Грунь Сергей Алексеевич

Резюме Биография Реферат Библиотека Ссылки Отчет о поиске Индивидуальный раздел

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

• Введение
• 1. Описание схемы энергообъекта и исходные данные
• 2. Поверочный расчет токов КЗ
• 3. Расчет режимов самозапуска двигателей СН
• Выводы
• Список источников

Введение

Сочинская газовая электростанция является важным объектом стратегического назначения Российской Федерации. Ключевой особенностью данного энер-гообъекта является применение зарубежного оборудования, в частности–специальных асинхронных электрических двигателей в системе собственных нужд. Для данной ЭС был сделан расчет токов КЗ и возможности самозапуска двигателей собственных нужд Южным отделением ОРГРЭС. Данная работа выполняется с целью проверки существующего расчета. Для проверки обору-дования ПС собраны: схема нормального режима и схема собственных нужд, мощности КЗ, типы и параметры силового оборудования. Согласно всей полученной информации, в программе учебная САПР электрической части станций и подстанций, на основе AutoCAD, была состав-лена машинная расчетная схема, представляющая собой полную схему глав-ных электрических присоединений ЭС с учетом всего коммутационного обо-рудования в системе собственных нужд. По данной схеме был выполнен расчет токов КЗ в максимальном режиме и расчет самозапуска двигателей системы собственных нужд.

1. Описание схемы энергообъекта и исходные данные

Сочинская газовая электростанция характеризуется разветвленной системой собственных нужд, в которой применены асинхронные двигатели зарубежно-го образца, паспортные данные представлены в таблице 1.1. Основные данные оборудования представлены в таблицах 1.2-1.3.

Таблица 1.1–Паспортные данные двигателей секций СН

Таблица 1.2–Паспортные данные генераторов

Таблица 1.3–Паспортные данные трансформаторов

Схема главных электрических присоединений, представленная выше, характеризуется тремя классами напряжения: 110 кВ со стороны системы, 10 кВ–генераторное напряжение и напряжение секций общестанционной нагрузки и 0,4 кВ со стороны собственных нужд. Питание СН осуществляется через ТСН 1 и ТСН 2, либо через РТСН, маркируемый Т-5. Общестанционная нагрузка представляет собой 2 секции 10 кВ, с под-ключенными к ним циркуляционными насосами (ЦН) и газодожимными компрессорами (ГДК), а также трансформаторами собственных нужд 10/0.4 кВ. Секции собственных нужд блоков и секции общестанционной нагрузки связаны общей шиной по 0.4 кВ. Особенностью СН данной ЭС является также факт отсутствия неответственных двигателей по решению проектного института.

2. Поверочный расчет токов КЗ

Южным отделением ОРГРЭС был проведен расчет токов КЗ в ключевых уз-лах схемы. Для данного расчета была применена упрощенная схема главных электрических присоединений объекта (рис 2.1) и схема замещения (рис 2.2). Для упрощения дальнейших расчетов, каждому узлу схемы был присвоен номер. Результаты расчетов представлены только для 1, 4, 7 и 8 узлов. Проверочный расчет ведется согласно метода узловых потенциалов в матричной форме записи с применением функций расчета сопротивлений основного электротехнического оборудования.

Результаты расчета, полученные ОРГРЭС, представлены в таблице 2.1. Расчеты производились при таких условиях: базисное напряжение 115 кВ и 10,5 кВ, базисная мощность 80 МВА.

Таблица 2.1–Известные уровни токов КЗ

В первую очередь, для проверки был применен математический пакет MathCAD, с разработанной в нем программой расчета токов КЗ. В первую очередь была сформирована матрица ветвей исходной схемы (рис 2.3).

Для каждого узла был прописан уровень напряжения (рис 2.4) , сформирова-на вспомогательная матрица P (рис 2.5).

С помощью стандартных формул, характерных для метода узловых по-тенциалов в матричной форме записи получаем результат (рис 2.6).

Для анализа результатов, результаты расчетов Южного отделения ОРГРЭС и результаты расчетов в ПО MathCAD сводим в одну таблицу (таблица 2.2) и определяем относительную погрешность по формуле:

d=(I1-I2)/I1*100%

Таблица2.2 –Сравнение результатов расчета токов КЗ

Таким образом, в узле с подключенной мощной двигательной нагрузкой (узел 4) обнаружено большое расхождение результатов. В связи с этим про-водим проверку сопротивлений во всех ветвях, результат проверки сведены в таблицу 2.3.

