凝气式火电厂一次部分课程设计Microsoft Word 文档

发电厂电气部分课程设计题目凝汽式火电厂一次部分学院名称船山学院指导教师徐祖华职称教授班级电气072班学号20079450230学生姓名周密2010年6月24日2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（2×300MW）凝汽式发电厂的电气一次部分的设计。本设计为220KV和110KV两电压等级。关键词：火力发电厂，主接线，短路电流计算，电气设备3目录引言…………………………………………………………………………41原始资料…………………………………………………………………52电气主接线设计…………………………………………………………62.1主接线介绍…………………………………………………………62.2电气主接线的叙述…………………………………………………62.3执行可行的接线方案………………………………………………62.3.1确定主变的台数及容量……………………………………62.3.2主接线方案…………………………………………………72.3.3比较厂用并选择主接线方案………………………………83厂用电设计………………………………………………………………83.1厂用电设计的要求和原则…………………………………………93.2厂用电源……………………………………………………………93.3厂用接线……………………………………………………………104短路电流计算……………………………………………………………104.1短路电流计算目的及规则…………………………………………104.2短路计算条件………………………………………………………114.3短路等值电抗电路及其参数计算…………………………………115主要电气设备的选择……………………………………………………155.1断路器的选择………………………………………………………155.1.1220kv侧断路器的选择……………………………………165.1.2110KV侧断路器的选择……………………………………185.1.3联络变压器两侧断路器的选择……………………………205.2隔离开关的选择……………………………………………………225.2.1220kv侧隔离开关的选择…………………………………225.2.2110KV侧隔离开关的选择…………………………………245.2.3联络变压器两侧隔离开关的选择…………………………255.3电流互感器的选择…………………………………………………285.3.1220kv侧电流互感器的选择………………………………285.3.2110KV侧电流互感器的选择………………………………305.4电压互感器的选择…………………………………………………325.4.1220kv侧电压互感器的选择………………………………325.4.2110KV侧电压互感器的选择………………………………336防雷保护…………………………………………………………………346.1220kv侧防雷保护装置的选择和校验……………………………346.2110KV侧防雷保护装置的选择和校验……………………………35结束语………………………………………………………………………37参考文献……………………………………………………………………38附录…………………………………………………………………………394引言在高速发展的现代社会中，电力工业在国民经济中有着重要作用，它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大的影响人民的物质与文化生活水平的提高。火力发电厂是将燃料（如煤、石油、天然气等）的化学能装换成电能的工厂。电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。因此，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。本设计的主要内容包括：通过原始资料分析和方案比较，确定发电厂的电气主接线。计算短路电流，并根据计算结果来选择和效验主要电气设备。51原始资料（1）发电厂建设规模类型：凝气式火电厂最终容量、机组的型式和参数：2×300MW、年利用小时数：6000h/年（2）电力系统与本厂的连接情况电厂在电力系统中的作用于地位：地区电厂发电机连入系统的电压等级：220kV电力系统总装机容量：8000MW，短路容量：12000MVA发电厂在系统中所处的位置、供电示意图（3）电力负荷水平220kV电压等级：架空线6回,Ⅰ级负荷，最大输送1400MW，Tmax=5000h/a110kV电压等级：架空线4回，Ⅰ级负荷，最大输送200MW，Tmax=4300h/a厂用电率：6.5%(4)环境条件当地最高温度为40℃，最低温度为-6℃，最热月平均最高温度为28℃，最热月平均最低温度为24℃当地海拔高度为50m气象条件无其它特殊要求（5）设计任务发电厂电气主接线设计和厂用电设计短路电流的计算主要电气设备的选择（6）设计成果设计说明书、计算书一份图纸一张110kV220kV62电气主接线设计2.1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。2.2电气主接线的叙述（1）单元接线其是无母线接线中最简单的形式，也是所有主接线基本形式中最简单的一种，此种接线方法设备更多。本设计中容量300MW，所以发电机出口采用封闭母线，为了减少断开点，可不装断路器。这种单元接线，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得选择断路器时，受到制造条件或价格甚高等原因造成的困难。（2）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。（3）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。