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения: Справочник. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2008.

5. Электрическая часть станций и подстанций /А.А. Васильев, И.П. Крючков и др. / Под ред. А.А. Васильева. – М.: Энергоатомиздат, 1990.

6. Капранова Г.А. Электрическая часть станций и подстанций / Конспект лекций по курсу «Техника ЭЧС». – Изд. КГЭИ, 2000.

7. ПУЭ 6-е и 7-е изд. – СПб.: Издательство ДЕАН, 2008.

8. Нормы технологического проектирования тепловых электростанций и тепловых сетей ВНТП – 4-е изд. – М.: НИИ Теплоэлектропроект, 1988.

9. Справочник по проектированию электрических сетей / Под ред. Д.Л. Файбисовича. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2005.

10. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: учеб. пособие/ – 5-е изд., стер. – СПб.: БХВ-Петербург, 2013.

Приложение 1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

________________________________________________________

Казанский государственный энергетический университет

Курсовой проект

по дисциплине

Казань 2014

Приложение 2

Таблица 7

Варианты заданий курсового проекта

№	Тип станции – мощность, МВт	Количество, типы и мощность турбин	Номинальное напряжение, кВ ВН СН НН	Мощность/ сопротивление системы, МВА	Количество/длина линий связи ВН с энергосистемой	Количество линий СН
	КЭС-800	4хК-200	220 110 -	3500/0,5	2/250
	ТЭЦ-	ПТ-140/160+ 2хПТ-60/80	110 - 10	1900/0,43	4/60	-
	ТЭЦ-	2хПТ-80/100+ Т-110/120+Р-50	110 - 10	1600/0,65	4/42	-
	КЭС-1200	4хК-300	500 110 -	4000/0,56	2/300
	ТЭЦ-	2хПТ-60/80+ Т-110/120	110 - 10	2690/0,85	4/76	-
	ТЭЦ-	Т-110/120+ПТ-140/160+ПТ-60/80	110 - 10	3100/0,75	2/95	-
	КЭС-2000	4хК-500	500 220 -	4700/0,35	2/400
	ТЭЦ-	2хПТ-80/100+3х ПТ-60/80	110 - 10	2370/0,85	4/58	-
	АЭС-3000	2хРБМК-1500	750 330 -	8300/0,35	2/440
	КЭС-3200	4хК-800	500 220 -	6400/0,45	2/370
	ТЭЦ-	3хПТ-80/100+Р-50	110 - 10	2700/0,65	4/65	-
	ТЭЦ-	2хПТ-140/160+ 2хПТ-60/80	220 - 10	2400/0,55	4/110	-
	КЭС-1200	6хК-200	500 110 -	5500/0,45	2/260
	ТЭЦ-	2хПТ-80/100+Р-50+Т-175/210	220 110 10	2100/0,75	2,164
	ТЭЦ-	2хПТ-60/80+2х Т-110/120	220 - 10	1560/0,85	4/145	-
	КЭС-1800	6хК-300	500 220 -	3500/0,35	2/310
	ТЭЦ-	3хПТ-80/100+2Р-50	110 - 10	1700/0,75	4/78
	ТЭЦ-	ПТ-140/160+ 3хПТ-60/80	220 110 10	1400/0,65	2/150
	КЭС-3000	6хК-500	500 220 -	7500/0,45	2/280
	ТЭЦ-	ПТ-80/100+ 2хТ-110/120+Т-175/210	220 110 10	1100/0,55	2/140
	ГЭС-802	СВ-1500|170-96	500 - -	3500/0,45	4/475	-
	КЭС-4800	6хК-800	550 220 -	7500/0,35	2/220
	ТЭЦ-	2хПТ-140/160+ 3хТ-110/120	220 - 10	1200/0,55	4/130	-
	ТЭЦ-	2хПТ-140/160+2хПТ-80/100+Р-50	220 110 10	1500/0,45	4/120
	АЭС-2000	2хРБМК-1000	750 330 -	8500/0,35	2/540

Графики нагрузки построить самостоятельно, по образцу приведенного примера задания на курсовой проект.

