Resumen En las centrales térmicas, la parte eléctrica más crítica es el cableado primario. Este artículo profundiza en el diseño de la parte eléctrica primaria de una planta de energía térmica a través de aspectos como el cableado eléctrico principal, el cálculo de la corriente de cortocircuito, el diseño de protección del transformador y el diseño de energía de la planta.
Palabras clave parte primaria; cableado principal; corriente de cortocircuito; diseño
1 Introducción
La planta de energía es una parte importante del sistema eléctrico y afecta directamente al operación segura y económica de todo el sistema eléctrico. El cableado principal de la central eléctrica es la clave para garantizar el funcionamiento seguro, confiable y económico de la red eléctrica. Es el principio y la base para el diseño, selección, nivel de automatización y diseño del circuito secundario de los equipos eléctricos.
2 Cableado eléctrico principal
El cableado eléctrico principal es un circuito en el que los equipos primarios de una central eléctrica (o subestación) se conectan según los requisitos de diseño, representando la producción, agregación y distribución. de energía eléctrica. El cableado principal no solo es la clave del diseño eléctrico, sino también un componente importante del sistema de energía. La determinación del cableado principal puede afectar directamente la selección y disposición del equipo eléctrico en la subestación y también puede afectar la confiabilidad y economía del suministro de energía. .
2.1 Principios de diseño del cableado eléctrico principal
Los principios de diseño deben determinarse de acuerdo con el estado y el papel de la central eléctrica en el sistema eléctrico. Condiciones tales como capacidad planificada, escala de construcción actual, nivel de voltaje de transmisión, número de circuitos entrantes y salientes, importancia de la carga de suministro de energía, garantía del equilibrio entre oferta y demanda, capacidad de la línea del sistema de energía, rendimiento del equipo eléctrico y entorno circundante, y planificación y requisitos de automatización. se utilizan para determinar la base de referencia del Plan de diseño. En primer lugar, garantizar el funcionamiento seguro y estable del sistema eléctrico y, en segundo lugar, considerar los requisitos de despacho económico del sistema eléctrico. Al diseñar el cableado principal, también se debe tener en cuenta la posibilidad de expansión a medida que la carga de energía continúa aumentando.
2.2 Esquema de diseño del cableado eléctrico principal
Este diseño prevé la construcción de 4 unidades de calefacción de 300 MW. A largo plazo, se instalará en la fábrica un dispositivo de distribución de energía de 220 kV. Se utilizará cableado de barra colectora de sección única ***6 líneas de salida, capacidad de cruce de barras 600MW. Las cuatro unidades están conectadas a la barra colectora de 220 kV mediante un método de cableado de unidad generador-transformador. En esta fase, se diseñan y construyen 2 unidades de calefacción de 300 MW. El dispositivo de distribución de energía de 220 kV adopta cableado de barra colectora doble, con 2 líneas de salida a la subestación. La capacidad de transmisión máxima de cada línea de salida es de 530 MVA y la sección transversal del conductor. cada línea saliente es 2xLGJ-500/45. El método de cableado de doble bus puede mejorar la confiabilidad del suministro de energía después de que falla un grupo de barras, el suministro de energía se puede restaurar rápidamente. La flexibilidad es alta. Cada fuente de alimentación y cada carga de bucle se pueden distribuir arbitrariamente a un determinado grupo de. barras colectoras.
Al comienzo del diseño de este período, la fuente de alimentación de respaldo se conecta al dispositivo de distribución de energía de 220 kV mediante cables aéreos. Combinado con el análisis del estado y el papel de la planta de energía en el sistema eléctrico, la escala de construcción en fases y final, el tamaño de la carga, la capacidad de reserva del sistema y otros factores, después de comparar el alcance aplicable y las ventajas y desventajas de varios métodos de cableado, seguimos la confiabilidad, los principios básicos de flexibilidad y economía, consideración integral del plan de cableado final
3 Cálculo de la corriente de cortocircuito
El cortocircuito se refiere a la baja resistencia entre partes conductoras de diferentes Potenciales que incluyen la parte conductora y la tierra. Cortocircuito sexual. Los cortocircuitos dañan directamente el funcionamiento estable del sistema de energía, imposibilitando que el sistema de energía suministre energía normalmente y pueden causar daños a los equipos eléctricos. Por lo tanto, en el diseño y operación de la planta de energía y de todo el sistema, se debe realizar una selección adecuada. del esquema de cableado principal y otras tareas requieren control de cortocircuito. Para calcular la corriente, generalmente se utiliza el método de valor estándar para calcular la corriente de cortocircuito. El cálculo de la corriente de cortocircuito es el elemento de cálculo principal en el diseño eléctrico de centrales eléctricas y subestaciones. El cálculo de la corriente de cortocircuito se utiliza para limitar el daño de los cortocircuitos y reducir el alcance del impacto de las fallas.
A través del cálculo de la corriente de cortocircuito, se puede determinar si un determinado cableado necesita tomar medidas para limitar los circuitos de cortocircuito para seleccionar equipos eléctricos, diseñar dispositivos de distribución de energía, seleccionar métodos de protección de relés y diseñar. dispositivos de puesta a tierra, se requieren cálculos de corriente de cortocircuito. Con respecto a la determinación del punto de cortocircuito, al calcular la corriente de cortocircuito, se seleccionan dos puntos de cortocircuito para el cálculo de cortocircuito basado en la verificación de estabilidad dinámica del tablero principal en el lado de la barra de alta tensión de la línea principal. estación de distribución, verificación de la estabilidad térmica y dinámica del bus y cálculo de la configuración de protección del relé.
