Пример составления структурной схемы КЭС и выбора основного электрооборудования

Исходные данные. КЭС имеет связь с энергосистемой мощностью 7000 МВт по двум линиям электропередач напряжением 500 кВ. Сопротивление энергосистемы в относительных единицах приведенное к номинальным параметрам системы – Х_*с=0,8. Длина линий электропередач 400 км.

Вырабатываемая на КЭС электроэнергия будет выдаваться на двух напряжениях: 300 МВт местному промышленному району нагрузки на напряжение 220 кВ и по двум линиям 500 кВ в систему. Аварийный резерв системы Р_рез=700 МВт. Допустимая потеря генерирующей мощности по условию устойчивости Р_{доп.уст}=900 МВт. КЭС работает в базовом режиме. Мощность собственных нужд КЭС Р_с.н=0.06·Р_кэс. Минимальная нагрузка на 220 кВ составляет 250 МВт.

Решение. Согласно ранее изложенным указаниям составляем 2 технически возможных варианта структурной схемы (представлены на рис. 3). В соответствии с рекомендациями для обоих вариантов предусматриваем установку четырех блоков единичной мощностью по 500 МВт. Принимаем к установке генераторы ТВВ-500-2ЕКУЗ с параметрами P _ном =500 МВт, U _ном =20 кВ, cosφ _ном =0,85,  схема соединения обмоток статора.

Рис. 3   

Максимальная нагрузка сети 220 кВ (300 МВт) значительно меньше мощности блока (500 МВт). Поэтому в выбранных вариантах с отдельными автотрансформаторами связи между РУ высшего и среднего напряжений к РУ 220 кВ целесообразно присоединить только один блок (вариант 1) или осуществлять электроснабжение сети 220 кВ через два автотрансформатора связи (АТС1 и АТС2), подключив все блоки к РУ 500 кВ (вариант 2).

Генераторы соединяем с повышающими трансформаторами по схеме единичного блока. Применение укрупненных или объединенных блоков исключается, так как мощность такого блока будет превышать Р_{доп.уст}=900 МВт. Генераторные выключатели предусматриваем во всех блоках.

Выбираем трансформаторы и автотрансформаторы структурной схемы.

Расчетная мощность трансформатора блока

По справочнику выбираем трансформатор с номинальной мощностью ближайшей большей по отношению к расчетной, т.е. S _ном = 630 МВ·А.

Таким образом, к РУ 500 кВ в обоих вариантах генераторы подключаем через трансформаторы типа ТЦ-630000/500, а к РУ 220 кВ (вариант 1) через трансформатор типа ТЦ-630000/220.

В варианте 1 связь между РУ 500 и 220 кВ должна быть очень надежной, так как энергоблок Г4 не может работать изолированно на сеть 220 кВ: максимальная нагрузка местного района меньше мощности блока.

Поэтому выбираем два автотрансформатора связи АТС1 и АТС2.

Для оценки S _расч в нормальном режиме максимальная нагрузка на каждый АТС составляет 100 МВА

 а при отказе одного АТС-200 МВА.

При отказе блока Г4 в период максимума нагрузок максимальная нагрузка на один АТС будет равна:

.

При отказе АТС в период максимальных нагрузок, когда блок №4 выведен в плановый ремонт, оставшийся в работе АТС будет передавать мощность

.

Анализ нормального и аварийного режима показывает, что S _расч =294 МВ·А.

С учетом перегрузки S _ном АТС должна быть

.

Выбираем два автотрансформатора типа АТДЦТН с S _ном =250 МВ·А.

В варианте 2 для обеспечения необходимой надежности электроснабжения промышленного района нагрузки предусматриваем также два автотрансформатора связи АТС1 и АТС2. При отказе одного АТС в период максимума нагрузки

.

тогда .

С учетом возможности дальнейшего роста нагрузки сети 220 кВ выбираем два автотрансформатора типа АТД ЦТН с S _ном =320 МВ·А.

Далее произведем технико-экономическое сравнение вариантов структурных схем. Как правило, экономически целесообразный вариант определяется минимумом приведенных затрат.

В связи с учебным характером проекта сравнение вариантов можно произвести по капиталовложениям в сооружение электроустановки. Для уменьшения объема вычислений целесообразно исключить из расчета капиталовложения, которые являются одинаковыми для всех вариантов.

Результаты подсчета капиталовложений приведем в таблице 1.

Таблица 1

В результате по минимуму капиталовложений оказывается наилучшим вариант 1, который и принимаем к дальнейшему рассмотрению.