Некоммерческое акционерное общество
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Электрические станции, сети и системы

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ И ПОДСТАНЦИИ
Методические указания к расчетно-графическим работам   №1
для студентов специальностей 5В071800 – Электроэнергетика и
5В081200 – Энергообеспечение сельского хозяйства

Алматы 2014

CОСТАВИТЕЛИ: С.Е. Соколов, Г.Х. Хожин, Е.Г. Михалкова. Электрические станции и подстанции.  Методические указания к расчетно-графическим работам №1  для  специальностей 5В071800 – Электроэнергетика и 5В081200 – Энергообеспечение сельского хозяйства. - Алматы: АУЭС, 2014. - 15 с.

Данные методические указания предназначены для расчетно-графическим работам №1 по дисциплине «Электрические станции и подстанции» и  содержат: цель и задачи, объем и содержание работы. Приведен конкретный пример расчета и таблица вариантов заданий.

Ил. - 4, библиогр. - 10 назв.

Рецензент: доцент Башкиров М.В.

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества    «Алматинский  университет энергетики и связи» на 2013 г.

©НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2014 г.

1 Цель и задачи работы

Целью расчетно-графической работы является развитие самостоятельности в решении задач по выбору структурных схем электрических станций и составлению баланса нагрузок, а также развитию навыков работы с технической литературой.

Расчетно-графическая работа представляет собой типовой расчет, основными задачами которого являются выбор типа генераторов, выбор вариантов структурных схем электростанции и составление баланса нагрузок в нормальном режиме работы.

2 Объем и содержание расчетно-графической работы

2.1 Исходные данные

Исходные данные для выполнения работы принимаются в соответствии с вариантами, где задаются:

- тип станции и вид топлива;

- число и мощность генераторов на станции;

- наличие электрических нагрузок, их напряжение и мощность;

- число и напряжение линий электропередачи, связывающих станцию с энергосистемой.

Графики нагрузок (cм. рисунок 1,2) принимаются  одинаковыми  для всех вариантов и приведены в примере расчета.  

Варианты заданий для выполнения расчетно-графической работы №1 приведены в таблице 3. Вариант задания выбирается по  порядковому номеру в соответствии с порядковым номером студента в списке группы. Если  групп больше одной, а в первой группе число студентов 20, то они выбирают первые 20 вариантов.  Студенты второй группы выбирают варианты с 21 по порядку следования в списке группы и т.д. (Уточнить варианты с преподавателем, ведущим занятия).

2.2 Содержание расчетно-графической работы

Выбор типа генераторов с указанием всех параметров и данных о системе возбуждения и охлаждения [2,3,4].

Составление 2-3 вариантов структурных схем электростанции. Сравниваемые варианты должны быть сопоставимы и могут отличаться количеством трансформаторов связи.

Построение суточных графиков нагрузки и  определение баланса мощностей.

