Rajoninio tinklo hidroakumuliacinė 400 MW elektrinė, jos relinė apsauga ir automatika

KTU ELEKTROS IR VALDYMO INŽINERIJOS FAKULTETAS ELEKTROS SISTEMŲ KATEDRA Dainius Sodaitis RAJONINIO TINKLO HIDROAKUMULIACINĖ 400 MW ELEKTRINĖ, JOS RELINĖ APSAUGA IR AUTOMATIKA Bakalauro baigiamasis darbas Vadovas: doc. A.Degutis KAUNAS, 2005 KTU ELEKTROS IR VALDYMO INŽINERIJOS FAKULTETAS ELEKTROS SISTEMŲ KATEDRA RAJONINIO TINKLO HIDROAKUMULIACINĖ 400 MW ELEKTRINĖ, JOS RELINĖ APSAUGA IR AUTOMATIKA Bakalauro baigiamasis darbas Bakalauras Vadovas ENV-0 gr. Dainius Sodaitis doc. A.Degutis 2005 m. birželio mėn.8 d. 2005 m. birželio mėn. d. KAUNAS, 2005 Darbo turinys Darbo turinys 3 Duomenys projektui 3 1. Įvadas 3 2. Techniniai ir finansiniai rodikliai 3 3. Hidroakumuliacinės elektrinės skaičiavimas 3 3.1 Technologinis procesas 3 3.2.Generatorių parinkimas 3 3.3. Struktūrinės schemos variantai 3 3.4. Elektrinių režimų analizė ir transformatorių parinkimas 3 3.5. Techniniai - ekonominiai skaičiavimai 3 3.6. Trumpojo jungimo srovių skaičiavimas 3 3.7. Aparatų ir laidininkų parinkimo skaičiuojamosios sąlygos 3 3.8. Elektrinių savosios reikmės ir elektrinės valdymas 3 3.9. Energijos gamybos kaštai ir sąmatinės vertės nustatymas 3 4. Elektros tinklo skaičiavimas 3 4.1 Elektros tinklo schemos 3 4.2 Tinklo vardinės įtampos 3 4.3 Pastočių pagrindinių įrenginių parinkimas ir galios bei įtampos nuostolių apskaičiavimas transformatoriuose 3 4.4 Apytikslis galių srautų pasiskirstymas suprojektuotuose tinkluose 3 4.5. Linijų laidų parinkimas 3 4.6 Galios ir energijos nuostoliai oro linijose ir transformatoriuose 3 4.8 Pastotės įtampos reguliavimas maksimaliu ir minimaliu darbo režimais 3 4.9 Tinklo atstojamoji schema 3 5. Relinės apsaugos ir automatikos skaičiavimas 3 5.1 Elektrinės schemos elementų apsaugų principų parinkimas ir išdėstymas 3 5.2 Bloko gedimai ir nenormalūs režimai (generatoriaus ir transformatoriaus) 3 5.3. Bloko apsaugų parinkimas ir skaičiavimas 3 5.4. Reguliatorių parinkimas 3 5.5. Agregatų paleidimo automatizavimas 3 5.6. Apsaugos ir automatikos panaudojimo ekonominis pagrindimas 3 6. Pagrindinių elektros įrenginių specifikacija 3 7. Išvados 3 Literatūra 3 Duomenys projektui ELEKTRINĖ VARTOTOJAS SISTEMA Tipasc HAE Įtampa .....110.......kV Įtampa ..330.......kV Galia 400 MW Galia ........110............MW Galia ....5000.........MW Apkrovos grafikas: Apkrovos grafikas: Santykinė varža 0,6 Žiemos maxG....400......MW Žiemos max.....110......MW Linijų skaičius Žiemos maxV ...440......MW Žiemos min......88..…MW Vasaros maxG...280......MW Vasaros max....66…...MW Vasaros maxV...264......MW Vasaros min.....55.….MW Suprojektuoti rajoninį elektros tinklą pagal situacijos planą. 10 kV vartotojams elektros energija yra tiekiama iš 330/110/35 kV rajoninės pastotės. Vartotojų ir rajoninės pastotės duomenys pateikti lentelėje. Rajoninės pastotės koordinatės: x = 20 km ir y = 13 km; Elektrinės koordinatės: x = 10 km ir y = 25 km; Vartotojas Koordinatės Vartojama galia Maksimali Minimali x, km y, km Pmax, MW Qmax, Mvar Pmin, MW Qmin, Mvar Tmax, h 1 16 20 5 3 0 0 1153 2 39 42 34 12 30 5 1810 3 0 20 20 7 2 1 2249 4 9 16 27 16 10 6 3297 5 23 13 13 8 10 5 2879 Didžiausios galios vartotojas yra pirmosios kategorijos, mažiausios galios – trečiosios, kiti – antrosios kategorijos vartotojai. Dėl avarijos ar remonto neatiduotos elektros kaina – 66 cnt/kWh. 1. Įvadas Svarbią vietą šiuolaikinėje energetikoje užima hidroakumuliacinės elektrinės (HAE). Jos paskirtis - greitas sistemos rezervas, energetikos sistemos paros apkrovimo netolygumų reguliavimas, patikimumo padidinimas ir pan. Hidroakumuliacinė elektrinė naudoja dirbtinių vandens telkinių, esančių skirtinguose geografiniuose aukščiuose, hidroresursus. Elektrinių ir pastočių kurso elektrinės dalies kursinio projekto išeities duomenis sudaro elektrinės tipas, galia, darbo rėžimų grafikai ir parametrai, elektros sistemos bei vartotojų duomenys, taip pat vartotojo apkrovos grafikas. Šiame projekte sudaromi elektrinės struktūrinių schemų variantai iš kurių atlikus techninius - ekonominius skaičiavimus pasirenkamas optimaliausias. Taip pat nagrinėjamas savųjų reikmių įrenginių maitinimas, sprendžiama elektrinės prijungimo prie sistemos problema. Šiame projekte yra nagrinėjama hidroakumuliacinė elektrinė (HAE), kaip žinome šios elektrinės generatoriai gali dirbti ne tik kaip generatoriai ar varikliai, bet ir kaip sinchroniniai kompensatoriai. Ši jų savybė išnaudojama apkrovos grafikui išlyginti max. apkrovų režimo metu. Šios elektrinės darbo principas yra gana nesudėtingas. Yra du vandens baseinai kurių vienas turi būti pakilęs pirmojo atžvilgių, vandens lygių skirtumas turi sudaryti apie šimtą metrų, aišku jei yra daugiau tai tuo tik geriau. Dienos metu kada yra galios trukumas elektrinė dirba generatoriaus režimo, o naktį kada yra galios perteklius - variklio režimu. Rajoninio elektros tinklo projekto išeities duomenis sudarė, rajoninės pastotės ir vartotojų koordinatės, vartotojų maksimalios bei minimalios apkrovos, bei vartotojų maksimalių apkrovų laikai. Buvo sudarytos dvi tinklo schemų alternatyvos, parinkta tinklo įtampa. Pagal vartotojų apkrovas bei jų kategorijas parinkti transformatoriai bei jų skaičius pastotėje. Pagal galios srautus tekančius linijomis, atsižvelgus į vartotojų kategorijas parinkti laidininkai. Atlikus finansinį tinklo alternatyvų palyginimą, parinkta pigesnė alternatyva. Programinio paketo pagalba šiai schemai apskaičiuota maksimalus, minimalus bei avarinis ( įvykus gedimui kurioje tai linijoje ir ją atjungus). Parinktos transformatorių atšakos. Pateikti techniniai - finansiniai projekto rodikliai, įrenginių klasifikacija bei suprojektuoto tinklo elektrinės schemos brėžinys. Šiame baigiamajame projekte pateiksiu tik pagrindinius skaičiavimus ir išrinktas geresnes alternatyvas iš anksčiau minėtų darbų. Dar papildomai pateiksiu relinių apsaugų ir automatikos skaičiavimus. 