Таблица 2.3–Сравнение результатов расчета сопротивлений ветвей

Как видно из таблицы, расхождения сопротивлений очень малы, в ветви АД погрешность составляет всего 1,7% при погрешности тока КЗ порядка 27%.

3. Расчет режимов самозапуска двигателей СН

Выбор схемы был обусловлен наличием реального объекта: Сочинской газовой станции. Фрагмент ее схемы представлен на рисунке 3.1.

Процессу самозапуска предшествует режим выбега агрегатов. Различают индивидуальный (одиночный) и групповой выбег электродвигателей. Индивидуальным выбегом называют такой выбег, когда один двигатель оказывается отсоединенным от сети и от других двигателей, или когда элект-рически связанные двигатели не оказывают существенного влияния на про-цесс выбега (однотипные агрегаты с одинаковыми коэффициентами загрузки, между двигателями включен реактор или трансформатор). Снижение частоты вращения электродвигателя происходит под действием момента сопротивления механизма. При подпитке двигателями близкого КЗ выбег будет происходить по более крутой характеристике, вследствие возникновения дополнительного тормозного момента. Если взаимное влияние отсоединенных от источника питания двигателей велико, то такой выбег называется групповым. При групповом выбеге часть двигателей, имеющие большие постоянные времени агрегатов, переходят в генераторный режим и отдают часть своей кинетической энергии двигателям, имеющим меньшие постоянные времени агрегатов и работающих при этом в двигательном режиме. Частота вращения двигателей, работающих в генераторном режиме, снижается несколько быстрее, а двигателей, работаю-щих в режиме потребления энергии несколько медленнее чем при индивидуальном выбеге. Так например, для с.н. ТЭС при длительности перерыва питания 1-2.5 с. частота вращения двигателей вентиляторов при групповом выбеге оказывается примерно на 5% ниже, чем при индивидуальном, а средняя час-тота вращения двигателей насосов–примерно на 15% выше, чем при индивидуальном выбеге [2]. При выбеге двигателей, если пауза вызвана отключением источника пи-тания, на шинах сохраняется остаточное напряжение, генерируемое двигателями, перешедшими в генераторный режим. Величина и скорость затухания этого напряжения определяется многими факторами: предшествующим режимом работы, условиями выбега, типом двигателя и механизма, электромаг-нитными параметрами двигателя. Продолжительность самозапуска ограничивается нагревом электродви-гателей и необходимостью сохранения технологического режима работы обо-рудования при уменьшении угловой скорости ответственных механизмов.

Для электростанций с поперечными связями продолжительность самозапуска ограничивается только нагревом электродвигателей и находится в пределах 25–35 с. Для блочных электростанций время самозапуска ограничивается надежностью технологического процесса и составляет 20 с.[6]. При более точных расчётах самозапуска электродвигателей и приво-димых ими механизмов рассматривают его отдельные этапы: торможение при КЗ или отключении питания, выбег, повторное включение питания, групповой самозапуск. При этом уменьшение скорости вращения за время выбега и продолжительность самозапуска определяются на основе решения уравнения движения ротора.

В процессе группового самозапуска происходит изменение скольжения, токов электродвигателей и напряжения на шинах. С учётом этого обстоятельства разработана методика графоаналитического расчёта группового самозапуска электродвигателей методом последовательных интервалов. Расчёт выполняется в следующей последовательности: Для заданного времени перерыва питания выполняется расчёт индивидуального выбега двигателей, используя уравнение движения ротора В том случае, если выбег двигателей является групповым, полученные в конце выбега скорости вращения агрегатов, необходимо умножить на поправочный коэффициент [7]. В зависимости от режима выбега значение этого коэффициента принимается: при выбеге во время к.з. на с.н. для насосов 0.97; для вентиляторов 0.99; при групповом выбеге, обусловленном перерывом питания секций шин, соответственно 1.15 и 0.95. По моментным характеристикам агрегатов для полученных скоростей вращения находятся моменты сопротивления механизмов по и вращающие моменты электродвигателей, которые затем приводятся к фактическому начальному напряжению при самозапуске.