Таблица 3 – Варианты заданий к выполнению работы

Продолжение таблицы 3

Продолжение таблицы 3

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
51	Уголь	4/32; 1/63	8/4; 10/2	11	35	6/15	170/195	110	2/70
52	Газ	2/12; 2/32	6/5	7	35	3/12	160/205	110	2/65
53	Уголь	2/12; 2/32	11/3	12	35	2/13	150/215	110	2/80
54	Газ	2/32; 2/60	22/3	7	110	2/26	180/185	220	2/90
55	Газ	2/32; 2/60	24/2	6	35	2/15	160/205	110	2/55
56	Уголь	2/60; 2/100	20/4; 10/2	10	110	2/25	185/180	220	2/80
57	Мазут	2/60; 2/100	20/5	7	110	4/30	165/200	220	2/150
58	Мазут	4/12; 1/32	10/1,5; 8/3	6	35	2/10	150/215	110	2/40
59	Газ	4/12; 1/32	12/2	5	35	4/8	150/215	110	2/60
60	Уголь	4/32; 1/63	22/4	10	110	4/10	180/185	220	2/80
61	Мазут	4/32; 1/63	16/3	7	110	2/14	160/205	220	2/70
62	Уголь	4/63; 1/100	18/3	11	110	4/13	185/180	220	2/50
63	Мазут	4/63; 1/100	24/3	7	110	2/17	165/200	220	2/80
64	Газ	3/32; 2/60	10/3; 6/2	5	35	4/12	161/205	110	2/30
65	Газ	3/32; 2/60	4/5; 14/4	6	35	4/10	150/215	110	2/65
66	Газ	3/32; 1/120	8/2; 10/3	7	35	2/18	185/180	110	2/80
67	Уголь	2/60; 2/110	10/3; 10/4	10	110	4/20	165/200	220	2/110
68	Уголь	4/12; 1/63	14/3	11	35	2/18	150/215	110	2/40
69	Газ	4/12; 1/63	6/4	6	35	2/11	180/185	110	2/60
70	Уголь	4/32; 1/120	18/4	13	110	2/21	160/205	220	2/80
71	Мазут	3/12; 1/63	15/3	5	35	2/10	180/185	110	2/60
72	Мазут	4/32; 1/100	6/5; 8/4	6	110	5/13	160/205	220	2/120
73	Мазут	3/60; 1/120	15/6	7	110	4/15	170/195	220	2/150
74	Уголь	2/32; 1/100	10/4	8	35	4/15	181/185	110	2/30
75	Мазут	3/32; 1/100	10/5	6	35	6/10	180/185	110	2/70
76	Газ	4/60; 1/120	12/4; 10/5	5	110	4/15	165/200	220	2/80
77	Газ	2/32	15/3	6	35	2/8	150/215	110	2/25
78	Уголь	3/32	20/3	14	35	5/7	160/205	110	2/60
79	Мазут	3/32	15/5	6	35	2/10	140/225	110	2/55

Продолжение таблицы 3

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
80	Уголь	3/60	30/4	10	35	2/18	150/215	110	2/40
81	Газ	3/60	40/3	5	35	2/15	175/190	110	2/65
82	Газ	3/63	35/5	6	35	3/16	170/195	110	2/55
83	Уголь	3/63	40/4	9	35	4/10	160/205	110	2/96
84	Мазут	3/63	30/3	8	35	4/15	140/225	110	2/60
85	Уголь	3/63	35/3	12	35	2/20	150/215	110	2/50
86	Мазут	3/60	32/4	8	35	2/20	180/185	110	2/40
87	Уголь	3/60	28/5	12	35	2/25	160/205	110	2/80
88	Мазут	4/32	20/5	8	35	3/12	150/215	110	2/50
89	Уголь	4/32	30/3	11	35	2/16	180/185	110	2/50
90	Уголь	4/60	35/3	13	35	4/15	160/205	110	2/45
91	Уголь	4/60	32/4	15	35	4/10	145/220	110	2/65
92	Мазут	4/63	36/4	7	35	2/16	165/200	110	2/60
93	Мазут	4/63	29/5	8	35	2/12	185/180	110	2/75
94	Газ	4/32	16/2	5	35	2/5	170/195	110	2/30
95	Уголь	4/32	15/1,5	9	35	2/7	190/175	110	2/40
96	Мазут	3/12	9/2	6	35	1/6	180/185	110	2/55
97	Мазут	4/12	8/3	6	35	2/12	170/195	110	2/45
98	Газ	5/32	20/4	6	35	2/15	175/190	110	2/70
99	Мазут	5/60	40/4	6	35	4/20	180/185	110	2/110
100	Уголь	5/60	30/5	14	35	2/25	165/200	110	2/75
101	Мазут	5/63	30/6	8	35	2/45	160/205	110	2/90
102	Газ	5/63	30/5	5	35	4/18	195/170	110	2/115
103	Уголь	5/ 32	40/2	13	35	4/10	190/175	110	2/80
104	Мазут	5/60	40/5	6	35	4/15	180/185	110	2/110
105	Мазут	5/63	42/4	7	35	4/25	165/200	110	2/90
106	Уголь	2/12; 1/32	20/2	13	35	1/6	160/205	110	2/40
107	Мазут	2/12; 1/32	20/2	5	35	1/12	195/170	110	2/20
108	Уголь	2/60; 1/100	32/5	11	35	3/20	140/225	110	2/70

