Аналіз режимів роботи КЕС потужністю 1120 МВт з блоками 1х220+3х300 МВт з енергосистемою
Автор: Старнов Дмитро Олегович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Електричні станції
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: заочна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Загальне виробництво електроенергії в Україні протягом 12 міс 2020р (у порівнянні до 2019р) знизилось на 3,3% - до 148,8 млрд кВт-год. Про це свідчать опубліковані Міністерством енергетики оперативні дані про роботу електроенергетичного комплексу за 2020р [1] . Протягом 12 міс 2020р виробництво електроенергії в Україні становило - 148,809 млрд кВт-год, що на 3,3% менше показника 2019р (153,967 млрд кВт-год). Найбільший обсяг електроенергії протягом минулого року згенерували атомні електростанції (АЕС) – 51,2% або 76,2 млрд кВт-год (що на 8,2% менше за показник 2019р – 83 млрд кВт-год). На другому місці за обсягами виробництва теплоелектростанції (ТЕС) та теплоелектроцентралі (ТЕЦ), які разом відпустили у мережу – 35,2% від загального обсягу електроенергії (з них 26,6% припадає на ТЕС, а 8,6% на ТЕЦ) або - 52,34 млрд кВт-год, що на 6,2% менше за аналогічний показник 2019р. В свою чергу, альтернативні джерела енергії (СЕС, ВЕС та інші) у 2020р виробили 7,3% від всього об’єму, або – 10,84 млрд кВт-год. Це на 95,6% більше е/е ніж у 2019р (5,54 млрд кВт-год). ГЕС та ГАЕС зайняли 4-е місце в обсязі генерації у 2020р, виробивши 5,1% (з них ГЕС - 4%, ГАЕС -1%), або 7,58 млрд кВт-год, що на 3,7% менше показника генерації у 2019р (7,86 млрд кВт-год). При цьому споживання ГАЕС у насосному режимі (споживання електроенергії станціями, для балансування енергосистеми) збільшилось на 16,3% - до 2,13 млрд кВт-год [1]. Теплоелектростанції енергетичного холдингу ДТЕК збільшили обсяги виробництва електричної енергії за 10 місяців 2021р, у порівнянні з аналогічним періодом 2020р, на 11% - до 20,2 млрд кВт-год. Зокрема, у жовтні ТЕС ДТЕК виробили 2,5 млрд кВт-год, що на 18% більше за жовтень 2020р. «З початку цього року теплоелектростанції ДТЕК Енерго наростили обсяги виробництва і відпуску електроенергії. Так, у січні-жовтні цього року ТЕС компанії відпустили в мережу 20,2 млрд кВтгод електроенергії. Це на 2,3 млрд кВтгод більше, ніж за аналогічний період 2020 року», - повідомили в «ДТЕК Енерго» [2]. З наведених даних видно, що виробництво електроенергії в Україні тепловими станціями займає значну частку у виконанні графіка навантаження енергосистеми, тому дослідження такого о’бєкту електроенергетики як ТЕС є актуальною задачею. Об’єкт дослідження –конденсаційна електрична станція потужністю 1080 МВт з блоками 3х160+3х200 МВт. Предмет дослідження – усталені та післяаврійні режими роботи електростанції. Мета роботи – аналіз результатів розрахунку усталених і післяаварійних режимів роботи електростанції стосовно пропускної здатності повітряних ліній, їх перевантажень та формування висновку про можливість реалізації розробленої конденсаційної електростанції. У роботі зроблено наступні висновки: Розраховані перетікання потужності обвитками блочних трансформаторів та автотрансформатора зв’язку прийнятого варіанту структурної схеми КЕС 1120 МВт з блоками 1х220+3х300 МВт. За розрахунковими перетіканнями потужності для блоку 300 МВт приєднаного до РП 500 кВ вибраний блочний трансформатор типу ТДЦ -400000/500, для блоку 300 МВт приєднаного до РП 220 кВ вибраний блочний трансформатор типу ТДЦ -400000/220-73У1. За розрахунковими перетіканнями потужності для зв’язку між РП 500 кВ і РП 220 кВ вибраний автотрансформатор зв’язку у вигляді групи з трьох