Министерство образования и науки РФ ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» |
Институт ядерной энергетики (филиал) ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» в г. Сосновый Бор |
КУРСОВАЯ РАБОТА
Дисциплина: Электрооборудование электростанций
Тема: Расчёт схемы электроснабжения собственных нужд электростанции
Вариант №5
Выполнил студент гр. В4297/1: Мендес Д.Э.
(подпись)
Проверил проф.: Серов А.Е.
(подпись)
« » 2015 г.
Сосновый Бор
2015
СОДЕРЖАНИЕ
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.. 3
1 ВЫБОР И РАСЧЁТ ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРОБОРУДОВАНИЯ.. 4
2 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ И КОРРЕКТИРОВКА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗКИ НА УЧАСТКАХ МОДЕЛИРУЕМОЙ СХЕМЫ... 27
2.1. Определение параметров с предварительно настроенной виртуальной схемы (рис.3) 27
2.2. Настройка схемы для работы в режиме «нормальная эксплуатация 28
3 ОПЫТЫ ДЛЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ «НОРМАЛЬНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ», «КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ НА УЧАСТКЕ СХЕМЫ», «РАБОТА С АВАРИНО ОТКЛЮЧЕННЫЙ УЧАСТКОМ СХЕМЫ». 31
3.1. Опыт для режима работы оборудования «нормальная эксплуатация» (рис.6) 31
3.2. Опыты для аварийного режима работы «короткое замыкание» (рис.7÷10) 39
4 ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ.. 57
4.1. Анализ опытов и расчётов по разделу №3. 57
ВЫВОДЫ... 59
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ.. 60
ПРИЛОЖЕНИЯ.. 61
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Задан участок электрической системы, состоящий из двух высоковольтных подстанций, питающих потребителей смешанного характера с нагрузками в соответствии с вариантом.
Таблица 1 – Исходные данные (изменены по рекомендации преподавателя)
№ Вар. | Трансформ. ГПП | Длинна участков линий | Активная нагрузка | Смешанная нагрузка | Моторная нагрузка | |||
UB / UC / UH | L1 / L2 / L3 | P(L1 ) / U | S(L2 ) / U | P1 / UAD | cos φ1 | P2 / UCD | cos φ2 | |
кВ | км | МВт / кВ | МВА / кВ | МВА / кВ | о.е. | МВА / кВ | о.е. | |
5 | 110 / 38,5 / 6,6 | 0,1 / 0,1 / 0,2 | 32 / 10,5 | 22 / 3,3 | 15 / 10,5 | 0,85 | 4 / 0,4 | 0,84 |
1 ВЫБОР И РАСЧЁТ ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРОБОРУДОВАНИЯ
Рис.1 – участок схемы электроснабжения собственных нужд промышленного предприятия (АЭС). Предварительный выбор силовых трансформаторов
Вариант задания №5 (откорректирован по рекомендациям преподавателя)
Таблица 2 – Расчёт мощности и выбор трансформаторов главной понижающей подстанции (ГПП)
1 Исходные данные для расчёта и выбора трансформаторов ГПП | |||||
Кол-во, шт. | Тип/марка трансформатора | Параметр | Обозначение | Ед. изм. | Численное значение |
2 | ТДТН-40 000/110 | Напряжение на зажимах высоковольтной обмотки | |||
Напряжение на зажимах обмотки среднего напряжения | |||||
Напряжение на зажимах низковольтной обмотки | |||||
Напряжения питания на нагрузках: | |||||
· активной | |||||
· смешанной | |||||
· синхронной | |||||
· асинхронной | |||||
· моторной | |||||
Длинна участков линий: | |||||
· активная нагрузка | |||||
· смешанная нагрузка | |||||
· моторная нагрузка | |||||
Мощности на нагрузках: | |||||
· активной | |||||
· смешанной | |||||
· синхронной | |||||
· асинхронной | |||||
Коэффициент для нагрузок: | |||||
· синхронной | |||||
· асинхронной | |||||
· смешанной |
2 Расчёт мощности и выбор силовых трансформаторов главной понижающей подстанции (ГПП)
№ п/п | Параметр | Ед. измерен. | Формула | Численный расчёт |
2.1 | Моторная нагрузка | |||
Синхронная нагрузка: | ||||
МВAР | ||||
МВА | ||||
Асинхронная нагрузка: | ||||
МВAР | ||||
МВА | ||||
Моторная нагрузка: | ||||
МВт | ||||
МВAР | ||||
МВА | ||||
2.2 | Активная нагрузка | |||
МВт | ||||
2.3 | Смешанная нагрузка | |||
МВт | ||||
МВАР | ||||
2.4 | Трансформаторы ГПП | |||
МВт | ||||
МВAР | ||||
МВА |
Таблица 3 – Расчёт мощности и выбор трансформаторов главной понижающей подстанции (ГПП), сводная таблица
2.1 Моторная нагрузка | ||
Полная мощность | SCD = | 4,76 |
Реактивная мощность | QCD = | -2,58 |
Полная мощность | SAD = | 17,65 |
Реактивная мощность | QAD = | 9,30 |
Активная мощность транса | Pмт = | 19,00 |
Реактивная мощность транса | Qмт = | 6,71 |
Полная мощность транса | Sмт = | 20,15 |
2.2 Активная нагрузка | ||
Активная нагрузка | P = | 32,00 |
2.3 Смешанная нагрузка | ||
Полная смешанная нагрузка | Ss = | 22,00 |
Активная смешанная нагрузка | Ps = | 16,50 |
Реактивная смешанная нагрузка | Qs = | 14,55 |
