6×300MW火力发电厂电气部分设计 毕业设计论文.doc

兰州理工大学技术工程学院毕业设计任务书题目 6300mw火力发电厂电气部分设计 学生姓名 班级 电力系统3班 学号 08230414 题目类型 工程设计 指导教师 系主任 一、毕业设计的技术背景和设计依据： 1、电厂规模（1）装机容量：6300mw（2）机组年利用小时：tmax=5600h（3）气象条件：年最高温度40度，平均温度25度，气象条件一般，无特殊要求（4）厂用电率：8%2、出线回数（1）220kv电压级：150km架空线出线8回，最大负荷500mw，最小负荷400mw，cos =0.85，tmax=5200h，为、类负荷。 （2）500kv电压级：200km架空出线4回，备用线1回，500kv电压级与电力系统连接，接受该发电厂剩余功率。系统归算到本电厂500kv母线上的标幺值电抗 =0.021（基准容量为100mva）。二、毕业设计的任务1、熟悉题目要求，查阅相关科技文献2、主接线方案设计（包括方案论证与确定、技术经济分析等内容）3、短路电流计算4、主变压器继电保护方案配置5、主变压器继电保护的整定计算6、撰写设计说明书，绘制图纸7、指定内容的外文资料翻译三、毕业设计的主要内容、功能及技术指标主要内容：1.确定主接线：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的2-3个方案，经过技术经济比较，确定最优方案。2选择主变压器：选择变压器的容量、台数、型号等。3.短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，选择短路计算点，绘制等值网络图，计算短路电流，并列表汇总。4.主变压器继电保护装置配置。主要技术指标：1.保证供电安全、可靠、经济；2.功率因数达到0.9及以上。四、毕业设计提交的成果1、 设计说明书（不少于80页，约3万字左右）2、 图纸1）电气主接线图一张（1#图纸）；2）主变压器保护系统配置图一张（1#图纸）；3、中文摘要（中文摘要约200字，35个关键词） 4、论文简介（按12年春教务处要求）5、查阅文献不少于10篇五、毕业设计的主要参考文献和技术资料1、傅知兰. 电力系统电气设备选择与实用计算m.中国电力出版社 20042、电力工业部，电力规划设计院.电力系统设计手册m.中国电力出版社3、西北电力设计院. 电力工程设计手册m. 中国电力出版社4、王锡凡. 电力工程基础m. 西安交通大学出版社 19986、吴希再. 电力工程 m. 华中科技大学出版社 20047、牟道槐. 发电厂变电站电气部分m. 重庆大学出版社 20038、陈生贵. 电力系统继电保护m. 重庆大学出版社20039、西北电力设计院. 电力工程电气设备手册m. 中国电力出版社10、陆安定.发电厂变电所及电力系统的无功功率m.中国电力出版社11、akira onuki，phase transition dynamicsm.cambridge university press 200512、g.orelind , “optimal pid gain schedule for hydrogenerators design and application” j ieee trans. on energy conversion, vol.4, no.3, sept, 1989 13、六、毕业设计各阶段安排设 计 内 容周次日期完成情况导师签字熟悉设计题目及要求1查阅相关技术资料2查阅相关技术资料3电气主接线的初步设计，选择变压器4主接线多种方案技术经济比较，确定最终接线5画出等值网络图，选择短路点6计算短路电流，结果汇总7主要电气设备选择8主变继电保护整定计算和配置9主变继电保护整定计算和配置10绘图11写论文，准备答辩12 兰州理工大学技术工程学院毕业设计开题报告姓 名蒋卓芸专业电气工程及其自动化 班级电力系统3班 学 号08230414指导教师张宏亮题目类型工程设计题 目6*300mw火力发电厂电气部分设计一、选题背景及依据（简述题目的技术背景和设计依据，说明选题目的、意义，列出主要参考文献） 1、电厂规模（1）装机容量：6300mw（2）机组年利用小时：tmax=5600h（3）气象条件：年最高温度40度，平均温度25度，气象条件一般，无特殊要求（4）厂用电率：8%2、出线回数（1）220kv电压级：150km架空线出线8回，最大负荷500mw，最小负荷400mw，cos=0.85，tmax=5200h，为、类负荷。（2）500kv电压级：200km架空出线4回，备用线1回，500kv电压级与电力系统连接，接受该发电厂剩余功率。系统归算到本电厂500kv母线上的标幺值电抗 =0.021（基准容量为100mva）。