ВКР: Электроснабжение собственных нужд 6 кВ ТЭЦ мощностью 750 МВт, работающей на газе

Аннотация

Выпускная квалификационная работа включает 52 страницы, 13 рисунков, 4 таблицы, 25 источников.

Ключевые слова: электроснабжение, собственные нужды, электростанция, ТЭЦ, трансформатор, нагрузка, мощность, оборудование, надежность.

Актуальность выбранной темы ВКР обоснована тем, что ввод в эксплуатацию рассматриваемой ТЭЦ невозможен без эффективно функционирующей системы собственных нужд электростанции, которая должна в обязательном порядке обеспечиваться качественным и надежным питанием электрической энергией.

Содержание ВКР включает в себя вопросы: общая характеристика объекта проектирования; схема выдачи электрической энергии (мощности); расчет электрических нагрузок системы собственных нужд; выбор силовых трансформаторов и схемы собственных нужд; выбор электрооборудования ; выбор релейной защиты и автоматики; электромагнитная совместимость, система заземления.

Abstract

The title of the graduation work is Power Supply of Auxiliary Systems (AS) at 6 kV of a thermal power plant (TPP) for a 750 MW, working on gas.

The graduation work consists of an introduction, seven chapters, a conclusion, 52 pages, 13 figures, 4 tables, and 25 references.

The aim of this graduation work is to ensure reliable, safe, and efficient power supply for the auxiliary systems (AS) of a TPP.

The object of the graduation work is the thermal power plant (TPP) and its reliable power supply. The subject of the graduation work is the auxiliary power supply system, as well as the stable generation of electrical energy in full, required for delivery to the power grid.

The key issue of the graduation work is that the operation of the considered TPP is impossible without an efficiently functioning auxiliary power system, which must be provided with high-quality and reliable electrical power supply.

The graduation work may be divided into several logically connected parts, which are an overview and general characteristics of the TPP, description and selection of the power output scheme, calculation part, and equipment selection.

The first part describes in detail the general characteristics of the design object, as well as the selection of the power output scheme and the auxiliary power system. The second part outlines the results of the calculation of electrical loads for auxiliary systems (AS) and the selection of necessary equipment. The third part consists of a description of the chosen protection system for auxiliary systems (AS) against overvoltage’s and the grounding device, ensuring reliable operation of electrical equipment, its protection, and personnel safety.

In conclusion, I would like to stress that, based on the given data, I have developed a 6 kV auxiliary power supply system of a thermal power plant (TPP) for a 750 MW, working on gas. The work is of interest for a wide circle of readers, particularly those working in the field of electric power engineering and power supply for industrial enterprises.

Содержание

1 Общая характеристика объекта проектирования........................................ 8

2 Схема выдачи электрической энергии (мощности)................................... 10

4 Выбор силовых трансформаторов и схемы собственных нужд............... 19

5 Выбор электрооборудования.................................................................... 24

7 Электромагнитная совместимость, система заземления............................ 45

Заключение.................................................................................................... 49

Список используемых источников................................................................ 51

Введение

Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) играют важную роль в системе энергоснабжения современных городов и промышленных предприятий, представляя собой уникальные объекты, которые одновременно производят электрическую и тепловую энергию, что делает их незаменимыми в условиях растущих потребностей в энергии и необходимости повышения энергоэффективности. Одним из основных преимуществ ТЭЦ является способность использовать различные виды топлива, включая уголь, газ, нефть и биомассу, позволяя гибко реагировать на изменения в ценах на энергоресурсы и обеспечивать надежное энергоснабжение. Помимо прочего, теплоэлектроцентрали способны утилизировать производственные отходы и применять вторичное сырье, уменьшая отрицательное влияние на экологию и повышая общую эффективность энергосистемы. От обычных котельных, вырабатывающих исключительно теплоэнергию, ТЭЦ отличаются использованием пара, получаемого в ходе выработки электроэнергии, для обогрева помещений и горячего водоснабжения, что позволяет существенно уменьшить энергопотери и расходы на обогрев. Таким образом, ТЭЦ занимают центральное место в вопросах обеспечения стабильной энергетики и экологически устойчивого роста населенных пунктов и регионов.