2.4 Трансформатор ГПП | ||
Активная мощность транса | Pгпп = | 67,50 |
Реактивная мощность транса | Qгпп = | 21,26 |
Полная мощность транса | Sгпп = | 70,77 |
Таблица 4 – Расчёт параметров схемы замещения силовых трансформаторов участка схемы электроснабжения собственных нужд промышленного предприятия (АЭС), согласно схемы приведённой на рисунке 1
1 Паспортные данные силовых трансформаторов главной понижающей подстанции (ГПП) | |||||
Кол-во, шт. | Тип/марка трансформатора | Параметр | Обозначение | Ед. изм. | Численное значение |
2 | ТДТН-40 000/110 | Полная мощность трансформатора | |||
Напряжение на зажимах высоковольтной обмотки | |||||
Напряжение на зажимах обмотки среднего напряжения | |||||
Напряжение на зажимах низковольтной обмотки | |||||
Напряжения короткого замыкания для соответствующих обмоток | |||||
Мощность холостого хода | |||||
Мощность короткого замыкания | |||||
Ток холостого |
2 Расчёт параметров схемы замещения силовых трансформаторов главной понижающей подстанции (ГПП)
№ п/п | Параметр | Ед. измерен. | Формула | Численный расчёт |
2.1 | Номинальный ток первичной обмотки | |||
А | ||||
2.2 | Номинальное напряжение обмотке СН | |||
А | ||||
2.3 | Номинальное напряжение обмотке НН | |||
А | ||||
2.4 | Активное сопротивление короткого замыкания | |||
Ом | ||||
2.5 | Напряжения короткого замыкания для соответствующих обмоток | |||
% | ||||
% | ||||
% | ||||
2.6 | Полные сопротивления короткого замыкания соответствующих обмоток | |||
Ом | ||||
Ом | ||||
Ом | ||||
2.7 | Индуктивное сопротивление короткого замыкания | |||
Ом | ||||
Ом | ||||
Ом | ||||
2.8 | Базовое сопротивление | |||
Ом | ||||
2.9 | Активные сопротивления обмоток в относительных единицах | |||
о.е. | ||||
2.10 | Индуктивные сопротивления обмоток в относительных единицах | |||
о.е. | ||||
о.е. | ||||
о.е. | ||||
2.11 | Ток холостого хода | |||
А | ||||
2.12 | Активное сопротивление холостого хода | |||
Ом | ||||
2.13 | Полное сопротивление холостого хода | |||
Ом | ||||
2.14 | Индуктивное сопротивление холостого хода | |||
Ом | ||||
2.15 | Активное сопротивление ветви намагничивания (принимаем заданное преподавателем значение) | |||
о.е. | ||||
2.16 | Индуктивное сопротивление ветви намагничивания (принимаем заданное преподавателем значение) | |||
о.е. |
3 Паспортные данные силового трансформатора, выбранного на моторную нагрузку | |||||
Кол-во, шт. | Тип/марка трансформатора | Параметр | Обозначение | Ед. изм. | Численное значение |
1 | ТРДНС-25 000/35-75Т1 | Полная мощность трансформатора | |||
Напряжение на зажимах высоковольтной обмотки | |||||
Напряжение на зажимах низковольтной обмотки | |||||
Напряжения короткого замыкания | |||||
Мощность холостого хода | |||||
Мощность короткого замыкания | |||||
Ток холостого |
4 Расчёт параметров схемы замещения силового трансформатора, выбранного на моторную нагрузку
№ п/п | Параметр | Ед. измерен. | Формула | Численный расчёт |
4.1 | Номинальный ток первичной обмотки | |||
А | ||||
4.2 | Номинальное напряжение обмотке НН | |||
А | ||||
4.3 | Активное номинальное сопротивление вторичной обмотки | |||
Ом | ||||
4.4 | Активное сопротивление короткого замыкания | |||
Ом | ||||
4.5 | Полное сопротивление короткого замыкания | |||
Ом | ||||
4.6 | Индуктивное сопротивление короткого замыкания | |||
Ом | ||||
4.7 | Напряжения короткого замыкания для соответствующих обмоток | |||
% | ||||
4.8 | Базовое сопротивление | |||
Ом | ||||
4.9 | Активные сопротивления обмоток в относительных единицах | |||
о.е. | ||||
4.10 | Индуктивные сопротивления обмоток в относительных единицах | |||
о.е. | ||||
4.11 | Ток холостого хода | |||
А | ||||
4.12 | Активное сопротивление холостого хода | |||
Ом | ||||
4.13 | Полное сопротивление холостого хода | |||
Ом | ||||
4.14 | Индуктивное сопротивление холостого хода | |||
Ом | ||||
4.15 | Активное сопротивление ветви намагничивания (принимаем заданное преподавателем значение) | |||
о.е. | ||||
4.16 | Индуктивное сопротивление ветви намагничивания (принимаем заданное преподавателем значение) | |||
о.е. |
5 Паспортные данные силового трансформатора, выбранного на синхронную нагрузку | |||||
Кол-во, шт. | Тип/марка трансформатора | Параметр | Обозначение | Ед. изм. | Численное значение |
3 | ТМ-2500/10 | Полная мощность трансформатора | |||
Напряжение на зажимах высоковольтной обмотки | |||||
Напряжение на зажимах низковольтной обмотки | |||||
Напряжения короткого замыкания | |||||
Мощность холостого хода | |||||
Мощность короткого замыкания | |||||
Ток холостого |