3.课题来源及研究的背景,目的和意义电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。电气主接线设计的基本原则是以设计任务书问为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，以保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便、尽可能的节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。 发电厂电气主接线系统的安全性、可靠性是电力系统运行及维护的重要内容，其可靠性将直接关系到系统供电任务的完成情况。随着国内发电厂机组容量的不断升级，主接线的连接形式也在不断变化，系统运行的可靠性问题已经成为发电厂远行与维护中至关重要的环节。 安全性、可靠性以及经济型是电力系统运行及维护的基本要求，作为发电厂以及配电设备中系统中最为重要的电能枢纽单元，发电厂电气主接线的可靠性评估是电力系统研究的重要课题。作为系统电源，发电厂的主要任务是持续稳定地向系统中输送电能。在这一任务中，发电厂的电气主接线单元主要负责集中将发电机组发出的电能传输或分配到输电系统中，其可靠性将直接关系到系统供电任务的完成情况。 现阶段，随着国内经济的新一轮增长，居民以及工业用电急剧膨胀，对电力系统的规模以及可靠性要求也越来越高。发电厂机组容量的不断升级，使得其主接线的连接形式也在不断变化，其结构日趋复杂，所联接电气设备不断增多，其可靠性问题也日益成为制约现阶段系统发展的重要因素。 4.主要参考文献（1）傅知兰. 电力系统电气设备选择与实用计算m.中国电力出版社 2004（2）电力工业部，电力规划设计院.电力系统设计手册m.中国电力出版社（3）西北电力设计院. 电力工程设计手册m. 中国电力出版社（4）王锡凡. 电力工程基础m. 西安交通大学出版社 1998（5）吴希再. 电力工程 m. 华中科技大学出版社 2004（6）牟道槐. 发电厂变电站电气部分m. 重庆大学出版社 2003（7）陈生贵. 电力系统继电保护m. 重庆大学出版社2003（8）西北电力设计院. 电力工程电气设备手册m. 中国电力出版社（9）陆安定.发电厂变电所及电力系统的无功功率m.中国电力出版社（10）akira onuki，phase transition dynamicsm.cambridge university press 2005（11）g.orelind , “optimal pid gain schedule for hydrogenerators design and application” j ieee trans. on energy conversion, vol.4, no.3, sept, 1989 （12）二、主要设计（研究）内容、设计（研究）思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案及工作流程 主要内容：1.确定主接线：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的2-3个方案，经过技术经济比较，确定最优方案。2选择主变压器：选择变压器的容量、台数、型号等。3.短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，选择短路计算点，绘制等值网络图，计算短路电流，并列表汇总。4.主变压器继电保护装置配置。主要技术指标：1.保证供电安全、可靠、经济；2.功率因数达到0.9及以上。解决的关键问题 1.设计电气主接线时，应考虑电站的分期建设和分期安装机组的情况。特别是对单机容量比较大或机组台数较多的电站，从第一台机组投产到全部机组投入电力系统运行，可能要经过比较长的时间。因此，要认真研究主接线适合分期过渡安装的方式，以减少电站投产后停电次数。 2.变压器的选择 选择变压器时,如果把变压器容量选择过大,就会形成“大马拉小车”的现象。这不仅增加了设备投资,而且还会使变压器长期处于空载状态,使无功损失增加。如果变压器容量选择过小,将会使变压器长期处与过负荷状态,易烧毁变压器。因此,正确选择变压器容量是电网降损节能的重要措施之一,在实际应用中,我们可以根据以下的简便方法来选择变压器容量。 变压器容量本着“小容量，密布点”的原则，配电变压器应尽量位于负荷中心，供电半径不超过0.5千米。配电变压器的负载率在0.50.6之间效率最高，此时变压器的容量称为经济容量。如果负载比较稳定，连续生产的情况可按经济容量选择变压器容量。变压器的选择主要是依据变压器的额定值。