автотрансформаторів 3АОДЦТН -167000/500/220 Для РП 500 кВ вибрана схема з несекціонованими системами шин та трьома вимикачами на коло. Зв’язок РП 500 кВ з енергосистемою №1 здійснюється трьома повітряними лініями 500 кВ. Для РП 220 кВ вибрана схема з двома несекціонованими робочими і обхідною системою шин з одним вимикачем на коло, а також обхідним та шиноз’єднувальним вимикачами. Зв’язок РП 220 кВ з енергосистемою №2 здійснюється чотирма повітряними лініями 220 кВ. За максимальною потужністю власних потреб блоку 220 МВт вибраний робочий трансформатор власних потреб ТДНС-16000/35. За максимальною потужністю власних потреб блоку 300 МВт вибраний робочий трансформатор власних потреб ТРДНС-25000/35. Для резервування системи власних потреб КЕС вибраний один резервний трансформатор власних потреб ТРДН-32000/35. Для повітряних ліній 500 кВ вибраний провід 3АС-300. Для повітряних ліній 220 кВ вибраний провід АС-240. Розроблена спрощена головна схема електричних з’єднань КЕС. Розроблена заступна схема для розрахунку струмів короткого замикання електростанції. Визначені параметри елементів заступної схеми. Проведений розрахунок струмів короткого замикання у семи розрахункових точках. Для кожної розрахункової точки визначено значення надперехідного струму короткого замикання в момент короткого замикання, його періодична та аперіодична складова, ударний струм короткого замикання та тепловий імпульс короткого замикання. За результатами розрахунку струмів короткого замикання вибрані вимикачі, роз’єднувачі, вимірювальні трансформатори струму та напруги та струмопровідні частини для розподільних пристроїв 500 та 220 кВ електростанції. За результатами розрахунку струмів короткого замикання вибрані вимикачі, роз’єднувачі та струмопроводи генераторів 220 та 300 МВт. У програмному комплексі «Дакар» було створено схему електростанції для проведення розрахунків. Було прораховано наступні режими роботи електростанції: Максимальний Післяаврійний (вимкнення лінії 220 кВ) Післяаврійний (вимкнення лінії 500 кВ) Післяаврійний (вимкнення генератора підєднаного до РП-220 кВ) Прораховано наступні режими коливної стійкості За максимального навантаження ЕС №2 Також прораховано часткові режими динамічної стійкості роботи генераторів з енергосистемами, а саме Вимкнення лінії 220 кВ Вимкнення лінії 500 кВ Вимкнення генератора підєднаного до РП-220 кВ. За усталених режимів роботи усі параметри режиму (струми у вітках, потужності генерування) знаходяться у межах норми. За статичної стійкості та динамічних режимів параметри генераторів, як от кут вибігу ротора, ковзання вказують на те що генератори працюватимуть стійко разом з енергосистемами. Ключові слова: енергосистема, електрична станція, повітряні лінії, підстанції, усталений режим, післяаварійний режим, струм, напруга. Перелік використаних літературних джерел 1. https://expro.com.ua/novini/virobnictvo-elektroenerg-v-ukran-protyagom-2020r-znizilos-na-33-do-1488-mlrd-kvt-god 2. https://expro.com.ua/novini/tes-dtek-narostili-obsyagi-generac-ee-za-10-msyacv-2021r-na-11-do-202-mlrd-kvt-god 3. Сегеда М.С. «Електричні мережі та системи» Львів 2007 р. Видавництво Державного університету “Львівська політехніка”. 488 с. 4. Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин «Електрооборудование станций и подстанций» М.,Энергия 1980 г. 5. Б.Н. Неклепаев, И.П. Крючков «Електрическая часть електростанций и подстанций» М. Энергоатомиздат 1989 г. 6. Технічна експлуатація електричних станцій і мереж. Правила. Видання офіційне перше. Мінпаливенерго ГДК 34.20.507-2003 р. – Київ 2003 р. – 598 с. 1977 р. 7. HTTPS://DAKAR.ELEKS.COM/