6 Расчёт параметров схемы замещения силового трансформатора, выбранного на синхронную нагрузку
№ п/п | Параметр | Ед. измерен. | Формула | Численный расчёт |
6.1 | Номинальный ток первичной обмотки | |||
А | ||||
6.2 | Номинальное напряжение обмотке НН | |||
А | ||||
6.3 | Активное номинальное сопротивление вторичной обмотки | |||
Ом | ||||
6.4 | Активное сопротивление короткого замыкания | |||
Ом | ||||
6.5 | Полное сопротивление короткого замыкания | |||
Ом | ||||
6.6 | Индуктивное сопротивление короткого замыкания | |||
Ом | ||||
6.7 | Напряжения короткого замыкания для соответствующих обмоток | |||
% | ||||
6.8 | Базовое сопротивление | |||
Ом | ||||
6.9 | Активные сопротивления обмоток в относительных единицах | |||
о.е. | ||||
6.10 | Индуктивные сопротивления обмоток в относительных единицах | |||
о.е. | ||||
6.11 | Ток холостого хода | |||
А | ||||
6.12 | Активное сопротивление холостого хода | |||
Ом | ||||
6.13 | Полное сопротивление холостого хода | |||
Ом | ||||
6.14 | Индуктивное сопротивление холостого хода | |||
Ом | ||||
6.15 | Активное сопротивление ветви намагничивания (принимаем заданное преподавателем значение) | |||
о.е. | ||||
6.16 | Индуктивное сопротивление ветви намагничивания (принимаем заданное преподавателем значение) | |||
о.е. |
7 Паспортные данные силового трансформатора, выбранного на смешанную нагрузку | |||||
Кол-во, шт. | Тип/марка трансформатора | Параметр | Обозначение | Ед. изм. | Численное значение |
6 | ТМ-4000/10 | Полная мощность трансформатора | |||
Напряжение на зажимах высоковольтной обмотки | |||||
Напряжение на зажимах низковольтной обмотки | |||||
Напряжения короткого замыкания | |||||
Мощность холостого хода | |||||
Мощность короткого замыкания | |||||
Ток холостого |
8 Расчёт параметров схемы замещения силового трансформатора, выбранного на смешанную нагрузку
№ п/п | Параметр | Ед. измерен. | Формула | Численный расчёт |
8.1 | Номинальный ток первичной обмотки | |||
А | ||||
8.2 | Номинальное напряжение обмотке НН | |||
А | ||||
8.3 | Активное номинальное сопротивление вторичной обмотки | |||
Ом | ||||
8.4 | Активное сопротивление короткого замыкания | |||
Ом | ||||
8.5 | Полное сопротивление короткого замыкания | |||
Ом | ||||
8.6 | Индуктивное сопротивление короткого замыкания | |||
Ом | ||||
8.7 | Напряжения короткого замыкания для соответствующих обмоток | |||
% | ||||
8.8 | Базовое сопротивление | |||
Ом | ||||
8.9 | Активные сопротивления обмоток в относительных единицах | |||
о.е. | ||||
8.10 | Индуктивные сопротивления обмоток в относительных единицах | |||
о.е. | ||||
8.11 | Ток холостого хода | |||
А | ||||
8.12 | Активное сопротивление холостого хода | |||
Ом | ||||
8.13 | Полное сопротивление холостого хода | |||
Ом | ||||
8.14 | Индуктивное сопротивление холостого хода | |||
Ом | ||||
8.15 | Активное сопротивление ветви намагничивания (принимаем заданное преподавателем значение) | |||
о.е. | ||||
8.16 | Индуктивное сопротивление ветви намагничивания (принимаем заданное преподавателем значение) | |||
о.е. |
9 Паспортные данные силового трансформатора, выбранного на активную нагрузку | |||||
Кол-во, шт. | Тип/марка трансформатора | Параметр | Обозначение | Ед. изм. | Численное значение |
6 | ТРНДС-32000/10 | Полная мощность трансформатора | |||
Напряжение на зажимах высоковольтной обмотки | |||||
Напряжение на зажимах низковольтной обмотки | |||||
Напряжения короткого замыкания | |||||
Мощность холостого хода | |||||
Мощность короткого замыкания | |||||
Ток холостого |
10 Расчёт параметров схемы замещения силового трансформатора, выбранного на активную нагрузку
№ п/п | Параметр | Ед. измерен. | Формула | Численный расчёт |
10.1 | Номинальный ток первичной обмотки | |||
А | ||||
10.2 | Номинальное напряжение обмотке НН | |||
А | ||||
10.3 | Активное номинальное сопротивление вторичной обмотки | |||
Ом | ||||
10.4 | Активное сопротивление короткого замыкания | |||
Ом | ||||
10.5 | Полное сопротивление короткого замыкания | |||
Ом | ||||
10.6 | Индуктивное сопротивление короткого замыкания | |||
Ом | ||||
10.7 | Напряжения короткого замыкания для соответствующих обмоток | |||
% | ||||
10.8 | Базовое сопротивление | |||
Ом | ||||
10.9 | Активные сопротивления обмоток в относительных единицах | |||
о.е. | ||||
10.10 | Индуктивные сопротивления обмоток в относительных единицах | |||
о.е. | ||||
10.11 | Ток холостого хода | |||
А | ||||
10.12 | Активное сопротивление холостого хода | |||
Ом | ||||
10.13 | Полное сопротивление холостого хода | |||
Ом | ||||
10.14 | Индуктивное сопротивление холостого хода | |||