根据设备的需要，变压器有标准和非标准两类。以下是这两类变压器的选择方法。(1)标准变压器 (a)根据实际情况选择初级(原边)额定电压(380v，220v)，再选择次级额定电压，(次级额定值是指初级加额定电压时，次级的空载输出，次级带有额定负载时输出电压下降5%，因此选择输出额定电压时应略高于负载额定电压)。 (b)根据实际负载情况，确定各次级绕组额定电流，一般绕组的额定输出电流应大于或等于额定负载电流。 (c)次级额定容量由总容量确定。总容量算法如下:根据次级电压、电流(或总容量)来选择变压器，三相变压器也是按以上方法进行选择的。(2)非标准变压器 设计时常常需要设计者根据要求制订变压器的规格，这种非标准变压器的选择方法如下。 (a)选择初级额定电压（380v或220v)，电源频率(如50hz)，次级绕组电压、电流及总容量，其方法与标准变压器相同。初级、次级之间的屏蔽层根据要求选用，对有特殊绝缘要求的次级绕组，应提出耐压要求。对引出线端及排列有特殊要求的次级绕组，应该用图示加以说明。对有防护等级要求及外形尺寸限制等其他条件的次级绕组，应与制造商协商解决。 (b)变压器的选用除了要满足变压比之外，还要考虑变压器的性价比，优先选用变压挡输出齐全的变压器，这样只用一个变压器就可以输出多电压挡，能够同时满足控制电路、照明电路、标准电器等对电压的不同要求，这样一方面节约成本，另一方面节省了安装空间。拟采用的技术方案方案一：500kv采用二分之三接线法，220kv采用双母线接线；方案二：500kv采用二分之三接线法，220kv采用双母线带旁路母线接线。工作流程遵循设计工作进度安排。三、毕业设计（论文）工作进度安排第1周熟悉设计题目及要求第2周查阅相关技术资料第3周查阅相关技术资料第4周电气主接线的初步设计，选择变压器第5周主接线多种方案技术经济比较，确定最终接线第6周画出等值网络图，选择短路点第7周计算短路电流，结果汇总第8周主要电气设备选择第9周主变继电保护整定计算和配置第10周主变继电保护整定计算和配置第11周绘图第12周写论文，准备答辩指 导教 师意 见指导教师签字_ 年 月 日摘 要随着我国经济发展，对电的需求也越来越大。电作为我国经济发展最重要的一种能源，主要是可以方便、高效地转换成其它能源形式。电力工业作为一种先进的生产力，是国民经济发展中最重要的基础能源产业。而火力发电是电力工业发展中的主力军，截止2006年底，火电发电量达到48405万千瓦，越占总容量77.82%。由此可见，火力电能在我国这个发展中国家的国民经济中的重要性。电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。电能的使用已经渗透到社会、经济、生活的各个领域，而在我国电源结构中火电设备容量占总装机容量的75%。本文是对配有6台300mw汽轮发电机的大型火电厂一次部分的初步设计，主要完成了电气主接线的设计。该设计主要从理论上在电气主接线设计、短路电流计算、电气设备的选择、配电装置的布局、防雷设计、发电机、变压器和母线的继电保护等方面做详尽的论述，并与火力发电厂现行运行情况比较，同时，在保证设计可靠性的前提下，还要兼顾经济性和灵活性，通过计算论证火电厂实际设计的合理性与经济性。采用软件绘制了大量电气图和查阅相关书籍，进一步完善了设计。关键词：发电厂；主接线设计；短路电流；电气设备选择；继电保护目 录第一章 绪 论11.1 课题背景1第二章 变压器和发电机的选择及电气设备的配置32.1主变压器的选择原则32.2 厂用变压器容量选择的基本原则和应考虑的因素42.3主变压器和发电机中性点接地方式52.3.1电力网中性点接地方式中性点非直接接地52.3.2 变压器中性点接地方式52.3.3 发电机中性点接地方式62.4 发电机的选型62.4.1 简介62.4.2 选型62.5电气设备的配置72.5.1隔离开关的配置72.5.2接地刀闸的配置72.5.3电压互感器的配置72.5.4 电流互感器的配置82.5.5避雷器的配置8第三章 电气主接线设计93.1电气主接线的基本要求93.1.1保证必要的供电可靠93.1.2具有一定的灵活性和方便性93.1.3具有经济性93.1.4具有发展和扩建的可能性93.2设计步骤93.3电气主接线分析103.3.1 比较主接线方案：12第四章 短路电流计算134.1短路电流计算目的及规则134.1.1短路的原因及后果134.1.2短路电流计算条件：144.1.3短路计算的一般规定：144.2 短路等值电抗电路及其参数计算14第五章 电气设备的选择195.1 电气设备选择的一般原则及短路校验195.1.1 按短路条件进行校验热稳定校验动稳定校验225.2断路器的选择235.3隔离开关的选择305.3.1 