Русский   English
 

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Введення

Коротке замикання – електричне з’єднання двох точок електричного кола з різними значеннями потенціалу, не передбачене конструкцією пристрою і порушуюче його нормальну роботу. Коротке замикання може виникати в результаті порушення ізоляції струмоведучих елементів або механічного дотику неізольованих елементів.

1. САПР

Система автоматизованого проектування – автоматизована система, що реалізує інформаційну технологію виконання функцій проектування, являє собою організаційно-технічну систему, призначену для автоматизації процесу проектування, що складається з персоналу і комплексу технічних, програмних та інших засобів автоматизації його діяльності.

2. НСАПР (CAD_Electric_Education)

В якості платформи створення навчальної САПР використаний один з кращих графічних редакторів AutoCAD, в середовищі якого створена графічна база даних образів основних елементів електричних схем напругою вище 1 кВ. Програмне забезпечення НСАПР побудовано на об’єктній моделі AutoCAD та використанні внутрішніх алгоритмічних мов програмування AutoLisp, VisualLisp, а також мови створення діалогових вікон DСL [2].

У світі існує велика кількість САПР, що володіють подібними функціями. Програмне забезпечення такого роду затребуване в сучасному світі. Ці програми підходять для персоналу теплових електричних станцій, такого як начальник зміни станції, диспетчер головного щита управління, співробітники електричного цеху.

Вартість подібних САПР може досягати 150 тисяч рублів за одне робоче місце. Наприклад, остання версія Російської Промислової Компанії WinELSO обійдеться підприємству в 80 000 рублів, а вартість тренажера перемикань компанії Модус досягає 120 000 рублів. На рис. 1 представлена схема тренажера перемикань компанії Модус.

Схема тренажера перемикань компанії «Модус»

Рис. 1 – Схема тренажера перемикань компанії Модус.

УСАПР розроблена на основі програмного забезпечення AutoCAD, дозволяє суттєво заощадити на обладнанні робочих місць [1].

В роботі, для прикладу, використовується схема головних електричних з’єднань і обладнання Відокремленого підрозділу Старобешівська ТЕС Республіканського Підприємства Енергія Донбасу. На рис. 2 представлений фрагмент схеми головних електричних з’єднань. В даний момент Старобешівська ТЕС є однією з двох ТЕС розташованих на території Донецької Народної Республіки.

Фрагмент схеми головних електричних з’єднань Старобешівської ТЕС

Рис. 2 – Фрагмент схеми головних електричних з’єднань Старобешівської ТЕС.

Була створена спрощена схема головних електричних з’єднань Старобешівської ТЕС, що дозволяє розрахувати струми короткого замикання (далі – струми КЗ) в будь-якій точці схеми, з можливістю їх подальшого архівування та автоматизувати вибір вимикачів і кабелів. Розроблена машинна розрахункова схема електричних з’єднань і власних потреб, яка представлена на рис. 3.

Розроблена машинна розрахункова схема головних електричних з’єднань і власних потреб СбТЕС

Рис. 3 – Розроблена машинна розрахункова схема головних електричних з’єднань і власних потреб СбТЕС (анімація: 7 кадрів, повторяться завжди, 282 кілобайт)

До переваг НСАПР слід віднести використання в якості вихідних документів вихідних розрахункових схем, які формуються студентам на екрані монітора. Ці вихідні документи, а також таблиці вихідних даних і результатів виконання проектних процедур відповідності товарів чинним на сьогодні ГОСТ країн СНД [7].

3. Власні потреби електростанцій

Установки власних потреб є важливим елементом електростанцій і підстанцій. Пошкодження в системі власних потреб неодноразово приводили до порушення роботи електростанцій і до аварійного стану енергосистем [4].

Склад електродвигунів власних потреб залежать від типу електростанції (підстанції), від палива, потужності агрегатів і іншого. У таблиці 1 наведені орієнтовні значення максимального навантаження власних потреб Pв.п.макс, віднесені встановленої потужності електростанції Pест, а також витрати енергії на власні потреби Wе.п., віднесені енергії, яка була проведена електростанцією за рік Wвір.%. Вибір схем електроустановок для власних потреб проводять з урахуванням складу і характеристик електродвигунів, потужності приводних механізмів, вимог до надійності електропостачання окремих груп споживачів і іншого.

