发电厂电气主接线设计

宁德师范学院发电厂电气部分课程设计实习项目：凝汽式火电厂一次部分设计系别：物理与电气工程系专业：电气工程及其自动化学号：B2011052222姓名：高文土指导老师：黄丽霞日期：2014年6月20日发电厂电气部分课程设计任务书原始资料：200MW地区凝汽式火电厂；机组容量与台数：2*50MW，1*100MW，10.5NkVU；发电机电压负荷：最大48MW，最小24MW，max4200T小时；110KV负荷：最大58MW，最小32MW，max4500T小时；剩余功率全部送入220KV系统，全部负荷中Ⅰ类负荷比例为30%，Ⅱ类负荷为40%，Ⅲ类负荷为30%。基本要求：1.电厂分析及发电机、主变选择。2.电气主接线设计。3.短路电流计算。4.选择短路点计算三相短路电流并汇总成表。5.选择各电压等级的电气设备。主要参考资料：[1]熊信银.发电厂电气部分[M].北京：中国电力出版社,2009:55～106[2]楼樟达,李扬.发电厂电气设备[M].北京：中国电力出版社,1998：55～129，321～452[3]何仰赞,温增银.电力系统分析[M].武汉：华中科技大学出版社,2002：152～195[4]西安交通大学等六院校.电力系统计算[M].北京：水利电力出版社，1999：25～65[5]AtaElahi.NetwerkCommunicationsTechnology(英文影印版)[M].北京：中国水利水电出版社，1997：10～69[6]周强,易先举,汪祖禄.火力发电厂发电机—变压器组保护技术方案[J].电力系统自动化,1999,6:22~25[7]卓乐友.电力工程电气设计200例[M].北京：中国电力出版社,2004：65～125，158～362发电厂电气部分课程设计（报告）目录1任务和要求............................................................12明确任务和设计原理.....................................................12.1原始资料的分析....................................................12.2主接线方案确定....................................................13主变压器确定...........................................................33.1主变压器台数：....................................................33.2主变压器的容量：..................................................33.3主变压器的形式：..................................................34短路电流的计算........................................................44.1短路电流的计算方法................................................44.2短路电流计算过程..................................................54.3短路电流计算结果..................................................55电气设备的选择........................................................55.110kV侧设备选择及校验过程..........................................55.2校验过程..........................................................65.3选择设备过程与计算................................................75.4选择设备明细表....................................................76设计总结..............................................................8参考文献................................................................10附录1..................................................................11附录2...................................................................12附录3...................................................................15发电厂电气部分课程设计（报告）11任务和要求(1)任务：根据自己所选的原始资料设计电气主接线方案，并计算短路电路，合理地选择主要的电气设备。(2)电气主接线设计要求电厂分析及发电机、主变选择电气主接线设计短路电流计算选择各电压等级的电气设备2明确任务和设计原理2.1原始资料的分析设计一座装机容量为200MW的凝汽式火力发电厂。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的汽轮发电机组，型号为TQN-100,功率因数为0.85，安装顺序为#3机。