¿Cuáles son los equipos eléctricos de la subestación principal subterránea de la mina de carbón?

Determinación del cableado de suministro de energía de arranque/respaldo, cableado eléctrico de fábrica y su esquema de nivel de voltaje

Fuente de alimentación de arranque/respaldo de la planta de energía Shuidonggou de 110 kV El autobús proviene de la subestación cercana de 330 kV. Debido a la mayor capacidad local y los precios más altos de la electricidad, se consideran los siguientes dos esquemas de cableado de arranque/reserva para comparar: Uno es utilizar el disyuntor de salida del generador y un apagado de reserva de pequeña capacidad. Transformador La fuente de alimentación normal de arranque y parada se retroalimenta desde el bus de 750 kV en el área de la fábrica, y la energía de respaldo de apagado es proporcionada por el transformador de respaldo de apagado. La segunda opción es instalar un transformador de respaldo de arranque y parada sin una salida del generador. Disyuntor. La fuente de alimentación de arranque y parada de la unidad se retroalimenta desde el bus de 110 kV fuera del área de entrega de la fábrica.

Actualmente, la mayoría de las centrales eléctricas con turbinas generadoras de 600 MW (660 MW) equipadas con instalaciones de refrigeración por aire y desulfuración de gases de combustión utilizan cableado de bus único, con voltajes de 6 kV, 10 kV y 10 kV/3 kV. El principio de selección de voltaje es combinar las condiciones específicas del proyecto, es decir, las estadísticas de carga de la planta de energía y la capacidad del motor de la planta de energía, y considerar de manera integral el rango de fluctuación del voltaje del bus cuando el motor arranca y se inicia automáticamente en el modo de funcionamiento máximo del sistema de la planta de energía. Al mismo tiempo, la corriente de cortocircuito del bus se limita a un nivel apropiado.

Las características de la carga de energía de este proyecto son:

1) Este proyecto utiliza una unidad de enfriamiento de aire indirecto, utiliza una bomba de circulación de agua para reemplazar el ventilador de enfriamiento de aire, y utiliza una bomba de alimentación de vapor, que reduce en gran medida la carga convencional de la unidad de refrigeración por aire directo.

2) La capacidad máxima de un solo motor auxiliar no es grande. El motor individual más grande de toda la planta es un ventilador de tiro inducido con una capacidad de 5200 kW. El sistema de alimentación de agua de la caldera en esta fase utiliza dos bombas de agua de alimentación de vapor con capacidad de 50 (bombas de trabajo) y una bomba de agua de alimentación eléctrica de 3500 kW (bomba de arranque). En comparación con la solución de utilizar tres bombas de agua de alimentación eléctricas de 10000 kW de capacidad como trabajo. Bombas, el impacto en la caída de voltaje del bus de la planta de energía cuando se enciende la bomba de suministro de agua en este período es relativamente pequeño.

3) Los motores de alta tensión y de mayor capacidad se arrancan en grupos. En esta etapa, la capacidad del motor de la maquinaria auxiliar de la unidad y del sistema de pulverización de la caldera es relativamente grande. Después de las estadísticas, para esta situación especial, el análisis de distribución de carga de potencia de la fábrica es el siguiente: Opción 1: La capacidad del motor de arranque automático de grupo único para trabajo es 16528 kW, la capacidad del motor de arranque automático de grupo público es 16385 kW, y el apagado en espera se convierte en un solo grupo. La capacidad del motor de arranque automático del grupo es de 15703 kW en la Opción 2, la capacidad del motor de arranque automático del grupo único es de 24955 kW y la capacidad del motor de arranque automático único; El motor de arranque automático del grupo en parada de espera es de 24955 kW.

Por lo tanto, la corriente de retroalimentación del motor es grande cuando el bus está en cortocircuito, y el impacto en la caída de voltaje del bus de alimentación de fábrica también es grande cuando los motores se arrancan en grupos.