В варианте А1 необходимо выполнить расчет группового самозапуска обеих секций ОСН 10 кВ (ЭД ЦН-1, ЦН-2, ЦН-3 и ГДК-1, ГДК-2 10 кВ) при перерыве питания 1,8 с по следующему условию: отключение Т-5 резервной защитой, питание подается от блока 1, ЭД блока загружены. Расчетная схема этого варианта приведена на рисунке 3.2.

На рис. 3.3 показаны двигатели, участвующие в самозапуске. На рис. 3.4 представлены условия расчета самозапуска с индивидуальным выбегом без предвключенной нагрузки в оболочке MathCAD.

На рисунке 3.5 характеристики разных АД представлены линиями раз-личных цветов. Названия механизмов с первого по восьмой: ЦН-1, ЦН-2, ГДК-1, ЦН-3, ГДК-2

Выводы

1. Создана электронная расчетная схема главных электрических присо-единений Сочинской газовой электрической станции, позволяющая модели-ровать режимы ее работы, а также изменять ее конфигурацию за счет имита-ции коммутационных аппаратов.

2. Проведен поверочный расчет токов КЗ в ключевых узлах энергообъ-екта в программном обеспечении MathCAD и учебная САПР электрической части станций и подстанций

3. Для проверки режима самозапусков двигателей были разработаны 3 различных варианта. В варианте А1 самозапуск электродвигателей произошел за 3 секунды, а начальное остаточное напряжение на секции составляет 1.02 от номинального напряжения. В случае А2 самозапуск электродвигателей произошел за 4.3 секунды, а начальное остаточное напряжение на секции сос-тавляет 1.03 номинального напряжения.

4. Вариант В1 подразумевает самозапуспуск одновременно двигателей секций 10 и 0.4 кВ. В данном случае самозапуск двигателей произошел за 4 секунды, напряжения были приведены к напряжению 0.4 кВ, и, согласно ре-зультатам, в момент самозапуска на некоторых секциях снизились до 0.7 от номинала, для секций 10 кВ снижение напряжения на 2%.

5. В результате всех исследований можно сделать вывод, что эксплуа-тация схемы Сочинской газовой станции может производится без отключения ЗМН 2 ступени неответственных двигателей.

Магистерская работа посвящена актуальной научной задаче создания САПР электрической части электрических станций и его внедрение в условиях энергосистемы Донбасса и России

Дальнейшие исследования направлены на следующие аспекты:

1. Расширение возможностей программы, создание управляемых электрических схем.
2. Внедрение европейских методов математического представления физики поведения двигателей и генераторов.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: май 2020 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

1. Неклепаев Б. Н. Электрическая часть электростанций и подстанций для кур-сового и дипломного проектирования/Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Энер-гоатомиздат, Москва,1989. – 607 с.
2. СТО 56947007-29.240.30.010-2008. Схемы принципиальные электрические распределительных устройств подстанции 35-750 кВ. Типовые решения.–Введ. 2007-12-20. Москва: ОАО ФСК ЕЭС, 2007. – 132 с.
3. СТО 56947007-29.240.10.028-2009. Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ (НТП ПС).–Введ. 2009-04-13. Москва: ОАО ФСК ЕЭС, 2009. – 96 с.
4. Правила устройства электроустановок.–7-е изд.–Москва: ЭНАС, 2017.–330 с.
5. Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций.–Москва Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.
6. ГОСТ Р 50270-92 Короткие замыкания в электроустановках под редакцией В. П. Огурцова-Ростов-на-Дону РОСТОВТЕПЛОЭЛЕКТРОПРОЕКТ 1992 г.
7. Павлюков В. А. Учебная САПР электрической части станций и подстанций : учеб. пособие / В. А. Павлюков, С. Н. Ткаченко, А. В. Коваленко.–Харьков : ФЛП Панов А. Н., 2016. – 124 с.
8. Официальный сайт CAD Electric Education . https://es-cad.ru
   
9. Васильев А. А. Электрическая часть станций и подстанций–2-е издание–Энергоатомиздат, Москва, 1990, – 576 с.
10. Бадагуев Б. Т. Пожарная безопасность на предприятии: Приказы, акты, ин-струкции, журналы, положения / Б. Т. Бадагуев.–М.: Альфа-Пресс, 2013. – 488 c.