Продолжение таблицы 3

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
109	Мазут	2/60; 1/110	28/5	8	35	2/15	155/210	110	2/65
110	Уголь	2/63; 1/120	30/5	13	110	4/20	150/215	220	2/90
111	Газ	2/63; 1/120	24/5	6	110	3/15	195/170	220	2/95
112	Газ	2/63; 1/120	40/4	7	35	4/12	140/225	220	2/82
113	Уголь	3/32; 1/60	40/3	9	35	2/25	155/210	110	2/54
114	Газ	3/32; 1/60	28/2	5	35	2/14	150/215	110	2/64
115	Газ	3/60; 1/100	28/5	6	35	4/40	155/210	110	2/20
116	Газ	3/60; 1/100	30/5	6	110	4/25	140/225	220	2/70
117	Уголь	3/63; 1/120	40/4	11	110	2/30	155/210	220	2/115
118	Газ	3/63; 1/120	10/3; 22/4	8	110	3/24	175/190	220	2/80
119	Газ	3/12; 1/32	10/1,5; 5/1,0	7	35	2/10	170/195	110	2/40
120	Уголь	3/12; 1/32	8/2	10	35	1/14	175/190	110	2/60
121	Газ	4/60; 1/100	40/5	6	110	4/20	150/215	220	2/150
122	Газ	2/12; 2/32	12/5	8	35	3/12	160/205	110	2/65
123	Уголь	2/12; 2/32	12/3	11	35	2/13	150/215	110	2/80
124	Газ	2/32; 2/60	40/3	8	110	2/26	180/185	220	2/90
125	Газ	2/32; 2/60	40/2	7	35	2/15	160/205	110	2/55
126	Мазут	2/60; 2/100	40/4	8	110	4/30	165/200	220	2/150
127	Газ	4/12; 1/32	24/2	6	35	4/8	150/215	110	2/60
128	Уголь	4/32; 1/63	40/2	11	110	4/10	180/185	220	2/80
129	Мазут	4/32; 1/63	32/3	8	110	2/14	160/205	220	2/70
130	Уголь	4/63; 1/100	35/3	10	110	4/13	185/180	220	2/50
131	Мазут	4/63; 1/100	40/3	10	110	2/17	165/200	220	2/80
132	Уголь	4/12; 1/63	20/3	10	35	2/18	150/215	110	2/40
133	Газ	4/12; 1/63	30/2	5	35	2/11	180/185	110	2/60
134	Уголь	4/32; 1/120	36/3	11	110	2/21	160/205	220	2/80
135	Мазут	3/12; 1/63	30/2	6	35	2/10	180/185	110	2/60

3 Методические указания к выполнению работы

3.1 Построение графиков нагрузок и составление баланса мощностей

Для выбора числа и мощности трансформаторов (автотрансформаторов) 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 учетом потребления на собственные нужды  

(1)

         где

При переменном графике выработки электроэнергии электростанцией расход мощности на ее собственные нужды можно определить из [4] по выражению

(2)

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

 - установленная мощность станции (блока), МВт;

 - максимальная мощность собственных нужд, определяемая из [5, таблица 5.2] с учетом типа станции и вида топлива.

Суточные графики либо вычерчиваются в масштабе на миллиметровой бумаге, либо приводятся в табличной форме.

После расчета суточных графиков необходимо выполнить баланс нагрузок нормального режима, в котором определяются перетоки мощности  через трансформаторы с учетом нагрузки на собственные нужды станции в режимах максимума и минимума мощности зимой и летом в соответствии с графиками нагрузок, приведенными на рисунках 1 и 2. Форма баланса  может быть любой. Удобно воспользоваться табличной формой баланса, как это показано в примере расчета.

Баланс нагрузок нормального режима с учетом возможных аварийных режимов является основой для выбора мощности трансформаторов, что будет выполняться в последующей курсовой работе .