A través del análisis anterior de la carga de energía de la planta, así como de cálculos detallados (ver el siguiente análisis), el suministro de energía de este proyecto utiliza cableado de barra única, que puede usar un voltaje primario de 6 kV o 10 kV. tensión primaria. El nivel de cortocircuito es de 40 kA. Se analizará el ajuste del disyuntor de salida del generador en base a las siguientes tres opciones:

Comparación técnica y económica de 5 opciones de cableado eléctrico de fábrica

Según el arranque y respaldo suministro de energía de este proyecto de expansión Condiciones de cableado, el esquema de cableado eléctrico de fábrica 1 está equipado con un transformador en derivación de 6 kV, cada unidad está equipada con un transformador de doble devanado, la salida del generador está equipada con un disyuntor y un cierre de pequeña capacidad. se instala un transformador de apagado; el esquema 2 está equipado con un transformador de apagado de pequeña capacidad para cada máquina. Equipado con un transformador en derivación de 10 kV y está equipado con un disyuntor y un transformador de apagado de pequeña capacidad para la salida del generador; Un transformador en derivación de 10 kV para cada máquina, y no está equipado con un disyuntor y un transformador de apagado de pequeña capacidad para la salida del generador. Un transformador de fábrica de gran capacidad con la misma capacidad. La tercera opción es dotar a cada equipo de un transformador en derivación de 10kV sin disyuntor de salida del generador y un transformador de arranque con la misma capacidad que el transformador de fábrica.

5.1 Características del disyuntor de salida del generador (GCB)

La función principal de instalar GCB en centrales eléctricas es simplificar los procedimientos operativos, eliminar rápidamente fallas y reducir el alcance del generador y el transformador. Accidentes y simplificar la planta. El cambio de energía y el funcionamiento sincronizado mejoran la confiabilidad y facilitan la depuración y el mantenimiento.

En la actualidad, la mayoría de las centrales térmicas de 600 MW de mi país no están equipadas con disyuntores de salida del generador, pero sí con transformadores de arranque/espera dedicados. La razón principal es que la corriente nominal y la corriente de cortocircuito del generador son enormes y el componente CC de la corriente de corte es alto, lo que hace que la fabricación del disyuntor sea difícil y costosa. Para los cargos de electricidad de alta capacidad cobrados localmente, la inversión del GCB se puede recuperar reduciendo la capacidad del transformador de arranque/reserva y ahorrando cargos de electricidad por capacidad.

5.2 Ventajas de instalar un dispositivo de cortocircuito en la salida del generador (GCB)

5.2.1 Simplificación del procedimiento de operación de conmutación de energía de la planta

En centrales sin GCB Instalación, cuando el generador arranca normalmente, primero obtiene energía de arranque a través del transformador de arranque/espera. Cuando el generador arranca y transporta una determinada carga, cambia al transformador de fábrica para el suministro de energía a través del dispositivo de conmutación de energía de fábrica. Cuando el generador se arranca y transporta una determinada carga, se cambia al dispositivo de conmutación de fábrica a través del dispositivo de conmutación de fábrica, y el transformador de fábrica suministra energía al proceso de apagado del generador; Por lo tanto, el arranque y parada normales de la unidad requiere inevitablemente una conmutación en paralelo entre el transformador de fábrica y el transformador de arranque/espera. Cuando se utiliza GCB, la potencia de arranque y parada del grupo electrógeno se obtiene a través del transformador principal y suministra energía al transformador de trabajo de fábrica. Desde el arranque de la unidad hasta el generador que se conecta a la red para generar energía, no ocurre todo el proceso. requieren el cambio de la fuente de alimentación de fábrica. Sólo cuando falla el transformador de trabajo de la central eléctrica o falla el transformador principal, es necesario cambiar el suministro de energía de la central eléctrica. Esto simplifica el funcionamiento de la electricidad de la planta.

5.2.2 Mejorar el nivel de protección de generadores, transformadores principales y transformadores de alto nivel de fábrica

Después de adoptar GCB, sin importar el caso de falla operativa u oscilación del sistema, o en el caso de una falla de cortocircuito del generador o transformador, se mejorará la selectividad de la protección y la eliminación de fallas, mejorando así la seguridad y confiabilidad del funcionamiento de la unidad.