2. Techniniai ir finansiniai rodikliai Techniniai ir finansiniai elektrinės rodikliai pateikiami 2.1 lentelėje. 2.1 lentelė Rodiklio pavadinimas Vertė Elektriniai rodikliai 1. Elektrinės galia, MW 400 2. Vardinės elektrinės įtampos: 2.1. Generatorinė įtampa, kV 13,8 2.2. Ryšys su vartotojais, kV 110 2.3. Ryšys su sistema, kV 330 3. Vartotojo maksimali galia, MW 110 4. Vartotojo maksimalios galios trukmė per parą, h 4 5. Elektrinės maksimalios galios trukmė per parą, h 5 6. Patiekta elektros energijos (generatoriaus režimu), MWh 638800 7.Suvartota (variklio režimu) , MWh 936936 8. Vartotojo suvartota elektros energijos,MWh 675928 Ekonominiai rodikliai 1. Aptarnavimo sąnaudos, mln. Lt/metus 12 2. Amortizaciniai atskaitymai, mln. Lt/metus 19 3. Pinigų srautas,mln. Lt/metus 69,4 4. Investicijos, mln. Lt 800 5. Elektrinės apkrovos grafiką charakterizuojantys dydžiai: 5.1. Grafiko užpildymo koeficientas gen.rež/variklio rež 0,182/0,243 5.2. Maksimalios apkrovos panaudojimo trukmė, h 1597+2129=3726 6. Vartotojo apkrovos grafiką charakterizuojantys dydžiai: 6.1. Grafiko užpildymo koeficientas 0,701 6.2. Maksimalios apkrovos panaudojimo trukmė, h 6145 3. Hidroakumuliacinės elektrinės skaičiavimas 3.1 Technologinis procesas HAE turi du baseinus (3.1 pav.). Paros minimalios apkrovos metu agregatai dirba siurblio režimu ir siurbia vandenį iš apatinio baseino į viršutinį o paros maksimalios apkrovos metu vanduo iš viršutinio baseino leidžiamas į apatinį ir agregatai gamina elektros energiją Kitu laiku HAE agregatai gali veikti sinchroninio kompensatoriaus režimu. 3.1.1 pav. HAE technologinio proceso schema: l-viršutinis baseinas; 2-užtvanka; 3-slėginis vamzdis; 4-mašinų salė; 5-žemutinis baseinas. Svarbiausias HAE ypatumas yra ne tik tai, kad jos agregatai dažnai paleidžiami ir stabdomi, bet ir tai, kad keičiamas jų darbo režimas ir apsisukimų kryptis. Elektrinės agregatai turi būti apgręžiamojo tipo, kad galėtų veikti ir generatoriaus ir siurblio režimais. Elektrinė yra manevringa, o bendras naudingumo koeficientas η=0,7 - 0,75. Lietuvos mokslininkai padarė išvadą, jog hidroakumuliacinės elektrinės įtakos poveikio zonoje geriau vegetuoja augmenija, švaresnis dugnas, vanduo daugiau prisotintas deguonies, ten daugiau žuvies. Kalbant apie viršutinį HAE baseiną yra baiminamasi aplinkos užpelkėjimo, todėl elektrinės teritorijoje nuolatiniam stebėjimui įrengta per 100 vienetų pjezometrų. Jais stebimi gruntinių vandenų lygiai, kurie neviršija buvusių istorinių gruntinių vandenų lygių. 3.2.Generatorių parinkimas Parenkant hidrogeneratorius, reikia žinoti, koks turi būti jų skaičius, o jis turi būti toks, kad atsijungus vienam elektrinės generatoriui, sistema turėtų pakankamai rezervuotos galios jį pakeisti. Turi būti tenkinama sąlyga: ; (3.2.1) Sistemos rezervas apskaičiuojamas: ; (3.2.2) ; Taigi, minimalus generatorių skaičius turi būti: (3.2.3) ; Parenku keturis vienodus hidrogeneratorius po 100 MW. 3.2.1 lentelė Generatorių duomenys Eil.Nr. Parametrai Reikšmės Pavadinimas Žymėjimas Dimensija G1-G4 1. Tipas - - SV - 1500/170 - 96 2. Sūkiai n Aps./min 187,5 3. Pilnutinė galia S MVA 117,65 4. Aktyvioji galia P MW 100 5. Įtampa U kV 13,8 6. Galios koeficientas cos - 0,85 7. Vardinė srovė IN kA 4,92 8. Žadinimo sistema - - Tiristorinė susižadinimo 9. Viršpereinamasis generatorių reaktansas X”d - 0,21 10. Trifazio t. j. laiko pastovioji Ta(3) s - 13. Naudingumo koef. η % 98.3 3.3. Struktūrinės schemos variantai Nubraižau du skirtingus struktūrinės schemos variantus nekeisdamas generatorių skaičiaus ir tipo. Iš jų pasirinkime techniniu bei ekonominiu atžvilgiu geresnį. Elektrinės, sistemos ir vartotojo duomenys yra: 3.3.1 pav. Pirmas schemos variantas 3.3.2 pav. Antras schemos variantas Kadangi aukštos įtampos jungtuvai nepritaikyti dažniems komutavimams, todėl statomi jungtuvai generatoriaus įtampos pusėje. Generatorių sukimosi krypčiai pakeisti reikia numatyti fazių sekos keitimą dviem lygiagrečiais jungtuvais arba skyrikliais (3.3.1 pav. – 3.3.2 pav.). 3.4. Elektrinių režimų analizė ir transformatorių parinkimas Hidroakumuliacinė elektrinė gali dirbti generatoriaus, siurblio ar gali veikti sinchroninio kompensatoriaus režimu. Esant elektros pertekliui, HAE agregatai veikia siurblio režimu ir pumpuoja vandenį iš apatinio tvenkinio į viršutinį. Kai elektros stinga, agregatai veikia turbinos režimu, kurie kartu su hidroelektrinių agregatais gali būti naudojami dažniui ir galiai valdyti. Kitu laiku elektrinės agregatai gali veikti sinchroninio kompensatoriaus režimu. Elektrinės paros apkrovos grafiko sudarymas 3.4.1 pav. Elektrinės paros apkrovos grafikas Apskaičiuoju elektrinės paros apkrovos grafiko žiemos ir vasaros minimumo ir maksimumo galias. Elektrinės galia yra: 400 MW, (kai elektrinė dirba kaip generatorius); 440 MW, (kai elektrinė dirba kaip vartotojas). Žiemos paros apkrovos galios maksimumas (kai HAE dirba kaip generatorius) yra: Žiemos paros apkrovos galios maksimumas (kai HAE dirba kaip vartotojas) yra: Žiemos paros apkrovos galios minimumas abiem atvejams vienodas: Vasaros paros apkrovos galios maksimumas (kai HAE dirba kaip generatorius) yra: Vasaros paros apkrovos galios maksimumas (kai HAE dirba kaip vartotojas) yra: Vasaros paros apkrovos galios minimumas abiem atvejams vienodas: Elektrinės metinės apkrovos grafiko sudarymas generatoriaus režimui Metinis apkrovos grafikas sudaromas priimant, kad žiemos dienų skaičius yra Dž=213, o vasaros dienų skaičius yra Dv=152 dienos. Duomenys paimti iš [1] literatūros šaltinio. Kai HAE dirba kaip generatorius, apkrovos grafike (3.4.1 pav.) tai atitinka tiesę nuo t2 iki t3 Taigi jų reikšmės: Taigi maksimalus generavimo laikas yra: (3.4.1) Likusį paros laiką galima pavadinti minimaliu generavimo laiku: (3.4.2) Žiemos apkrovos maksimumo laikas: (3.4.3) Žiemos apkrovos minimumo laikas: Vasaros apkrovos maksimumo laikas: (3.4.4) Vasaros apkrovos minimumo laikas: 3.4.2 pav. Elektrinės metinės apkrovos grafikas esant generatoriaus režimui Elektrinės metinės apkrovos grafiko sudarymas variklio režimui Variklio režimu HAE dirba nuo 0 iki t1. Tai: nes Žiemos apkrovos maksimumo laikas: Žiemos apkrovos minimumo laikas: Vasaros apkrovos maksimumo laikas: Vasaros apkrovos minimumo laikas: 3.4.3 pav. Elektrines metines apkrovos grafikas esant variklio režimui Atlikęs šiuos skaičiavimus ir nubraižęs grafikus galima apskaičiuoti pagamintą ir sunaudotą elektros energijos kiekį: (3.4.5) Metinės apkrovos grafiką charakterizuoja tokie rodikliai (generatoriaus režimas): 1. 