Електродвигуни власних потреб за впливом на технологічний режим електроустановки умовно ділять на відповідальні і невідповідальні. До відповідальних відносять електродвигуни, вихід з ладу яких може призвести до порушення нормальної роботи або до аварії на електростанції або підстанції. Такі електродвигуни потребують особливо надійному живленню. Основним приводом механізмів власних потреб є асинхронні електродвигуни різного виконання з прямим пуском. Для тихохідних механізмів (пластові млини), а також для дуже потужних механізмів знаходять застосування синхронні електродвигуни.

Для механізмів, які потребують регулювання частоти обертання в широких межах, застосовують двигуни постійного струму, а також асинхронні двигуни з тиристорним керуванням. На електростанціях як звичайно приймають два ступені напруги власних потреб: вища (3,6 або 10 кВ) – для живлення потужних електродвигунів і нижча (380/220 В з заземленою нейтраллю) – для живлення малих електродвигунів. Ухвалення тієї чи іншої системи напруг залежить від техніко-економічних характеристик електродвигунів. При одній і тій самій потужності асинхронні двигуни більш низької напруги дешевші, ніж двигуни більш високої напруги [3].

Однак за конструктивним і режимним (рівень струмів к.з., умови самозапуску) міркуванням збільшення потужності двигунів призводить до необхідності збільшення їх номінальної напруги. Зараз промисловість випускає електродвигуни 380 В потужністю до 400 кВт, а електродвигуни 3-6 кВ, починаючи з потужності 160-200 кВт. Двигуни 10 кВ можуть мати складові техніко-економічні показники, тільки починаючи з потужності 630 кВт. На КЕС, ТЕЦ, а також АЕС вища напруга системи власних потреб, як правило, приймається рівною 6 кВ. На КЕС з агрегатами потужністю 800-1200 Мвт і відповідно з великими механізмами власних потреб доцільно застосування напруги 10 кВ. На ГЕС електродвигуни основних механізмів живляться від мережі 380/220 В, а електродвигуни великих механізмів – від мережі 6 (10) кВ.

На підстанціях в системі власних потреб приймається напруга 380/220 В. Гранична потужність трансформаторів власних потреб 3 – 10/0,4 кВ приймається 1000 кВА при напруга короткого замикання 8%. Гранична потужність в основному лімітується комутаційної здатністю автоматів 0,4 кВ.

Талица 1. Втрати напруги від центру живлення до кінцевих споживачів даної трансформаторної підстанції
Тип електроустановки Ставлення потужностей електродвигунів до генератора, %
Ставлення витраченої енергії на ВП до виробленої, %
ТЕЦ
пиловугільного 8–14 8–10
газомазутних 5–7 4–6
КЕС
пиловугільного 6–8 5–7
газомазутних 3–5 3–4
АЕС
з газовим теплоносієм 5–14 3–12
з водним теплоносієм 5–8 4–6
ГЕС
малої і середньої потужності 3–2 2–1,5
великої потужності 1–0,5 0,5–0,2
ПІДСТАНЦІЯ
районна 50 – 200 кВт –
вузлова 200 – 500 кВт –

