Українська   English
 

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Короткое замыкание – электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу. Короткое замыкание может возникать в результате нарушения изоляции токоведущих элементов или механического соприкосновения неизолированных элементов.

1. САПР

Система автоматизированного проектирования – автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности.

2. УСАПР (CAD_Electric_Education)

В качестве платформы создания учебной САПР использован один из лучших графических редакторов AutoCAD, в среде которого создана графическая база данных образов основных элементов электрических схем напряжением выше 1 кВ. Программное обеспечение УСАПР построено на объектной модели AutoCAD и использовании внутренних алгоритмических языков программирования AutoLisp, VisualLisp, а также языка создания диалоговых окон DСL [2].

В мире существует большое количество САПР, обладающими подобными функциями. Программное обеспечение такого рода востребовано в современном мире. Данные программы подходят для персонала тепловых электрических станций, такого как начальник смены станции, диспетчер главного щита управления, сотрудники электрического цеха.

Стоимость подобных САПР может достигать 150 тысяч рублей за одно рабочее место. Например, последняя версия Русской Промышленной Компании WinELSO обойдется предприятию в 80 000 рублей, а стоимость тренажера по переключениям компании Модус достигает 120 000 рублей. На рис. 1 представлена схема тренажера по переключениям компании Модус.

Схема тренажера по переключениям компании «Модус»

Рис. 1 – Схема тренажера по переключениям компании Модус.

УСАПР разработанная на основе программного обеспечения AutoCAD, позволяет существенно сэкономить на оборудовании рабочих мест [1].

В работе, для примера, используется схема главных электрических соединений и оборудование Обособленного подразделения Старобешевская ТЭС Республиканского Предприятия Энергия Донбасса. На рис. 2 представлен фрагмент схемы главных электрических соединений. В данный момент Старобешевская ТЭС является одной из двух ТЭС расположенных на территории Донецкой Народной Республики.

Фрагмент схемы главных электрических соединений Старобешевской ТЭС

Рис. 2 – Фрагмент схемы главных электрических соединений Старобешевской ТЭС.

Была создана упрощенная схема главных электрических соединений Старобешевской ТЭС, позволяющая рассчитать токи короткого замыкания (далее – токи КЗ) в любой точке схемы, с возможностью их последующего архивирования и автоматизировать выбор выключателей и кабелей. Разработанная машинная расчетная схема электрических соединений и собственных нужд представлена на рис. 3.

Разработанная машинная расчетная схема главных электрических соединений и собственных нужд СбТЭС

Рис. 3 – Разработанная машинная расчетная схема главных электрических соединений и собственных нужд СбТЭС (анимация: 7 кадров, повторятся всегда, 282 килобайта)

К достоинствам УСАПР следует отнести использование в качестве выходных документов исходных расчетных схем, формируемых студентам на экране монитора. Эти выходные документы, а также таблицы исходных данных и результатов выполнения проектных процедур соответствуют применяемым на сегодня ГОСТ стран СНГ [7].

3. Собственные нужды электростанций

Установки собственных нужд являются важным элементом электростанций и подстанций. Повреждения в системе собственных нужд неоднократно приводили к возбуждению работы электростанций и к аварийному состоянию энергосистем [4].

Состав электродвигателей собственных нужд зависят от типа электростанции (подстанции), от топлива, мощности агрегатов и другого. В таблице 1 приведенные ориентировочные значения максимального нагрузки собственных нужд Pв.п.макс, отнесенные установленной мощности электростанции Pест, а также затраты энергии на собственные нужды Wе.п., отнесенные энергии, которая была произведена электростанцией за год Wвир.%. Выбор схем электроустановок для собственных нужд проводят с учетом состава и характеристик электродвигателей, мощности приводных механизмов, требований к надежности электроснабжения отдельных групп потребителей и другого.

Электродвигатели собственных нужд за них влиянием на технологический режим электроустановки условно делят на ответственные и неответственные. К ответственным относят электродвигатели, выход из порядка которых может привести к возбуждению нормальной работы или к аварии на электростанции или подстанции. Такие электродвигатели нуждаются в особенно надежном питании. Основным приводом механизмов собственных нужд есть асинхронные короткозамкнутые электродвигатели разного выполнения с прямым пуском. Для тихоходных механизмов (пластовые мельницы), а также для очень мощных механизмов находят применение синхронные электродвигатели.