2. 3. (3.4.6) 4. Grafiko užpildymo koeficientas:; (3.4.7) 5. Minimalios apkrovos koeficientas: (3.4.8) 6.Maksimalios apkrovos išnaudojimo laikas: (3.4.9) Metinės apkrovos grafiką charakterizuoja tokie rodikliai (variklio režimas): 1. 2. 3. 4. Grafiko užpildymo koeficientas:; 5. Minimalios apkrovos koeficientas: 6.Maksimalios apkrovos išnaudojimo laikas: Suminis elektrinės maksimalios apkrovos išnaudojimo laikas yra Maksimalių nuostolių trukmė. Pagal [1]; 4.2 pav. Vartotojų paros apkrovos grafiko sudarymas Apskaičiuoju vartotojo paros apkrovos grafiko žiemos ir vasaros minimalias ir maksimalias apkrovas. Žiemos paros apkrovos galios maksimumas: Žiemos paros apkrovos galios minimumas: Vasaros paros apkrovos galios maksimumas: Vasaros paros apkrovos galios minimumas: 3.4.4. pav. Vartotojo paros apkrovos grafikas Vartotojų metinės apkrovos grafiko sudarymas Vartotojas maksimaliai ima elektros energiją nuo t1 iki t2. Kur t1 = 14 h, o t2 = 18 h Vadinasi vartotojas maksimaliai vartoja elektros energiją: Žiemos apkrovos maksimumo laikas: Žiemos apkrovos minimumo laikas: Vasaros apkrovos maksimumo laikas: Vasaros apkrovos minimumo laikas: 3.4.5 pav. Vartotojo apkrovos metinis grafikas Paskaičiuosiu suvartojamą vartotojo elektros energiją: Apkrovos grafiką charakterizuojantys rodikliai yra šie: 1. 2. 3. 4. Grafiko užpildymo koeficientas:; 5. Minimalios apkrovos koeficientas: 6.Maksimalios apkrovos išnaudojimo laikas: 7.Maksimalių nuostolių trukmė. Pagal [1]; 4.2 pav. Transformatorių parinkimas Prieš pradedant parinkinėti transformatorius reikia nustatyti savų reikmių galią Hidroakumuliacinėse elektrinėse, kaip ir HE jos sudaro nedidelę 0,5 - 3% įrengtos galios dalį. Laikysiu, kad savosios reikmės sudaro 2%. Pirma schema Blokinio transformatoriaus, prie kurio atšakos prijungta tik savų reikmių apkrova Ssk apskaičiuojama pagal formulę: ; (3.4.10) Apskaičiuosiu savų reikmių galią: ; (3.4.11) Taigi priimdamas, kad =0.85 skaičiuoju: ; Transformatoriaus parinkimo sąlyga yra: ; (3.4.12) Taigi tokiu atveju: ; Duomenis apie transformatorius surašau į lentelę. 3.4.1 lentelė Pirmos schemos transformatorių T l - T4 pagrindiniai duomenys Tipas SN, MVA ua, kV už, kV uk, % ΔPk,kW ΔP0,kW I0, % Kaina, tūkst. Lt. TDC-125000/330 125 347 13,8 11 380 125 0,55 5100 Parenku ryšio autotransformatorius T5 ir T6 tarp 330 ir 110 kV skirstyklų. Šiuos autotransformatorius reikia parinkti sunkiausiam darbo režimui. ; Priimu, kad . Autotransformatorių skaičiuojamoji galia bus lygi: ; ; Įvertinu autotransformatorių perkrovos koeficientą: ; ; Duomenis apie autotransformatorius surašau į lentelę. 3.4.2 lentelė Pirmos schemos autotransformatoriaus T5 - T6 duomenys Tipas SN MVA ua, kV uv, kV už, kV Ukav, % Ukvž, % Uvž, % ΔPk,kW ΔP0,kW Kaina, tūkst. Lt. ATDCTN-125000/330/110 125 330 115 10,5 10 35 24 345 100 4500 Antra schema Antroje schemoje transformatoriai Tl, T2, T3 yra lygiai tokie patys kaip ir l schemoje, todėl perrašau jų duomenis. 3.4.3 lentelė Antros schemos transformatorių Tl - T3 duomenys Tipas SN, MVA ua, kV už, kV uk, % ΔPk,kW ΔP0,kW I0, % Kaina, tukst. Lt. TDC-125000/330 125 347 13,8 11 380 125 0,55 5100 Transformatorių T4 reikia parinkti sunkiausiam darbo režimui, t. y. žiemos metu elektrinei dirbant variklio režimu. ; Apskaičiuoju savų reikmių galią: ; Taigi priimu, kad skaičiuoju: ; Transformatoriaus parinkimo sąlyga yra: ; Taigi tokiu atveju: ; Duomenis apie T4 transformatorių surašau į lentelę. 3.4.4 lentelė Antros schemos transformatoriaus T4 pagrindiniai duomenys Tipas SN, MVA ua, kV už, kV uk, % ΔPk,kW ΔP0,kW I0, % Kaina, tūkst. Lt. TDC-125000/110 125 121 13,8 10,5 400 120 0,55 4900 Norint parinkti antrai schemai autotransformatorius, reikia sudėti elektrinės vieno generatoriaus ir vartotojo apkrovos sunkiausio režimo grafikus. Kai elektrinė dirba kaip generatorius, generatorius turi galios perteklių, kurį atiduoda į sistemą . Didžiausias srautas tekės per autotransformatorius žiemos naktį, kai elektrinė dirbs variklio režimu (pagal 3.4.6 ir 3.4.7 pav.): ; 3.4.6 pav. G4 generatoriaus grafikų palyginimas, kai elektrinė dirba žiemą 3.4.7 pav. G4 generatoriaus grafikų palyginimas, kai elektrinė dirba vasarą Taigi matyti, kad sunkiausias darbo režimas bus žiemą, kai elektrinė dirbs kaip vartotojas. ; Įvertinu autotransformatoriaus perkrovos koeficientą: ; Parenku ryšio autotransformatorių: ; ; 3.4.5 lentelė Antros schemos autotransformatorių T5 - T6 duomenys Tipas SN, MVA Ua, kV Uv, kV Už, kV Ukav, % Ukvž, % Uvž, % ΔPk,kW ΔP0,kW Kaina, tūkst. Lt. ATDCTN-200000/330/110 200 330 115 11 10,5 38 25 560 155 4800 3.5. Techniniai - ekonominiai skaičiavimai Ekonominiam palyginimui sudaromi ne mažiau kaip du techniškai lygiaverčiai schemos variantai. Palyginsiu juos esamosios vertės metodu. Suskaičiuoju kapitalinius įdėjimus į kiekvieną schemą Čia vertinsiu tik transformatorių kainas. Jungtuvų kainų nevertinsiu, nes abiejose schemose esančių jungtuvų kainų skirtumas yra nedidelis. (3.5.1) čia m - schemos numeris; n - transformatorių skaičius; Taigi kapitaliniai įdėjimai į schemas yra: Metinės eksploatacinės sąnaudos apskaičiuojamos: (3.5.2) Amortizaciniai atskaitymai: čia - amortizacinių atskaitymų norma (transformatoriai pilnai nusidėvi per 25 metus). (2.3.2) čia pap - aptarnavimo atskaitymų norma lygi 0,02, kai įtampa 220 kV ir daugiau. (3.5.2) čia = 0,08 Lt / kWh - lyginamoji savikaina. Hidroakumuliacinių elektrinių nuostolių skaičiavime laikomą kad yra kainą už kurią elektrinė perka elektros energiją kai dirba kaip vartotojas. (3.5.3) čia -maksimalių nuostolių laikas, randamas pagal [1] literatūros šaltinio 4.2 paveikslo kreivę. ; (3.5.4) čia t = 400 h - laikas skirtas įrenginio remontui. Apskaičiuoju kiekvieno transformatoriaus elektros nuostolius. Pirma schema Transformatoriai T1-T4 Autotransformatoriai T5 -T6 Taigi: Antra schema Transformatoriai T1-T3 Transformatoriai T4 Autotransformatoriai T5 -T6 Taigi: Metinės eksploatacinės išlaidos yra: Palyginu variantus esamosios vertės metodu, kai diskonto norma yra 10%. (3.5.5) Pirmo varianto esamoji vertė yra didesnė (reikalingos mažesnės investicijos) todėl jį ir pasirenku toliau nagrinėti. 3.6. Trumpojo jungimo srovių skaičiavimas Norint parinkti elektros aparatus reikia žinoti trumpojo jungimo sroves. Kadangi trifazio trumpojo jungimo srovės būna didžiausios, tai skaičiuosiu tik jas. Skaičiavimai atlikti supaprastinti, darant tam tikras prielaidas. Pirmiausiai reikia susidaryti ekvivalentinę skaičiuojamąją schemą. 3.6.1 pav. Ekvivalentinė skaičiuojamoji schema Skaičiavimus atliksiu santykiniais vienetais. Užsiduodu bazinę galią ir įtampą: Apskaičiuoju ekvivalentinės skaičiuojamosios schemos elementų reikšmes: Generatorių GI, G2, G3, G4 varžos: (3.6.3) Transformatorių Tl - T4 varžos: (3.6.4) Autotransformatorių varžos: Skaičiuoju trumpojo jungimo Kl sroves. Prastinu trumpųjų jungimų skaičiuojamąją schemą (3.6.1 pav.) ir apsiskaičiuoju ekvivalentinius parametrus. Kadangi vartotojai trumpojo jungimo metu negeneruoja EVJ, tai nei jų elektrovarų, nei varžų nevertinsiu. Variklių EVJ palyginus su tikrų mūsų generatorių EVJ yra labai mažos, tai jų taip pat galima nevertinti. Tokiu atveju galima nevertinti ir varžų xvarik. Suprastinta ekvivalentinė schema atrodytų taip: 3.6.2 pav. Suprastinta ekvivalentinė skaičiuojamoji schema Kl trumpojo jungimo atžvilgiu Kadangi visi generatoriai yra vienodi, tai . čia - visų generatorių suekvivalentinta elektrovara. Trumpojo jungimo srovės periodinės dedamosios reikšmė pradiniu momentu sistemos pusėje bus: (3.6.5) Susiskaičiuoju bazinę srovę: (3.6.5) Trumpojo jungimo srovės periodinės dedamosios reikšmė kA bus lygi: Trumpojo jungimo srovės periodinės dedamosios reikšmė pradiniu momentu generatoriaus ir vartotojo pusėje bus lygi: Taigi trumpojo jungimo srovė bus lygi: Skaičiuoju aperiodinę ir smūgio sroves Kl trumpajam jungimui. Iš [1] literatūros šaltinio nustatau, kad: Iš [1] literatūros šaltinio nustatau, kad: Skaičiuoju aperiodinę ir smūgio sroves: Skaičiuoju K2 trumpojo jungimo sroves. Prastinu trumpojo jungimo skaičiuojamąją schemą (3.6.1 pav.) K2 trumpojo jungimo atžvilgiu. Kadangi vartotojai trumpojo jungimo metu negeneruoja EVJ, tai nei jų elektrovarų, nei varžų nevertinsiu. Variklių EVJ palyginus su tikrų mūsų generatorių EVJ yra labai mažos, tai jų taip pat galima nevertinti. Tokiu atveju galima nevertinti ir varžų xvarik. 3.6.3 pav. Suprastinta ekvivalentinė skaičiuojamoji schema K2 trumpojo junginio atžvilgiu Trumpojo jungimo srovės periodinės dedamosios reikšmė iš sistemos pusės: Susiskaičiuoju bazinę srovę: Trumpojo jungimo srovės periodinės dedamosios reikšmė pradiniu momentu G2 pusėje bus: Skaičiuoju aperiodinę ir smūgio sroves K2 trumpiam jungimui. Naudosiu anksčiau surastas laikų reikšmes: Skaičiuoju K3 trumpojo jungimo sroves. Prastinu trumpojo jungimo skaičiuojamąją schemą (3.6.1 pav.) K3 trumpojo jungimo atžvilgiu. 3.6.4 pav. Suprastinta ekvivalentinė skaičiuojamoji schema K3 trumpojo jungimo atžvilgiu Kadangi vartotojas trumpojo jungimo atveju negeneruoja EVJ, tai elektrovaros Evart ir vartotojo varžos nevertinsiu. Variklių EVJ palyginus su tikrų mūsų generatorių EVJ yra labai mažos, tai jų taip pat galima nevertinti. Tokiu atveju galima nevertinti ir varžų Xvariklio Trumpojo junginio srovės periodinės dedamosios reikšmė iš sistemos pusės: Trumpojo jungimo srovės periodinės dedamosios vartotojo pusėje nevertinu, nes nevertinau nei elektrovarų, nei varžų. Skaičiuoju aperiodinę ir smūgio sroves K3 trumpajam jungimui. Naudosiu anksčiau surastas laikų reikšmes: Skaičiuoju bet kurio momento periodinės srovės dedamąją. Periodinė srovė Kl taške skaičiuojama t = 0,07 s laikui. Laikoma, kad srovė nuo sistemos nekinta ir yra: Kai yra vienas generatorius arba keletas vienodų generatorių dirbančių tomis pačiomis sąlygomis, skaičiavimai atliekami taip: 1. ir , tai . 2. Iš [1] literatūros , pagal tipines kreives nustatomas santykis. 3. Apskaičiuojama reikšmė: Suminė periodinė srovės reikšmė taške Kl laike 0,07 s yra: Skaičiuoju K2 periodinę srovės dedamąją laiku 0,07 s. 1. . 2. . 3. Suminė periodinė srovės reikšmė taške K2 laike 0,07 s yra 3.7. Aparatų ir laidininkų parinkimo skaičiuojamosios sąlygos Skirstyklų elektriniai aparatai ir laidininkai turi patikimai veikti tiek normaliu režimu, tiek esant įvairiems nukrypimams nuo jo. Projektuojamų elektros įrenginių visi elementai parenkami normaliam darbo režimui arba poavariniam režimui ir tikrinami t.j. sąlygomis. Parenkant aparatus, reikia atsižvelgti į jų pastatymo vietą, temperatūrą, drėgmę, užterštumą ir t.t. Ilgalaikio režimo apskaičiuojamosios srovės yra normalaus režimo maksimali srovė (Imax) ir remontinio arba poavarinio režimo srovė (Id.f.). kai kurių elementų skaičiuojamosios srovės: 1.Generatoriaus ; , 2. Transformatoriaus ; Id.f.= ks.p.