Выбор схем распределительных устройств ТЭЦ с учётом ущерба от перерыва в электроснабжении и потери генерирующей мощности

 

Выбор схемы ГРУ 10 кВ

Рисунок 2.9 - Одинарная система сборных шин с попарным секционированием

 

Произведём выбор секционных реакторов для ограничения токов короткого замыкания в зоне сборных шин, присоединений генераторов и автотрансформаторов. В общем случае установка секционных реакторов должна обосновываться после технико-экономического сравнения вариантов главных схем без реакторов и с реакторами. Однако в курсовом проектировании такой задачи не ставится. Принимается, что на ГРУ необходима установка секционных реакторов. Согласно [5], стр. 165 для секционных реакторов обычно принимают , а сопротивление по [23], стр. 148 выбирают максимально возможным из указанных в каталоге для намеченного типа реактора. Задав сопротивление реактора, рассчитывают ток КЗ на шинах установки. Если ток окажется больше ожидаемого, следует изменить сопротивление реактора и повторить расчёт.

Номинальный ток генератора ТЗФГ-63-2М по [11] равен 4335 А. Тогда примем:

.

По [16], стр. 338-354 наибольший номинальный ток серийно выпускаемых одинарных реакторов при их естественном охлаждении составляет 4000 А, что меньше необходимого. По этой причине для установки применяем реакторы РБДГ 10-4000-0,105У3 с принудительным воздушным охлаждением на напряжение 10 кВ с индуктивным сопротивлением 0,105 Ом, имеющего при естественном охлаждении номинальный ток 4000 А. Обдувка реакторов воздухом с помощью вентиляторов позволит увеличить значение номинального тока до необходимого.

Проверяем выбранный реактор на потерю напряжения в нормальном режиме:

.

Потеря напряжения меньше 5%, следовательно, выбранный реактор пригоден к установке.

 

Выбор схемы РУ 110 кВ

Рисунок 2.10 - Двойная система сборных шин с обходной

Рисунок 2.11 - Одинарная секционированная система сборных шин с обходной с двумя последовательно включенными секционными выключателями.

 

Определим частоту отказов выключателей 110 кВ. Согласно [1, стр.489, табл. 8.9], элегазовый выключатель на 110 кВ обладает следующими параметрами:

Элемент	. 1/год	TВ, ч/1	, 1/год	TР, ч/1
Выключатель элегазовый 110 кВ	0.02	20	0.2	45

 

2. Составим горизонтальный ряд ремонтных режимов выключателей и определим вероятность ремонтного режима по формуле:

3. Время простоя блока:

       ,

где

 - среднее время восстановления отказавшего -ого выключателя;

 - средняя длительность планового ремонта -ого выключателя.

Время оперативных переключений:

(в таблицах обозначено как  - время всех операций),

 - время оперативных переключений;

 - время пуска энергоблока из горячего состояния для ТЭС.

Для двойной системы сборных шин с обходной (рис.2.10, таблица 2.5)

 

Расчет ущерба

 

Составляем вертикальный ряд учитываемых элементов таблицы расчетных связей, рассматривая только отказы выключателей и определяем вероятность нормальных режимов:

       .

Примечание: В таблице учитываем только потери генерирующей мощности. При отказе одной или двух линий мощность будет передаваться по линиям, оставшимся в работе. Возрастут потери, но ущерб, связанный с ними, в учебной практике можно не рассматривать.

Потери генерируемой мощности в год из-за отказов выключателей во время нормального режима:

Потери генерируемой мощности в год из-за аварийных ситуаций во время ремонтного режима: 

 

Так же рассчитаем ущерб от потери генерируемой мощности, при которой возникает дефицит мощности в системе, т.е. когда величина предусмотренного системой резерва мощности (в нашем случае 200МВт) меньше мощности, теряемой на станции вследствие аварийных режимов. В этом случае в системе произойдет отключение действиями автоматической частотной разгрузки (АЧР) группы потребителей для предотвращения снижения частоты. То есть ущерб, вызванный снижением частоты рассматривать не будем. Будет иметь место ущерб потребителю, который мы определим как ущерб для системы от потери дефицитной мощности. Для рассматриваемой схемы дефицит мощности в системе возникает при сбросах мощности, равных 315 МВт. Такие сбросы имеют место при аварийных ситуациях во время ремонтного режима на время оперативных переключений, после которого дефицит в системе исчезает. Рассчитаем величину дефицитной мощности для каждого случая:

 

Потери дефицитной мощности в системе в год из-за аварийных ситуаций во время ремонтного режима:

 

Суммарный ущерб системе:

,

где  - удельный ущерб по [2], стр.97.