发电机电压负荷最大为48MW，最小为24MW，最大负荷利用小时数max5200T小时；110KV负荷：最大58MW，最小32MW，最大负荷利用小时数max4500T小时；剩余最大功率220-24-32-200*6%=152MW送入220KV系统。50MW发电机电压端电缆出线8回，100MW发电机端电压电缆出线2回。每回负荷不等，平均在4MW左右，送电距离为km6~3；110KV端架空线出线3回；220KV端架空线出线2回。从负荷特点及电压等级可知，10KV电压等级上的地方负荷容量不大，共有10回电缆馈线，与50MW发电机的机端电压相等，采用直馈线为宜。20KV电压为300MW发电机出口电压，既无直配负荷，又无特殊的要求，拟采用单元接线的形式，可以节省价格昂贵的发电机出口断路器，又利于配电装置的布置；220KV电压级出现回路数为4回，为了保证检修出线断路器不致对该回路停电，拟采用带旁路母线接线形式为宜；500KV与系统有4回馈线，呈强联系形式并送出本厂最大可能的电力为700-15-200-700*6%=443（MV）。可见，该厂500KV级的接线对可靠性要求应当很高。2.2主接线方案确定根据以上的分析，筛选组合，可保留两种可能的接线方式如下图：发电厂电气部分课程设计（报告）2220kV10kV110kVG1#1G2#2G3#3图1方案一220kV10kV110kVG1#1G2#2G3#3图2方案二发电厂电气部分课程设计（报告）3主接线方案比较如表一：表1主接线方案比较方案项目方案一方案二可靠性kV220侧采用单母线接线方式可靠性较差kV220侧采用单母分段接线，可靠性较高灵活性kV220侧接两个变压器，操作简单kV220侧接三个变压器，调度方便，但接线稍显复杂，经济性采用两台变压器，花费低采用三台变压器及更多的其他辅助设备，花费高通过比较，由于此设计属于中小型火电厂，所以着重考虑经济性，因方案Ⅰ只用一台双绕组变压器及其两侧的断路器和隔离开关，220kV侧采用单母线接线方式，均减少了断路器的数量，配电装置投资大大减小，且误操作的可能性要相对较小，占地面积也相对减小。相对于方案Ⅱ，其操作简单。综上考虑该电厂为地区电厂，且负荷为腰荷，所以主接线方式采用方案Ⅰ。3主变压器确定3.1主变压器台数：根据方案Ⅰ，该发电厂装设一台三绕组变压器和一台双绕组变压器，以充分保证供电可靠性。3.2主变压器的容量：发电厂具体情况：10KV侧，三绕组变压器的确定：cos0.85，8%pK，则100NSMW,100(18%)/0.85108.2BSMW；双绕组变压器的确定：cos0.8，50NSMW，10KV侧最小负荷为24MW。(502(18%)24)/0.885BSMW。3.3主变压器的形式：一般情况下采用三相式变压器，根据以上分析，具有三种电压等级的发电厂，查kV220三绕组变压器技术数据表，选择型号为：120000SFPSLO，查kV220双绕组变压器技术数据表，选择型号为：90000SFPL.表2三绕组变压器技术参数：型号连结组别号额定电压高/中/低容量比短路电压百分数12%KU23%KU13%KU120000SFPSLO011NYynd242/121/10.5100/100/5012.88.155.3发电厂电气部分课程设计（报告）4表3双绕组变压器技术参数：型号额定容量（kVA）连结组别号额定电压高/低短路电压百分数短路电抗标幺值90000SFPL9000011NYd5.1024210.50.1174短路电流的计算4.1短路电流的计算方法对应系统最大运行方式，按无限大容量系统，进行相关短路点的三相短路电流计算，求得fI、shi、shI值。fI---三相短路电流；shi——三相短路冲击电流，用来校验电器和母线的动稳定。shI——三相短路全电流最大有效值，用来校验电器和载流导体的热稳定。kS——三相短路容量，用来校验断路器和开断容量以及判断容量是否超过规定值，作为选择限流电抗器的依据。注：选取基准容量为100jMVAS1.05javNUUUjS——基准容量（MVA）avU——所在线路的平均电压（kV）按电压等级计算短路电流，该系统共有三个电压等级，故有三个短路电流，短路电流的具体计算过程见附录Ａ。等值电抗图如图3所示：10kV220kV110kVx7x6x5x4x3x2x1G1G2G3图3等值电抗图发电厂电气部分课程设计（报告）54.2短路电流计算过程短路电流计算过程见附录24.3短路电流计算结果短路电流计算结果表4所示：表4短路电流计算结果短路点基准电流（kA）支路名称Xd标幺值有名值（kA）冲击电流（kA）d15.5kV10发电机0.1，0.405413.513474.3189.5d20.50kV110发电机0.3325，1.014.33722.185.553d30.251kV220发电机0.217，0.28842206.52.215.6275电气设备的选择5.1kV10侧设备选择及校验过程5.1.1选择过程（1）MW50发电机最大持续工作电流3max1.051.05503608.439()3cos310.50.810NGNNGAPIU(2)kV10出线最大持续工作电流3max41072.169()3cos310.50.8NGNNGPIAU（3）1号主变低压侧最大持续工作电流31max90104948.788()3310.5NTNSIAU根据以上计算数据，设备选择如下：①kV10断路器查kV10高压断路器技术数据，选择5000/104GSN型断路器，其主要参数额定开断电流kA105,极限通过电流峰值kA300，热稳定电流)5(120skA。②kV10隔离开关查kV10高压隔离开关技术数据，选择5000/1010TGN型隔离开关，其主要参数极限通过电流峰值kA200，热稳定电流)5(100skA。③kV10母线发电厂电气部分课程设计（报告）63maxmax1.051.054810346430.8310.50.8NPIAU