Задание на курсовой проект

Тип станции: ТЭЦ-450 МВт.

Тип турбин: 2xТ-110/120+2xПТ-60/80+Р-50.

ТЭЦ предназначена для тепло- и электроснабжения. Станция выдаёт электрическую энергию на напряжениях 110,10 кВ и связана с энергосистемой при помощи ЛЭП на напряжение 220 кВ.

Вид топлива: основное - газ, резервное - мазут.

Местоположение ТЭЦ в энергосистеме.

Данные энергосистемы:S=9000 МВ А, Xc=0,9, L=200 км.

Графики нагрузок:

Рис. 1 Суточный график выработки Рис. 2 Суточный график потребле-

активной мощности генераторами ния активной мощности по сети

ТЭЦ. 110 кВ.

Рис. 3 Суточный график потребления активной мощности по сети 10 кВ.

Приложение 3

Паспорт станции:

Тип и мощность станции: ТЭЦ-450 МВт.

Связь с энергосистемой на напряжении 220 кВ по двум воздушным линиям. Параметры системы: мощность 2400 МВА, сопротивление 0,65. От шин 110 кВ отходят 4 воздушные линии в районную сеть, на 10 кВ получает питание местная нагрузка.

Расположение: Республика Татарстан, г. Набережные Челны.

Топливо: основное - газ, резервное - мазут.

Система технического водоснабжения: оборотное с градирнями.

Турбины: 2 x Т-110/120+2 х ПТ-60/80+Р-50.

Турбогенераторы типа ТВФ–110/120 и ТВФ-63-2У3. Генераторы имеют высокочастотную систему возбуждения, водородную систему охлаждения.

Блочные силовые трансформаторы типа ТДЦ-80000/110 и ТДЦ-125000/220 и автотрансформаторы связи типа АТДЦТН-125000/220/110.

Трансформаторы собственных нужд: ТДНС-10000/10, ТМНС-6300/10,

ТДН-10000/110.

Распределительные устройства:

На высокое напряжение 220 кВ – схема с двумя рабочими и обходной системами шин с отдельными шиносоединительным и обходным выключателями. На среднее напряжение 110 кВ – схема с одной секционированной и обходной системами шин с отдельными секционным и обходным выключателями.

Электрические аппараты и проводники напряжением выше 1кВ:

– выключатели: элегазовые ВГУ-220-45У1, ВГУ-110-45У1,

маломасляные МГГ-20-90У3, вакуумные ВВЭ-М-10;

– разъединители: для наружной установки РНДЗ-2-220/1000У1,

РНДЗ-2-110/1000У1, внутренней установки РВП-20/12500УЗ, РВРЗ.1- 20/8000У3;

– проводники: гибкие сталеалюминиевые провода АС-300/48, комплектный пофазно-экранированный токопровод ТЭКН-20-10000-300, ГРТЕ-10-8550-250; жесткие шины ША 60х6;

измерительные трансформаторы: тока: наружной установки ТФЗМ-220-УI, встроенные ТШЛ-10, ТШЛ-20, ТЛ-10.ТЛ-20;

напряжения: наружной установки НКФ-220, внутренней установки ЗНОЛ-10, ЗНОМ-20, НАМИ-10.

Распределительные устройства 220 и 110 кВ выполнены открытого типа, собственных нужд 6 кВ – комплектного типа внутренней установки с шкафами типа К-104 М.

Выбор трансформаторов

Выбор трансформаторов для схемы 1:

, МВА (2)

Для : МВА

Выбираем трансформаторы марки: ТДН-80000/110

Для : МВА

Выбираем трансформаторы марки: ТДЦ-80000/110

Для : МВА

Выбираем трансформатор марки: ТД-80000/220

Выбор трансформаторов для схемы 2:

Трансформаторы связи выбираются по 4 расчетным режимам:

Нормальный режим зимой:

Нормальный режим летом:

Авария в системе летом:

Отключение одного генератора зимой от ГРУ:

