Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Увеличение потребления электроэнергии и усложнение систем электроснабжения требуют постоянного совершенствования электрических станций. Наблюдается тенденция создания автоматизированных систем управления на основе использования цифровых универсальных и специализированных вычислительных машин.Автоматизация проектирования занимает особое место среди информационных технологий.

Во-первых, автоматизация проектирования — синтетическая дисциплина, ее составными частями являются многие другие современные информационные технологии.

Во-вторых, знание основ автоматизации проектирования и умение работать со средствами САПР требуется практически любому инженеру. Предприятия, ведущие разработки без САПР или лишь с малой степенью их использования, оказываются неконкурентоспособными как из-за больших материальных и временных затрат на проектирование, так и из-за невысокого качества проектов.

Увеличение производительности труда разработчиков новых изделий, сокращение сроков проектирования, повышение качества разработки проектов - важнейшие проблемы, решение которых определяет уровень ускорения научно-технического прогресса общества. Развитие систем автоматизированного проектирования (САПР) опирается на прочную научно-техническую базу. Это - современные средства вычислительной техники, новые способы представления и обработки информации, создание новых численных методов решения инженерных задач и оптимизации. Системы автоматизированного проектирования дают возможность на основе новейших достижений фундаментальных наук отрабатывать и совершенствовать методологию проектирования, стимулировать развитие математической теории проектирования сложных систем и объектов.

1. Общие сведения

Самозапуск асинхронных и синхронных электродвигателей используется для всех основных механизмов собственных нужд электростанций различного типа. Самозапуск электродвигателей (ЭД) собственных нужд тепловых электростанций является одним из важнейших эксплуатационных режимов, обеспечивающих непрерывность технологического процесса и устойчивую бесперебойную работу теплоэнергетического оборудования при перерывах питания и повторной подаче напряжения на шины СН, соответствующую требованиям нормативно-технических документов. Неуспешный самозапуск ЭД СН может привести к аварийному останову котлов и турбогенераторов, что связано с большим экономическим ущербом из-за недоотпуска электроэнергии и тепла, отключения ответственных потребителей, а также к повреждению основного оборудования.

Возможность осуществления самозапуска ЭД СН должна предусматриваться на стадии проектирования ТЭС путем выбора соответствующих схем электроснабжения и силового оборудования, релейной защиты и автоматики. На блочных электростанциях все важнейшие механизмы собственных нужд одновременно обеспечивают непрерывность технологического процесса превращения химической реакции топлива в тепловую и электрическую энергию, т.е. нормальную работу энергоблока, а нарушение работы любого ответственного механизма собственных нужд приводи) к нарушению работы всего энергоблока [1]. Отсюда высокие требования, которые предъявляются к обеспечению непрерывности работы этих механизмов. Эксплуатационный персонал электростанций должен ясно представлять явления, происходящие в различных переходных режимах работы энергоблока, одним из которых является процесс самозапуска механизмов собственных нужд. При этом персонал должен обладать знаниями как и области электрической, так и теплотехнической части энергоблока.

2. Моделирование расчетной схемы и ее применение.

2.1 Разработка компьютерной модели ТЭС.

За основу была взята электрическая схема Старобешевская ТЭС. Компьютерная модель ТЭС была созадна в программе САПР. Она состоит из графического образа электрической схемы, сформированная в графическом редакторе AutoCAD, и сопровождающего ее информационного обеспечения, расположенного на листах файла электронной таблицы Exсel [2-3]. В частности, на одном из них приведены данные глубокопазных АД системы собственных нужд. Расчетная схема выполнена в двухслойном варианте. В слое 0 сформирована схема выдачи мощности, включающая цепи генераторного напряжения, повышающие блочные трансформаторы, ЛЭП связи с сетевой подстанцией, а также рабочие резервные ТСН. В слое 6 формируется схема с. 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).

Компьютерная схема выдачи мощности электростанции и ее системы собственных нужд

Рисунок 1 – Компьютерная схема выдачи мощности электростанции и ее системы собственных нужд
(анимация: 5 кадров, 5 циклов повторения, 203 килобайт)

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 секций с. 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 нулевые значения. 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.

Так же были выполнены расчеты параметров эквивалентных схем замещения глубокопазных асинхронных электродвигателей [5-6] Исходные данные АД и полученные параметры их моделей были занесены на лист созданной электронной таблицы Excel [7]. Кроме того, на отдельных листах была размещена информация о составе механизмов с. н. отдельных секций энергоблоков.

2.2 Расчет токов КЗ

По компьютерной модели СбТЭС были выполнены многочисленные расчеты токов КЗ. В САПР документируем данные электрических элементов схемы (рис. 2) и произведен расчет токов КЗ в заранее указанных узлах схемы (рис. 3)

Документирование исходных данных в САПР

Рисунок 2 – Документирование исходных данных в САПР

Результат расчета токов КЗ в среде AutoCAD

Рисунок 3 – Результат расчета токов КЗ в среде AutoCAD

Для проверки достоверности рельтатов расчета токов КЗ в САПР, была произведена првоерка в оболочке MathCAD (рис 7-8). Расчет произведен методом узловых потенциалов [6]. В качетсве проверки, был приведен расчет тока КЗ в узле №6 (Г3).

