Общие принципы при разработке структурной схемы

Структурная схема теплоэлектроцентрали зависит от единичной и суммарной мощности агрегатов и от соотношения суммарной генераторной мощности и минимальной мощности местной нагрузки.

Схемы электрических соединений ТЭЦ с турбогенераторами мощностью до 110 МВт могут выполняться с шинами генераторного распределительного устройства (ГРУ). Число агрегатов обычно не превышает трех-четырех. При большей мощности турбогенераторов схемы ТЭЦ выполняются блочного типа. Питание потребителей электрической энергии, осуществляется отпайкой от блока генератор-трансформатор путем подключения потребительских трансформаторов или реакторов. Схемы ТЭЦ смешанного типа содержат как блоки генератор – трансформатор, так и генераторы, подключенные к шинам ГРУ и имеющие связь с системой через трансформаторы связи .

При наличии местной нагрузки не только на генераторном, но и на среднем напряжении (110 кВ) структурная схема выполняется с авто-трансформаторами связи.

Исходя из требований надежности теплоснабжения потребителей, применяют только единичные блоки: отказ элементов объединенного или укрупненного блока привел бы к потере двух теплофикационных блоков и возможному при этом ограничению теплоснабжения потребителей. Это условие справедливо для современных мощных ТЭЦ с агрегатами 100 и 250 МВт, которые сооружаются для тепло- и электроснабжения больших городов и крупных промышленных предприятий.

Питание близлежащих районов нагрузки может осуществляться ответвлением от генераторов нескольких блоков через реактор (генераторное напряжение 10,5 кВ). Ответвление выполняют между генераторным выключателями блочным трансформатором. Это повышает надежность электроснабжения местных потребителей, так как при наиболее вероятных повреждениях в технологической части блока отключается генераторный выключатель, а питание местной нагрузки сохраняется через блочный трансформатор.

Нагрузка потребителей электроэнергии, генераторов станции и С.Н. при проектировании ТЭЦ может задаваться двумя способами. При первом способе нагрузка задается суточными графиками (зимним и летним), при втором способе – параметрами, характеризующими графики нагрузки.

Для ТЭЦ предпочтительнее характеризовать нагрузку соответствующими графиками известных потребителей электроэнергии

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Рис. 7. Структурная схема ТЭЦ (1 вариант)

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Рис. 8. Структурная схема ТЭЦ (2 вариант)

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Рис. 9. Структурная схема ТЭЦ (3 вариант)

Выбор силовых трансформаторов и автотрансформаторов

Выбор трансформаторов

Выбор трансформаторов для схемы 1:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru , Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru МВА (2)

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru : Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru МВА

Выбираем трансформаторы марки: ТДН-80000/110

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru : Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru МВА

Выбираем трансформаторы марки: ТДЦ-80000/110

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru : Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru МВА

Выбираем трансформатор марки: ТД-80000/220

Выбор трансформаторов для схемы 2:

Трансформаторы связи Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru выбираются по 4 расчетным режимам:

Нормальный режим зимой:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Нормальный режим летом:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Авария в системе летом:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Отключение одного генератора зимой от ГРУ:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

По максимальной мощности Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru аварии в системе летом выбираем трансформатор типа: ТДЦН-125000/110

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru : Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru МВА

Выбираем трансформаторы марки: ТДЦ-80000/110

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru : Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru МВА

Выбираем трансформатор марки: ТД-80000/220

Выбор трансформаторов для схемы 3:

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru : Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru МВА

Выбираем трансформаторы марки: ТДН-80000/110

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru : Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Выбираем трансформаторы марки: ТДЦ-125000/110

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru : Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru МВА

Выбираем трансформаторы марки: ТДЦ-80000/110

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru : Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru МВА

Выбираем трансформатор марки: ТД-80000/220

Выбор автотрансформаторов для схемы 1:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru (3)

1) Нормальный режим зимой:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

2) Нормальный режим летом:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

3) Авария в системе летом:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

4) Отключение одного генератора зимой от СН:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

По максимальному перетоку Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 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., МВА Напряжения обм., кВ Потери, кВт Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru , % 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(∆Wг) 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= Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru К+И+У (тыс. руб.),

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

Расчет капиталовложений для схемы 1:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Рис. 10. Структурная схема ТЭЦ (1 вариант)

Рассчитаем капиталовложения в трансформаторы и в авто-трансформаторы:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

где, Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru – коэффициент монтажа.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

= 1475100 тыс. руб.