Для механизмов, которые нуждаются в регулировании частоты обращения в широких границах, применяют двигатели постоянного тока, а также асинхронные двигатели с тиристорным управлением. На электростанциях по обыкновению принимают две степени напряжения собственных нужд: высшая (3,6 или 10 кВ) – для питания мощных электродвигателей и низшая (380/220 В с заземленной нейтралью) – для питания малых электродвигателей. Принятие той или другой системы напряжений зависит от технико–экономических характеристик электродвигателей. При одной и той самой мощности асинхронные двигатели более низкого напряжения более дешевые, чем двигатели более высокого напряжения [3].

Однако за конструктивным и режимным (уровень токов к. з., условия самозапуска) соображением увеличения мощности двигателей приводит к необходимости увеличения их номинального напряжения. Сейчас промышленность выпускает электродвигатели 380 В мощностью до 400 кВт, а электродвигатели 3-6 кВ, начиная с мощности 160-200 кВт. Двигатели 10 кВ могут иметь составные технико–экономические показатели, только начиная с мощности 630 кВт. На КЕС, ТЕЦ, а также АЭС высшее напряжение системы собственных нужд, как правило, принимается равной 6 кВ. На КЕС с агрегатами мощностью 800-1200 Мвт и соответственно с крупными механизмами собственных нужд целесообразно применения напряжения 10 кВ. На ГЭС электродвигатели основных механизмов питаются от сети 380/220 В, а электродвигатели крупных механизмов – от сети 6(10) кВ.

На подстанциях в системе собственных нужд принимается напряжение 380/220 В. Предельная мощность трансформаторов собственных нужд 3 – 10/0,4 кВ принимается 1000 кВа при напряжение короткого замыкания 8 %. Предельная мощность в основном лимитируется коммутационной способностью автоматов 0,4 кВ.

Талица 1. Потери напряжения от центра питания до конечных потребителей рассматриваемой трансформаторной подстанции
Тип электроустановки Отношение мощностей электродвигателей к генератору, %
Отношение затраченной энергии на СН к произведенной, %
ТЕЦ
пылеугольная 8–14 8–10
газомазутная 5–7 4–6
КЕС
пылеугольная 6–8 5–7
газомазутная 3–5 3–4
АЭС
с газовым теплоносителем 5–14 3–12
с водным теплоносителем 5–8 4–6
ГЭС
малой и средней мощности 3–2 2–1,5
большой мощности 1–0,5 0,5–0,2
ПОДСТАНЦИЯ
районная 50 – 200 кВт –
узловая 200 – 500 кВт –

3.1 Особенности собственных нужд тепловых электростанций

Состав собственных нужд ТЭС зависит от используемого цикла (ПТУ, ГТУ, ПГУ), от вида сжигаемого топлива и от наличия теплофикации. Ориентировочно мощность электродвигателей СН по отношению к мощности генератора составляет: 8–14 % для пылеугольной ТЭЦ; 5–7 % для газомазутной ТЭЦ; 6–8 % для пылеугольной КЭС; 3–5 % для газомазутной КЭС. В подавляющем большинстве случаев приводом механизмов СН являются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, работающие на напряжении 6,3 кВ (мощностью более 200 кВт) и 0,4 кВ (мощностью менее 200 кВт). Реже приводом механизма является синхронный двигатель переменного тока, двигатель постоянного тока, отдельная паровая турбина небольшой мощности. Синхронные электродвигатели применяются на пылеугольных ТЭС для привода мельниц. К таким двигателям не предъявляются требования по обеспечению успешного самозапуска в случае кратковременных перерывов питания, как к АЭД. Это связано с наличием промежуточного бункера угольной пыли, который по своей конструкции напоминает сужающуюся воронку. Во время останова мельницы угольная пыль, постепенно оседая в бункере, будет продолжать поступать в топку котла. Электродвигатели постоянного тока применяются в том случае, если исполнительный механизм достаточно ответственный, подвержен регулированию в широком диапазоне, относительно маломощный [5]. Это такие механизмы как маслонасосы уплотнений вала генератора, маслонасосы смазки подшипников турбины и генератора, механизмы СУЗ ядерного реактора. Турбопривод применяется для вращения питательных и бустерных насосов мощных энергоблоков. Питательные насосы имеют наибольшее удельное потребление мощности среди остальных механизмов СН. Так, например, на блоке ТЭС мощностью 200 МВт суммарная мощность механизмов СН равна 27 МВт, в том числе мощность двух питательных электронасосов 2 • 4 = 8 МВт, что составляет около 30 % от нагрузки СН блока. Турбопривод позволяет существенно снизить электрическую нагрузку собственных нужд, создавать высокие скорости вращения, регулировать производительность механизма. Особо следует подчеркнуть специфику цикла ГТУ, где отсутствует большинство механизмов, имеющихся в цикле ПТУ. Напомним, что в цикле ГТУ единственный механизм (компрессор), имеющий аналог в цикле ПТУ (дутьевой вентилятор), вращается не за счёт электропривода, а за счёт газовой турбины. Поэтому электрическая мощность механизмов СН в цикле ГТУ гораздо меньше, чем в цикле ПТУ в удельном соотношении к мощности блока [6].

