Выбор схем распределительных устройств

Технико-экономическое сравнение вариантов схем

Для каждого варианта структурной схемы проектируемой электростанции определяют: капиталовложения в ту часть проектируемого объекта, которая связана с варьируемыми присоединениями структурной схемы; потери энергии в трансформаторах за расчетный год; математическое ожидание недоотпущенной генераторами в систему электроэнергии M(∆ W _г) из-за отказов в элементах структурной схемы и ущерб. Затем на основании этих основных показателей по формуле вычисляют значение целевой функции приведенных затрат З, которая дает комплексную количественную оценку экономичности и надежности сопоставляемых вариантов структурной схемы.

Расчетная стоимость трансформатора характеризует полные капитальные затраты – ее определяют умножением заводской стоимости трансформатора на коэффициент γ, учитывающий дополнительные расходы на его доставку, строительную часть и монтаж. Значение этого коэффициента зависит от уровня высшего напряжения, мощности и исполнения трансформатора и лежит в диапазоне от 1,3 до 2,0. В расчетную стоимость ячейки входит не только стоимость электрических аппаратов присоединения (выключателя, разъединителей, трансформатора тока, ошиновки), но и стоимость строительно-монтажных работ.

Надежность сравниваемых вариантов структурной схемы обычно неодинакова. Поэтому приведенные затраты надо рассчитывать по полной форме, включая ущерб от ненадежности структурной схемы.

Для каждого варианта структурной схемы районной электростанции рассчитываются недоотпуск электроэнергии в систему и соответствующий ущерб от отказов трансформаторов (автотрансформаторов) блоков. Последствия от нарушения связи между РУ ВН и РУ СН учитывают лишь в тех случаях, когда они выражаются в аварийном снижении мощности энергоблоков или нарушении электроснабжения потребителей сети СН.

Технико-экономический расчет заключается в нахождении расчетных приведенных затрат:

З = К + И + У (тыс. руб.),

где К– капиталовложения в трансформаторы, автотрансформаторы и ячейки РУ; И – издержки на обслуживание и амортизацию и потери в силовых трансформаторах; У – ущерб от недоотпуска электроэнергии.

Расчет капиталовложений для схемы 1:

Рис. 10. Структурная схема ТЭЦ (1 вариант)

Рассчитаем капиталовложения в трансформаторы и в авто-трансформаторы:

где – коэффициент монтажа.

Рассчитаем капиталовложения в РУ:

= 724900 тыс. руб.

2200000 тыс. руб.

Расчет издержек для схемы 1:

– издержки на обслуживание ТЭЦ.

– амортизационные издержки.

– издержки на потерю электроэнергии в трансформаторах и автотрансформаторах.

44000 тыс. руб.

140800 тыс. руб.

, тыс. руб.

Рассчитаем для автотрансформаторов:

Рассчитаем для трансформаторов :

Рис. 11. Графики нагрузок трансформаторов

Рассчитаем для трансформаторов в соответствии с графиками нагрузок трансформаторов (рис. 12):

Рис. 12. Графики нагрузок трансформаторов

Рассчитаем для трансформатора в соответствии с графиками нагрузок трансформатора (рис. 13.):

Рис. 13. Графики нагрузок трансформатора

Потери во всех трансформаторах:

Суммарные издержки:

194841,15 тыс. руб/год.

Ущерб от недоотпуска электроэнергии:

Для :

6526,3 ч.

Для :

5650,48 ч.

Для :

4708,73 ч.

Для :

1230,73 ч.

33,6.

0,004.

Тогда:

Расчет капиталовложений для схемы 2 варианта:

Рис. 14. Структурная схема ТЭЦ (2 вариант)

Капиталовложения в трансформаторы и в автотрансформаторы:

Капиталовложения в РУ:

= 819800 тыс. руб.

2504900 тыс. руб.

Расчет издержек для схемы 2 варианта:

.

– издержки на обслуживание ТЭЦ.

– амортизационные издержки.

– издержки на потерю электроэнергии в трансформаторах и автотрансформаторах.

