200MW地区凝汽式火力发电厂电气部分设计

1河北科技师范学院课程设计任务书2011-2012学年第2学期学院：机电工程学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：学号：课程设计题目：200MW地区凝汽式火力发电厂电气部分设计起迄日期:6月25日-7月6日课程设计地点:6-501指导教师:下达任务书日期:2012年6月25日2课程设计任务书1．设计目的：通过课程设计巩固和加深学生对所学的电力工程专业课程知识,结合工程实际问题,锻炼学生分析和解决问题的能力;提高学生使用技术资料,进行计算,绘图以及编写技术文件的技能,掌握设计的步骤和方法,学会运用规程,规范,手册和参考资料。通过课程设计应使每个学生都受到较全面的训练,在教师的具体指导下独立完成规定的设计任务。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：1）某地区根据电力系统的发展规划，拟在该地区新建一座装机容量为200MW的凝汽式火力发电厂，发电厂安装2台50MW机组，1台100MW机组，发电机端电压为10.5kV,电厂建成後以10kV电压供给本地区负荷，其中有机械厂、钢厂、棉纺厂等，最大负荷48MW,最小负荷为24MW，最大负荷利用小时数为4200小时，全部用电缆供电，每回负荷不等，但平均在4MW左右，送电距离为3-6km，并以110kV电压供给附近的化肥厂和煤矿用电，其最大负荷为58MW,最小负荷为32MW，最大负荷利用小时数为4500小时，要求剩余功率全部送入220kV系统，负荷中Ⅰ类负荷比例为30%，Ⅱ类负荷为40%，Ⅲ类负荷为30%。2）计划安装两台50MW的汽轮发电机组，型号为QFQ-50-2，功率因数为0.8，安装顺序为#1、#2机；安装一台100MW的起轮发电机组，型号为TQN-100-2，功率因数为0.85，安装顺序为#3机；厂用电率为6%，，机组年利用小时Tmax=5800。3）按负荷供电可靠性要求及线路传输能力已确定各级电压出现列于下表：10kV110kV220kV名称回路数名称回路数名称回路数机械厂2化肥厂2系统2钢厂4煤矿2棉纺厂2市区4预留2预留2预留1合计14合计6合计34）计算短路电流资料：220kV电压级与容量为2000MW的电力系统相连，以100MVA为基数值归算到本厂220kV母线上阻抗为0.048，系统功率因数为0.85。5）厂址条件：厂址位于江边，水源充足，周围地势平坦，具有铁路与外相连。6）气象条件：绝对最高温度为400C；最高月平均温度为260C；年平均温度为10.7；风向以东北风为主。33．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：进行配电所电气主接线的设计、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线等）、各电压等级配电装置设计。同时，完成配电所一次部分总接线图，具体为：1）变电所电气主接线的设计；2）短路电流计算；3）主要电气设备（开关柜）选型；4．主要参考文献：1、王锡凡.电气工程基础.西安：西安交通大学出版社，2009年10月第2版2、牟道槐.发电厂变电站电气部分.重庆：重庆大学出版社，2007年2月第2版3、水利电力部西北电力设计院（弋东方）.电力工程电气设计手册(电气一次部分).北京：中国电力出版社，2005年05月5．设计成果形式及要求：1课程设计报告（设计说明书）2主接线图6．工作计划及进度：2012年6月25日阅各种相关资料2012年6月26日-6月29日各种电气设备选择计算2012年7月2日-7月5日画图、书写设计说明书2012年7月6日答辩及成绩考核7、成绩组成及考核标准：学生出勤20%学生答辩回答问题情况40%学生的设计成果40%4教学部主任审查意见：签字：年月日5目录第一章：电气主接线设计..............................................71.主接线介绍......................................................71.1主接线方案选择...............................................81.2方案选择.....................................................9第二章：确定主变压器台数及容量.....................................102.1主变压器的选择原则；..........................................102.2计算主变压器的容量............................................102.3主变压器的选择：..............................................10第三章：厂用电的设计...............................................113.1厂用电设计的要求和原则........................................113.2厂用变压器选择................................................12第四章：短路电流计算...............................................134.1短路电流计算目的及规则.......................................134.2短路计算条件..................................................134.3短路等值电抗电路及其参数计算..................................144.3.1、系统参数的计算：.........................................144.3.2、总等值电路：.............................................154.3.3、各个等级电压下的短路电流计算：...........................15第五章：电气设备的选择............................................235.1、导体和电气设备选择的一般条件.................................235.1.1技术条件..................................................235.1.2环境条件..................................................245.2.