220kv侧隔离开关的选择305.3.2 500kv侧隔离开关的选择335.4 电流互感器的选择365.4.1 220kv侧电流互感器选择365.4.2 500kv侧电流互感器选择385.5电压互感器的选择395.5.1各种互感器的使用范围40 220kv母线侧电压互感器选择40 500kv母线侧电压互感器选择405.6 母线的选择415.6.1 220kv母线的选择415.6.2 500kv母线的选择425.7架空线的选择435.7.1架空线的优点435.7.2架空线路接地故障分析445.7.3架空线型号45第六章 变压器继电保护原理及整定计算466.1 主变压器保护原理及整定计算46第七章 避雷器的选择507.1避雷方式507.1.1直击雷防护507.1.2感应雷的防御507.1.3阀式避雷器的选择507.2避雷器的确定51第八章 接地开关的选择52总 结53参考文献54致 谢55附录56变压器继电保护原理图56外文翻译57外文原文57外文译文66第一章 绪 论1.1 课题背景由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、 控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。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。 火力发电厂每年耗煤量巨大,是一次能源的使用大户。对于火电厂来说,提高一次能源利用率,降低发电成本,已经成为其发展的必然趋势。然而,对于自动化程度快速发展的今天,单单依靠对运行中的主机、辅机以及管路系统等基础出力设备进行技术改造已经远远不能达到使整个系统最优化的目的,越来越多的电力企业都展开了以节能降耗为中心的技术投入,来降低生产成本,提高运营效益。特别是近年来随着dcs(集散控制系统)、mis(管理信息系统)和sis(厂级监控信息系统)等自动化程度较高的运行系统投运到发电企业后,加大节能管理力度,优化机组运行方式,提高运行经济性,进一步降低机组的发电成本,提高企业的市场竞争力。对火力发电厂具有非常现实的意义,在这样的背景下,就要求市场上能够更多地涌现出一些性能优良的可以指导电厂机组运行优化的软件及生产系统1,这已经成为了全国各大发电企业及科研院所主要的研究方向。本文比较了国内外几种运行优化软件系统的功能及特点,并针对实际应用中的问题,提出了一种综合性的运行优化软件包的构想,能够更好地协调各优化模块,指导电力生产。火力发电是现在电力发展的主力军，在现在提出和谐社会，循环经济的环境中，我们在提高火电技术的方向上要着重考虑电力对环境的影响，对不可再生能源的影响，虽然现在在我国已有部分核电机组，但火电仍占领电力的大部分市场，近年电力发展滞后经济发展，全国上了许多火电厂，但火电技术必须不断提高发展，才能适应和谐社会的要求。目前，我国的电力工业已经进入“大电网”、“大机组”、“超高压，交直流输电”、“电网调度自动化”、“状态检修”等新技术发展新阶段，一些世界水平的先进技术，已在我国电力系统得到了广泛的应用。随着近年来我国国民经济的高速发展与人民生活用电的急剧增长，电力工业的发展仍不能瞒足整个社会发展的需要。另外，由于我国人口众多，因此在按人口平均用电方面，仍只处于中等水平，尚不能及全世界平均人口用电量的一半。2008年人均用电量2596kwh，人均占用发电装机容量仅为0.6kw；我国第二产业用电比重为76.49%，第三产业为9.78%，生活用电比重为11%。由此可见，我国人均用电水平远低于发达国家，与完成其工业化进程国家的电力指标相比，我国经济发展正处于工业化进程的中后期，我国用电远低于国际水平。因此我国电力工业必须持续，稳步地大力发展，一方面要加强电源建设，搞好“西电东送”，确保电力先行，另一方面要深化电力体制改革，实施厂网分家。 第二章 变压器和发电机的选择及电气设备的配置2.1主变压器的选择原则1.为保证发电机电压出线供电可靠，接在发电机电压母线上的主变压器一般不少于两台。计算时，在发电机电压母线上的负荷为最小时，能将剩余功率送入电力系统；发电机电压母线上最大一台发电机停运时，能满足发电机电压的最大负荷用电需要；因系统经济运行而需限制本厂出力时，亦应满足发电机电压的最大负荷用电。2.对潮流方向不固定的变压器，经计算采用普通变压器不能满足调压要求是，可采用有载调压变压器。3.选择变压器时,如果把变压器容量选择过大,就会形成“大马拉小车”的现象。这不仅增加了设备投资,而且还会使变压器长期处于空载状态,使无功损失增加。如果变压器容量选择过小,将会使变压器长期处与过负荷状态,易烧毁变压器。因此,正确选择变压器容量是电网降损节能的重要措施之一,在实际应用中,我们可以根据以下的简便方法来选择变压器容量。 