Рассчитаем капиталовложения в РУ:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

=724900 тыс. руб.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 2200000 тыс. руб.

Расчет издержек для схемы 1:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru – издержки на обслуживание ТЭЦ.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru – амортизационные издержки.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru – издержки на потерю электроэнергии в трансформаторах и автотрансформаторах.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 44000 тыс. руб.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 140800 тыс. руб.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru , тыс. руб.

Рассчитаем Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru для автотрансформаторов:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Рассчитаем Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru для трансформаторов Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Рис. 11. Графики нагрузок трансформаторов Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru Рассчитаем Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru для трансформаторов Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Рис. 12. Графики нагрузок трансформаторов Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Рассчитаем Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru для трансформатора Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Рис. 13. Графики нагрузок трансформатора Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Потери во всех трансформаторах:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Суммарные издержки:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 194841,15 тыс. руб/год.

Ущерб от недоотпуска электроэнергии:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 6526,3 ч.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 5650,48 ч.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 4708,73 ч.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 1230,73 ч.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 33,6

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 0,004

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Тогда:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Расчет капиталовложений для схемы 2:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Рис. 14. Структурная схема ТЭЦ (2 вариант)

Капиталовложения в трансформаторы и в автотрансформаторы:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

=1685100 тыс. руб.

Капиталовложения в РУ:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

=819800 тыс. руб.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 2504900 тыс. руб.

Расчет издержек для схемы 2:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru – издержки на обслуживание ТЭЦ.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru – амортизационные издержки.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru – издержки на потерю электроэнергии в трансформаторах и автотрансформаторах.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 50098 тыс. руб.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 160313.6 тыс. руб.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru , тыс. руб.

Рассчитаем Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru для автотрансформаторов:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Рассчитаем Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru для трансформаторов Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Рассчитаем Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru для трансформаторов Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Рассчитаем Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru для трансформатора Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Потери во всех трансформаторах:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Суммарные издержки:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 220696.33 тыс. руб/год.

Ущерб от недоотпуска электроэнергии:

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 2392.72 ч.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 18,3

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 0,004

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 5650,48 ч.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 4708,73 ч.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 1230,73 ч.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 33,6

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 0,004

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Тогда:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Расчет капиталовложений для схемы 3:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Рис.15. Структурная схема ТЭЦ (3 вариант)

Капиталовложения в трансформаторы и в автотрансформаторы:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

=1895100 тыс. руб.

Капиталовложения в РУ:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 839300 тыс. руб.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 2734400 тыс. руб.

Издержки для схемы 3:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru – издержки на обслуживание ТЭЦ.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru – амортизационные издержки.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru – издержки на потерю электроэнергии в трансформаторах и автотрансформаторах.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 54688 тыс. руб.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 175001.6 тыс. руб.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru , тыс. руб.

Рассчитаем Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru для автотрансформаторов:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Рассчитаем Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru для трансформаторов Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Рис. 16. Графики нагрузок трансформаторов Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru .

Рассчитаем Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru для трансформаторов Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Рис. 17. Графики нагрузок трансформаторов Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Рассчитаем Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru для трансформаторов Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Рассчитаем Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru для трансформатора Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Потери во всех трансформаторах:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Суммарные издержки равны:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 247961.64 тыс. руб/год.

Ущерб от недоотпуска электроэнергии:

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 9355.13 ч.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 33,79

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 0,004

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 6526.3 ч.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 5650,48 ч.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 4708,73 ч.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Для Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru :

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 1230,73 ч.

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 33,6

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru 0,004

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Тогда:

Общие принципы при разработке структурной схемы - student2.ru

Таблица 4

Результаты технико -экономического расчета

  Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3
Капиталовложения К, тыс.руб
Издержки, тыс.руб/год 194841.15 220696.33 247961.64
Приведенные затраты, тыс.руб/год 460876,53 100% 522195,4 113% 578713,9 125%

Вывод: Для дальнейшего расчета выбираем схему 1.

Наши рекомендации