Ом | ||||
10.15 | Активное сопротивление ветви намагничивания (принимаем заданное преподавателем значение) | |||
о.е. | ||||
10.16 | Индуктивное сопротивление ветви намагничивания (принимаем заданное преподавателем значение) | |||
о.е. |
Таблица 5 – Сводная расчётная таблица по силовым трансформаторам
1. Тип тр-а ГПП | Кол-во тр-ов | Sn | Uвн | Uсн | Uнн | Uквн | Uквс | Uксн | Pк | Pо | Io | |||||||||||||
МВА | кВ | кВ | кВ | % | % | % | кВт | кВт | % | |||||||||||||||
ТДТН-40000/110 | 3 | 40 | 115 | 38,5 | 6,6 | 17,5 | 10,5 | 6,5 | 200 | 39 | 0,6 | |||||||||||||
I1н | I2н | I3н | Rк | Uкв% | Uкc% | Uкн% | Zкв | Zкс | Zкн | Xкв | Xкс | Xкн | Zбаз | R1*=R2*'=R3*' | X1* | X2* | X3* | Io | Rо | Zo | Xо | Rm | Xm | |
А | А | А | Ом | % | % | % | Ом | Ом | Ом | Ом | Ом | Ом | Ом | о.е. | о.е. | о.е. | о.е. | А | Ом | Ом | Ом | о.е | о.е | |
201 | 600 | 3499 | 1,65 | 10,8 | 0,250 | 6,75 | 35,5 | 0,827 | 22,3 | 35,5 | 0,0 | 22,3 | 331 | 0,0025 | 0,1074 | 0,0 | 0,1074 | 1,20 | 8954 | 55104 | 54372 | 1026 | 169 |
2. Тип тр-а мот. нагрузки | Кол-во тр-ов | Sn | Uвн | Uсн | Uнн | Uк | Pк | Pо | Io | |||||||
МВА | кВ | кВ | кВ | % | кВт | кВт | % | |||||||||
ТРНДС-25000/35 | 1 | 25 | 35,75 | ---- | 0,4 | 6,5 | 14,5 | 3,85 | 1 | |||||||
I1н | I2н | R2н | Rк | Uк | Zк | Xк | Zбаз | r1=r2' | x1=x2' | Io | Rо | Zo | Xо | Rm | Xm | |
А | А | Ом | Ом | В | Ом | Ом | Ом | о.е. | о.е. | А | Ом | Ом | Ом | о.е | о.е | |
404 | 1375 | 4,41 | 0,235 | 3754 | 5,37 | 5,36 | 51,12 | 0,0023 | 0,0524 | 2,62 | 1210 | 7865 | 7771 | 1000 | 156 |
3. Тип тр-а синхр. нагрузки | Кол-во тр-ов | Sn | Uвн | Uсн | Uнн | Uк | Pк | Pо | Io | ||||||||
МВА | кВ | кВ | кВ | % | кВт | кВт | % | ||||||||||
ТМ-2500/10 | 3 | 2,5 | 10 | ---- | 0 | 6,5 | 14,5 | 3,85 | 1 | ||||||||
I1н | I2н | R2н | Rк | Uк | Zк | Xк | Zбаз | r1=r2' | x1=x2' | Io | Rо | Zo | Xо | Rm | Xm | ||
А | А | Ом | Ом | В | Ом | Ом | Ом | о.е. | о.е. | А | Ом | Ом | Ом | о.е | о.е | ||
144 | 3608 | 0,064 | 0,232 | 650 | 2,60 | 2,59 | 40,0 | 0,0029 | 0,0324 | 1,44 | 616 | 2309 | 2226 | 216 | 60 | ||
4. Тип тр-а смешан. нагрузки | Кол-во тр-ов | Sn | Uвн | Uсн | Uнн | Uк | Pк | Pо | Io | |||||||||
МВА | кВ | кВ | кВ | % | кВт | кВт | % | |||||||||||
ТМ-4000/10 | 6 | 4 | 6 | ---- | 3,15 | 7,5 | 33,5 | 5,2 | 0,9 | |||||||||
I1н | I2н | R2н | Rк | Uк | Zк | Xк | Zбаз | r1=r2' | x1=x2' | Io | Rо | Zo | Xо | Rm | Xm | |||
А | А | Ом | Ом | В | Ом | Ом | Ом | о.е. | о.е. | А | Ом | Ом | Ом | о.е | о.е | |||
385 | 733 | 2,48 | 0,075 | 450 | 0,675 | 0,671 | 9,00 | 0,0042 | 0,0373 | 3,46 | 144 | 1000 | 990 | 769 | 112 | |||
5. Тип тр-а активн. нагрузки | Кол-во тр-ов | Sn | Uвн | Uсн | Uнн | Uк | Pк | Pо | Io | |||||||||
МВА | кВ | кВ | кВ | % | кВт | кВт | % | |||||||||||
ТРДНС-25000/10 | 1 | 32 | 10,5 | ---- | 6,3 | 12,7 | 145 | 29 | 0,6 | |||||||||
I1н | I2н | R2н | Rк | Uк | Zк | Xк | Zбаз | r1=r2' | x1=x2' | Io | Rо | Zo | Xо | Rm | Xm | |||
А | А | Ом | Ом | В | Ом | Ом | Ом | о.е. | о.е. | А | Ом | Ом | Ом | о.е | о.е | |||
1760 | 2933 | 1,24 | 0,016 | 1334 | 0,438 | 0,437 | 3,45 | 0,0023 | 0,0635 | 10,6 | 86,7 | 574 | 568 | 1103 | 169 | |||
Рис.2 – Виртуальная модель «Matlab»участка схемы электроснабжения собственных нужд промышленного предприятия (АЭС) с выбранной компоновкой электрооборудования. Предварительная настройка схемы
2 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ И КОРРЕКТИРОВКА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗКИ НА УЧАСТКАХ МОДЕЛИРУЕМОЙ СХЕМЫ
2.1.Определение параметров с предварительно настроенной виртуальной схемы (рис.3)
Рис.3 – Вывод данных cблоков измерения схемы виртуальной модели (Simulink)
Значения активных мощностей для участков схемы с различными типами нагрузок получаем из виртуальной модели (рис.2) умножив фазные мощности на 3, значения линейных напряжений получаем из рис.3 умножив фазные напряжения на . Заносим данные в таблицу 6.
Таблица 6 – Анализ распределения нагрузки на участках моделируемой схемы
№ п/п | Тип нагрузки | Мощность заданная | Мощность из опыта | Напряжение заданное | Напряжение из опыта | Вывод |
МВт | МВт | В | В | |||
1 | Синхронная | 4,0 | 3,628 | 400 | 381 | недогрузка |
2 | Асинхронная | 15,0 | 12,789 | 10 500 | 9694 | недогрузка |
3 | Смешанная | 16,5 | 5,301 | 3 150 | 1786 | недогрузка |
4 | Активная | 32,0 | 8,145 | 10 500 | 5298 | недогрузка |
Вывод:
По всем видам нагрузок по участкам моделируемой схемы наблюдается недозагруженность в связи с подачей на данные участки схемы пониженного напряжения. Требуется дальнейшая отладка схемы.