变压器容量本着“小容量，密布点”的原则，配电变压器应尽量位于负荷中心，供电半径不超过0.5千米。配电变压器的负载率在0.50.6之间效率最高，此时变压器的容量称为经济容量。如果负载比较稳定，连续生产的情况可按经济容量选择变压器容量。变压器的选择主要是依据变压器的额定值。根据设备的需要，变压器有标准和非标准两类。以下是这两类变压器的选择方法。(1)标准变压器 (a)根据实际情况选择初级(原边)额定电压(380v，220v)，再选择次级额定电压，(次级额定值是指初级加额定电压时，次级的空载输出，次级带有额定负载时输出电压下降5%，因此选择输出额定电压时应略高于负载额定电压)。 (b)根据实际负载情况，确定各次级绕组额定电流，一般绕组的额定输出电流应大于或等于额定负载电流。 (c)次级额定容量由总容量确定。总容量算法如下:根据次级电压、电流(或总容量)来选择变压器，三相变压器也是按以上方法进行选择的。(2)非标准变压器 设计时常常需要设计者根据要求制订变压器的规格，这种非标准变压器的选择方法如下。 (a)选择初级额定电压（380v或220v)，电源频率(如50hz)，次级绕组电压、电流及总容量，其方法与标准变压器相同。初级、次级之间的屏蔽层根据要求选用，对有特殊绝缘要求的次级绕组，应提出耐压要求。对引出线端及排列有特殊要求的次级绕组，应该用图示加以说明。对有防护等级要求及外形尺寸限制等其他条件的次级绕组，应与制造商协商解决。 (b)变压器的选用除了要满足变压比之外，还要考虑变压器的性价比，优先选用变压挡输出齐全的变压器，这样只用一个变压器就可以输出多电压挡，能够同时满足控制电路、照明电路、标准电器等对电压的不同要求，这样一方面节约成本，另一方面节省了安装空间。2.2 厂用变压器容量选择的基本原则和应考虑的因素1.变压器原、副边电压必须与引接电源电压和厂用网络电压一致。2.变压器的容量必须满足厂用机械从电源获得足够的功率。3.厂用高压备用变压器或起动变压器应与最大一台高压厂用工作变压器容量相同；低压厂用备用变压器的容量应与最大一台低压厂用工作变压器容量相同。经计算，所选变压器如下：表2.1 变压器参数型号额定电压连接组标号空载损耗kw负载损耗kw阻抗电压%冷却方式高低sfp9-370000/220242+2*2.5%20yn,d1117478814.02odafdfp-240000/500500/20yn,d1116260014联络变压器：osfpsz-360000/500 额定容量360000/360000/40000kva 额定电压 550/246+10%/35kv 空载损耗190kw 负载损耗800kw 阻抗电压（%）高-中10；高-低26；中-低412.3主变压器和发电机中性点接地方式2.3.1电力网中性点接地方式 选择电力网中性点接地方式是一个综合性问题。它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰等。电力网中性点接地方式有以下几种：中性点非直接接地a.中性点不接地中性点不接地方式最简单，单相接地时允许带故障运行两小时，供电连续性好，接地电流仅为线路及设备的电容电流。但由于过电压水平较高，要求有较高的绝缘水平，不宜用于110kv及以上电网。中性点消弧线圈接地当接地电容电流超过允许值时，可采用消弧线圈补偿电容电流，保证接地电弧瞬间熄灭，以消除弧光间歇接地过电压。中性点经高电阻接地 当接地电容电流超过允许值时，也开采用中性点经高电阻接地。此接地方式降低弧光间隙接地过电压，同时可以提供足够的电流和零序电压，使接地保护可靠动作，一般用于大型发电机中性点。b.中性点直接接地 直接接地方式的单相短路电流很大，线路或设备需立即切除，增接了断路器的负担，降低了供电的连续性。但由于过电压较低，绝缘水平可下降，减少了设备的造价，特别是在高压和超高压电网，经济效益显著。故适用于110kv及以上电网中。2.3.2 变压器中性点接地方式 电力网中性点接地方式，决定了主变压器中性点接地方式。 主变压器的110-500kv侧采用中性点直接接地方式 （1）凡是自耦变压器，其中性点需要直接接地或经小阻抗接地。 （2）凡中、低压有电源的升压站和降压变电所至少应有一台变压器直接接地。 （3）终端变电所的变压器中性点一般不接地。 （4）变压器中性点接地点的数量是电网所有短路点的综合零序电抗与综合正序电抗之比小于三，以使单相接地时健全相上工频过电压不超过阀型避雷器的灭弧电压。 （5）所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地，以便于运行调度灵活选择接地点。