По максимальной мощности аварии в системе летом выбираем трансформатор типа: ТДЦН-125000/110

Для : МВА

Выбираем трансформаторы марки: ТДЦ-80000/110

Для : МВА

Выбираем трансформатор марки: ТД-80000/220

Выбор трансформаторов для схемы 3:

Для :

Выбираем трансформаторы марки: ТДН-80000/110

Для :

Выбираем трансформаторы марки: ТДЦ-125000/110

Для :

Выбираем трансформаторы марки: ТДЦ-80000/110

Для :

Выбираем трансформатор марки: ТД-80000/220

Выбор автотрансформаторов для схемы 1:

(3)

1) Нормальный режим зимой:

2) Нормальный режим летом:

3) Авария в системе летом:

4) Отключение одного генератора зимой от СН:

По максимальному перетоку аварии в системе летом выбираем автотрансформатор типа: АТДЦТН-125000/220/110

Так как количество блоков на СН в вариантах одинаковое, то для схемы 2 и 3 выбираем автотрансформаторы той же марки.

Основные параметры трансформаторов приведены в табл. 2.

Таблица 2

Основные параметры трансформаторов

Тип трансформатора	Sном., МВ А	Напряжения обм., кВ	Потери, кВт	, %	Iхх , %
ВН	СН	НН	Рхх	Рк	ВН-СН	ВН-НН	СН-НН
ТДЦ- 80000/110			-	10,5			-		-	0,6
ТДН -80000/110			-	10,5			-	10,5	-	0,45
ТДЦ -125000/110			-	10,5			-	10,5	-	0,55
ТДЦН -125000/110			-	10,5			-			0,55
АТДЦТН-125000/220/110				38,5						0,4
ТД -80000/220			-	10,5			-		-	0,45

Типы выбранных трансформаторов и автотрансформаторов по вариантам сведем в табл. 3.

Таблица 3

Типы выбранных трансформаторов и автотрансформаторов по вариантам

	Вариант 1	Вариант 2	Вариант 3
ТДЦ- 80000/110	Т3, Т4	Т3, Т4	Т5, Т6
ТДЦ -125000/110	-	-	Т3, Т4
ТДН -80000/110	Т1, Т2	-	Т1, Т2
ТД -80000/220	Т5	Т5	Т7
ТДЦН -125000/110	-	Т1, Т2	-
АТДЦТН-125000/220/110	АТC1 , АТC2	АТC1 , АТC2	АТC1 , АТC2

4. Технико-экономическое сравнение вариантов схем

Для каждого варианта структурной схемы проектируемой электростанции определяют: капиталовложения в ту часть проектируемого объекта, которая связана с варьируемыми присоединениями структурной схемы; потери энергии в трансформаторах за расчетный год; математическое ожидание недоотпущенной генераторами в систему электроэнергии M(∆W_г) из-за отказов в элементах структурной схемы и ущерб. Затем на основании этих основных показателей по формуле вычисляют значение целевой функции приведенных затрат З, которая дает комплексную количественную оценку экономичности и надежности сопоставляемых вариантов структурной схемы.

Расчетная стоимость трансформатора характеризует полные капитальные затраты – ее определяют умножением заводской стоимости трансформатора на коэффициент γ, учитывающий дополнительные расходы на его доставку, строительную часть и монтаж. Значение этого коэффициента зависит от уровня высшего напряжения, мощности и исполнения трансформатора и лежит в диапазоне от 1,3 до 2,0. В расчетную стоимость ячейки входит не только стоимость электрических аппаратов присоединения (выключателя, разъединителей, трансформатора тока, ошиновки), но и стоимость строительно-монтажных работ.

Надежность сравниваемых вариантов структурной схемы обычно неодинакова. Поэтому приведенные затраты надо рассчитывать по полной форме включая ущерб от ненадежности структурной схемы.

Для каждого варианта структурной схемы районной электростанции рассчитываются недоотпуск электроэнергии в систему и соответствующий ущерб от отказов трансформаторов (автотрансформаторов) блоков. Последствия от нарушения связи между РУ ВН и РУ СН учитывают лишь в тех случаях, когда они выражаются в аварийном снижении мощности энергоблоков или нарушении электроснабжения потребителей сети СН.