4 Пример расчета для ТЭЦ установленной мощностью 250 МВт

Исходные данные: число генераторов – 4; единичная мощность – 63 МВт; нагрузка на генераторном напряжении – 10 линий по 7 МВт; нагрузка на 35 кВ – 6 линий по 8 МВт; связь с системой на напряжении 110 кВ двумя линиями длиной 30 км; расход мощности на собственные нужды 10% от установленной мощности (для пылеугольной ТЭЦ); график местной нагрузки на генераторном напряжении постоянный в течение суток: зимой-100%, летом –70%; графики выработки мощности генераторами и графики  нагрузки на  напряжении 35 кВ приведены ниже.

Рисунок 1 - График выработки мощности генераторами Т

Рисунок 2 - График нагрузки на  напряжении 35 кВ

В соответствии с исходными данными принимаются к  установке турбогенераторы ТВФ-63-2УЗ [3, таблица 2.1] со следующими характеристиками

=0,8.

В соответствии с количеством генераторов и составом нагрузок могут быть предложены варианты структурной схемы, приведенные на рисунках 3 и 4.

Рисунок 3 – Вариант 1

Рисунок 4 – Вариант 2

Баланс мощностей для нормального режима варианта 1 представлен в таблице 1.

Таблица 1– Баланс мощностей для варианта 1

Определяемый параметр	период года/ часы	0-8	8-18	18-24
1 Выработка мощности Г-1 и Г-2, МВт	зима лето	113,4 88,2	126 100,8	113,4 88,2
2 Нагрузка с.н. Г-1 и Г-2, МВт	зима лето	11,85 10,3	12,6 11,0	11,85 10,3
3 Нагрузка с.н. каждого из генераторовГ-3 и Г-4, МВт	зима лето	5,92 5,15	6,3 5,55	5,92 5,15
4 Нагрузка на 10 кВ, МВт	зима лето	70 49	70 49	70 49
5 Загрузка Т-1 и Т-2, МВт (суммарная)	зима лето	31,55 28,9	43,4 40,7	31,55 28,9
6 Загрузка каждого из трансформаторов Т-1 и Т-2, МВт	зима лето	15,78 14,45	21,7 20,35	15,78 14,45
7 Нагрузка на 35 кВ, МВт	зима лето	38,4 28,8	48 33,6	38,4 28,8
8 Загрузка обмоток 10 кВ Т-3 и Т-4, МВт	зима лето	57,08 57,85	56,70 57,45	57,08 57,85
9 Загрузка обмоток 35 кВ Т-3 и Т-4, МВт	зима  лето	3,42 -0,05	2,3 -3,55	3,42 -0,05
10 Загрузка обмоток 110 кВ Т-3 и Т-4, МВт	зима лето	60,49 57,9	59,0 61,05	60,49 57,9

Примечания.

1. Загрузка трансформаторов Т-1 и Т-2 определяется как разность между выработкой генераторов Г-1 и Г-2 и нагрузкой на 10 кВ и расходом на собственные нужды Г-1 и Г-2.

2. Загрузка обмотки 35 кВ каждого из трансформаторов Т-3 и Т-4 определяется как половина разности между нагрузкой 35 кВ и загрузкой Т - 1 и Т-2.

3. Загрузка обмоток 110 кВ каждого из трансформаторов Т-3 и Т-4 определяется как разность между выработкой генератора и расходом на с.н. генератора и загрузкой обмотки 35 кВ трансформатора Т-3 или Т-4.

4. Минус условно показывает излишки электроэнергии направленные от генераторов в сторону энергосистемы, т.е. «-» указывает направление перетока мощности, но не абсолютное число мощности.

Для варианта 2 баланс мощностей нормального режима представлен в таблице 2.