2.2.Настройка схемы для работы в режиме «нормальная эксплуатация
Для того, чтобы приблизить нашу схему к требуемым номинальным параметрам (мощности, напряжения) по участкам схемы с различными видами нагрузки, выполним подбор и установку анцапф для трансформаторов, корректировку сопротивления линии.
Соппротивления линий путём подбора определили:
Запустим модель и получаем:
Рис.4 – Вывод данных cблоков измерения схемы виртуальной модели (Simulink) при режиме «нормальная эксплуатация»
Таблица 7 – Анализ распределения нагрузки на участках схемы при режиме «нормальная эксплуатация»
№ п/п | Тип нагрузки (участок схемы) | Коррек-тировка анцап-фами | Мощ-ность заданная | Мощность из опыта | Напряжение заданное | Напря-жение из опыта | Вывод |
% | МВт | МВт | В | В | |||
1 | Синхронная | + 2,5 | 4,00 | 3,91 | 400 | 395,2 | допустимое отклонение |
2 | Асинхронная | – | 15,0 | 14,5 | 10 500 | 10320 | допустимое отклонение |
3 | Смешанная | - 5,0 | 16,5 | 16,1 | 3 150 | 3109 | допустимое отклонение |
4 | Активная | + 5,0 | 32,0 | 30,4 | 10 500 | 10230 | допустимое отклонение |
5 | Моторная | - 7,5 | 19,0 | 18,41 | 10 500 / 10 500 | 10 590 / 10 320 | допустимое отклонение |
6 | ГПП | + 2,5 | 67,5 | 64,86 | 38 500 / 6 600 | 36 410 / 6 276 | допустимое отклонение |
Рис.5 – Виртуальная модель «Matlab»участка схемы электроснабжения собственных нужд промышленного предприятия (АЭС). Режим работы «нормальная эксплуатация»
3 ОПЫТЫ ДЛЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ОБОРУДОВАНИЯ «НОРМАЛЬНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ», «КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ НА УЧАСТКЕ СХЕМЫ», «РАБОТА С АВАРИНО ОТКЛЮЧЕННЫЙ УЧАСТКОМ СХЕМЫ»
3.1.Опыт для режима работы оборудования «нормальная эксплуатация» (рис.6)
Предварительно с помощью инструмента «Powergui-Continous» вкладка «Steady-StateVoltagesandcurrents» снимем параметры по напряжениям и токам с выборкой необходимых позиций (рис.6, 7):
Рис.6 – Выводданныхс«Powergui-Continous» - «Steady-State Voltages and currents»
Рис.7 – Выводданныхс«Powergui-Continous» - «Steady-State Voltages and currents»
Таблица 8 – Режим нормальной эксплуатации
Ед.изм. | La | Ls | Lcd | Lad | Tr S | Tr P | Tr CD | Tr M | Tr ГПП | ||||||||
Ii эксп. | А | 2013 | 3976 | 2868 | 1715 | 250,5 | 6792 | 322,4 | 250,5 | 954,2 | 385,4 | 322,4 | 4683 | ||||
U2iэксп. | В | 1795 | 5909 | 228,2 | 6115 | 5961 | 21020 | 3623 | |||||||||
ΔUi | В | 24 | 90 | 16 | 83 | 237 | 1764 | 283 | |||||||||
U1iэксп. | В | 3620 | 3591 | 6115 | 21020 | 63510 | |||||||||||
U2iрасч. | В | 1819 | 5999 | 244,6 | 6198 | 6198 | 22784 | 3906 | |||||||||
δu2i | % | 1,30 | 1,49 | 6,70 | 1,33 | 3,82 | 7,74 | 7,24 | |||||||||
P | кВт | 30375 | 16065 | 3906 | 14499 | ||||||||||||
Q | кВАР | -1,697 | 14115 | -2520,15 | 8976 | ||||||||||||
S | кВА | 30375 | 21385 | 4648 | 17053 | 21390 | 30402 | 4651 | 21663 | 69661 | |||||||
U1i /2i пасп. | В | 6600 | 3150 | 6600 | 10500 | 10500 | 400 | 38500 | 10500 | 10500 | 110000 | 38500 | 6600 | ||||
Kтрансф. | о.е. | 1,99 | 0,60 | 25,00 | 3,39 | 3,39 | 2,79 | 16,26 | |||||||||
Sн | кВА | 24000 | 32000 | 7500 | 25000 | 80000 | |||||||||||
Кол-во тр. | шт. | 6 | 1 | 3 | 1 | 2 | |||||||||||
Kнагр. | о.е. | 0,89 | 0,95 | 0,62 | 0,87 | 0,87 | |||||||||||
Баланс мощностей | кВА | 68029 |
Примеры расчёта параметров для таблицы 8:
Расчёт коэффициентов трансформации по паспортным данным трансформаторов:
Смешанная нагрузка (ТМ 4 000/10):
Активная нагрузка (ТРДНС 32 000/10):
Моторный участок, синхронная нагрузка (ТМ 2 500/10):
Моторная нагрузка (ТРДНС 25 000/10, выбран под заказ):
Главная понижающая подстанция (ТДТН-40 000/110):
Расчётное напряжение на вторичных обмотках:
Смешанная нагрузка (ТМ 4 000/10):
Активная нагрузка (ТРДНС 32 000/10):
Моторный участок, синхронная нагрузка (ТМ 2 500/10):
Моторная нагрузка (ТРДНС 25 000/10, выбран под заказ):
Главная понижающая подстанция (ТДТН-40 000/110):
Расчёт падения напряжения на вторичных обмотках:
Смешанная нагрузка (ТМ 4 000/10):
Активная нагрузка (ТРДНС 32 000/10):
Моторный участок, синхронная нагрузка (ТМ 2 500/10):
Моторная нагрузка (ТРДНС 25 000/10, выбран под заказ):
Главная понижающая подстанция (ТДТН-40 000/110):
Расчёт падения напряжения на вторичных обмотках в процентах:
Смешанная нагрузка (ТМ 4 000/10):
