Расчет годовых потерь энергии в трансформаторах
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1
по дисциплине:
Электрические станции и подстанции
на тему: Выбор трансформаторов на электростанциях. Технико-экономическое сравнение структурных схем
Специальность 5В071800 - Электроэнергетика
Выполнил студент группы БЭ-10-08
Булатов Е.С.
№ зачетной книжки 104143
Руководитель: доцент Михалкова Е.Г.
«____» ___________________ 20___г.
Алматы 2013
Содержание
| Цели и задачи работы | ||
| Объем и содержание расчетно-графической работы | ||
| 2.1 Исходные данные | ||
| Выбор трансформаторов | ||
| 3.1 Выбор трансформаторов для варианта 1 | ||
| 3.2 Выбор трансформаторов для варианта 2 | ||
| Расчет годовых потерь энергии в трансформаторах | ||
| 4.1 Расчет годовых поерь для варианта 1 | ||
| 4.2 Расчет годовых поерь для варианта 2 | ||
| Технико-экономическое сравнение вариантов | ||
| Заключение | ||
| Список литературы |
1 Цель и задачи работы
Целью работы является закрепление теоретических знаний и развитие у студентов самостоятельности в решении поставленных задач, приобретение практических навыков работы с технической литературой, нормативными и техническими условиями ЭВМ.
Задачи РГР:
- выбор типа, количества и мощности трансформаторов;
- расчет годовых потерь энергии в трансформаторах;
- выбор принципиальной (структурной) схемы станций;
- выполнение чертежа принципиальной схемы электрических соединении ТЭЦ.
 |
Объем и содержание расчетно-графической работы
Исходные данные
Исходные данные для выполнения этой работы взяты из РГР по дисциплине «Электроэнергетика» и представлены в таблице 1.
Таблицa 1 – Исходные данные для выполнения работы
| ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛИ | |
| Вид топлива | Газ |
| Число и мощность генераторов, МВт | 2/60; 2/32 |
| Количество и мощность линий нагрузки на генераторном напряжении, МВт | 17/3 |
| Расход на с.н., % от Руст. Ген | |
| Номинальное напряжение РУСН, МВт | |
| Количество линий и мощность нагрузок РУСН, МВт | 2/16 |
| Продолжительность нагрузок, зима – лето | 180/185 |
| Номинальное напряжение линий связи с системой, кВ | |
| Количество линий и их длина, км | 2/90 |
В соответствии с исходными данными, выберем турбогенераторы:
ТВФ-60-2 - турбогенератор с водородным охлаждением форсирования, с косвенным водородным охлаждением обмоток статора и непосредственным водородным охлаждением ротора, с системой возбуждения от машинного возбудителя постоянного тока.
ТВC-32-2 – турбогенератор с косвенным водородным охлаждением обмоток статора, с системой возбуждения от машинного возбудителя постоянного тока.
Таблица 2 – Основные технические данные турбогенераторов
| Тип турбогенератора | ТВС-32 | ТВФ-60-2 |
| Частота вращения, об/мин | ||
| Номинальная мощность, МВ.А | ||
| Номинальное значение cosf | 0,8 | 0,8 |
| Номинальный ток статора, кА | 3,67/2,2 | 6,88/4,125 |
| Номинальное напряжение статора, кВ | 6,3 10,5 | 6,3 10,5 |
| Номинальное значение КПД, % | 98,3 | 98,5 |
| Сверхпереходное индуктивное сопротивление xd , о.е. | 0,151/0,159 | 0,195/0,146 |
| Система возбуждения | М | М |
| Охлаждение обмоток статора ротора | КВР | КВР |
| НВР | НВР | |
| Общая масса, т | 69,2 | 111,2 |
| Масса ротора. т | 16,2 | 24,2 |
Для выбора числа и мощности трансформаторов и выполнения технико-экономических расчетов по определению наиболее целесообразного варианта структурной схемы необходимо построение суточных графиков нагрузки трансформатора. Эти графики строятся для каждого варианта структурной схемы для зимнего и летнего периодов. График выдачи мощности в энергосистему получают как разность генерируемой мощности и потребляемой мощности с шин станции с учётом потребления на собственные нужды:
где 
При переменном графике выработки электроэнергии электростанцией расход мощности на её собственные нужды можно определить по формуле:
где Рi(t) - мощность, отдаваемая с шин станции за время t, МВт;
Руст – установленная мощность станции (блока), МВт;
Рс.н.мах – максимальная мощность собственных нужд, определяемая из таблицы с учётом типа станции вида топлива.