3.2 Особенности собственных нужд атомных электростанций

Собственные нужды АЭС отличаются от СН КЭС наличием дополнительных механизмов реакторной установки, важнейшим из которых является главный циркуляционный насос (ГЦН), подающий теплоноситель в ядерный реактор. Блоки с реакторами БН имеют дополнительную нагрузку электрообогрева натриевых контуров. Ориентировочно мощность электродвигателей СН по отношению к мощности генератора составляет 5–8 %. С точки зрения надёжности электроснабжения, к собственным нуждам АЭС предъявляются более жёсткие требования, чем в случае остальных электростанций. В соответствии с потребители СН АЭС делятся на 3 группы:

Собственные нужды ТЭС соответствуют по надёжности собственным нуждам третьей группы АЭС. Если для ТЭС источниками питания собственных нужд являются ТСН, РТСН и аккумуляторная батарея, то для АЭС это ТСН, РТСН, дизель–генераторы и агрегаты бесперебойного питания. Из соображений надежности количество и мощность рабочих и резервных ТСН превышает аналогичные показатели по ТЭС. Дизель–генераторы запускаются относительно долго – минимум за 10–15 с, но после этого длительно вырабатывают необходимую мощность. Агрегаты бесперебойного питания при исчезновении напряжения от энергосистемы переключают питание на резервный источник – аккумуляторную батарею. Причём это переключение происходит мгновенно, без разрыва синусоиды тока. Емкость аккумуляторной батареи ограничена несколькими десятками минут.

3.3 Особенности собственных нужд гидравлических электростанций

Ввиду простоты технологического процесса производства электроэнергии на ГЭС, расход на собственные нужды значительно меньше, чем на ТЭС и АЭС, и составляет 0,5–3% от установленной мощности. Меньшие значения относятся к агрегатам большей мощности ГЭС. Для ГЭС характерна большая доля общестанционной нагрузки по сравнению с агрегатной. Последняя составляет не более 30 % от суммарного потребления на собственные нужды. Потребители агрегатных СН располагаются в непосредственной близости от агрегата и питаются на напряжении 0,4 кВ и реже 6,3 кВ.

Потребителями агрегатных СН являются:

Потребители общестанционных СН относятся ко всем станции в целом и питаются на напряжении 0,4 кВ.

Выводы

В ходе работы разработана машинная расчетная схема главных электрических соединений и собственных нужд СбТЭС, которая совместно с программой ее обработки позволяет выполнить расчеты токов КЗ в любом ее электрическом узле. В расчетной схеме учтено положение коммутационных аппаратов, что позволяет сформировать любой вариант работы схемы выдачи мощности и системы с.н. СбТЭС.

Список источников

  1. Павлюков В.А. Учебная САПР электрической части станций и подстанций [учебное пособие] / Павлюков В.А., Ткаченко С.Н., Коваленко А.В. – Харьков: ФЛП Панов А.Н., 2016. – 124 с.
  2. Официальный сайт CAD Electric Education [электронный ресурс]. – Режим доступа: https://es-cad.ru/CAD-Electric-Education/ (дата обращения 20.04.2018).
  3. Миллер Р. Теория переключательных схем / Р. Миллер. – М.: Наука, 1971. – Том 2: Последовательностные схемы и машины. – 304 с.
  4. Короткие замыкания и выбор оборудования: учеб. пособие для вузов / И. П. Крючков, В. А. Старшинов, Ю. П. Гусев [и др.]; под ред. И. П. Крючкова, В. А. Старщинова – М.: Изд. дом МЭИ, 2012. – 568 с.
  5. Баков Ю. В. Проектирование электрической части электростанций с применением ЭВМ: учеб. пособие для вузов / Ю.В. Баков. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 272 с.
  6. Короткие замыкания и выбор оборудования: учеб. пособие для вузов / И. П. Крючков, В. А. Старшинов, Ю. П. Гусев [и др.]; под ред. И. П. Крючкова, В. А. Старщинова – М.: Изд. дом МЭИ, 2012. – 568 с.
  7. Полещук Н. Н. AutoCAD разработка приложений, настройка и адаптация / Н. Н. Полещук. – СПб.: БХВ–Петербург, 2006. – 992 с.