50098 тыс. руб.

160313.6 тыс. руб.

, тыс. руб.

Рассчитаем для автотрансформаторов:

Рассчитаем для трансформаторов :

Рассчитаем для трансформаторов :

Рассчитаем для трансформатора :

Потери во всех трансформаторах:

Суммарные издержки:

220696.33 тыс. руб/год.

Ущерб от недоотпуска электроэнергии:

Для :

2392.72 ч.

18,3;

0,004;

Для :

5650,48 ч.

Для :

4708,73 ч.

Для :

1230,73 ч.

33,6.

0,004.

Тогда:

Расчет капиталовложений для схемы 3 варианта:

Рис.15. Структурная схема ТЭЦ (3 вариант)

Капиталовложения в трансформаторы и в автотрансформаторы:

=1895100 тыс. руб.

Капиталовложения в РУ:

839300 тыс. руб.

2734400 тыс. руб.

Издержки для схемы 3 варианта:

– издержки на обслуживание ТЭЦ.

– амортизационные издержки.

– издержки на потерю электроэнергии в трансформаторах и автотрансформаторах.

54688 тыс. руб.

175001.6 тыс. руб.

, тыс. руб.

Рассчитаем для автотрансформаторов:

.

.

Рассчитаем для трансформаторов на основе графиков нагрузок трансформаторов (рис. 16):

Рис. 16. Графики нагрузок трансформаторов .

Рассчитаем для трансформаторов на основе графиков нагрузок трансформаторов (рис. 17):

Рис. 17. Графики нагрузок трансформаторов

Рассчитаем для трансформаторов :

Рассчитаем для трансформатора :

Потери во всех трансформаторах:

Суммарные издержки равны:

247961.64 тыс. руб/год.

Ущерб от недоотпуска электроэнергии:

Для :

9355.13 ч.

33,79.

0,004.

Для :

6526.3 ч.

;

.

Для :

5650,48 ч.

;

.

Для :

4708,73 ч;

;

.

Для :

;

1230,73 ч;

33,6;

0,004;

Тогда:

Таблица 4

Результаты технико-экономического расчета

	Вариант 1	Вариант 2	Вариант 3
Капиталовложения, тыс. руб
Издержки, тыс. руб/год	194841.15	220696.33	247961.64
Приведенные затраты, тыс. руб/год	460876,53 100 %	522195,4 113 %	578713,9 125 %

Вывод: Для дальнейшего расчета выбираем схему 1 варианта.

На основании НТП на стороне ВН (220кВ) выбираем схему РУ с двумя рабочими и обходной системами шин (рис. 18).

Рассмотрим два варианта схем:

Рис. 18. Схема с двумя рабочими и обходной системами шин

а) установка отдельных обходного и шиносоединительного выклю-чателей;

б) схема с совмещенным обходным и шиносоединительным выклю-чателем.

При необходимости использования ШСОВ по прямому назначению надо отключить его, разделив тем самым рабочие системы шин, затем отключить разъединитель и воспользоваться обходным выключателем.

Если размыкание шин недопустимо вследствие возможности нарушения параллельной работы источников питания, то предварительно переводят все присоединения на одну систему шин. Чем больше присоединений к СШ, тем больше операций необходимо произвести для освобождения обходного выключателя и тем больше времени он будет занят для замены выключателей присоединений, поэтому отказ от отдельного шиносоединительного выключателя допускается при числе присоединений не более семи и мощности агрегатов меньше 160 МВт.

Установка отдельного ШСВ обеспечивает большую оперативную гибкость, но увеличивает капитальные затраты.

Недостатки схемы с двумя рабочими и обходной системами шин следующие:

– отказ одного выключателя при аварии приводит к отключению всех источников питания и линий, присоединенной к данной СШ, а если в работе находится одна СШ, отключаются все присоединения.

Ликвидация аварии затягивается, т.к. все операции по переходу с одной системы шин на другую производятся разъединителями.

