Выбор трансформаторов в структурной схеме ТЭЦ

Трансформаторы на ТЭЦ служат для связи ГРУ с энергосистемой и электроснабжения потребителей собственных нужд. Обычно на ТЭЦ устанавливаются два трансформатора связи. Повышающие трансформаторы в схеме ТЭЦ служат для выдачи избыточной мощности в энергосистему.

Мощность, передаваемая через трансформаторы связи, определяется с учетом разных значений cosφ генераторов, нагрузки и потребителей собственных нужд, МВА.

                               (5.1)

Где Р_н, Q _н – суммарные активная и реактивная нагрузки на генераторном напряжении;

  Р_с.н.. Q _с.н. – активная и реактивная нагрузки собственных нужд.

Передаваемая через трансформаторы связи мощность изменяется в зависимости от режима работы генераторов и графика нагрузки потребителей. При отсутствии таких графиков определяют мощность, передаваемую через трансформатор, в трех режимах: в режиме минимальных нагрузок, подставляя в формулу (5.1) Р_{н min} , Q _{н min} , находят S_1расч; в режиме максимальных нагрузок (Р_{н max} , Q _{н max}) находят S _2расч ; в послеаварийном режиме при отключении самого мощного генератора и максимальной нагрузке потребителей (изменяется величина ∑Р_г, ∑Q_г) находят S _зрасч .

По наибольшей расчетной нагрузке определяется мощность трансформаторов связи. При установке двух трансформаторов

где К_пг=1,4 учитывает допустимую перегрузку трансформатора.

При наличии среднего напряжения в качестве трансформаторов связи выбираются трехобмоточные трансформаторы или автотрансформаторы. Выбор типа трансформаторов связи зависит от комбинации повышенных напряжений, на которых выдается мощность электростанции. При комбинации напряжений 110-220/35/10 выбираются трехобмоточные трансформаторы. Если U_в=350-740 кВ, а U_с=110-220кВ, то тогда выбирают к установке силовые автотрансформаторы.

В связи с реверсивным режимом работы трансформаторов связи необходимо предусмотреть устройства для регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) на стороне ВН.

Пример составления структурной схемы ТЭЦ и выбор основного оборудования

Пример 6.

Разработать схему выдачи мощности ТЭЦ, на которой по тепловым нагрузкам выбраны к установке 3 турбины мощностью 60 МВт каждая (ПТ-60). Нагрузка на шинах 10 кВ в максимальном режиме равна 100 МВт, в минимальном - 75 МВт, cosφ _н =0,91, Т_м=5800 ч. Нагрузка на шинах 35 кВ в максимальном режиме равно 23 МВт, в минимальном 14 МВт, cosφ _н =0,92. Вся остальная мощность выдается в сеть 110 кВ. Нагрузку собственных нужд принять равной 10% от установленной мощности, cosφ _н =0,8.

Решение.

По [6] из стандартного ряда мощностей турбогенератора по мощности турбин и числу оборотов выбираем генераторы равной или несколько большей мощности. Принимаем генераторы типа ТВФ–63-2 с Р_г=63 МВт, cosφ=0,8.

Намечаем два варианта схемы выдачи мощности электрической станции (рис. 5.2). В обоих вариантах предусматривается установка двух трехобмоточных трансформаторов связи для обеспечения надежного электроснабжения нагрузки на напряжении 35 кВ и выдачи всей избыточной мощности в сеть 110 кВ. Рассматриваемые варианты по степени надежности можно считать одинаковыми, поэтому сравнение производится без учета ущерба от недоотпуска электроэнергии

               а)                                          б)

Рис.5.2 Схемы выдачи мощности ТЭЦ к примеру 6

а - первый вариант, б – второй вариант

Выбираем трансформаторы связи по условиям баланса мощности на шинах низшего напряжения по формуле (5.1)

В первом варианте,

Примечание. Реактивная мощность определяется по выражению Q = Р∙tqφ,

где tgφ определяется по известному значению cosφ.

Отрицательные значения результирующих величин в скобках под корнем в выражении S₃ показывают, что при отключении одного генератора мощность передается с шин 110 кВ на шины 10 кВ.

При отключении одного генератора соответственно снижен расход на собственные нужды.

Мощность трансформатора выбирается по наибольшему перетоку S₁ = 57 МВ∙А. Согласно выражению (5) первой части пособия,                 

Выбираем трансформатор ТДТН-40000/110 мощностью

40МВ, DР_к.з.=230 кВт, DР_х.х.= 63 кВт, соотношение мощностей обмоток в процентах 100:100:100.

Во втором варианте,

Выбираем трансформатор ТДЦТН-80000/110 мощностью 80 МВ∙А; DР_к.з.=390 кВт; DР_х.х.= 102 кВт; соотношение мощностей обмоток ВН, СН и НН 100:100:100 в процентах.

Во втором варианте при отключении одного трансформатора и передаче мощности S₁  второй будет перегружаться на 150%, что допустимо лишь в зимние сутки на 1 ч. В другое время ограничивается выдача мощности до 1,4 S_т, т.е. 112 МВ∙А. Проверка трансформаторов с учетом реальных графиков по нагрузочной способности подробно (с примером) изложена в [ /7, с.330/].

Учитывая, что аварийные и плановые отключения трансформаторов редки, принимаем к установке трансформаторов мощностью 80 МВ∙А.

Потребители на стороне 35 кВ получают питание через трехобмоточные трансформаторы связи в максимальном режиме S_35макс=23:0,92=25 МВ∙А: в минимальном режиме S_35мин=15:0,92=16,3 МВ∙А.

Выбранные трансформаторы обеспечивают передачу необходимой мощности потребителям, подключенным на стороне 35 кВ.

В блоке генератор – трансформатор для первого варианта выбираем трансформатор типа ТД-80000/100, характеризующийся следующими значениями потерь: DР_к.з.=315 кВт;

DР_х.х.= 89 кВт.

Технико-экономическое сравнение вариантов структурных схем проводим аналогично примеру 1 в первой части пособия.

Выбираем наиболее экономичный второй вариант схемы (рис.5.2б).