Технико-экономический расчет заключается в нахождении расчетных приведенных затрат:

З= К+И+У (тыс. руб.),

где К– капиталовложения в трансформаторы, автотрансформаторы и ячейуи РУ; И – издержки на обслуживание и амортизацию и потери в силовых трансформаторах; У – ущерб от недоотпуска электроэнергии.

Расчет капиталовложений для схемы 1:

Рис. 10. Структурная схема ТЭЦ (1 вариант).

Рассчитаем капиталовложения в трансформаторы и в автотрансформаторы:

где, -коэффициент монтажа.

1475100 тыс. руб.

Рассчитаем капиталовложения в РУ:

724900 тыс. руб.

2200000 тыс. руб.

Расчет издержек для схемы 1:

- издержки на обслуживание ТЭЦ.

- амортизационные издержки.

- издержки на потерю электроэнергии в трансформаторах и автотрансформаторах.

44000 тыс. руб.

140800 тыс. руб.

, тыс. руб.

Рассчитаем для автотрансформаторов:

Рассчитаем для трансформаторов :

Рис. 11. Графики нагрузок трансформаторов

Рассчитаем для трансформаторов :

Рис. 12. Графики нагрузок трансформаторов

Рассчитаем для трансформатора :

Рис. 13. Графики нагрузок трансформатора

Потери во всех трансформаторах:

Суммарные издержки:

194841,15 тыс. руб/год.

Ущерб от недоотпуска электроэнергии:

Для :

6526,3 ч.

Для :

5650,48 ч.

Для :

4708,73 ч.

Для :

1230,73 ч.

33,6

0,004

Тогда:

Расчет капиталовложений для схемы 2:

Рис. 14. Структурная схема ТЭЦ (2 вариант)

Капиталовложения в трансформаторы и в автотрансформаторы:

1685100 тыс. руб.

Капиталовложения в РУ:

819800 тыс. руб.

2504900 тыс. руб.

Расчет издержек для схемы 2:

- издержки на обслуживание ТЭЦ.

- амортизационные издержки.

- издержки на потерю электроэнергии в трансформаторах и автотрансформаторах.

50098 тыс. руб.

160313.6 тыс. руб.

, тыс. руб.

Рассчитаем для автотрансформаторов:

Рассчитаем для трансформаторов :

Рассчитаем для трансформаторов :

Рассчитаем для трансформатора :

Потери во всех трансформаторах:

Суммарные издержки:

220696.33 тыс. руб/год.

Ущерб от недоотпуска электроэнергии:

Для :

2392.72 ч.

18,3

0,004

Для :

5650,48 ч.

Для :

4708,73 ч.

Для :

1230,73 ч.

33,6

0,004

Тогда:

Расчет капиталовложений для схемы 3:

Рис.15. Структурная схема ТЭЦ (3 вариант).

Капиталовложения в трансформаторы и в автотрансформаторы:

1895100 тыс. руб.

Капиталовложения в РУ:

839300 тыс. руб.

2734400 тыс. руб.

Издержки для схемы 3:

- издержки на обслуживание ТЭЦ.

- амортизационные издержки.

- издержки на потерю электроэнергии в трансформаторах и автотрансформаторах.

54688 тыс. руб.

175001.6 тыс. руб.

, тыс. руб.

Рассчитаем для автотрансформаторов:

Рассчитаем для трансформаторов :

Рис. 16. Графики нагрузок трансформаторов

Рассчитаем для трансформаторов :

Рис. 17. Графики нагрузок трансформаторов

Рассчитаем для трансформаторов :

Рассчитаем для трансформатора :

Потери во всех трансформаторах:

Суммарные издержки равны:

247961.64 тыс. руб/год.

Ущерб от недоотпуска электроэнергии:

Для :

9355.13 ч.

33,79

0,004

Для :

6526.3 ч.

Для :

5650,48 ч.

Для :

4708,73 ч.

Для