Если источниками питания являются мощные блоки турбогенератор-трансформатор, то пуск их после сброса нагрузки на время более 30 мин. может занять несколько часов;

– повреждение ШСВ равноценно КЗ на обеих системах шин, т.е. приводит к отключению всех присоединений;

– большое количество операций разъединителями при выводе в ревизию и ремонт выключателей усложняет эксплуатацию РУ;

– необходимость установки шиносоединительного, обходного выключателей и большого количества разъединителей увеличивает затраты на сооружение РУ.

Вывод: выбираем первый вариант схемы, т.к. в схеме с объединенным ШСОВ надежность ниже. При эксплуатации такой схемы с большой вероятностью возможны ошибочные переключения разъединителями, производимые обслуживающим персоналом.

Установка отдельного ШСВ обеспечивает большую гибкость схемы.

Выбор электрической схемы РУ на стороне среднего напряжения (110 кВ).

Схему распределительного устройства 110 кВ выбираем с двумя рабочими и обходной системами шин с одним выключателем на цепь.

Всего в схеме 11 присоединений (4 воздушные линии 110 кВ, 4 блока, два АТС и резервный ТСН). Вариант с объединенным ШСОВ не рассматриваем по тем же причинам, по которым исключили данный вариант для РУ 220 кВ.

Рассмотрим два варианта:

а) установка отдельных ШСВ и ОВ (рис. 19 а);

б) присоединение блоков через два выключателя (рис. 19 б).

а)

б)

Рис. 19. Схема с двумя рабочими и обходной системой шин

В первом варианте схемы в нормальном режиме половина линий и трансформаторов присоединена к одной системе шин и другая половина – ко второй системе шин; при этом ШСВ включен и обеспечивает параллельную работу всех присоединений. В этой схеме при отказе одного из выключателей присоединений теряется половина цепей с сохранением в работе другой половины, а в случае отказа ШСВ теряются все присоединения. При ремонте ШСВ для сохранения параллельной работы всех цепей необходимо перевести все цепи на одну систему шин (при этом увеличивается опасность потери всего РУ), либо перейти на раздельную работу двух систем шин с их присоединениями, что может представить затруднения в питании сети и привести к увеличению потерь энергии в линиях и трансформаторах из-за неодинаковой загрузки последних.

При числе присоединений 11 и менее рабочие сборные шины не секционируются, а при большем числе присоединений секционируются, каждая из двух рабочих систем сборных шин.

В РУ с двумя системами сборных шин каждое присоединение подключается через выключатель и два шинных разъединителя. Разъединители служат для изоляции выключателя от сборных шин при его ремонте, а также для переключения цепей с одной системы шин на другую без перерыва в их работе. Линейные разъединители предусмотрены в присоединениях, где это необходимо для безопасного ремонта выключателей. Шиносоединительный выключатель в нормальном режиме замкнут. Исключения из этого правила могут быть сделаны только в целях ограничения тока КЗ.

Для защиты сборных шин применяют дифференциальную токовую защиту, обеспечивающую селективное отключение повреждений системы шин. При этом вторая система шин с соответствующими источниками энергии и нагрузкой остается в работе. Работа на одной системе сборных шин допускается только временно при ремонте другой системы шин. В это относительно короткое время надежность РУ снижается.

Достоинство рассматриваемой схемы с двумя системами сборных шин заключается в следующем:

– возможность периодического ремонта сборных шин без перерыва в работе присоединений;

– возможность деления системы на две части в целях повышения надежности электроснабжения или ограничения тока КЗ;

Второй вариант схемы более надежен, так как функцию ШСВ играют два последовательно включенных выключателя в блоке.

Таким образом подключаются два блока, что исключает недостаток схемы (рис. 19 а), где при отказе ШСВ гасится все распределительное устройство.

Вывод: выбираем первый вариант схемы, так как в схеме с присоединением блока через два выключателя увеличиваются капитальные затраты и эта схема подключения рекомендуется только для блоков 500 МВт и выше и автотрансформаторов связи мощностью 500 МВА.

Дата добавления: 2014-11-29