Система собственных нужд (СН) электростанций включает в себя все электроприемники инфраструктуры, обеспечивающие основной и вспомогательные технологические процессы на данных объектах. Данные системы являются отдельным обязательным критически важным элементом всех современных крупных мощных электростанций, в том числе и теплоэлектроцентралей – ТЭЦ в городах и прочих населенных пунктах. Без качественного и надежного электроснабжения (ЭСН) собственных нужд невозможна стабильная работа ТЭЦ в целом, также не будет обеспечиваться стабильная выработка электрической энергии (ЭЭ) в полном объеме, требуемом для выдачи в энергосистему (ЭС). Поэтому системы

электроснабжения (СЭС) собственных нужд ТЭЦ должны разрабатываться грамотными квалифицированными специалистами, с учетом общих требований проектно-технической документации по электростанции в целом, а также согласно рекомендациям и указаниям Правил устройства электроустановок (ПУЭ) и всех прочих актуальных на данный момент нормативно-технических документов по электроснабжению, электрическим установкам и электрооборудованию (ЭО). Конфигурация системы СН зависит от типа электростанции, ее мощности и общей структуры, числа и типов основных электроприемников СН, а также их параметров электропотребления.

К электроснабжению СН электростанций предъявляются особые требования, которые необходимо учитывать для обеспечения бесперебойной работы и безопасности. Одним из основных требований к электроснабжению систем собственных нужд является надежность, они должны иметь гарантированный источник электроэнергии, который обеспечит их функционирование даже в случае аварийных ситуаций или отключений внешнего электроснабжения. Это позволяет минимизировать время простоя и предотвратить возможные аварии. Вторым важным требованием является качество электроэнергии, электроприемники СН требуют стабильного напряжения и частоты, чтобы оборудование работало в оптимальном режиме. Изменение величины напряжения либо частоты способно вызывать нарушения функционирования техники и устройств, что потенциально грозит значительными негативными последствиями для работы всей электростанции. Еще одним важным фактором выступает адаптивность системы энергоснабжения – потребители среднего напряжения могут предъявлять разные требования к количеству получаемой энергии исходя из текущих потребностей. Помимо прочего, необходимым условием остается обеспечение безопасности снабжения электроэнергией – сети среднего напряжения обязаны надежно защищаться от возможных повреждений извне и изнутри,

включая такие чрезвычайные обстоятельства, как короткие замыкания, перегрузочные режимы и прочие опасные инциденты.

Цеха собственных нужд ТЭЦ по своему назначению бывают различных типов, в них установлено большое число различных электроприемников, как правило, средней и большой мощности, что обусловлено масштабами электростанции и объемами проводимых технологических процессов. В цехах очистки и подготовки воды в качестве электрической нагрузки преобладают электроприводы насосов различных типов, с асинхронными электродвигателями. СН электростанций относят к первой категории надежности электроснабжения согласно требованиям и указаниям Правил устройства электроустановок (ПУЭ) [15]. Это обусловлено их критической значимостью для нормальной работы основного оборудования электростанции, если ответственный участок СН перестанет эффективно работать из-за нештатного отключения его электроснабжения, то это может привести к аварийным ситуациям на ТЭЦ и вынужденной остановке ее оборудования и процесса генерации электроэнергии. В целом, электроснабжение высоковольтной части собственных нужд ТЭЦ выполняется на напряжении, как правило, 6 кВ или 10 кВ.

Актуальность выбранной темы ВКР обоснована тем, что ввод в эксплуатацию рассматриваемой ТЭЦ невозможен без эффективно функционирующей системы собственных нужд электростанции, которая должна в обязательном порядке обеспечиваться качественным и надежным питанием электрической энергией.

Цель ВКР – обеспечение надежного, безопасного и эффективного электроснабжения собственных нужд ТЭЦ.

Задачи ВКР:

• систематизировать и проанализировать исходные данные;
• выполнить расчет электрических нагрузок системы СН 6 кВ;
• провести разработку системы электроснабжения собственных нужд 6 кВ, выбрать современное и надежное оборудование.