当变压器中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不是按线电压设计，应在中性点装设避雷器保护。 （6）选择接地时应保证任何故障形式都不应使电网节烈成为中性点不接地的系统。双母线接线有两台以上主变压器时，可考虑两台主变压器中性点接地。2.3.3 发电机中性点接地方式 发电机中性点采用非直接接地方式 发电机钉子绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电流后是发电机本身及其引出回路所连接元件的对地电容电流。 本次设计采用发电机中性点经消弧线圈接地方式。由于它适应于单相接地电流大于允许值的中小机组或200mw及以上大机组。消弧线圈可接在直配线发电机的中性点上。当发电机为单元接线时，则应接在发电机的中性点上。2.4 发电机的选型2.4.1 简介汽轮发电机由汽轮机直接耦合传动。励磁机是向汽轮发电机提供励磁的设备。1. 冷却方式采用的冷却方式，定子绕组和转子有空冷、水内冷和氢冷等。在转子氢内冷系统中，又有轴向通风等多种方式。 2. 励磁方式发电机容量在100mw以上的普遍采用同轴交流励磁机经静止半导体整流励磁方式。2.4.2 选型1.选择型号 qfsn200-2型号含义； 22极 200额定容量 n氢内冷 f发电机 q汽轮机 s水内冷2.qfsn3002型汽轮发电机主要参数额定功率（mw）同步电抗（%）电压（v）电流（a）功率因数300188.5920000101900.85本次设计题目为6300mw的火力发电厂电气部分的设计。由于装机容量: 装机6台，容量分别为300mw,所以可以选取的发电机台数有六台。考虑到汽轮机的最大连续进汽量工况出力系制造厂为补偿制造偏差和汽轮机等老化所留的余度，也即汽轮机不宜在此工况下长期连续运行，所以，发电机的最大连续出力在功率因数和氢压为额定值时与汽轮机的最大连续出力配合即可。2.5电气设备的配置2.5.1隔离开关的配置1再出线上专设电抗器的10kv配电装置中，党向不同用户供电德良辉县共用同一台断路器和一组电抗器时，每回线上装设出线隔离开关。2接在变压器因出现或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。3接在母线上的避雷器和电压互感器以合用一组隔离开关。4断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修是隔离电源。5中性点接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地。2.5.2接地刀闸的配置为保证电器和母线的检修安全，35kv及以上没断母线根据长度宜安装12组接地刀闸，两组接地刀闸间的距离应尽量保持适中。母线的接地刀闸宜安装在母线电压互感器的隔离开关上，也可装于其它回路母线隔离开关的基座上。2.5.3电压互感器的配置1电压互感器的数量和配置与主界限方式有关，并应满足测量，保护，同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保正在运行方式改变时，保护装置不得失压。26220kv电压等级的每组主母线上的三项上装设电压互感器。3当需要监视和检测线路侧有无典雅时，出线侧的一相上应安装电压互感器。 4当需要在330kv及以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容式套管上的电压抽取装置。2.5.4 电流互感器的配置1凡装有断路器的回路均应安装电流互感器，其数量应满足测量仪表，保护和自动装置。2再在未装设断路器的变压器的中性点变压器出口桥形接线的跨条上也装设电流互感器。3对直接接地系统 ，一般按三相配置。对非直接接地系统，以具体要求按两项或三相配置。2.5.5避雷器的配置1配电装置的每相母线上，应装设避雷器，但进出线都装设避雷器是除外。2220kv及一线变压器到避雷器的电气距离超过允许值时 ，应在变压器附近增设避雷器。3三绕组变压器低压侧的一相上宜安装一台避雷器。4直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且安装有隔离开关时，变压器中性点应装设避雷器。第三章 电气主接线设计发电厂和变电所的电气主接线，是由高压电器设备通过连接线组成接受和分配电能的电路，也称为一次接线。它反映各设备的作用、连接方式和各回路间相互关系，从而构成发电厂或变电所电气部分的主体。电气主接线是保证出力、连续供电和电能质量的关键环节，它直接影响着配电装置的布置、继电保护的配置、自动装置和控制方式的选择，它必须满足工作可靠、调度灵活、运行检修方便且具有经济性和发展的可能性等基本要求。