* Imax = 1.5 Imax, 3. Lygiagrečių transformatorių ; , Trijų apvijų transformatoriaus ir autotransformatoriaus grandinių skaičiavimuose reikia įvertinti AĮ, VĮ ir ŽĮ apvijų apkrovas bei jų tipą. Elektrinių skaičiavimuose reikia įvertinti apkrovų grafikus ir sujungimo schemas. 5. Skersinių šynų, sekcinių ir šyninių jungtuvų grandinių skaičiavimui reikia žinoti tik forsuoto režimo srovę, skaičiuojant apytiksliai, laikoma, kad yra lygi galingiausio elemento forsuoto režimo srovei. Laidų skerspjūviai ir aparatai pagal ilgalaikį leistiną įšilimą bus parinkti teisingai, jei laidai tenkins nusistovėjusio režimo sąlygą Id,f ≤ I’l; υn ≤υl, Parinkti aparatai ir laidininkai turi būti dinamiškai ir termiškai atsparūs. Standžių šynų elektrodinaminio atsparumo sąlyga σsk ≤ σl; izoliatorių Fsk ≤ Fl; aparatų is ≤ id, Laidikliai ir aparatai, apsaugoti tirpiais saugikliais ir kitais labai greitai veikiančiais aparatais, netikrinami t.j. srovių poveikiui. Šiluminio impulso skaičiavimas Apskaičiuosime šiluminį impulsą trumpo jungimo vietose K1 ir K2. Taške K1 Šiuo atveju trumpo jungimo taškas yra toli nuo generatoriaus, skaičiuojamas taip: BKK1 = Ipo2 · (tatj+TaS); (3.7.1) Ipo = IposK1 + IpoGK1 = 7.22 + 4.99 = 12.21kA; tatj = 2 s; TaS = 0,03 s; BKK1 = (20,11 · 103)2 · (2 + 0,03) = 820,6 MA2s. Taške K2 Šiuo atveju trumpo jungimo taškas yra arti prie generatoriaus, skaičiuojamas taip: BpK2 = (IpoG2 + 2  Tr  Ipos  IpoG + Br  Ipos2)  tatj; (3.7.2) BpK2 = ( (26,4 103)2 +2 0.82  43,6 103  26,4 103 + 0.7  (43,6 103)2)  2 = 17100 MA2s; tatj = 2 s; TaG = 0,4 s; TaS = 0,03 s. BaK2 = IpoG2  TaG + Ipos2  TaS + ; (3.7.3) BaK2 = 264002  0,4 + 436002  0,03 + = 463,4 MA2s; BKK2 = BpK2 + BaK2 = 17.1 109 + 0,463 109 = 17.56109 A2s. Generatoriaus prijungimo šynų parinkimas Šynomis tekės maksimali generatoriaus srovė: = = 4,92 kA; Pagal šią reikšmę parenkamos ekranuotos šynos. Skirstyklos prijungimo šynų parinkimas Id.f. = = = 206 A; Id.f. = Il Parenkame lanksčius laidininkus, renkame pagal srovę: Parenkame šynas AS – 330/43: d = 33,6 mm; Il(lauke) = 710 A; Il(viduje) = 600 A; S = 330 mm; Kadangi šynos lanksčios, tai jų pagal dinaminį atsparumą netikriname. Apskaičiuojame minimalų šynos skerspjūvio plotą: = 311 mm; Tikriname pagal terminį atsparumą: ; 311 330 sąlyga tenkinama; Apskaičiuojame nusistovėjusią šynos temperatūrą: - leistina temperatūra; - aplinkos vardinė temperatūra; - aplinkos temperatūra; ; iš kreivės = f(AN), pagal N surandame N ; Apskaičiuojame Ak ; = iš kreivės = f(A), pagal AK surandame K  60 C; Turi būti tenkinama sąlyga, kad: ; - sąlyga tenkinama; Darome išvadą, jog šynos pagal terminį atsparumą parinktos teisingai. Tikriname šynas pagal vainikinio išlydžio sąlygą: ; = 30.6 kV/cm ; Eo – pradinis elektrinio lauko stiprumas. m = 0.82 – laido nelygumo koeficientas; ro = d/2 = 33.6/2 = 16,8 mm; = 16,5 kV/cm; čia: E – didžiausias elektrinio lauko stiprumas; K = = 1; a = 5m – atstumas tarp gretimų vienos fazės laidų; = 28,8 cm – išsklaidytos fazės ekvivalentinis spindulys; = 3820 cm; Tikriname šynas pagal vainikinio išlydžio sąlygą: ; - sąlyga tenkinama; Taigi, skirstomosios šynos 330 kV įtampai parinktos teisingai. Matavimo transformatorių parinkimas Srovės transformatoriai parenkami pagal vardinę įtampą vardinę pirminę ir antrinę sroves, tikslumo klasę ir tikrinamas jų dinaminis bei terminis atsparumas. 3.7.1 lentelė Srovės transformatorių prie generatoriaus parametrai Parinkimo sąlygos Skaičiavimo duomenys UirUN Uir =13,8kV Id.f IN Id.f 4,92 kA 17.56 179 kA S2 - nevertiname Suderinta tikslumo klasė - Analogiškai parenku srovės transformatorius 330 kV pusėje. 3.7.2 lentelė Srovės transformatorių 330 kV pusėje parametrai Parinkimo sąlygos Skaičiavimo duomenys UirUN Uir =330 kV Id.f IN Id.f 206 A 0.83 49,84kA S2 - nevertiname Suderinta tikslumo klasė - Įtampos transformatorius reikia parinkti pagal vardinę įtampą, tikslumo klasę ir apvijų jungimo schemas. Įtampos transformatorių apkrovai nustatyti taip pat reikia žinoti prijungtų įrenginių ir prietaisų galias. Todėl S2 - ir čia nevertinsiu. 3.7.3 lentelė Įtampos transformatorių prie generatoriaus parametrai Parinkimo sąlygos Skaičiavimo duomenys UirUN Uir =13,8 kV S2 - nevertiname Suderinta tikslumo klasė - Apvijų jungimo būdas - Analogiškai parenku įtampos transformatorius 330 kV pusėje. 3.7.4 lentelė Įtampos transformatorių 330 kVpusėje parametrai Parinkimo sąlygos UirUN Suderinta tikslumo klasė Apvijų jungimo būdas Jungtuvų ir skyriklių parinkimas Jungtuvas yra pagrindinis aukštos įtampos komutacinis aparatas, todėl jis parenkamas atsižvelgiant į daugelį sąlygų. Skyrikliai parenkami pagal nominalią įtampą, nominalią ilgalaikę darbo srovę, elektrodinaminį pastovumą (tikrinu tik pagal smūgio srovę), terminį atsparumą. 3.5 lentelė 3.7.5 lentelė Generatorinės įtampos jungtuvų ir skyriklių parametrai Parinkimo sąlyga Skaičiavimo duomenys Id.f 4,92 kA 3.7.6 lentelė 330 kV įtampos jungtuvų ir skyriklių parametrai Parinkimo sąlyga Skaičiavimo duomenys 3.8. Elektrinių savosios reikmės ir elektrinės valdymas Svarbūs stoties mechanizmai yra transformatorių aušinimo sistemos ventiliatoriai bei siurbliai, priešgaisriniai siurbliai, rezerviniai žadintuvai ir kai kurie drenažiniai siurbliai. Nesvarbiesiems mechanizmams priskiriamos spiralinės kameros ir išsiurbimo vamzdžio vandens išpumpavimo siurbliai, techninio ir ūkinio vandens siurbliai, akumuliatorių pakrovimo, šildymo ir ventiliacijos įrenginiai, skydų pakėlimo kranai, užraktų ir grotų šildymo įrenginiai ir kt. Didelės galios HAE, kuriose yra daug galingų hidrogeneratorių, agregatiniai ir bendrieji vartotojai maitinami atskirai (3.8.1 pav.). Agregatiniai darbiniai transformatoriai T7-T10 jungiami prie generatoriaus įvadų atšakų. 