200MW地区凝汽式火力发电厂电气部分设计

西安石油大学课程设计（论文）专用纸1前言电能是能源的一种，电力已成为工农业不可缺少的动力，电能的开发和应用，是人类征服自然过程中所取得的具有划时代意义的光辉成就。随着科学技术的发展，用电客户对供电性能要求也日益提高，供电可靠性成为电能的重要指标。在此次设计中，本着可靠、安全、经济灵活的原则，认真执行国家现有的方针政策、技术规范的规定。本次设计的内容为地区性火电厂的电气一次部分，要求装机容量200MW，供给10kV、110kV、220kV电压等级的不同负荷。合理，科学的设计方案是机组能长期稳定、可靠运行的条件。通过对原始数据的分析计算，设计出了该火力电厂的电气主接线图；选择恰当的短路点并计算短路电流；并根据计算结果选择合适的高压电器。随着计算机应用的普及，电力系统图纸也相继采用计算机制图，在此次设计中采用autoCAD绘图软件进行电气类的制图。由于我时间、水平有限，设计中不可避免的有些错误和不妥之处，还请指导老师和同学批评指正。西安石油大学课程设计（论文）专用纸2前言....................................................................................................1第一章原始资料分析......................................................................3第二章主接线的设计......................................................................4第三章变压器的选择......................................................................83.1主变压器的选择原则.........................................................83.2变压器容量和形式的确定................................................9第四章短路电流计算....................................................................114.1短路电流计算的目的.......................................................114.2短路计算的一般规定.......................................................114.3短路计算的的过程..............................................................12第五章主要电气设备选择..........................................................155.1断路器和隔离开关的选择..................................................165.2电流互感器的选择..............................................................215.3电压互感器的选择..............................................................235.3熔断器的选择......................................................................245.3电抗器的选择......................................................................255.3导体的选择与校验..............................................................265.3绝缘子选择及穿墙套管的选择..........................................28参考文献：......................................................................................29设计体会：......................................................................................30附录A电气主接线图：...............................................................31西安石油大学课程设计（论文）专用纸3第一章原始资料分析一、题目：200MW地区凝汽式火力发电厂电气部分设计二、设计原始资料：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。三、对原始资料的分析根据原始资料，本电厂是中型发电厂，比较靠近负荷中心。本电厂要向本地区的各工厂企业供电，还要与220KV系统相连，并担负着向市区供电，保障市区人民生产和生活用电的责任。由于本厂的地理位置优越，一般情况下都容易获得燃料，能确保本地区以及附近的工厂、市区的正常供电，还可以向220KV提供电能。由资料我们可知，10KV侧可以不用变压而直接向用户供电，本电厂还通过升压，以110KV的电压等级向用户送电。这里有两电压等级，分别是110KV，有四回出线；220KV，有二回出线，全部负荷有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级负荷。