English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы


СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Устойчивая и экономичная работа энергоблоков современных тепловых электрических станций (ТЭС) в большой степени непосредственно зависит от надёжности работы механизмов системы собственных нужд (с. н.). Система с. н. тепловых электростанций представляет собой сложную многомашинную систему с большим количеством понижающих силовых трансформаторов и присоединений кабель-синхронный (СД) и асинхронный (АД) двигатель. Основным видом привода наиболее ответственных механизмов с. н. электростанций являются асинхронные двигатели напряжением статора 6 кВ. Непрерывное увеличение единичной мощности блоков приводит к росту установленной мощности двигательной нагрузки, единичной мощности и пусковых токов АД и СД, что затрудняет обеспечение успешного самозапуска и динамической устойчивости двигательной нагрузки при КЗ и кратковременных понижениях напряжения. Это может приводить к аварийному отключению блоков электростанций и понижению надёжности функционирования всей энергосистемы в целом. В некоторых переходных режимах (переключение питания на другой источник, отключение КЗ) в двигателях могут возникать броски тока статора и электромагнитного момента, превышающие допустимые и значительно сокращающие срок их службы, а следовательно, и затраты на их обслуживание.

В настоящее время практикуются применения различных программных продуктов на стадии проектирования (САПР) и эксплуатации энергетических объектов. Однако в процессе эксплуатации возникает необходимость проверочных расчетов при разборе аварий, техническое переоборудование. Данная работа посвящена дальнейшему усовершенствованию математической модели систем собственных нужд электрических станций.


1 ОПИСАНИЕ УЧЕБНОЙ САПР (CAD_ELECTRIC_EDUCATION)

В качестве платформы создания САПР использован популярнейший графический редактор AutoDeAutoCAD, в среде которого создана графическая база данных образов основных элементов электрических схем напряжением выше 1 кВ. Программное обеспечение САПР построено на объектной модели AutoCAD и использовании внутренних алгоритмических языков программирования AutoLisp, VisualLisp, а также языка создания диалоговых окон DСL.

Источниками взятой информации являются последние разработки учебной литературы, а также данные официальных сайтов ведущих производителей оборудования (ABB, Simens, Shneider Electrik, General Electric, Alstom Grid и другие).

Математическое обеспечение САПР включает методы решения систем линейных, а также нелинейных алгебраических уравнений методом квадратных корней, использующего свойство симметричности матриц коэффициентов. Применен вариант метода для работы с разреженными матрицами, что обуславливает высокое быстродействие расчетных функций.


2 МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ

В данной работе в качестве примера случае была промоделирована электрическая часть ЗуТЭС. Компьютерная модель ТЭС была создана в программе CAD_Electric_Education. Она состоит из графического образа электрической схемы, сформированная в графическом редакторе AutoCAD, и сопровождающего ее информационного обеспечения. На рисунке 1 приведена графическая составляющая компьютерной модели электрической части электростанции. На ней для простоты нахождения электрических узлов применены графические блоки в виде точки с номером.

Рисунок 1 – Схема главных электрических соединений и выдачи мощности Зуевской ТЭС

В процессе эксплуатации электростанции в работе могут находиться различное количество энергоблоков. 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 с.н. 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.


3 РАСЧЕТ ТОКОВ КЗ

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

Рисунок 2 – Результат расчета токов КЗ в среде AutoCAD

4 МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ ПУСКА И САМОЗАПУСКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ СИСТЕМЫ СОБСТВЕННЫХ НУЖД БЛОКА 300 МВТ

В работе были выполнены много вариантные расчеты режимов пусков и самозапусков электродвигателя. В качестве примера ниже на рисунке 3 приведены результаты расчета режима самозапуска АД секции 3А блока №3 после перерыва их питания, на котором показаны кривые изменения частот вращения и изменения напряжения в процессе самозапуска АД.

Рисунок 3 – Данные АД и графики изменения частот вращения АД (а) и напряжений на секции (б) в процессе их самозапуска

ВЫВОДЫ

Магистерская диссертация посвящена актуальной проблеме исследования режимов пусков и самозапусков электродвигателей в системе собственных нужд напряжением 6 кВ на ТЭС с блоками 300 МВт. В качестве расчетной системы была избрана разработанная на кафедре «Электрические станции» ГОУВПО «ДОННТУ» учебная САПР «CAD_Electric_Education», являющаяся надстройкой для графической системы AutoDesk® AutoCad. С её 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. Также выполнено математическое моделирование на ПЭВМ с использованием ПО CAD_Electric_Education режимов пуска и самозапуска электродвигателей системы с. н. энергоблока №3 номинальной мощностью 300 МВт Зуевской ТЭС.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Крючков, И. П. Расчет коротких замыканий и выбор электрооборудования: учеб. пособие для студ. учеб. заведений / И. П. Крючков, Б. Н. Неклепаев, В. А. Старшинов и др.; под ред. И. П. Крючкова и В. А. Старшинова. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр Академия, 2006 – 416 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. Учебная САПР схем первичных электрических соединений станций и подстанций: учеб. пособие / В. А. Павлюков, С. Н. Ткаченко. – Донецк: Издательство ООО «НПП «Фолиант», 2021. – 264 с.
  4. 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.