Рисунок 1 – Вариант 1
Таблица 3 – Баланс мощностей
| Определяемый параметр | Период года/часы | 0-8 | 8-18 | 18-24 |
| 1 Выработка мощности Г-1, Г-2, МВт | зима лето | |||
| 2 Выработка мощности Г-3, Г-4, МВт | зима лето | 57,6 44,8 | 51,2 | 57,6 44,8 |
| 3 Нагрузка с.н. Г-1, Г-2, МВт | зима лето | 7,56 5,88 | 8,4 6,72 | 7,56 5,88 |
| 4 Нагрузка с.н. Г-3, Г-4, МВт | зима лето | 4,032 3,136 | 4,48 3,584 | 4,032 3,136 |
| 5 Нагрузка на 10 кВ, МВт | зима лето | 35,7 | 35,7 | 35,7 |
| 6 Загрузка Т-1 и Т-2, МВт (суммарная) | зима лето | 49,44 27,12 | 60,6 38,28 | 49,44 27,12 |
| 7 Загрузка каждого из тр-ров Т-1 и Т-2, МВт | зима лето | 29,72 13,56 | 30,3 19,14 | 29,72 13,56 |
| 8 Нагрузка на 110 кВ, МВт | зима лето | 25,6 | 22,4 | 25,6 |
| 9 Загрузка обмоток 10 кВ Т-3 и Т-4, МВт | зима лето | 26,784 20,832 | 29,76 23,808 | 26,784 20,832 |
| 10 Загрузка обмоток 110 кВ Т-3 и Т-4, МВт | зима лето | 11,92 13,21 | 14,3 15,59 | 11,92 13,21 |
| 11 Загрузка обмоток 220 кВ Т-3 и Т-4, МВт | зима лето | 38,704 34,042 | 44,06 39,398 | 38,704 34,042 |
Рисунок 2 – Вариант 2
Таблица 4 – Баланс мощностей
| Определяемый параметр | Период, года/часы | 0-8 | 8-18 | 18-24 |
| 1 Выработка мощности Г-1, Г-2, МВт | зима лето | |||
| 2 Выработка мощности Г-3, Г-4 МВт | зима лето | 57,6 44,8 | 51,2 | 57,6 44,8 |
| 3 Нагрузка с.н. Г-1, Г-2, МВт | зима лето | 7,56 5,88 | 8,4 6,72 | 7,56 5,88 |
| 4 Нагрузка с.н. Г-4-Г5, МВт | зима лето | 4,032 3,136 | 4,48 3,584 | 4,032 3,136 |
| 5 Нагрузка на 10 кВ, МВт | зима лето | 35,7 | 35,7 | 35,7 |
| 6 Загрузка Т-1 и Т-2, МВт (суммарная) | зима лето | 49,44 27,12 | 60,6 38,28 | 49,44 27,12 |
| 7 Загрузка каждого из тр-ров Т-1 и Т-2, МВт | зима лето | 29,72 13,56 | 30,3 19,14 | 29,72 13,56 |
| 8 Нагрузка на 110 кВ, МВт | зима лето | 25,6 | 22,4 | 25,6 |
| 9 Переток мощности с 110 кВ каждого из трансформаторов Т-1 и Т-2 на 220 кВ | зима лето | 11,92 13,21 | 14,3 15,59 | 11,92 13,21 |
| 10 Загрузка обмоток 110 кВ каждого из трансформаторов Т-1 и Т-2 | зима лето | 12,8 | 11,2 | 12,8 |
Выбор трансформаторов
Выбор трансформатора для варианта 1
Трансформаторы Т-1 и Т-2 по условию нормального режима из таблицы 3:
где 
= 0,8.