Активная нагрузка (ТРДНС 32 000/10):
Моторный участок, синхронная нагрузка (ТМ 2 500/10):
Моторная нагрузка (ТРДНС 25 000/10, выбран под заказ):
Главная понижающая подстанция (ТДТН-40 000/110):
Расчёт полных мощностей на участках с различными видами нагрузок:
Смешанная нагрузка:
Активная нагрузка:
Моторная нагрузка:
Расчёт полных мощностей трансформаторов различных участков нагрузок:
Смешанная нагрузка (ТМ 4 000/10):
Активная нагрузка (ТРДНС 32 000/10):
Моторный участок, синхронная нагрузка (ТМ 2 500/10):
Моторная нагрузка (ТРДНС 25 000/10, выбран под заказ):
Главная понижающая подстанция (ТДТН-40 000/110):
Расчёт коэффициентов нагрузки трансформаторов различных участков схемы:
Смешанная нагрузка (ТМ 4 000/10):
Активная нагрузка (ТРДНС 32 000/10):
Моторный участок, синхронная нагрузка (ТМ 2 500/10):
Моторная нагрузка (ТРДНС 25 000/10, выбран под заказ):
Главная понижающая подстанция (ТДТН-40 000/110):
3.2.Опыты для аварийного режима работы «короткое замыкание» (рис.7÷10)
Таблица 9 – Режим «короткое замыкание» для участка с моторной синхронной нагрузкой
Ед.изм. | P | S | М | CD | Tr ГПП | ||||||||
I1i/2i/3i эксп. | А | 2628 | 1571 | 1844 | 3643 | 1975 | 6292 | 565,5 | 6292 | 169300 | 836,4 | 1975 | 4291 |
U2i/3i эксп. | А | 3317 | 5414 | 2173 | 3532 | 0 | 17450 | 3320 | |||||
P | кВт | 15633 | 44377 | 39548 | 0 | 99 558 | |||||||
Q | кВАР | 39052 | 24862 | 64482 | 64 482 | ||||||||
S | кВА | 59113 | 46713 | 118616 | 118 616 | ||||||||
Kнагр. | о.е. | 0,49 | 2,46 | 1,87 | 0 | 1,48 | |||||||
Ii* | о.е. | 1,49 | 4,79 | 4,89 | 43,59 | 4,16 | |||||||
Примеры расчёта параметров для таблицы 9:
Расчёт полных мощностей трансформаторов:
Смешанная нагрузка (ТМ 4 000/10):
Активная нагрузка (ТРДНС 32 000/10):
Моторный участок, синхронная нагрузка (ТМ 2 500/10):
Моторная нагрузка (ТРДНС 25 000/10, выбран под заказ):
Главная понижающая подстанция (ТДТН-40 000/110):
Расчёт коэффициентов нагрузки трансформаторов различных участков схемы:
Смешанная нагрузка (ТМ 4 000/10):
Активная нагрузка (ТРДНС 32 000/10):
Моторный участок, синхронная нагрузка (ТМ 2 500/10):
Моторная нагрузка (ТРДНС 25 000/10, выбран под заказ):
Главная понижающая подстанция (ТДТН-40 000/110):
Расчёт относительных токов:
Смешанная нагрузка (ТМ 4 000/10):
Активная нагрузка (ТРДНС 32 000/10):
Моторный участок, синхронная нагрузка (ТМ 2 500/10):
Моторная нагрузка (ТРДНС 25 000/10, выбран под заказ):
Главная понижающая подстанция (ТДТН-40 000/110):
Таблица 10 – Режим «короткое замыкание» для участка с моторной асинхронной нагрузкой
Ед.изм. | P | S | М | CD | Tr ГПП | ||||||||
I1i/2i/3i эксп. | А | 2503 | 1496 | 1756 | 3469 | 2914 | 94,46 | 9924 | 94,46 | 2561 | 1120 | 2914 | 4086 |
U2i/3i эксп. | А | 5156 | 1566 | 2306 | 0 | 86 | 15570 | 3162 | |||||
P | кВт | 23140 | 12223 | 549 | 498 | 35 912 | |||||||
Q | кВАР | 10756 | 344 | 438 | 11 111 | ||||||||
S | кВА | 16282 | 648 | 663 | 37 592 | ||||||||
Kнагр. | о.е. | 0,72 | 0,68 | 0,03 | 0,09 | 0,47 | |||||||
Ii* | о.е. | 1,42 | 4,56 | 7,22 | 0,65 | 5,58 | |||||||
Примеры расчёта параметров для таблицы 10:
Расчёт полных мощностей трансформаторов:
Смешанная нагрузка (ТМ 4 000/10):
Активная нагрузка (ТРДНС 32 000/10):
Моторный участок, синхронная нагрузка (ТМ 2 500/10):
Моторная нагрузка (ТРДНС 25 000/10, выбран под заказ):
Главная понижающая подстанция (ТДТН-40 000/110):
Расчёт коэффициентов нагрузки трансформаторов различных участков схемы:
Смешанная нагрузка (ТМ 4 000/10):
Активная нагрузка (ТРДНС 32 000/10):
Моторный участок, синхронная нагрузка (ТМ 2 500/10):
Моторная нагрузка (ТРДНС 25 000/10, выбран под заказ):
Главная понижающая подстанция (ТДТН-40 000/110):
Расчёт относительных токов:
Смешанная нагрузка (ТМ 4 000/10):
Активная нагрузка (ТРДНС 32 000/10):
Моторный участок, синхронная нагрузка (ТМ 2 500/10):
Моторная нагрузка (ТРДНС 25 000/10, выбран под заказ):
Главная понижающая подстанция (ТДТН-40 000/110):
Таблица 11 – Режим «короткое замыкание» для участка с активной нагрузкой
Ед.изм. | P | S | М | Tr ГПП | |||||||
I1i/2i/3i эксп. | А | 17170 | 10270 | 1750 | 3458 | 280,3 | 217,8 | 829,6 | 1141 | 280,3 | 18480 |
U2i/3i эксп. | В | 0 | 1561 | 5316 | 5182 | 18280 | 3151 | ||||
P | кВт | 0 | 12145 | 13880 | 26 025 | ||||||
Q | кВАР | 10688 | 8833 | 19 521 | |||||||
S | кВА | 16178 | 16452 | 32 533 | |||||||
