Расчет годовых потерь энергии в трансформаторах

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

по дисциплине:

Электрические станции и подстанции

на тему: Выбор трансформаторов на электростанциях. Технико-экономическое сравнение структурных схем

Специальность 5В071800 - Электроэнергетика

Выполнил студент группы БЭ-10-08

Булатов Е.С.

№ зачетной книжки 104143

Руководитель: доцент Михалкова Е.Г.

«____» ___________________ 20___г.

Алматы 2013

Содержание

	Цели и задачи работы
	Объем и содержание расчетно-графической работы
	2.1 Исходные данные
	Выбор трансформаторов
	3.1 Выбор трансформаторов для варианта 1
	3.2 Выбор трансформаторов для варианта 2
	Расчет годовых потерь энергии в трансформаторах
	4.1 Расчет годовых поерь для варианта 1
	4.2 Расчет годовых поерь для варианта 2
	Технико-экономическое сравнение вариантов
	Заключение
	Список литературы

1 Цель и задачи работы

Целью работы является закрепление теоретических знаний и развитие у студентов самостоятельности в решении поставленных задач, приобретение практических навыков работы с технической литературой, нормативными и техническими условиями ЭВМ.

Задачи РГР:

- выбор типа, количества и мощности трансформаторов;

- расчет годовых потерь энергии в трансформаторах;

- выбор принципиальной (структурной) схемы станций;

- выполнение чертежа принципиальной схемы электрических соединении ТЭЦ.

Объем и содержание расчетно-графической работы

Исходные данные

Исходные данные для выполнения этой работы взяты из РГР по дисциплине «Электроэнергетика» и представлены в таблице 1.

Таблицa 1 – Исходные данные для выполнения работы

ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛИ
Вид топлива	Газ
Число и мощность генераторов, МВт	2/60; 2/32
Количество и мощность линий нагрузки на генераторном напряжении, МВт	17/3
Расход на с.н., % от Руст. Ген
Номинальное напряжение РУСН, МВт
Количество линий и мощность нагрузок РУСН, МВт	2/16
Продолжительность нагрузок, зима – лето	180/185
Номинальное напряжение линий связи с системой, кВ
Количество линий и их длина, км	2/90

В соответствии с исходными данными, выберем турбогенераторы:

ТВФ-60-2 - турбогенератор с водородным охлаждением форсирования, с косвенным водородным охлаждением обмоток статора и непосредственным водородным охлаждением ротора, с системой возбуждения от машинного возбудителя постоянного тока.

ТВC-32-2 – турбогенератор с косвенным водородным охлаждением обмоток статора, с системой возбуждения от машинного возбудителя постоянного тока.

Таблица 2 – Основные технические данные турбогенераторов

Тип турбогенератора	ТВС-32	ТВФ-60-2
Частота вращения, об/мин
Номинальная мощность, МВ^.А
Номинальное значение cosf	0,8	0,8
Номинальный ток статора, кА	3,67/2,2	6,88/4,125
Номинальное напряжение статора, кВ	6,3 10,5	6,3 10,5
Номинальное значение КПД, %	98,3	98,5
Сверхпереходное индуктивное сопротивление x_d, о.е.	0,151/0,159	0,195/0,146
Система возбуждения	М	М
Охлаждение обмоток статора ротора	КВР	КВР
НВР	НВР
Общая масса, т	69,2	111,2
Масса ротора. т	16,2	24,2

Для выбора числа и мощности трансформаторов и выполнения технико-экономических расчетов по определению наиболее целесообразного варианта структурной схемы необходимо построение суточных графиков нагрузки трансформатора. Эти графики строятся для каждого варианта структурной схемы для зимнего и летнего периодов. График выдачи мощности в энергосистему получают как разность генерируемой мощности и потребляемой мощности с шин станции с учётом потребления на собственные нужды:

где

При переменном графике выработки электроэнергии электростанцией расход мощности на её собственные нужды можно определить по формуле:

где Р_i(t) - мощность, отдаваемая с шин станции за время t, МВт;

Р_уст– установленная мощность станции (блока), МВт;

Рс.н.мах – максимальная мощность собственных нужд, определяемая из таблицы с учётом типа станции вида топлива.

Рисунок 1 – Вариант 1

Таблица 3 – Баланс мощностей

Определяемый параметр	Период года/часы	0-8	8-18	18-24
1 Выработка мощности Г-1, Г-2, МВт	зима лето
2 Выработка мощности Г-3, Г-4, МВт	зима лето	57,6 44,8	51,2	57,6 44,8
3 Нагрузка с.н. Г-1, Г-2, МВт	зима лето	7,56 5,88	8,4 6,72	7,56 5,88
4 Нагрузка с.н. Г-3, Г-4, МВт	зима лето	4,032 3,136	4,48 3,584	4,032 3,136
5 Нагрузка на 10 кВ, МВт	зима лето	35,7	35,7	35,7
6 Загрузка Т-1 и Т-2, МВт (суммарная)	зима лето	49,44 27,12	60,6 38,28	49,44 27,12
7 Загрузка каждого из тр-ров Т-1 и Т-2, МВт	зима лето	29,72 13,56	30,3 19,14	29,72 13,56
8 Нагрузка на 110 кВ, МВт	зима лето	25,6	22,4	25,6
9 Загрузка обмоток 10 кВ Т-3 и Т-4, МВт	зима лето	26,784 20,832	29,76 23,808	26,784 20,832
10 Загрузка обмоток 110 кВ Т-3 и Т-4, МВт	зима лето	11,92 13,21	14,3 15,59	11,92 13,21
11 Загрузка обмоток 220 кВ Т-3 и Т-4, МВт	зима лето	38,704 34,042	44,06 39,398	38,704 34,042