3.8.1 pav. Hidroakumuliacinės elektrinės savųjų reikmių schema. Parenkame savųjų reikmių transformatorius yra darbiniai savų reikmių transformatoriai, o T11, T12 – rezerviniai. Savom reikmėm reikia 2 % galios nuo generatoriaus generuojamos galios. Parenkame T7-T10 transformatorius: Ssk. = 0,04 . PS / cosφs.r. = 0,02 . 100 / 0,85 = 2,35 MVA 3.8.1 lentelė Savųjų reikmių transformatorių duomenys Tipas SN, MVA UA, kV UŽ, kV Po, MW Pk, MW Io, % Uk, % TM-2500/10 2,5 10 0,4 3,85 23,5 1 6,5 Parenkame savųjų reikmių transformatorius, o rezervas jungiamas nuo autotransformatorių 10 kV gnybtų . Elektrinės valdymas Elektrinės valdymo sistema, tai eilė techninių priemonių, būtinų operatyviniam elektrinės darbui valdyti, tai yra vykdyti technologinį procesą su užduotais techniniais- ekonominiais rodikliais. Valdymo sistema jungia šias pagrindines įrenginių grupes: • Reguliavimo; • Valdymo organų; • Valdymo signalizacijos; • Matavimo apsaugos. Matavimo ir signalizacijos posistemės aprūpina reikalinga informacija apie įrengimų darbą ir technologinio proceso eigą, reguliavimo ir valdymo posistemių pagalba vykdomas aktyvus objekto valdymas. Prie žymių nukrypimų nuo normalaus nustatyto režimo ar įrengimo pakenkimo, suveikia apsauga ir įvykdo atitinkamų elementų automatinį atjungimą. Operatyvinio aptarnavimo patogumui organizuojami valdymo postai, kuriuose yra operatyvus personalas ir kur koncentruojami būtini personalo darbo prietaisai ir aparatai: • Matavimo prietaisai; • Signaliniai įtaisai; • Valdymo aparatūra; • Reguliavimo aparatūra. Valdymo sistemos parinkimas priklauso nuo projektuojamo objekto ypatybių: • Tipų ir įrengimų, technologinių rūšių struktūros; • Technologinio proceso automatizavimo lygio; • Priimtos operatyvinio valdymo organizacinės struktūros. 3.9. Energijos gamybos kaštai ir sąmatinės vertės nustatymas Laikui bėgant įrenginiai nusidėvi, sumažėja jų vertė. Ilgalaikio turto vertės sumažėjimas iki nusidėvėjimo ir laiko veiksmo įtakos vadiname nusidėvėjimu. Amortizacija - tai ilgalaikio turto vertės perkėlimas į gaminamą produkciją. Šiuo atveju sudaromas piniginių lėšų fondas, kuris naudojamas ilgalaikio turto atstatymui. Amortizacinius atskaitymus galime skaičiuoti, jei žinome: Įsigijimo vertę K; Eksploatacinį laikotarpį T; Likvidacinę vertę Kl. Remdamiesi kai kuriais finansinių ataskaitų duomenimis sudarysime orientacinę HAE energijos gamybos kaštų struktūrą Kapitalinės investicijos į HAE: klyg =2000 Lt/kW; k=klyg*Pinst=2000*400*103=800 mln.Lt; Kapitalinės investicijos į HAE struktūrą: statybiniai montavimo darbai k*0,4=800*0.4= 320 mln.Lt; įrengimų įjungimo k*0,5=800*0,5= 400 mln.Lt; kitos išlaidos k*0,1=800*0,1= 80 mln.Lt; Likvidacinė vertė kl =0,05*k=0,05*800= 40 mln.Lt; Nusidėvėjimas per metus Pagaminta elektros energija: Wp = ∑PiTi = 638800 MWh; Suvartota elektros energija: Wsuv = ∑PiTi = 936936 MWh; Priimame, kad pikinę elektros energiją parduodame į sistemą už 20 ct/kWh., o perkame nakties metu iš sistemos už 4 ct/kWh., Taigi metinės pajamos yra lygios: HAE eksplotacinės išlaidos 1,5 % nuo investicijų: C = R * 0,02 = 800* 0,015 = 12 mln. Lt.; Pelnas prieš mokesčius N=S-(C+D)=90,28-(12+19)=59,3 mln.Lt; Pelno mokestis (15%) T=8,9 mln.Lt; Grynasis pelnas: NI=N-T=59,3-8,9=50,4 mln.Lt; Grynųjų pinigų srautas CFt=NI+D=50,4+19=69,4 mln.Lt; Elektrinės atsipirkimą patikrinsime esamosios vertės, vidinės pelno normos (IRR) metodais ir nustatysime atsipirkimo periodą. 1. Esamosios vertės metodas: Esamąją vertę apskaičiuosime pagal tokią išraišką: PV = PV – esamoji vertė; k– diskonto norma; CF – metinis pinigų srautas arba pelnas, uždirbtas pardavus elektros energiją ir atėmus sąnaudas. Projekto gyvavimo trukmė yra 40 metų. Projektą įgyvendinti yra tikslinga jei apskaičiuota esamoji vertė per gyvavimo trukmę yra teigiamas dydis. 2. Vidinės pelno normos metodas: Investiciniai projektai pagal šį metodą įvertinami pagal investicijų į turtą pelno normą. Ji apskaičiuojama, surandant tokią kapitalo kainą, prie kurios būsimų įplaukų esamoji vertė tampa lygi būsimų išlaidų esamajai vertei. Jeigu projekto IRR didesnis už kapitalo kaštus, tai projektą apsimoka įgyvendinti. 3. Atsipirkimo periodas: Tai laikas, per kurį gaunamos grynosios įplaukos iš investicijų padengia investicijoms skirtas išlaidas. Jeigu projekto atsipirkimo trukmė yra mažesnė už gyvavimo trukmę, tai jį apsimoka įgyvendinti. Nustatysime projekto įgyvendinimo tikslingumą trimis metodais, kai imamos paskolos palūkanų norma yra trijų dydžių: 6 %, 8 % ir 10 %. Kiekvienam palūkanų normos dydžiui sudarysime lentelę: 3.9.1 lentelė Projekto esamoji vertė ir projekto balansai Metai CF, PV, PB, Mln.Lt k=6% k=8% k=10% k=6% k=8% k=10% 0 -800,0 -800,0 -800,0 -800,0 -800,0 -800,0 -800,0 1 69,4 -734,5 -735,7 -736,9 -778,6 -794,6 -810,6 2 69,4 -672,8 -676,3 -679,6 -755,9 -788,8 -822,3 3 69,4 -614,5 -621,2 -627,4 -731,9 -782,5 -835,1 4 69,4 -559,6 -570,2 -580,0 -706,4 -775,7 -849,2 5 69,4 -507,7 -522,9 -537,0 -679,4 -768,4 -864,8 6 69,4 -458,8 -479,2 -497,8 -650,8 -760,5 -881,9 7 69,4 -412,6 -438,7 -462,2 -620,5 -751,9 -900,7 8 69,4 -369,1 -401,2 -429,8 -588,3 -742,7 -921,3 9 69,4 -328,0 -366,5 -400,4 -554,2 -732,7 -944,1 10 69,4 -289,3 -334,4 -373,6 -518,1 -721,9 -969,1 11 69,4 -252,7 -304,6 -349,3 -479,8 -710,3 -996,6 12 69,4 -218,2 -277,1 -327,2 -439,1 -697,7 -1026,9 13 69,4 -185,7 -251,6 -307,1 -396,1 -684,1 -1060,2 14 69,4 -155,0 -227,9 -288,8 -350,5 -669,5 -1096,8 15 69,4 -126,1 -206,1 -272,2 -302,1 -653,6 -1137,1 16 69,4 -98,8 -185,8 -257,1 -250,9 -636,5 -1181,4 17 69,4 -73,0 -167,0 -243,4 -196,5 -618,1 -1230,2 18 69,4 -48,7 -149,7 -230,9 -138,9 -598,1 -1283,8 19 69,4 -25,7 -133,6 -219,6 -77,9 -576,6 -1342,8 20 69,4 -4,1 -118,7 -209,2 -13,1 -553,3 -1407,7 21 69,4 16,3 -104,9 -199,9 55,5 -528,2 -1479,1 22 69,4 35,6 -92,2 -191,3 128,2 -501,1 -1557,6 23 69,4 53,7 -80,4 -183,6 205,2 -471,8 -1643,9 24 69,4 70,9 -69,4 -176,5 287,0 -440,1 -1738,9 25 69,4 87,0 -59,3 -170,1 373,6 -405,9 -1843,4 26 69,4 102,3 -49,9 -164,3 465,4 -369,0 -1958,4 27 69,4 116,7 -41,2 -159,0 562,7 -329,2 -2084,8 28 69,4 130,3 -33,2 -154,2 665,8 -286,1 -2223,9 29 69,4 143,1 -25,7 -149,8 775,2 -239,6 -2376,9 30 69,4 155,1 -18,8 -145,9 891,1 -189,4 -2545,3 31 69,4 166,5 -12,4 -142,2 1013,9 -135,1 -2730,4 32 69,4 177,3 -6,5 -139,0 1144,1 -76,6 -2934,0 33 69,4 187,4 -1,0 -136,0 1282,2 -13,3 -3158,0 34 69,4 197,0 4,0 -133,3 1428,5 55,0 -3404,5 35 69,4 206,0 8,7 -130,8 1583,6 128,8 -3675,5 36 69,4 214,6 13,1 -128,5 1748,0 208,5 -3973,7 37 69,4 222,6 17,1 -126,5 1922,3 294,6 -4301,7 38 69,4 230,2 20,8 -124,6 2107,0 387,5 -4662,4 39 69,4 237,3 24,3 -123,0 2302,8 487,9 -5059,3 40 69,4 244,1 27,5 -121,4 2510,4 596,4 -5495,8 IRR 0,083             Projektas atsipirks, kai palūkanų norma už paimtus kreditus bus iki 8,3 %. Kiekvienai palūkanų normai nubraižysime projekto balansą. Kai palūkanų norma yra k = 6 %, grafikas atrodo taip: Kai palūkanų norma yra 8 %, tai grafikas atrodo taip Kai palūkanų norma yra 12 %, tai grafikas atrodo taip 4. Elektros tinklo skaičiavimas 4.1 Elektros tinklo schemos Elektros tinklų schemos sudaromos remiantis pastočių ir maitinimo šaltinio išdėstymo planu ir vartotojų kategorija. Vartotojas 1 - trečios kategorijos (pakanka tiekti maitinimą viena linija), o kiti vartotojai pirmos ar antros kategorijos (reikalinga tiekti elektros energiją dviem linijomis). Sudaromi du projektuojamo tinklo variantai. Pirmo varianto elektros tinklų schema pateikiama 4.1.1 paveiksle. 4.1.1 pav. Pirmo varianto elektros tinklo schema 4.1.1 lentelė Linijų trasų ilgiai Linija E-2 RP-5 5-2 RP-4 E-3 4-3 RP-1 Ilgis, km 33,62 3,00 33,12 11,40 11,18 9,85 8,06 Antro varianto schema: 4.1.2 pav. Antro varianto elektros tinklo schema 4.1.2 lentelė Linijų trasų ilgiai Linija RP-5 E-2 RP-4 E-3 RP-1 RP-E Ilgis, km 3,00 33,62 11,40 11,18 8,06 15,62 Linijų laidininkų ilgiai gaunami linijų trasų ilgius dauginant iš linijos netiesiškumo koeficiento, kuris priklauso nuo vietovės ir gali kisti nuo 1.05 iki 1.25 . Šiame darbe priimame koeficientą 1.08. 4.1.3 ir 4.1.4 lentelėje pateikiama abiejų variantų parametrai: 4.1.3 lentelė Pirmo varianto linijų duomenys Linija Linijos pobūdis Ilgis, km Pastotes Nr. Past. Tipas E-2 1 36,30 2 tranzitinė RP-5 2 3,24 5 tranzitinė 5-2 1 35,77 2 tranzitinė RP-4 1 12,31 4 tranzitinė E-3 1 12,07 3 tranzitinė 4-3 1 10,64 3 tranzitinė RP-1 1 8,71 1 galinė 4.1.4 lentelė Antro varianto linijų duomenys Linija Linijos pobūdis Ilgis, km Pastotes Nr. Past. Tipas RP-5 2 3,24 5 tranzitinė E-2 2 36,30 2 galinė RP-4 2 12,31 4 tranzitinė E-3 2 12,07 3 galinė RP-1 1 8,71 1 galinė RP-E 2 16,87  RP ir E Dvišynė su apeinamąja  4.2 Tinklo vardinės įtampos Pagal perduodamas ribines galias ir ribinių atstumų reikšmes parenkame įtampas: Abiem schemoms – visos linijos 110 kV įtampos, išskyrus liniją RP-1, kur naudojama vardinė 35 kV įtampa. 4.3 Pastočių pagrindinių įrenginių parinkimas ir galios bei įtampos nuostolių apskaičiavimas transformatoriuose Paskaičiuojame pilnasias galias prieš parinkdami pastočių transformatorius: MVA Vienam transformatoriui atsijungus , likusio transformatoriaus galia paskaičiuojama pagal formule: Kadangi visos pastotės išskyrus 1 yra pirmos ir antros kategorijos vartotojai, tai jose būtina statyti po du transformatorius. Pirmoje pastotėje bus statomas vienas transformatorius. Abiems variantams parenkami tokie pat transformatoriai. Jų duomenys surašomi į 4.3.1 lentelę. 4.3.1 lentelė Transformatorių duomenys Vartotojas Smax ST n Transformatoriaus markė SNT UA UZ  P0 P Uk I0 MVA MVA   MVA kV kV kW kW % % 1 5,8 5,8 1 TMN(TM)-6300/35 6,3 35 11 9,4 46,5 7,5 0,9 2 36,1 25,8 2 TPDN-32000/110 32 115 10,5/10,5 35 145 10,5 0,75 3 21,2 15,1 2 TDN-16000/110 16 115 11 21 85 10,5 0,85 4 31,4 22,42 2 TRDN-25000/110 25 115 10,5/10,5 29 120 10,5 0,8 5 15,3 10,90 2 TDN-16000/110 16 115 11 21 85 10,5 0,85 Elektrinėms schemoms parenkami jungtuvai: 110 kV dalyje: MKP-110 B-630-20 Y1 UN= 110 kV; IN= 630 A; Iatj= 20 kA ; id= 52 kA; tatj= 0,055-0,08 s. 35 kV dalyje: MKP-35-1000-25-AU1 UN= 35 kV; IN=1000 kA; Iatj= 25 kA; tatj= 0,08 s. Apskaičiuojame transformatorių varžas, bei laidumus. Dviejų apvijų transformatoriams atstojamosios schemos parametrai apskaičiuojami pagal tokias formules: Aktyvinė varža (4.3.1) Induktyvinė varža (4.3.2) Įmagnetinimo galia (4.3.3) Tuščios eigos nuostoliai (4.3.4) Visose pastotėse, išskyrus pirmą, yra po du transformatorius. Kadangi abiems variantams parinkau vienodus transformatorius, todėl galios nuostoliai bus tie patys abiems variantams . 4.3.2 lentelė Transformatorių parametrai Vartotojas SNT n RT XT  Q  S0 MVA W W kVar kVA 1 6,3 1 1,6 16,1 56,7 9.4+56.7j 2 32 2 0,935 21,695 480 70+480j 3 16 2 2,325 43,39 272 42+272j 4 25 2 1,27 27,95 400 58+400j 5 16 2 2,325 43,39 272 42+272j Dviejų apvijų transformatorių galios nuostoliai skaičiuojami pagal formules: Aktyviosios galios nuostoliai : (4.3.5) Reaktyviosios galios nuostoliai: (4.3.6) Galia patenkanti į aukštos įtampos apviją: Aktyvioji (4.3.7) Reaktyvioji Dviejų apvijų transformatorių galios nuostoliai prie maksimalaus ir minimalaus režimo, pateikiami 4.3.3 lentelėje. 