Principios para el cálculo de la corriente de cortocircuito: Calcular la capacidad y el cableado de acuerdo con la capacidad final del diseño del proyecto, y considerar la planificación a largo plazo del sistema eléctrico cuando exista un tipo más grave que un; cortocircuito trifásico, la corriente de cortocircuito se calcula de acuerdo con la situación más grave. Seleccione aquellos puntos con la corriente de cortocircuito máxima como puntos de cortocircuito para el cálculo.
4 Diseño de protección del transformador
Cuando el generador está conectado al transformador principal como una unidad, la capacidad del transformador se calcula en función de la capacidad continua máxima del generador menos la capacidad calculada. carga de un transformador que funciona en fábrica. Los transformadores de potencia son equipos importantes en las subestaciones, en el diseño deben protegerse de cuatro aspectos: sobrecorriente, sobrecarga, rotura rápida y temperatura. La protección contra sobrecorriente del transformador es similar al principio de protección contra sobrecorriente de línea. La corriente de sobrecarga del transformador es principalmente simétrica trifásica, por lo que la sobrecarga solo requiere la instalación de un relé de corriente en una fase. El principio de la protección de ruptura rápida del transformador es básicamente el mismo que el de la protección de ruptura rápida de línea, excepto que después de que se activa la protección de ruptura rápida, los cortocircuitos en ambos lados del transformador se desconectan sin demora. Protección de temperatura, la temperatura máxima permitida es 70oC, por lo que el límite superior de configuración de protección de temperatura es 68oC, es decir, cuando el invernadero es superior a 68oC, el circuito está protegido.
5 Diseño de energía de fábrica
El sistema de energía de fábrica adopta dos niveles de voltaje: 6kV y 0,4kV. Los transformadores de fábrica de bajo voltaje y las cargas de motores con una capacidad mayor o igual a 200 kW se alimentan con 6 kV, y las cargas de bajo voltaje como motores, iluminación y mantenimiento con una capacidad inferior a 200 kW se alimentan con 0,4 kV.
5.1 Consumo de energía de la planta de alto voltaje
La unidad n.° 1 está equipada con un transformador de funcionamiento de fábrica de alto voltaje con una capacidad de 45/28-28 MVA, y la unidad n.° 2 está equipada con un transformador de trabajo de fábrica de alto voltaje con una capacidad de 40/25 —Transformador de trabajo de fábrica de alto voltaje de 25MVA. Las dos unidades están equipadas con una sección de bus de trabajo de 6 kV para suministrar energía a las cargas unitarias de alto voltaje de 6 kV, como turbinas, calderas, eliminación de polvo, desulfuración y redes de calefacción de las unidades. El sistema de energía de la planta de alto voltaje no tiene una sección común y el transformador de arranque/reserva de la planta de alto voltaje no tiene carga durante el funcionamiento normal. La carga unitaria, la carga de servicios públicos y la carga de desulfuración están conectadas al bus de fábrica de alto voltaje en esa sección. Si hay más cargas públicas y la capacidad es mayor, se puede agregar la sección del bus público de alto voltaje, siempre que la confiabilidad. del suministro eléctrico está garantizado.
El método de conexión del bus de fábrica de alto voltaje adopta el método de conexión de bus único. La barra colectora de fábrica de alto voltaje de cada unidad está conectada a al menos dos secciones de barras colectoras, que están conectadas respectivamente a los motores. de dos juegos de máquinas auxiliares, pudiendo ser alimentado por un transformador.
5.2 Suministro de energía de la planta de bajo voltaje
El sistema de suministro de energía de la planta de bajo voltaje adopta dos métodos de suministro de energía, a saber, el centro de energía (Pc) y el centro de control de motores (MCC). . El sistema de energía de la planta principal de bajo voltaje adopta un método de suministro de energía de reserva oscura. Se proporcionan dos transformadores de planta de bajo voltaje con una capacidad de 2000 kVA para el horno y el centro de energía del horno, cada uno como reserva para el otro. energía a varios sistemas y cargas de bajo voltaje, como el sitio del aeropuerto de tiro inducido.
El sistema de energía de la planta de bajo voltaje adopta un sistema trifásico de cuatro cables con un punto neutro conectado directamente a tierra. Los motores con una capacidad inferior a 75 kw son alimentados por el MCC, y los motores de bajo voltaje con una capacidad de 75 kw o más son alimentados por el centro de energía. El método de conexión de barra colectora utilizado en plantas de baja tensión es un método de conexión de barra colectora única. Se conectan al menos dos secciones de barras colectoras y también se conectan dos conjuntos de motores auxiliares respectivamente. La barra colectora de fábrica conectada al centro de energía de respaldo brillante (oscuro) de alto y bajo voltaje con cargas Clase I debe estar equipada con una fuente de alimentación de respaldo. Cuando la fuente de alimentación de reserva adopta el modo de espera abierto (dedicado), también se debe instalar un dispositivo de entrada de energía automática para el equipo; cuando la fuente de alimentación de reserva adopta el modo de espera oscuro (mutuo), el disyuntor de contacto del modo de espera oscuro (mutuo); el modo de espera adopta la conmutación manual. La barra colectora de fábrica conectada al centro de energía de respaldo brillante (oscuro) de alto y bajo voltaje con carga Clase II debe estar equipada con una fuente de alimentación de respaldo conmutada manualmente. Solo hay barras colectoras de fábrica con cargas de Clase III y no se proporciona fuente de alimentación de respaldo.
6 Conclusión
Durante el proceso de diseño, como diseñador eléctrico, con referencia a los principios y objetivos de diseño de la central eléctrica de demostración, el autor consideró primero la economía y la confiabilidad, y también consideró la posibilidad de una futura expansión.