Компьютерная модель электрической части электростанции

Аннотация

Компьютерная модель электрической части электростанции. Разработана компьютерная модель электрической части одной из электрических станций Донбасса, позволяющая исследовать переходные режимы работы и выполнять выбор или проверку основного электротехнического оборудования и токопроводов, как в схеме выдачи мощности, так и в системе собственных нужд напряжением 6 кВ.

Ключевые слова

Компьютерная модель, электрическая станция, переходные процессы, выбор оборудования

Введение

В настоящее время существует практика применения различных программных продуктов на стадии проектирования (САПР) и эксплуатации энергетических объектов (PowerFactory® от фирмы DIgSILENT, ProjectStudio® CSoft и др). Однако в процессе эксплуатации возникает необходимость проверочных расчетов при разборе аварий, составления ТЗ на реконструкцию, техническое перевооружение и др. В работе предложено использовать одну компьютерную модель для всего жизненного цикла электростанции: ее проектирование, строительства, монтажа и наладки оборудования, а также последующей эксплуатации..

Цель исследования

Создать компьютерную модель электрической части электростанции, используемую во всем ее жизненном цикле.

Материал и методы

Разработанная компьютерная модель, состоящая из графического образа электрической схемы, сформированная в графическом редакторе AutoCAD, и сопровождающего ее информационного обеспечения, расположенного на листах файла электронной таблицы Exсel[1,2] . В частности, на одном из них приведены данные глубокопазных асинхронных электродвигателей (АД) системы собственных нужд (с.н.)Расчетная схема выполнена в двухслойном варианте. В слое 0сформирована схема выдачи мощности, включающая цепи генераторного напряжения, повышающие блочные трансформаторы, ЛЭП связи с сетевой подстанцией, а также рабочие резервные трансформаторы собственных нужд (ТСН). В слое 6формируется схемас.н., включающая секции,вводы рабочего и резервного питания, шины резервного питания и др. На рисунке 1 приведена графическая составляющая компьютерной модели электрической части электростанции. На ней для идентификации электрических узлов применены графические блоки в виде точки с номером (на рис. 1 изображены красным цветом).

Рисунок 1 – Компьютерная схема выдачи мощности электростанции и ее системы собственных нужд

В процессе эксплуатации электростанции в работе могут находиться различное количество блоков. Особенно часто конфигурируется схема системы собственных нужд 6 кВ в связи с возможностью питания ее секций с.н. энергоблоков от рабочих или резервного трансформаторов собственных нужд. Для формирования вариантов схем с различным составом оборудования в расчетной схеме применены графические блоки выключателей. Имитация их переключения на расчетной схеме осуществляется путем замены графических блоков включенных и отключенных выключателей. При расчете переходных электромеханических процессов в системе собственных нужд (пусков и самозапусков АД), для повышения скорости выполнения расчетов, применено эквивалентирование всей схемы выдачи мощности по отношению к одному из рабочих или резервному ТСН. Для определения этого ТСН программно производится анализ схемы, начиная от выбранных пользователем секцийс.н., включенных их вводов и далее по схеме до ТСН. Кроме того, из расчетной схемы системы собственных нужд исключаются не участвующие в расчетах элементы. Для этого моделируется вспомогательный тестовый режим питания нагрузки секций с.н. от выбранного ТСН и затем из схемы исключаются элементы,токи которых имеют нулевыезначения. Определение напряжений в узлах схемы (см. рис. 1) при расчете переходных процессов выполняется методом узловых потенциалов в векторно-матричной форме записи. Расчет частот вращения агрегатов с.н. в режимах пуска и самозапуска производится путем решения основного уравнения движения их роторов. Были выполнены расчеты параметров эквивалентных схем замещения глубокопазных асинхронных электродвигателей [3] . Исходные данные АД и полученные параметры их моделей были занесены на лист созданной электронной таблицы Excel [4] . Кроме того, на отдельных листах была размещена информация о составе механизмов с.н. отдельных секций энергоблоков.

Результаты исследования

По компьютерной модели ЭС были выполнены многочисленные расчеты токов КЗ и режимов пуска и самозапуска АД. В частности, с ее помощью выполнены расчеты токов КЗ и проверка основного электротехнического оборудования и токопроводов, как в схеме выдачи мощности, так и в системе с.н. напряжением 6кВ.

На ЭС для повышения надежности работы схемы электроснабжения багерной насосной второго подъема предполагается изменить ее схему основного питания от секций с.н. одного из энергоблоков. Для обоснования указанного проектного решения были выполнены много вариантные расчеты режимов пусков и самозапусков ЭД.В качестве примера ниже на рисунке 2 приведены результаты расчета режима самозапуска АД секции 1А блока № 1 после перерыва их питания продолжительностью 2,5 сек. На нем показаны кривые изменения частот вращения и изменения напряжения в процессе самозапуска АД.

Рисунок 2 – Изменение частот вращения АД (а) и напряжений на секции (б) в процессе их самозапуска

Выводы:

1. Разработана компьютерная модель электрической части одной из электрических станций Донбасса. С ее помощью выполнены расчеты токов КЗи проверка основного электротехнического оборудования и токопроводов, как в схеме выдачи мощности, так и в системе собственных нужд напряжением 6кВ.

2. Выполнено моделирование режимов пуска и самозапуска электродвигателе системы с.н., позволившее выбрать схемные и режимные решения при предполагаемой реконструкции схемы электроснабжения багерной насосной второго подъема.