Исходные данные в оболочке MathCAD

Рисунок 4 – Исходные данные в оболочке MathCAD

Расчет и результат расчета тока КЗ в оболочке MathCAD

Рисунок 5 –Расчет и результат расчета тока КЗ в оболочке MathCAD

Ниже приведена сопоставительная таблица результатов расчета токов КЗ в программах AutoCAD (Столбец №2) и MathCAD (Столбец №3).

Таблица 1 – Сопоставление результатов расчета токов КЗ
Источники КЗ Точки КЗ, кА Погрешность, %
  САПР    MathCAD
ОРУ1 (110 кВ) 23 23,12 0,51
ОРУ2 (220 кВ) 13,8 13,783 0,12
Г1 (20 кВ) 143,4 143,795 0,27
Г2 (20 кВ) 142,5 142,861 0,25
Г3 (20 кВ) 138,7 139,074 0,26
Г4 (20 кВ) 141,2 143,984 1,93
РТСН (6,3 кВ) 16,6 16,633 0,19
ТСН (6,3 кВ) 13 13,038 0,29

Разница между результатами расчета токов КЗ должна составлять не более 10%.

2.3 Моделирование режимов пуска и самозапуска электродвигателей системы с. н.

По компьютерной модели ЭС были выполнены многочисленные расчеты режимов пуска и самозапуска АД. 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 6 приведены результаты расчета режима самозапуска АД секции 8А блока №1 после перерыва их питания продолжительностью 2,5 сек. На нем показаны кривые изменения частот вращения и изменения напряжения в процессе самозапуска АД.

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

Рисунок 6 – Изменение частот вращения АД и напряжений на секции в процессе их самозапуска

Выводы

Магистерская работа посвящена актуальной научной задаче исследования режимов пусков и самозапусков электродвигателей в системе собственных нужд напряжением 6 кВ на ТЭС с блоками 200 МВт, на основе эл. схемы для СбТЭС.

  1. Разработана компьютерная модель электрической части одной из электрических станций Донбасса (Старобешевская ТЭС). С ее помощью выполнены расчеты токов КЗ и проверка основного электротехнического оборудования и токопроводов, как в схеме выдачи мощности, так и в системе собственных нужд напряжением 6 кВ.
  2. Выполнено моделирование режимов пуска и самозапуска электродвигателе системы с. н., позволившее выбрать схемные и режимные решения при предполагаемой реконструкции схемы электроснабжения багерной насосной №6 второго подъема СбТЭС.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: май-июнь 2021 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

  1. Пушков А.Л. Режимы работы электрооборудования электрических станций. - Киров: Изд-во ВятГУ, 2003. - 93 с.
  2. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 т. Под общ. ред. А. А. Федорова. Т 2 Электрооборудование. - М.: Энергоатомиздат, 1987. – 592 с.
  3. Павлюков, В. А. Разработка САПР электрической части станций и подстанций для учебного процесса / В. А. Павлюков, С. Н. Ткаченко, А. В. Коваленко // Завалишинские чтения'2018, ГУАП, г. Санкт-Петербург, 2018/4–145-153 с.
  4. Курбангалиев У.К. Самозапуск двигателей собственных нужд электростанций. – М.: НТФ «Энергопрогресск», 2001. - 64 с.
  5. Павлюков, В. А. Совершенствование методов идентификации параметров эквивалентных схем замещения глубокопазных асинхронных двигателей / В. А. Павлюков, С. Н. Ткаченко. – Электричество, 2018. – №10. – С.54-60.
  6. Сивокобыленко В. Ф. Параметры и схемы замещения асинхронных двигателей с вытеснением тока в роторе /В. Ф. Сивокобыленко, В. А. Павлюков. – Электрические станции, 1976. - №2.
  7. Павлюков, В. А. Совершенствование методики обработки данных асинхронных электродвигателей в учебной САПР / В. А. Павлюков, В. С. Рудов // Инновационные перспективы Донбасса: материалы III Международной научно-практической конференции. Секция Перспективы развития электротехнических, электромеханических и энергосберегающих систем, 24 мая 2017 г., г. Донецк. Т. 2. – Донецк: ДонНТУ, 2017. – С. 35-39.
  8. Георгиади В.Х. Поведение энергоблоков ТЭС при перерывах электроснабжения собственных нужд. Часть 1. – Москва, НТФ «Энергопрогресс», 2003. [Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик»; выпуск 52].
  9. Георгиади В.Х. Поведение энергоблоков ТЭС при перерывах электроснабжения собственных нужд. Часть 2. – Москва, НТФ «Энергопрогресс», 2003. [Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик»; выпуск 53].
  10. Георгиади В.Х. Поведение энергоблоков ТЭС при перерывах электроснабжения собственных нужд. Часть 2. – Москва, НТФ «Энергопрогресс», 2003. [Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик»; выпуск 54].