Таблица 2 – Баланс мощностей для варианта 2

Определяемый параметр	часы	0-8	8-18	18-24
1 Выработка мощности Г-1 и Г-2, МВт	зима лето	113,4 88,2	126 100,8	113,4 88,2
2 Нагрузка с.н. Г-1, Г2, МВт	зима лето	11,85 10,3	12,6 11,1	11,85 10,3
3 Нагрузка с.н. каждого из генераторов Г-3 и Г-4., МВт	зима лето	5,92 5,15	6,3 5,55	5,92 5,15
4 Нагрузка на 10 кВ, МВт	зима лето	70 49	70 49	70 49
5 Загрузка Т-1 и Т-2, МВт (суммарная)	зима лето	31,55 28,9	43,4 40,7	31,55 28,9
6 Загрузка каждого из трансформаторов Т-1и Т-2, МВт	зима лето	15,78 14,45	21,7 20,35	15,78 14,45
7 Нагрузка на 35 кВ, МВт	зима лето	38,4 28,8	48 33,6	38,4 28,8
8 Переток мощности с 110 кВ каждого из трансформаторов  Т-1 и Т-2 на 35 кВ, МВт	зима лето	3,42 -0,05	2,3 -3,55	3,42 -0,05
9 Загрузка обмоток 35 кВ каждого из трансформаторов  Т-1 и Т-2, МВт	зима лето	19,2 14,4	24 16,8	19,2 14,4

Примечания.

1. Переток мощности через обмотку 110 кВ каждого из трансформаторов Т-1 и Т-2  определяется как половина разности между нагрузкой 35 кВ и суммарной загрузкой обмоток  10 кВ Т-1 и Т-2.

2. Загрузка обмоток 35 кВ каждого из трансформаторов Т-1 и Т-2  определяется как сумма мощностей обмоток  10 кВ и 110 кВ, направленных в РУ 35 кВ.

Список литературы

1. Электрические сети и станции/Под редакцией Л.Н. Баптиданова/. - М., Л.: ГЭИ, 1963.

2. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций: Учебник для вузов.- 2 изд. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 640 с.

3. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.

4. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. – 3 изд. - М.: Энергоатомиздат, 1987. -648 с.

5. Нормы технологического проектирования тепловых электрических станций. - 2 изд. - М.: Минэнерго СССР, 1981. -122 с.

6. Двоскин Л.И. Схемы и конструкции распределительных устройств. - 3 изд. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 220 с.

7. Электрическая часть станций и подстанций/Под редакцией А.Л. Васильева/ Учебник для вузов. - 2 изд. - М.: Энергоатомиздат, 1990.-575 с.

8. Соколов С.Е., Р.М. Кузембаева. Тепловые электрические станции: Пособие для курсового и дипломного проектирования по электрической части тепловых станций. - Алматы: Мектеп, 1980. – 216 с.

9. Хожин Г.Х. Электрическая часть электростанций: Учебное пособие. – Алматы: АИЭС,  1996. – 75 с.

10. Электротехнический справочник/ Под редакцией И.Н. Орлова/Т-2 и Т-3. –М.: Энергоатомиздат, 1988.

Содержание

1 Цель и задачи работы	3
2 Объем и содержание расчетно-графической работы	3
2.1 Исходные данные 2.2 Содержание расчетно-графической работы	3 3
3 Методические указания к выполнению работы 3.1 Построение графиков нагрузок и составление баланса мощностей	9 9
4 Пример расчета для ТЭЦ установленной мощностью 250 МВт	10
Список литературы	13

Дополнительный  план 2013 г., поз. 33

Сергей Евгеньевич Соколов
Гамиль Хожаевич Хожин
Елена Григорьевна Михалкова

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ И ПОДСТАНЦИИ
Методические указания к расчетно-графическим работам
для студентов специальностей 5В071800 – Электроэнергетика и
5В081200 – Энергообеспечение сельского хозяйства

Редактор Н. М. Голева

Специалист по стандартизации Н.К. Молдабекова

Подписано в печать
Формат 60х84 1/16
Тираж 150 экз.
Бумага типографская №1<> Объем 0,9 уч. изд. л.
Заказ №_____Цена 450 тенге

Копировально-множительное бюро
Некоммерческого акционерного общества
«Алматинский университет энергетики и связи»
050013, Алматы,ул. Байтурсынова, 126