Рисунок 2 – Вариант 2

Таблица 4 – Баланс мощностей

Определяемый параметр	Период, года/часы	0-8	8-18	18-24
1 Выработка мощности Г-1, Г-2, МВт	зима лето
2 Выработка мощности Г-3, Г-4 МВт	зима лето	57,6 44,8	51,2	57,6 44,8
3 Нагрузка с.н. Г-1, Г-2, МВт	зима лето	7,56 5,88	8,4 6,72	7,56 5,88
4 Нагрузка с.н. Г-4-Г5, МВт	зима лето	4,032 3,136	4,48 3,584	4,032 3,136
5 Нагрузка на 10 кВ, МВт	зима лето	35,7	35,7	35,7
6 Загрузка Т-1 и Т-2, МВт (суммарная)	зима лето	49,44 27,12	60,6 38,28	49,44 27,12
7 Загрузка каждого из тр-ров Т-1 и Т-2, МВт	зима лето	29,72 13,56	30,3 19,14	29,72 13,56
8 Нагрузка на 110 кВ, МВт	зима лето	25,6	22,4	25,6
9 Переток мощности с 110 кВ каждого из трансформаторов Т-1 и Т-2 на 220 кВ	зима лето	11,92 13,21	14,3 15,59	11,92 13,21
10 Загрузка обмоток 110 кВ каждого из трансформаторов Т-1 и Т-2	зима лето	12,8	11,2	12,8

Выбор трансформаторов

Выбор трансформатора для варианта 1

Трансформаторы Т-1 и Т-2 по условию нормального режима из таблицы 3:

где = 0,8.

В режиме передачи наибольшей мощности с учетом 40% перегрузки:

Для принятой схемы баланс мощностей в нормальном режиме сохраняется.

Рассмотрим возможные аварийные режимы:

а) при отключении Т-1 в зимний максимум генераторы Г-1, Г-2 покрывают нагрузку 51 МВт на 10 кВ. Обмотки 110 кВ каждого из Т-3 и Т-4 будут загружены мощностью 32:2 = 16 МВт.

б) при отключении Г-1 зимний максимум через Т-1 для снабжения потребителей 10 кВ будет передаваться мощность:

Обмотки 10 кВ Т-3 и Т-4 будут загружены на мощность, равную 55,8 МВт.

Таким образом, максимальная мощность из всех нормальных и аварийных режимов равна 60,6 МВт

Выбираем 2 трансформатора типа ТДЦ-80000/110: трехфазный трансформатор с принудительной циркуляцией масла и воздуха, номинальной мощности 80 МВА, класс напряжения обмотки ВН 110 кВ.

Мощность трансформатора Т-3 и Т-4 определяется из условий нормального и наиболее загруженного режимов:

Приняты к установке 2 трансформатора типа ТДТН – 40000/220: трансформатор трехобмоточный, масляный с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха, трехфазный с регулированием напряжения под нагрузкой, номинальной мощности 40 МВА, класс напряжения обмотки ВН 220 кВ

Выбор трансформатора для варианта 2

Мощность трансформаторов Т-1 и Т-2 по условию нормального режима определяется:

По условию аварийного отключения Т-1:

По условию выдачи наибольшей мощности:

Принимаем к установке 2 трансформатора типа ТДТН – 40000/110: трансформатор трехобмоточный, масляный с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха, трехфазный с регулированием напряжения под нагрузкой, номинальной мощности 40 МВА, класс напряжения обмотки ВН 110 кВ

Мощность трансформатора Т-3 и Т-4 определяется из условий нормального и наиболее загруженного режимов:

Принимаем к установке 2 трансформатора типа ТД-80000/220: трансформатор трехобмоточный, масляный с естественной циркуляцией масла, номинальной мощности 80 МВА, класс напряжения обмотки ВН 220 кВ

Расчет годовых потерь энергии в трансформаторах

Географический район расположения станции – Центральный Казахстан: зима – 180 суток (Дз), лето – 185 (Дл), годовая эквивалентная температура - +10ºС. Удельная стоимость потерь энергии в соответствии с [4] принята 0,0115 у.е./кВ∙ч.

Расчет для варианта схемы 1

Трансформатор Т-1, Т-2 – ТДЦ-80000/110. Паспортные данные, необходимые для дальнейших расчетов. Для этого трансформатора – , ,