Kнагр. | о.е. | 0 | 0,67 | 0,66 | 0,41 | ||||||
Ii* | о.е. | 10 | 4,55 | 0,69 | 5,68 | ||||||
Примеры расчёта параметров для таблицы 11:
Расчёт полных мощностей трансформаторов:
Смешанная нагрузка (ТМ 4 000/10):
Активная нагрузка (ТРДНС 32 000/10):
Моторная нагрузка (ТРДНС 25 000/10, выбран под заказ):
Главная понижающая подстанция (ТДТН-40 000/110):
Расчёт коэффициентов нагрузки трансформаторов различных участков схемы:
Смешанная нагрузка (ТМ 4 000/10):
Активная нагрузка (ТРДНС 32 000/10):
Моторная нагрузка (ТРДНС 25 000/10, выбран под заказ):
Главная понижающая подстанция (ТДТН-40 000/110):
Расчёт относительных токов:
Смешанная нагрузка (ТМ 4 000/10):
Активная нагрузка (ТРДНС 32 000/10):
Моторная нагрузка (ТРДНС 25 000/10, выбран под заказ):
Главная понижающая подстанция (ТДТН-40 000/110):
Таблица 12 – Режим «короткое замыкание» для участка со смешанной нагрузкой
Ед.изм. | P | S | М | Tr ГПП | |||||||
I1i/2i/3i эксп. | А | 1114 | 843,8 | 68650 | 136600 | 163,4 | 127 | 483,6 | 4126 | 163,4 | 69620 |
U2i/3i эксп. | В | 2907 | 0 | 3099 | 3021 | 10660 | 1783 | ||||
P | кВт | 7359 | 0 | 4717 | 12 076 | ||||||
Q | кВАР | 0 | 3002 | 3002 | |||||||
S | кВА | 0 | 5591 | 12 444 | |||||||
Kнагр. | о.е. | 0,23 | 0,00 | 0,22 | 0,16 | ||||||
Ii* | о.е. | 0,63 | 178,4 | 0,40 | 20,55 | ||||||
Примеры расчёта параметров для таблицы 12:
Расчёт полных мощностей трансформаторов:
Смешанная нагрузка (ТМ 4 000/10):
Активная нагрузка (ТРДНС 32 000/10):
Моторная нагрузка (ТРДНС 25 000/10, выбран под заказ):
Главная понижающая подстанция (ТДТН-40 000/110):
Расчёт коэффициентов нагрузки трансформаторов различных участков схемы:
Смешанная нагрузка (ТМ 4 000/10):
Активная нагрузка (ТРДНС 32 000/10):
Моторная нагрузка (ТРДНС 25 000/10, выбран под заказ):
Главная понижающая подстанция (ТДТН-40 000/110):
Расчёт относительных токов:
Смешанная нагрузка (ТМ 4 000/10):
Активная нагрузка (ТРДНС 32 000/10):
Моторная нагрузка (ТРДНС 25 000/10, выбран под заказ):
Главная понижающая подстанция (ТДТН-40 000/110):
Рис.6 – Виртуальная модель «Matlab»участка схемы электроснабжения собственных нужд промышленного предприятия (АЭС). Режим работы «нормальная эксплуатация»
Рис. 7 – Виртуальная модель «Matlab»участка схемы электроснабжения собственных нужд промышленного предприятия (АЭС). Режим работы «короткое замыкание» для участка с моторной нагрузкой (синхронная нагрузка)
Рис. 8 – Виртуальная модель «Matlab»участка схемы электроснабжения собственных нужд промышленного предприятия (АЭС). Режим работы «короткое замыкание» для участка с моторной нагрузкой (асинхронная нагрузка)
Рис. 9 – Виртуальная модель «Matlab»участка схемы электроснабжения собственных нужд промышленного предприятия (АЭС). Режим работы «короткое замыкание» для участка со смешанной нагрузкой
Рис. 10 – Виртуальная модель «Matlab»участка схемы электроснабжения собственных нужд промышленного предприятия (АЭС). Режим работы «короткое замыкание» для участка с активной нагрузкой
Рис. 11 – Виртуальная модель «Matlab»участка схемы электроснабжения собственных нужд промышленного предприятия (АЭС). Режим работы «с аварийно отключенным участком» для участка с моторной нагрузкой (синхронная нагрузка)
Рис. 12 – Виртуальная модель «Matlab»участка схемы электроснабжения собственных нужд промышленного предприятия (АЭС). Режим работы «с аварийно отключенным участком» для участка с моторной нагрузкой (асинхронная нагрузка)
Рис. 13 – Виртуальная модель «Matlab»участка схемы электроснабжения собственных нужд промышленного предприятия (АЭС). Режим работы «с аварийно отключенным участком» для участка со смешанной нагрузкой
Рис. 14 – Виртуальная модель «Matlab»участка схемы электроснабжения собственных нужд промышленного предприятия (АЭС). Режим работы «с аварийно отключенным участком» для участка с активной нагрузкой
4 ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
4.1.Анализ опытов и расчётов по разделу №3
Для того, чтобы выполнить выбор электрических аппаратов:
· выключателей по параметрам:
- номинальное напряжение Uн ;
- ток короткого замыкания Iкз ;
- ток короткого замыкания Iн ;
· разъединителей по параметрам:
- номинальное напряжение Uн ;
- ток короткого замыкания Iн
сведём экспериментальные и расчётные данные в таблицу 13 и выполним выбор, необходимых электрических аппаратов.