В режиме передачи наибольшей мощности с учетом 40% перегрузки:
Для принятой схемы баланс мощностей в нормальном режиме сохраняется.
Рассмотрим возможные аварийные режимы:
а) при отключении Т-1 в зимний максимум генераторы Г-1, Г-2 покрывают нагрузку 51 МВт на 10 кВ. Обмотки 110 кВ каждого из Т-3 и Т-4 будут загружены мощностью 32:2 = 16 МВт.
б) при отключении Г-1 зимний максимум через Т-1 для снабжения потребителей 10 кВ будет передаваться мощность:
.
Обмотки 10 кВ Т-3 и Т-4 будут загружены на мощность, равную 55,8 МВт.
Таким образом, максимальная мощность из всех нормальных и аварийных режимов равна 60,6 МВт
.
Выбираем 2 трансформатора типа ТДЦ-80000/110: трехфазный трансформатор с принудительной циркуляцией масла и воздуха, номинальной мощности 80 МВА, класс напряжения обмотки ВН 110 кВ.
Мощность трансформатора Т-3 и Т-4 определяется из условий нормального и наиболее загруженного режимов:
Приняты к установке 2 трансформатора типа ТДТН – 40000/220: трансформатор трехобмоточный, масляный с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха, трехфазный с регулированием напряжения под нагрузкой, номинальной мощности 40 МВА, класс напряжения обмотки ВН 220 кВ
Выбор трансформатора для варианта 2
Мощность трансформаторов Т-1 и Т-2 по условию нормального режима определяется:
По условию аварийного отключения Т-1:
По условию выдачи наибольшей мощности:
Принимаем к установке 2 трансформатора типа ТДТН – 40000/110: трансформатор трехобмоточный, масляный с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха, трехфазный с регулированием напряжения под нагрузкой, номинальной мощности 40 МВА, класс напряжения обмотки ВН 110 кВ
Мощность трансформатора Т-3 и Т-4 определяется из условий нормального и наиболее загруженного режимов:
Принимаем к установке 2 трансформатора типа ТД-80000/220: трансформатор трехобмоточный, масляный с естественной циркуляцией масла, номинальной мощности 80 МВА, класс напряжения обмотки ВН 220 кВ
Расчет годовых потерь энергии в трансформаторах
Географический район расположения станции – Центральный Казахстан: зима – 180 суток (Дз), лето – 185 (Дл), годовая эквивалентная температура - +10ºС. Удельная стоимость потерь энергии в соответствии с [4] принята 0,0115 у.е./кВ∙ч.
Расчет для варианта схемы 1
Трансформатор Т-1, Т-2 – ТДЦ-80000/110. Паспортные данные, необходимые для дальнейших расчетов. Для этого трансформатора – 
, 
, 
Годовые потери энергии в стали [4]:
Трансформатор Т-3 и Т-4 – ТДТН – 40000/220.
Для этого трансформатора – 
, 
, 
Годовые потери энергии в стали одного трансформатора:
Годовые потери энергии в меди в трехобмоточном трансформаторе определяются для каждой из обмоток НН, ВН, СН в соответствии с их загрузкой.
Расчет для варианта схемы 2
Годовые потери энергии в трансформаторах Т-1 и Т-2 типа ТДТН 40000/110. Из [3] для этих трансформаторов 
, 
Годовые потери в трансформаторе Т-3 и Т-4, типа ТД-80000/220. Из [3] для этого трансформатора: 
, 