西安石油大学课程设计（论文）专用纸4第二章电气主接线设计2.110KV侧（6回出线，预留2回）10KV配电装置出线回路数为6回及以上时，一般采用单母线分段接线。供应本地区负荷的10KV配电装置，由于采用了制造厂制造的成套开关柜，而且地区电网成环的运行检修水平迅速提高，采用单母分段接线一般能满足运行要求，为了保证供电可靠，3台发电机都接在10KV母线侧上。图1发电机接单母线分段形式2.2110KV侧（4回出线，预留2回）按照《发电厂电气部分课程设计参与资料》规定，在110KV~220KV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线，当出线不超过4回时，一般采用单母线分段接线或者双母线接线。所以，待设计发电厂110KV接线可考虑以下几个方案，并进行经济和技术比较：1）单母线分段西安石油大学课程设计（论文）专用纸5图2110kV单母线分段接线优点：母线分段后，对重要用户，可以重不同段供电。另外，当一段母线发生故障时，分段断路器能够自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电。缺点：当母线故障时，该母线上的回路都要停电，而且扩建时需要向两个方向均衡扩建。2）双母线接线双母线接线如图3所示：图3110kV双母线接线优点：供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于设计。西安石油大学课程设计（论文）专用纸6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。2.3220KV侧（2回出线，预留1回）根据《发电厂电气部分课程设计参考资料》规定，在110KV~220KV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线。所以待设计发电厂的220KV母线接线可以考虑以下几个方案，并进行经济和技术比较。1）双母线设计双母线接线方式如图4图4220kV双母线接线优点：供电可靠，调度方式比较灵活，扩建方便，便于试验。缺点：由于220KV电压等级容量大，停电影响范围广，双母线接线方式有一定局限性，而且操作较复杂，对运行人员要求高。2）双母线带旁路双母线带旁路接线方式如图5：西安石油大学课程设计（论文）专用纸7图5220kV双母线带旁路接线优点：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，不影响双母线的正常运行。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。以上两种方按所需的110KV和220KV断路器和隔离开关数如下表所示：110KV220KV接线方式单母线分段双母线双母线双母带旁路断路器数7758隔离开关数14201419由于110KV主要向两家工厂供电，综合考虑供电可靠性与经济性，又方便扩建，我们选择单母线分段的接线方式。而220KV系统比较重要，我们综合考虑其供电可靠性与经济性，又方便调度运行等，同时又考虑到现时断路器的运行性能已相当稳定可靠，为节约用地，操作方便，我们确定使用双母线接线方式。西安石油大学课程设计（论文）专用纸8第三章主变压器的选择3.1主变压器的选择原则在各种电压等级的变电站中,变压器是主要电气设备之一,其担负着变换网络电压,进行电力传输的重要任务.确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证.因此,在确保安全可靠供电的基础上,确定变压器的经济容量,提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义.变压器的选择应符合:a）GB/T17468《电力变压器选用导则》、GB1094.1《电力变压器第一部分：总则》、GB1094.2《电力变压器第二部分：温升》和GB1094.5《电力变压器第五部分：承受短路的能力》的要求。b）变压器的参数应符合:GB/T6451《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》的规定。c）变压器的负载能力应符合:GB/T15164《油浸式电力变压器负载导则》的要求。d）变压器的绝缘水平应符合:GB1094.3《电力变压器第三部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空间间隙》和GB311.1《高压输变电设备的绝缘配合》的规定。e）自耦变压器中性点绝缘水平按经小电抗接地考虑。f）与GIS或HGIS装置连接的变压器，宜对快速暂态过电压（VFTO）的威胁加以校核。3.2变压器容量1主变容量的确定厂用电变压器容量的选择和校验应符合下列原则:a）满足在各种运行方式下，可能出现的最大负荷。b）一台厂用电变压器计划检修或故障时，其余厂用电变压器应能担负I、Ⅱ类厂用电负荷或短时担负厂用电最大负荷。但可不考虑一台厂用电变压器计划检修时另一台厂用电变压器故障或两台厂用电变压器同时故障的情况。c）保证需要自启动的电动机在故障消除后电动机启动时所连接的厂用电母线电压不低于额定电压的60%--65%。d）装设两台互为备用的厂用电电源变压器时，每台厂用电变压器的额定容量应满足所有I、n类负荷或短时满足厂用电最大负荷的需要。西安石油大学课程设计（论文）专用纸9e）装设三台厂用电电源变压器互为备用或其中一台为明备用时，计及负荷分配不均匀等情况，每台的额定容量宜为厂用电最大负荷的50%--60%。f）装设兰台以上厂用电电源变压器时，应按其接线的运行方式及所连接的负荷分析确定。g）厂用电配电变压器容量选择应满足所连接的最大负荷需要。h）厂用电变压器不宜采用强迫风冷时持续输出容量作为额定容量选择的依据，但对不经常运行或经常短时运行的厂用电配电变压器应充分利用其过负荷能力。查《发电厂电气部分课程设计资料》，选定变压器的容量为180MW。由于