（4）双母带旁路接线优点：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。2.3执行可行的接线方案2.3.1确定变压器台数及容量主变压器的选择原则：主变容量一般按变电所建成后5—10年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期10—20年的负荷发展。根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的Ⅰ级和Ⅱ级负荷，对于一般变电所，当一台主变停运时，其他变压器容量应能保证全部负荷的70%~80%。高、中压电网的联络变压器应按两级电网正常与检修状态下可能出现的最大功率交换确定容量，其容量一般不应低于接在两种电压母线上最大一台机组的容量。200MW及以上大机组，一般都是与双绕组变压器组成单元接线，而不采7用与三绕组变压器组成单元，这不仅比用三绕组变压器经济，本设计中机组容量为300MW，所以发电机出口采用封闭母线，为了减少断开点，不可装断路器而可免去技术上的困难。因为本设计要求为两电压等级，根据本设计具体情况，选择两台双绕组变压器和一台联络变压器。容量的确定:单元接线中的主变压器容量SN应按发电机额定容量扣除本机组的场用电负荷后，预留10%的裕度选择，所以GPNGNCOSS)-1(1.1PNG——发电机容量；PNG=300WMKP——厂用电；KP=6.5%COSΦG——发电机的额定功率，一般定为0.85通过主变的容量85.0)065.01(3001.1)-1(1.1GPNGNCOSS=363WVA查《发电厂电气部分课程设计资料》，双绕组变压器选用的型号为SSPL-360000/220。本设计的联络变压器的容量选择：MVAPSNN235.1487.085.018085.0,根据要求选择两台240MVA的联络变压器。2.3.2主接线方案第一种方案：左边为220KV电压等级，采用双母线接线方式，右边为110KV电压等级，采用单母带旁路的接线方式。8第二种方案：左边为220KV电压等级，采用双母带旁路的接线方式，右边为110KV电压等级，采用单母带旁路的接线方式。2.3.3比较并选择主接线方案方案一供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至使供电中断；调度灵活，各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要；扩建方便，向双母的左右任何一个方向扩建均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电；便于试验。方案二比方案一更可靠，增加了旁路。可以避免检修母联断路器时造成停电。正常运行时，旁路母线不带电，旁路断路器断开。虽然方案二比方案一供电更可靠，但是从经济的角度看，方案二的投资比方案一要大很多。加了旁路间隔和旁路母线，每回间隔增加一把隔离开关，大大的增加了投资，同时方案二比方案一多占用了土地，当今我国的土地资源比较缺乏。从技术和经济的角度论证了两个方案，虽然方案二比方案一供电可靠，但是由于目前断路器采用的是六氟化硫断路器，它的检修周期长，不需要经常检修，所以采用旁路也就没有多大意义了，这样一来不仅仅节省了投资，也节约了用地，所以比较论证后确定采用了方案一。3厂用电的设计发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量由电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备（如锅炉、气轮机或水轮机、发电机等）和输煤、碎煤、除灰、除尘及水处理的正常运行。这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明用电设备等都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。3.1厂用电设计的要求和原则9一、接线要求（1）各机组的厂用电系统应是独立的。特别是200MW及以上机组，应做到这一点。（2）全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线。（3）充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求，尽可能地使切换操作简便，启动（备用）电源能在短时内投入。（4）充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别要注意对公用负荷供电的影响，也便于过渡，尽量减少改变接线和更换设置。（5）200MW及以上机组应设置足够容量的交流事故保安电源。当全厂停电时，可以快速启动和自动投入向保安负荷供电。二、设计原则厂用电的设计原则与主接线的设计原则基本相同，主要有：（1）接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转。（2）接线应灵活的适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求。（3）厂用电源的对应供电性。（4）设计还应适当注意其经济性和发展的可能性并积极慎重的采用新技术、新设备，使厂用电接线具有可行性和先进性。（5）在设计厂用电接线时，还应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引线和厂用电接线形式等问题，进行分析和论证。3.2厂用电源发电厂的厂用电源，必须供电可靠，且能满足各种工作要求，除应满足具有正常的工作电源外，还应设置备用电源、启动电源和事故保安电源。一般电厂中，都以启动电源兼作备用电源。设计中每台发电机从各单元机组的变压器低压侧接引一台高压工作厂用变压器作为6KV厂用电系统的工作电源。