Cuando ocurre una falla operativa u oscilación del sistema, causará fluctuaciones de energía entre el generador y la red, y la corriente desequilibrada causará que el devanado del rotor del generador se sobrecaliente. Después de que ocurra una falla, simplemente desconecte el GCB sin cambiar el suministro de energía de la planta. Una vez que desaparece la falla, la conexión entre el generador y la red se puede restablecer rápidamente a través del GCB para evitar cortes de energía causados ​​por el cambio del suministro eléctrico de fábrica. Asimismo, cuando ocurre una falla dentro del generador, el GCB puede eliminar la falla dentro del generador sin cambiar el suministro de energía de fábrica, lo que garantiza un apagado seguro.

El disyuntor de alto voltaje de 750 kV generalmente no tiene un dispositivo de conexión mecánica y la probabilidad de operación no de fase completa es alta. El disyuntor de voltaje producirá una secuencia negativa en la corriente del estator del generador, la capacidad del rotor del generador para resistir el campo magnético de secuencia negativa es muy limitada (el límite operativo de secuencia negativa (I2/TN) 2t bajo el estado de falla del generador es de aproximadamente 8 segundos), lo que puede causar daños al rotor en casos severos. Actualmente, los GCB se diseñan y fabrican teniendo en cuenta el enlace mecánico trifásico para evitar un funcionamiento fuera de fase completa.

Además, las características de acción rápida del GCB también son una razón importante para garantizar la seguridad del grupo electrógeno. El tiempo de acción inherente del GCB más el tiempo de acción de protección es aproximadamente una onda de cuatro semanas. Cuando ocurre una falla (como una falla monofásica o bifásica), el GCB cortará la corriente de cortocircuito en el. lado del generador dentro de un máximo de cuatro semanas de tiempo de onda, evitando así eficazmente la generación de energía. Sin un GCB, el generador seguirá proporcionando corriente desequilibrada hasta que se complete el proceso de desmagnetización, que puede durar de 5 a 20 segundos, tiempo durante el cual el generador sufrirá diversos grados de daño.

5.2.3 Ahorre el consumo de energía de la fuente de alimentación de arranque externa de 110 kV, ahorrando así significativamente costos de capacidad y obteniendo buenos beneficios económicos operativos a largo plazo.

5.3 Problemas causados ​​por la instalación del disyuntor de salida del generador (GCB)

5.3.1 Confiabilidad reducida

La conexión entre la salida del generador y la subestación principal Después de la Si se instala un disyuntor de salida, la confiabilidad del circuito del transformador del generador es menor que sin el disyuntor de salida. Una vez que el disyuntor de salida del generador falla o se repara, afectará el funcionamiento de toda la unidad.

5.3.2 La disposición del equipo es ajustada

El GCB debe instalarse en el acoplador de bus del generador y del transformador principal, lo que resulta en un paso estrecho en la fila A de la sala de turbinas. , lo que no favorece el mantenimiento y la operación.

5.4 Comparación técnica y económica

De acuerdo con las condiciones de carga propuestas por el profesional de procesos, combinadas con varios niveles de voltaje y esquemas de cableado eléctrico de fábrica, este tema determina si se debe instalar un tomacorriente de generador. Disyuntor Comparación técnica y económica detallada de tres esquemas de cableado eléctrico de fábrica:

5.4.1 Corriente de cortocircuito, caída de tensión de arranque del motor y selección de equipos de los tres esquemas

Tabla 2. Esquema 1 La corriente de cortocircuito, la caída de tensión de arranque del motor y la selección del equipo

5. Transformador alto de planta de proyecto Transformador de red Transformador de corte de energía

I Parámetros del transformador

Capacidad 50/31.5-31.5MVA 25MVA 31.5MVA

Tipo Split de regulación de voltaje en carga Transformador Transformador de doble devanado regulador de tensión en carga Transformador de doble devanado regulador de tensión en carga