3.1电气主接线的基本要求3.1.1保证必要的供电可靠安全可靠是电力生产的首要任务，停电不仅使发电厂造成损失，而且对国民经济各部门带来的损失将更严重，往往比少发电能的损失大几十倍，至于导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、城市生活混乱等经济损失和政治影响，更是难以估量。因此，主接线的接线形式必须保证供电可靠。3.1.2具有一定的灵活性和方便性主接线不仅正常运行时能安全可靠地供电，而且在系统故障或设备检修及故障时，也能适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。3.1.3具有经济性在主接线设计时，在满足供电可靠的基础上，尽量使设备投资费和运行费为最少，注意节约占地面积和搬迁费用，在可能和允许条件下应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。3.1.4具有发展和扩建的可能性在设计主接线时应留有余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到分期过渡接线的可能和施工的方便。3.2设计步骤电气主接线的一般设计步骤如下:(1)对设计依据和基础资料进行综合分析；(2)选择发电机台数和容量，拟定可能采用的主接线形式；(3)确定主变压器的台数和容量；(4)厂用电源的引接；(5)论证是否需要限制短路电流，并采取什么措施；(6)对选出来的方案进行技术和经济综合比较，确定最佳主接线方案。3.3电气主接线分析单母线接线 优点：接线简单，清晰；设备少，操作方便；隔离开关仅在检修设备时做隔离电压用，不担任其他任何操作用，使误操作的可能性减少；此外，投资少，便于扩建。 缺点：6220kv系统中只有一台发电机或一台主变压器。单母线分段优点：供电可靠性高，检修停电范围小，简单，经济，方便；当母线发生故障或检修时，停电的范围可缩小一半。一台半断路器接线（二分之三接线）正常运行方式：所有断路器都接通，双母线同时工作。 优点：检修任一台断路器时，都不会造成任何回路停电，也不许进行切换操作。母线发生故障时，只跳开与此母线相连的断路器，而装置的其他元件和全部回路仍保留在另一组母线上继续工作；可以不停电地检修任一台断路器；隔离开关不作为操作电器，只用于隔离电压，减少了误操作的概率，操作检修方便。双母线接线 优点：轮流检修任一组母线而不中断供电；当工作母线发生故障时，可经倒闸操作将全部回路倒到备用母线上，能迅速恢复供电；各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活的适应电力系统中不同运行方式调度和潮流变化的需要，当母线联络断路器闭合，两组母线同时运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，称之为固定连接方式运行；双母线接线供电可靠，调度灵活，便于扩建。倒闸操作时隔离开关的操作原则：在等电位下操作或先通后断。如检修工作母线时操作，先合上母线断路器两侧的隔离开关，再合断路器，向备用母线充电，这时两组母线等电位。为保证不中断供电，应先接通备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上的隔离开关，完成母线转接后，再断开母联断路器及两侧隔离开关，即可对原工作母线进行检修。 缺点：使用设备较多，配电装置复杂，经济性较差，在运行中隔离开关作为操作电器，易导致误操作；当母线回路发生故障时，需短时切除较多电源和负荷；当检修出现断路器时，该回路停电。双母线带旁路母线 在双母线接线的基础上，避免检修出线断路器时该回路停电。方案一：500kv二分之三接线；220kv双母线接线。方案二：500kv二分之三接线；220kv双母线带旁路母线接线。3.3.1 比较主接线方案：1、技术上的比较：方案二供电可靠，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。方案二比方案一供电更可靠。2、经济上的比较：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，增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，比较论证后确定采用了方案二。第四章 短路电流计算4.1短路电流计算目的及规则在发电厂电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节，其计算的目的主要有以下几个方面：1、电气主接线的比选；2、选择导体和电器；3、确定中性点接地方式；4、计算软导线的短路摇摆；5、确定分裂导线间隔棒的间距；6、验算接地装置的接触电压和跨步电压；7、选择继电保护装置和进行整定计算。