Таблица 13 – Выбор электрических аппаратов
ед.изм. | Tr S | Tr M | Tr P | Tr CD | Tr ГПП | ||||||||
Ii1/2 норм.э. | А | 2013 | 3976 | 322,4 | 250,5 | 954,2 | 2868 | 1715 | 250,5 | 6792 | 385,4 | 322,4 | 4683 |
UН | В | 6600 | 3150 | 38500 | 10500 | 10500 | 6600 | 10500 | 10500 | 400 | 110000 | 38500 | 6600 |
Ii кз тр.S | А | 68650 | 136600 | 163,4 | 127 | 483,6 | 1114 | 843,8 | 127 | 3442 | 4126 | 163,4 | 69620 |
Ii кз тр.МCD | А | 1844 | 3643 | 1975 | 6292 | 565,5 | 2628 | 1571 | 6292 | 169300 | 836,4 | 1975 | 4291 |
Ii кз тр.МАD | А | 1756 | 3469 | 2914 | 94,46 | 9924 | 2503 | 1496 | 94,46 | 2561 | 1120 | 2914 | 4086 |
Ii кз тр.P | кВАР | 1750 | 3458 | 280,3 | 217,8 | 829,6 | 17170 | 10270 | 217,8 | 5905 | 1141 | 280,3 | 18480 |
Выбор выключа-телей | Тип | ||||||||||||
кол-во | |||||||||||||
Выбор разъедини-телей | Тип | ||||||||||||
кол-во |
ВЫВОДЫ
В процессе выполнения данной работы было выполнено:
· составление структурной электрической схемы с подключением трансформаторов нагрузок;
· выбор силовых трансформаторов (ГПП и нагрузок);
· расчет параметров схем замещения трансформаторов;
· знакомство с виртуальным оборудованием, используемым для моделирования заданной схемы;
· расчет токов, падений напряжений и баланса мощностей в заданной системе в программе MATLAB;
· составление модели электрической схемы в SIMULINK4;
· определение методом моделирования значения токов и напряжений при нормальной эксплуатации электрооборудования;
· расчет токов короткого замыкания методом моделирования;
· разработка принципиальной электрической схемы заданной системы;
· выбор высоковольтных аппаратов коммутации и защиты (выключатели, разъединители);
· формирование отчёта и выводов по результатам выполненной работы.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1 Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для кypсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов - 4-е изд, перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.
2 Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения. Справочник. Учебное пособие. — Москва, Форум - Инфра-М, 2006. — 480 стр. (Высшее образование).
3 Черновец А.К. Выбор главных схем и энергооборудования АЭС. Методические указания. — Ленинград, 1990.
4 Электротехника:Учеб.для вузов/А.С.Касаткин, М.В.Немцов. – 9-е изд.,стер. – М.:Издательский центр «Академия», 2005. – 544 с.
5 Упражнения и задачи. СПбГТУ, Санкт-Петербург, 2006г. Электротехника:Учебное пособие для вузов.–В 3-х книгах/Под ред.П.А.Бутырина, Р.Х.Гафиятуллина, А.Л.Шестакова. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2005 г.
6 Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink . – М.: ДМК Пресс; Питер, 2008 г.
7 Герман-Галкин С.Г., Кардонов Г.А. Электрические машины. Лабораторные работы. СПб. Корона, принт. 2003 г. Данилов И.А., Лотоцкий К.В. Электрические машины, Москва, «Колос»,1972 г. – 527 с.
8 Серов А.Е. Трансформаторы. Учебное пособие для лабораторно-практических занятий. Сосновый Бор, Институт ядерной энергетики (филиал) СПбГПУ, 2010.
9 Положение по содержанию, организации выполнения и защиты курсовых проектов и курсовых работ. Сосновый Бор, Институт ядерной энергетики (филиал) СПбГПУ, 2012.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Похожие материалы
... , а также то, что мощность электродвигателей завышается из-за ухудшения условий пуска, а выбор мощности по каталогу также приводит к завышению мощности электродвигателей. При проектировании электрической части АЭС, определение расчетной нагрузки основного ТСН на напряжении 6 кВ целесообразно проводить в табличной форме (таблица 4.1). Распределение потребителей по секциям необходимо производить ...
... развитию отношений социального партнёрства между двумя движущими силами рыночной экономики. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В дипломном проекте, темой которого является электроснабжение технологической площадки № 220 Карачаганакского перерабатывающего комплекса, были рассмотрены следующие вопросы: характеристика электроприёмников, расчет электрических нагрузок предприятия, компенсация реактивной мощности с помощью ...
... линии электропередачи (ЛЭП) подстанции. Расчет токов короткого замыкания производится для двух точек, на шинах ВН, НН трансформатора ТДТН (рисунок 4.1) Расчёт параметров схемы замещения системы электроснабжения Рисунок 4.1 Схема замещения для расчёта токов КЗ. Расчёт ведём в именованных единицах точечным методом. Расчёт эквивалентных сопротивлений. Сопротивление системы: (4.1) ...
... осуществляется проводами марки АПРН. Соединение шинопроводов и распределительного шкафа осуществляется кабелем АВРГ. 1.2 Ведомость электрических нагрузок Проект выполнен для электроснабжения ЭО комплекса томатного сока. Электроснабжение осуществляется от собственной ГПП, подключенного к подстанции глубокого ввода комплекса (ГВК). Комплектная трансформаторная подстанция 10/0,4 кВ расположена ...
... (5.2), где - ударный коэффициент, который составляет (табл.5.1). Расчёт ТКЗ выполняется для наиболее экономичного варианта развития электрической сети (вариантI рис.2.1) с установкой на подстанции 10 двух трансформаторов ТРДН-25000/110. Схема замещения сети для расчёта ТКЗ приведена на рис. 5.1. Синхронные генераторы в схеме представлены сверхпереходными ЭДС и сопротивлением (для блоков 200МВт ...
0 комментариев