 

Капитальные издержки

 

Капиталовложения складываются из двух составляющих:

,

где

 - суммарная расчетная стоимость шин;

 - суммарная расчетная стоимость ячеек выключателей.

Однако стоимость системы сборных шин можно не учитывать, так как в обоих вариантах (Рис.7.2. и Рис.7.3.) они одинаковы. Это более точно покажет разницу в капитальных затратах.

Тогда по Таблице 6.1.:

Расчет годовых издержек

Годовые издержки:

,

где

 - амортизационные отчисления (отчисления на реновацию и капитальный ремонт);

 - норма амортизационных отчислений за 1 год;

 - издержки на обслуживание электроустановки (на текущий ремонт и зарплату персонала);

При , .

Таблица 2.5 - Таблица расчётных связей для варианта 1 схемы ОРУ 110 кВ

 

Для одинарной секционированной системы сборных шин с обходной с двумя последовательно включенными секционными выключателями.

 (рис.2.11, таблица 2.6).

 

Расчет ущерба

 

Составляем вертикальный ряд учитываемых элементов таблицы расчетных связей, рассматривая только отказы выключателей и определяем вероятность нормальных режимов:

       .

Примечание: В таблице учитываем только потери генерирующей мощности. При отказе одной или двух линий мощность будет передаваться по линиям, оставшимся в работе. Возрастут потери, но ущерб, связанный с ними, в учебной практике можно не рассматривать.

Потери генерируемой мощности в год из-за отказов выключателей во время нормального режима:

Потери генерируемой мощности в год из-за аварийных ситуаций во время ремонтного режима: 

 

    Суммарный ущерб системе:

,

где  - удельный ущерб по [2], стр.97.

 

Капитальные издержки

 

Капиталовложения складываются из двух составляющих:

,

где

 - суммарная расчетная стоимость шин;

 - суммарная расчетная стоимость ячеек выключателей.

Однако стоимость системы сборных шин можно не учитывать, так как в обоих вариантах (Рис.7.2. и Рис.7.3.) они одинаковы. Это более точно покажет разницу в капитальных затратах.

Тогда по Таблице 6.1.:

Расчет годовых издержек

Годовые издержки:

,

где

 - амортизационные отчисления (отчисления на реновацию и капитальный ремонт);

 - норма амортизационных отчислений за 1 год;

 - издержки на обслуживание электроустановки (на текущий ремонт и зарплату персонала);

При , .

         

 

      Таблица 2.6 - Таблица расчётных связей для варианта 2 схемы ОРУ 110 кВ

 

Расчёт приведённых затрат

 

Результаты расчёта сведём в следующей таблице:

 

Таблица 2.7 – Сравнение вариантов схем ОРУ 110 кВ

	Схема №1 (Рис.1.10)	Схема №2 (Рис.1.11)
Капитальные затраты,	448,7	448,7
Ущерб,	4,98	4,15
Годовые издержки,	42,18	42,18
Приведенные затраты, , (по [1], стр.545)	101,004	100,174

 

, то есть разница менее 5%.

 

Варианты отличаются менее чем на 5%. Поэтому окончательный выбор схемы производим исходя из трудноформализуемых показателей, то есть показателей, которые нельзя оценить в деньгах.

Обычно одинарная секционированная система сборных шин работает как одна секционированная система шин со свойственными ей недостатками. Даже плановый ремонт секции приводит к потере присоединений, а ответственные потребители остаются без источника резервного питания. Двойная система сборных шин при плановом ремонте позволяет сохранить все присоединения в работе.

На основании выше сказанного в качестве схемы РУ 110 кВ принимаем схему с двумя несекционированными системами шин с одним шиносоединительным выключателем и с обходной системой шин.