4.1.1短路的原因及后果 1.短路原因造成短路的原因通常有以下几种：（1）电气设备及载流导体因绝缘老化、或遭受机械损伤，或因雷击、过电压引起的绝缘损坏。（2）架空线路因大风或导线覆冰引起的电杆倒塌等，或因鸟兽跨接裸露导体等都可能导致短路。（3）电气设备因设计、安装、维护不良和运行不当或设备本身不合格引发的短路。（4）运行人员违反安全操作规程而误操作，如运行人员带负荷拉隔离开关，线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压等都回造成短路。根据国外资料显示，每个人都有违反规程操作的潜意识。（5）其他原因。如输电线断线、倒杆、碰线、或人为盗窃、破坏等原因都可能导致短路。 2短路后果短路故障发生后，由于网络总阻抗大为减小，将在系统中产生几倍甚至几十倍于正常工作电流的短路电流。强大的短路电流将造成严重的后果，主要有以下几方面：（1）强大的短路电流通过电气设备是发热急剧增加，断路持续时间较长时，足以使设备因过热而损坏甚至烧毁；（2）巨大的短路电流将在电气设备的导体间产生很大的电动力，可能使导体变形、扭曲或损坏；（3）短路将引起系统电压的突然大幅度下降，系统中主要负荷异步电动机将因转矩下降而减速或停转，造成产品报废甚至设备损坏；（4）短路将引系统中功率分布的突然变化，可能导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性，造成大面积停电。这是短路所导致的最严重后果；（5）巨大的短路电流将在周围空气产生很强大电磁厂，尤其是不对称短路时，不平衡电流所产生的不平衡交变磁场，对周围的通信网络、信号系统、晶闸管触发系统及自动控制系统产生干扰。4.1.2短路电流计算条件： 1.正常工作时，三项系统对称运行；2.所有电流的电动势相位角相同；3.电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；4.短路发生在短路电流为最大值的瞬间；5.不考虑短路点的衰减时间常数和低压网络的短路电流时，元件的电阻略去不计；6.不考虑短路点的阻抗和变压器的励磁电流；7.元件的技术参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围；8.输电线路的电容略去不计。4.1.3短路计算的一般规定：1.验算导体和电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统远景的发展计划；2.选择导体和电器用的短路电流时，在电器连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流影响；3.选择导体和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的点；4.导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路计算。4.2 短路等值电抗电路及其参数计算由6300mw火电厂电气主接线图，和查的给出的相关参数，可画出系统的等值电抗图如图4-1所示： 图4-1选取基准容量为sb=100mva 基准电压为vb=vavsb 基准容量； vav 所在线路的平均电压；变压器xt= 发电机= x18=(x2+x3)=6.725=3.363 x9=0.038x10=x3 x9+x10=0.038+6.667=6.705x19=(x9+x10)=6.705=1.676x6= =x8= =x7= =500kv母线上短路=x6+x8+x19=0.0347+1.676=1.711ka短路冲击电流ka200kv母线上短路x1x18=0.021=x8+x6+x1x18=0.0557短路冲击电流系统各个回路最大工作电流 500kv侧各回路最大工作电流： 出线回路： 双绕组变压器回路：= =290.997a 联络变压器回路：= =436.489a 发电机回路：= =363.74a 220kv侧各回路最大工作电流： 出线回路：=1458.79a 双绕组变压器回路：=971.027a=1019.58a 联络变压器回路：=992.02a 发电机回路：=826.68a第五章 电气设备的选择电气设备的选择是变电所电气设计的主要内容之一，正确的选择电气设备的目的是为了使导体和电器无论在正常情况或故障情况下，均能安全、经济合理的运行。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。 在发电厂和变电所中，采用的电气设备种类很多，其作用和工作条件并不一样