电气设备的选型................................................245.2.1母线的选择与校验..........................................255.2.2隔离开关和断路器的选型与校验..............................285.2.3．10.5kv出线电抗器、电缆选择：............................335.2.4．电流互感器、电压互感器选择：.............................365.2.5．避雷器选择：.............................................385.3.电气设备明细表................................................39第六章：心得体会：.................................................41参考文献...........................................................42附录：主接线图.......................................................6摘要电气工程基础课程设计是对所学知识的一次综合性应用，能加深我们队基础知识的理解。本设计严格遵循发电厂电气部分的设计原则，主要介绍了发电厂电气一次部分设计的基本知识，包括设计原则、步骤和计算方法等。通过对电气主接线的设计和计算、厂用电的设计、短路电流的计算、电气设备的选择和校验，简要完成了对所给（2×50MW+100MW）凝汽式发电厂的电气一次部分的设计。本设计为220KV、110KV和10KV三个电压等级。关键词：火力发电厂，主接线，短路电流计算，电气设备7第一章：电气主接线设计1.1主接线介绍电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，它反映各设备的作用、连接方式和回路的相互关系，是构成电力系统的主要环节。它的设计直接关系到全厂电气设备的选择、配电装置的布置，继电保护、自动装置和控制方式的确定，对电力系统的可靠、灵活、经济运行起着决定的作用。1.2电气主接线的叙述（1）单母分段接线优点：在正常工作时，旁路断路器以及各出线回路上的旁路隔离开关，都是断开的，旁路母线不带电，通常两侧的开关处于合闸状态，检修时两两互为热备用；检修QF时，可不停电；可靠性高，运行操作方便。另外分段断路器兼做旁路短路器可以减少设备，节省投资；同样可靠性高，运行操作方便；缺点:对于在电网中没有备用线路的重要用户以及出线回路数较多的大、中型发电厂和变电所，采用上述接线仍然不能保证供电的可靠性。（2）双母线接线优点：供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于设计。缺点：增加了一组母线，每一回路增加一组母线隔离开关，增加了投资，操作复杂，占地面积增加。（3）双母线分段接线优点：增加供电可靠性，运行操作方便，避免检修断路器时造成停电，不影响上母线的正常运行。缺点：多装了一台断路器，增加了投资和占地面积，断路器整定复杂，容易造成误操作。1.3执行可行的接线方案1.3.1初步主接线方案第一种方案：左边为220KV电压等级，采用单母线分段接线方式，右边为110KV电压等级，采用双母线分段的接线方式，发电机侧电压10.5KV采用双母线分段的接线方式。如图18图1方案一第二种方案：左边为220KV电压等级，采用双母线的接线方式，右边为110KV电压等级，采用双母线分段的接线方式，发电机侧电压10.5KV采用双母线分段的接线方式。如图2图2方案二第三种方案：左边为220KV电压等级，采用双母线的接线方式，右边为110KV电压等级，采用双母线分段的接线方式，发电机侧电压10.5KV采用双母线分段的接线方式，其中100MW机组采用单元接线接线方式连接到220KV侧。如图39图3方案三方案选择：方案的比较原则如下：单母线分段接线适用于：小容量发电机电压配电装置，一般每段母线上所接发电机容量为12MW左右，每段母线上出线不多于5回；变电站有两台主变压器时的6—10kv配电装置；35—63KV配电装置出线4—8回；110—220KV配电装置出线3—4回。双母线分段：用于缩小母线故障的停电范围，分段短路器将母线分为WI段和WII段，每段工作母线用各自的母线断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀的分布在两段工作母线上。优点是可靠性比双母线接线更高，并且具有很高的灵活性。双母线：双母线接线有2组母线，并且可以互为备用。它的特点是：供电可靠，调度灵活，扩建方便，能广泛用于出线带电抗器6-10KV配电装置；35-60KV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110KV-220KV出线为4回及以上时。由于220KV侧与系统连接，考虑要往系统送负荷，可靠性要求比较高，故220KV侧采用双母线接线，110侧有4回，备用两回，线路较多，有一级负荷，考虑采用双母线接线和双母线分段接线，10.5KV侧单机容量为25MW以上的机组，且出线较多时，发电机电压母线采用双母线分段接线适宜，考虑机组为2台50MW和一台100MW的机组，出