Impedancia 19 9,5 9,5

II Nivel de tensión 6kV 6kV 6kV 6kV

III Corriente de cortocircuito y valor calculado de la caída de voltaje inicial

Valor efectivo inicial del componente del período de la corriente de cortocircuito en 0 segundos 37,23 kA 33,60 kA 32,85 kA

0,07 segundos 31,76 kA 31,16 kA /

Corriente de sobretensión de cortocircuito 97,74 kA 88,10 kA 85,94 kA

Cuando el motor arranca al máximo, la tensión del bus es 89,99 92,60 92,38

Arranque automático del componente voltaje ("Reglamento Técnico de Fábrica" ​​requiere 65-70 ) 76.83

(Arranque automático cuando se pierde presión) 77.03

(Arranque automático cuando se pierde presión) 79.10

(Arranque automático de grupo)

Cuatro, selección de aparamenta

Corriente nominal del interruptor entrante 3150A 3150A 3150A 3150A

Corriente de corte nominal del interruptor 40kA 40kA 40kA

Corriente nominal de estabilidad dinámica del interruptor 100kA 100kA 100kA

La sección transversal térmicamente estable del cable es 120 mm2 120 mm2 120 mm2 120 mm2

Tabla 3 Corriente de cortocircuito y selección de equipo de la opción 2 La corriente de cortocircuito y la selección de equipo de la opción 2 se muestran en la siguiente tabla

N.º de serie Proyecto Fábrica Transformador alto Transformador de corte de energía

I Parámetros del transformador

Capacidad 70/45-45MVA 31.5MVA<

Tipo Transformador dividido regulador de voltaje en carga Transformador de doble bobina regulador de voltaje en carga

Impedancia 15 9.5

II Nivel de tensión 10kV 10kV

III Valores calculados de corriente de cortocircuito y caída de tensión inicial

El valor efectivo inicial del componente periódico de la corriente de cortocircuito a 0 segundos es 36,98kA 31,74kA

El valor efectivo de la componente periódica de la corriente de cortocircuito a 0,07 segundos es 32,98kA 31,74kA

0,07 Segundo.

Valor efectivo del componente del ciclo de corriente 32,32 kA

Corriente de impulso de cortocircuito 97,06 kA 80,04 kA

Tensión máxima de arranque del motor 93,61 94,38

Tensión de arranque automático del componente 80,43 81,10

Selección de equipo con cuatro interruptores

Corriente nominal del interruptor entrante 3150A 3150A

Corriente de corte nominal del interruptor 40kA 40kA

Corriente nominal de estabilidad dinámica del interruptor 100kA 100kA

Sección transversal del cable de estabilidad térmica 120 mm2 120 mm2

Tabla 4 La corriente de cortocircuito y la selección de equipo de la opción 3 se muestran en la siguiente tabla

Número de serie Proyecto de fábrica de arranque de transformador de alto voltaje y transformador de repuesto

Parámetros del transformador A

Capacidad 70/45-45MVA 70/45-45MVA 70/45-45MVA

Tipo de transformador dividido regulador de tensión en carga Transformador dividido regulador de carga

Impedancia 15 14

II Nivel de tensión 10 kV 10 kV

III Valores calculados de cortocircuito corriente del circuito y caída de tensión de arranque

El valor efectivo inicial del componente periódico de la corriente de cortocircuito en 0 segundos es 36,98 kA 37,37 kA

El valor efectivo del componente periódico de la corriente de cortocircuito en 0,07 segundos es 32,32 kA 30,12 kA

La corriente de impulso de cortocircuito es 97,06 kA 94,40 kA

Tensión máxima del bus de arranque del motor 93,61 90,41

Voltaje de arranque automático de la unidad (requisitos 65-70 del "Reglamento técnico de fábrica") 80,43 78,43

Selección del equipo de conmutación

Corriente nominal del interruptor de línea entrante 3150A 3150A

Corriente nominal de corte del interruptor 40kA 40kA

Corriente nominal estable dinámica del interruptor 100kA 100kA

Sección de estabilidad térmica del cable 120mm2 120mm2