3.1 Особливості власних потреб теплових електростанцій

Склад власних потреб ТЕС залежить від використовуваного циклу (ПТУ, ГТУ, ПГУ), від виду палива, що спалюється і від наявності теплофікації. Орієнтовно потужність електродвигунів ВП по відношенню до потужності генератора становить: 8–14% для пиловугільній ТЕЦ; 5–7% для газомазутних ТЕЦ; 6–8% для пиловугільній КЕС; 3–5% для газомазутних КЕС. У переважній більшості випадків приводом механізмів ВП є асинхронні електродвигуни з короткозамкненим ротором, що працюють на напрузі 6,3 кВ (потужністю понад 200 кВт) і 0,4 кВ (потужністю менше 200 кВт). Рідше приводом механізму є синхронний двигун змінного струму, двигун постійного струму, окрема парова турбіна невеликої потужності. Синхронні електродвигуни застосовуються на пиловугільних ТЕС для приводу млинів. До таких двигунів не пред’являються вимоги щодо забезпечення успішного самозапуску в разі короткочасних перерв харчування, як до аед. Це пов’язано з наявністю проміжного бункера вугільного пилу, який за своєю конструкцією нагадує звужується воронку. Під час зупинки млина вугільний пил, поступово осідаючи в бункері, буде продовжувати надходити в топку котла. Електродвигуни постійного струму застосовуються в тому випадку, якщо виконавчий механізм досить відповідальний, схильний до регулювання в широкому діапазоні, щодо малопотужний [5]. Це такі механізми як маслонасоси ущільнень вала генератора, маслонасоси мастила підшипників турбіни і генератора, механізми СУЗ ядерного реактора. Турбопрівод застосовується для обертання поживних і бустерних насосів потужних енергоблоків. Живильні насоси мають найбільшу питоме споживання потужності серед інших механізмів ВП. Так, наприклад, на блоці ТЕС потужністю 200 МВт сумарна потужність механізмів ВП дорівнює 27 МВт, в тому числі потужність двох живильних електронасосів 2 • 4 = 8 МВт, що складає близько 30% від навантаження ВП блоку. Турбопрівод дозволяє істотно знизити електричне навантаження власних потреб, створювати високі швидкості обертання, регулювати продуктивність механізму. Особливо слід підкреслити специфіку циклу ГТУ, де відсутня більшість механізмів, наявних в циклі ПТУ. Нагадаємо, що в циклі ГТУ єдиний механізм (компресор), що має аналог в циклі ПТУ (дутьевой вентилятор), обертається не за рахунок електроприводу, а за рахунок газової турбіни. Тому електрична потужність механізмів ВП в циклі ГТУ набагато менше, ніж в циклі ПТУ в питомій співвідношенні до потужності блоку [6].

3.2 Особливості власних потреб атомних електростанцій

Власні потреби АЕС відрізняються від ВП КЕС наявністю додаткових механізмів реакторної установки, найважливішим з яких є головний циркуляційний насос (ГЦН), що подає теплоносій в ядерний реактор. Блоки з реакторами БН мають додаткове навантаження електрообігріву натрієвих контурів. Орієнтовно потужність електродвигунів СН по відношенню до потужності генератора становить 5–8%. З точки зору надійності електропостачання, до власних потреб АЕС пред’являються більш жорсткі вимоги, ніж в разі інших електростанцій. Відповідно до споживачі ВП АЕС діляться на 3 групи:

Власні потреби ТЕС відповідають за надійністю власних потреб третьої групи АЕС. Якщо для ТЕС джерелами живлення власних потреб є ТВП, РТСН і акумуляторна батарея, то для АЕС це ТВП, РТВП, дизель–генератори і агрегати безперебійного живлення. З міркувань надійності кількість і потужність робочих і резервних ТВП перевищує аналогічні показники по ТЕС. Дизель–генератори запускаються відносно довго – мінімум за 10–15 с, але після цього тривалий час виробляють необхідну потужність. Агрегати безперебійного живлення при зникненні напруги від енергосистеми перемикають харчування на резервне джерело – акумуляторну батарею. Причому це перемикання відбувається миттєво, без розриву синусоїди струму. Ємність акумуляторної батареї обмежена кількома десятками хвилин.

3.3 Особливості власних потреб гідравлічних електростанцій

З огляду на простоти технологічного процесу виробництва електроенергії на ГЕС, витрата на власні потреби значно менше, ніж на ТЕС і АЕС, і становить 0,5–3% від встановленої потужності. Менші значення відносяться до агрегатів більшої потужності ГЕС. Для ГЕС характерна велика частка загальностанційної навантаження в порівнянні з агрегатної. Остання становить не більше 30% від сумарного споживання на власні потреби. Споживачі агрегатних ВП розташовуються в безпосередній близькості від агрегату і харчуються на напрузі 0,4 кВ і рідше 6,3 кВ.

Споживачами агрегатних ВП є:

Споживачі загальностанційного ВП відносяться до всіх станції в цілому і харчуються на напрузі 0,4 кВ.

Висновки

В ході роботи розроблена машинна розрахункова схема головних електричних з’єднань і власних потреб СбТЕС, яка спільно з програмою її обробки дозволяє виконати розрахунки струмів КЗ в будь-якому її електричному вузлі. У розрахунковій схемі враховано положення комутаційних апаратів, що дозволяє сформувати будь-який варіант роботи схеми видачі потужності і системи в.п. СбТЕС.

Перелік посилань

  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.