4.3.3 lentelė Transformatorių galios nuostoliai S apkrova  S tr. pliene Tr. varžos  S tr. Apvijose S pareikalaujama Pmax, MW Qmax Mvar P, MW Q Mvar RT XT Pmax, MW Qmax Mvar Pmax, MW Qmax Mvar 1 5 3 0,009 0,057 1,60 16,1 0,044 0,447 5,05 3,50 2 34 12 0,070 0,480 0,94 21,7 0,100 2,331 34,17 14,81 3 20 7 0,042 0,272 2,33 43,4 0,086 1,610 20,13 8,88 4 27 16 0,058 0,400 1,27 28,0 0,103 2,275 27,16 18,68 5 13 8 0,042 0,272 2,33 43,4 0,045 0,836 13,09 9,11                       Pmin, MW Qmin Mvar P, MW Q Mvar RT XT Pmin, MW Qmin Mvar Pmin, MW Qmin Mvar 1 0 0 0,009 0,057 1,6 16,1 0,000 0,000 0,00 0,00 2 30 5 0,070 0,480 0,935 21,695 0,071 1,659 30,14 7,14 3 2 1 0,042 0,272 2,325 43,39 0,001 0,018 2,04 1,29 4 10 6 0,058 0,400 1,27 27,95 0,014 0,314 10,07 6,71 5 10 5 0,042 0,272 2,325 43,39 0,024 0,448 10,07 5,72 Įtampų nuostoliai transformatoriuose Transformatorių įtampų nuostolius pateikiu 4.3.4 lentelėje: Įtampos kritimo dedamosios 1 transformatoriuje: kV (4.3.8) kV (4.3.9) Įtampos nuostoliai pastočių transformatoriuose: kV (4.3.10) Kitų transformatorių įtampos nuostoliai pateikiami 4.3.4 lentelėje 4.3.4 lentelė Transformatorių įtampos nuostoliai S apkrova Tr. varžos  U'  U''  U Pmax, MW Qmax Mvar RT XT kV kV kV 1 5,05 3,50 1,60 16,10 1,8 2,2 1,78 2 34,17 14,81 0,94 21,70 3,2 6,6 3,01 3 20,13 8,88 2,33 43,39 3,9 7,8 3,66 4 27,16 18,68 1,27 27,95 5,1 6,7 4,86 5 13,09 9,11 2,33 43,39 3,9 5,0 3,76 Pmin, MW Qmin Mvar RT XT  U' kV  U'', kV  UkV 1 0,00 0,00 1,60 16,10 0,0 0,0 0,00 2 30,14 7,14 0,94 21,70 1,7 5,9 1,51 3 2,04 1,29 2,33 43,39 0,6 0,8 0,55 4 10,07 6,71 1,27 27,95 1,8 2,5 1,79 5 10,07 5,72 2,33 43,39 2,5 3,8 2,40 Avarinį režimą skaičiuosime, kai bus atjungtas vienas transformatorius. Vartotojui 1 maitinimas bus visiškai nutrauktas. Jis gaus maitinimą tik pašalinus gedimą. 4.3.5 lentelė Transformatorių galios nuostoliai avariniame režime S apkrova  S tr. pliene Tr. varžos  S tr. Apvijose S pareikalaujama Pmax, MW Qmax Mvar P, MW Q Mvar RT XT Pmax, MW Qmax Mvar Pmax, MW Qmax Mvar 2 34 12 0,035 0,24 1,87 43,39 0,201 4,662 34,24 16,90 3 20 7 0,021 0,136 4,65 86,78 0,173 3,220 20,19 10,36 4 27 16 0,029 0,2 2,54 55,9 0,207 4,551 27,24 20,75 5 13 8 0,021 0,136 4,65 86,78 0,090 1,671 13,11 9,81 Įtampų nuostoliai transformatoriuose: Transformatorių įtampų nuostolius pateikiu 4.3.6 lentelėje: 4.3.6 lentelė Transformatorių įtampos nuostoliai avariniame režime S apkrova Tr. varžos  U'  U''  U Pmax, MW Qmax Mvar RT XT kV kV kV 2 34,24 16,90 1,87 43,39 7,2 13,2 6,45 3 20,19 10,36 4,65 86,78 9,0 15,5 7,93 4 27,24 20,75 2,54 55,90 11,2 13,4 10,36 5 13,11 9,81 4,65 86,78 8,3 9,9 7,84 4.4 Apytikslis galių srautų pasiskirstymas suprojektuotuose tinkluose Tinklo linijų laidų skerspjūvių parinkimui būtina žinoti orientacinį galios srautų tinkle pasiskirstymą maksimalios apkrovos metu ir poavariniame režime. Pirmame variante tinklas yra uždaras, todėl jį pertraukiame maitinimo taške ir skaičiuojame galių srautų pasiskirstymą dvipusio maitinimo tinkle. Skaičiuojama tinklo “E-2-5-RP” srautą. 4.4.1 pav. Galių srautų pasiskirstymas dvipusio maitinimo tinkle Apskaičiuoju srautų pasiskirstymą linijose: MVA (4.4.1) MVA S52=SRP5-S5=15,83+j5.44 MVA Patikriname: S2=S52 + SE2=15,83+j5.44+18,17+j6.56=34+j12MVA Skaičiuojama tinklo “RP-4-3- E” srautą. 4.4.2 pav. Galių srautų pasiskirstymas dvipusio maitinimo tinkle Apskaičiuoju srautų pasiskirstymą linijose: MVA MVA S34=SE3-S3=2.6+j 3,21 MVA Patikriname: S4=S34 + SRP4=2.6+j 3,21 +24,4+j12,79=27+j16 MVA Srautai suskaičiuoti teisingai SRP1=S1= 5+j3MVA Pateikiu pirmo varianto srautų schemą. 4.4.3 pav. Pirmo varianto galių srautų pasiskirstymas tinkle Skaičiuojame antro varianto apytikslius galių srautus: SE2=S2=34+j12 MVA SRP5= S5=13+j8 MVA SE3=S3=20+j7 MVA SRP4= S4=27+j16 MVA SRP1=S1= 5+j3 MVA Linijos E-RP srautas priklauso nuo elektrinės darbo režimo. 4.4.4 pav. Antro varianto galių srautų pasiskirstymas tinkle 4.5. Linijų laidų parinkimas Laidininkų skerspjūvis parenkamas pagal tinklo įtampą, linijos skaičiuojamąją srovę, grandžių skaičių ir klimatinį rajoną. Linijų srovė apskaičiuojama pagal šias formules: ; (4.5.1) A Laidininkus parenkame pagal ekonominį srovės tankį, skaičiuodami pagal tokias išraiškas: mm2 (4.5.2) čia F- laidininko skerspjūvio plotas; jek –ekonominis srovės tankis . Jį parenkame pagal maksimalios galios trukmę Tmax. Linijos, kurios jungia RP su vartotoju Tmax lygus to vartotojo maksimalios galios trukmei. Mes laikome, jek = 1,kai Tmax nuo 1000 iki 3000 h ir jek = 0,9 , kai Tmax nuo 3000 iki 5000h. Tmaks5-2= h (4.5.3) Norint supaprastinti eksploataciją, parenkama kiekviename variante nedaugiau kaip trijų skirtingų skerspjūvių laidus. 4.5.1 lentelė Linijų parametrai Linija Grandžių skaičius Plin MW Qlin Mvar Ilin, kA Tmax, h jek Flaid mm2 Parinkti laidai I leist, A Varža /km Pirmas variantas E-2 1 18,17 6,56 0,101 1810 1 101,4 AC-150 445 0,21 RP-5 1 28,83 13,44 0,167 2879 1 167,0 AC-185 510 0,17 5-2 1 15,8 5,4 0,088 2106 1 87,9 AC-95 330 0,33 RP-4 1 24,40 12,79 0,145 3297 0,9 160,7 AC-185 510 0,17 E-3 1 22,60 10,21 0,130 2249 1 130,2 AC-150 445 0,21 4-3 1 2,60 3,21 0,022 2851 1 21,7 AC-95 330 0,33 RP-1 1 5,00 3,00 0,096 1153 1 96,2 AC-120 380 0,27 Antras variantas RP-5 2 13 8 0,040 2879 1 40,1 AC-70 265 0,45 E-2 2 34 12 0,095 1810 1 94,6 AC-95 330 0,33 RP-4 2 27 16 0,082 3297 0,9 91,5 AC-95 330 0,33 E-3 2 20 7 0,056 2249 1 55,6 AC-70 265 0,45 RP-1 1 5 3 0,096 1153 1 96,2 AC-120 380 0,27 RP-E 2             ACO-240 605 0,131 Linijų laidų patikrinimas pagal leistiną ilgalaikę srovę Reikia patikrinti ar poavarinio režimo srovės neviršija parinktųjų laidininkų leistinų laido srovių : Pirmas variantas: Skaičiuojant avarinį režimą nutraukiame uždaro tinklo labiausiai apkrautą liniją ir perskaičiuojame pasikeitusius galių srautus. Nutraukus liniją RP-4 tekės tokie srautai: S34=S4=27+j16 MVA SЕ3= S34+ S3=47+j23 MVA Skaičiuojame laidininkais tekančias sroves: kA  0,33 kA (4.5.4) kA  0,445kA Nutraukus liniją RP-5 tekės tokie srautai: SЕ2= S25+ S2=47+j20 MVA Maksimalus srautas tekės linija 5-2 kai bus nutraukta linija E-2 S52=S2=34+j12 MVA Skaičiuojame laidininkais tekančias sroves: kA  0,330kA kA  0,445kA Atjungus liniją RP-1 elektros energijos maitinimas bus visiškai nutrauktas, jus bus atnaujintas tik pašalinus gedimą. Antras variantas Atjungus linijos RP-5 vieną grandį, kita linijos grandimi tekės srovė: kA  0,265kA Atjungus linijos Е-2 vieną grandį kA

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!