发电厂电气部分课程设计凝气式火电厂一次部分课程设计.doc

发电厂电气部分课程设计_凝气式火电厂一次部分课程设计 广东工业大学华立学院课 程 设 计论文 课程名称 发电厂电气部分课程设计 题目名称 凝气式火电厂一次部分课程设计 学生学部系 机械电气学部 专业班级 电气工程及其自动化 学 号 学生姓名 指导教师 2012年 7 月 1 日广东工业大学华立学院课程设计论文任务书题目名称凝气式火电厂一次部分课程设计 学生学部系 机械电气学部专业班级 电气工程及其自动化姓 名学 号一课程设计论文的内容1对原始资料的分析2电气主接线设计3厂所用电及供电方式选择设计 4短路电流实用计算方法 5电气设备选择 二课程设计论文的要求与数据要求课程设计应根据设计任务书以及国家的有关政策和相关专业的设计规范规程和技术标准进行数据类型凝气式火电厂 最终容量机组的型式和参数2300MW 年利用小时数6000h年 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 220kV电压等级架空线6回级负荷最大输送1400MWT 5000ha 110kV电压等级架空线4回级负荷最大输送200MWT 4300ha 厂用电率65三课程设计论文应完成的工作绘制工程设计的其他相关图纸编制电气一次设备概算表并编写说明书说明书部分包括设计任务书所采用的基本资料和原始数据方案选择论证主要计算方法和结果其计算过程可作为附件列在说明书后面四课程设计论文进程安排序号课程内容工作日1对原始资料的分析052电气主接线设计053厂所用电及供电方式选择设计054短路电流计算055电气设备选型与配电装置设计056总平面布置设计057撰写设计说明书1合 计5五应收集的资料及主要参考文献1郭琳编发电厂电气部分课程设计中国电力出版社2009年出版 2黄纯华编发电厂电气部分课程设计参考资料中国电力出版社2006年出版 3熊信银编发电厂电气部分第4 版中国电力出版社2009年出版 4傅知兰编电力系统电气设备选择与使用计算中国电力出版社2004年出版 5何仰赞温增银编电力系统分析上下册第三版华中科技大学出版社 2002年出版 6宋继成编220500kV变电所电气接线设计中国电力出版社 2004年 7六院合编电力工程电气设计手册 第一分册 中国电力出版社发出任务书日期 年 月 日 指导教师签名计划完成日期 年 月 日 教学单位责任人签章摘 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300MW凝汽式发电厂的电气一次部分的设计目 录1 原始资料62 电气主接线设计621 主接线介绍622 电气主接线的叙述623 执行可行的接线方案7231确定变压器台数及容量7232 主接线方案8233 比较并选择主接线方案83 厂用电的设计931 厂用电设计的要求和原则932厂用电源1033 厂用接线图104 短路电流计算1041 短路电流计算目的及规则1042 短路计算条件1143短路等值电抗电路及其参数计算11431在220KV母线上的短路计算12432在110KV母线上的短路计算135 电气设备的选择1451 断路器的选择14511 220KV侧高压断路器的选择15512 110KV侧断路器的选择17513 联络变压器两侧的断路器选择1852 隔离开关的选择19521 220KV侧隔离开关选择19522 110KV侧隔离开关的选择21523 联络变压器两侧隔离开关的选择2353 电流互感器的选择25531 220KV侧电流互感器的选择25533 110KV侧的电流互感器的选择2754 电压互感器的选择29541 220KV侧电压互感器的选择29542 110KV侧电压互感器的选择30结 束 语31参考文献321 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2300MW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回级负荷最大输送1400MWT 5000ha 110kV电压等级架空线4回级负荷最大输送200MWT 4300ha 厂用电率65 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2 电气主接线设计21 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22 电气主接线的叙述1510年的规划负荷来进行选择并适当考虑远期1020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级和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7080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PNG发电机容量PNG 300WM KP厂用电KP 65COSG发电机的额定功率一般定为085通过主变的容量 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-360000220 本设计的联络变压器的容量选择根据要求选择两台240MVA的联络变压器232 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233 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31 厂用电设计的要求和原则 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5200MW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32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为了能限制厂用电系统的短路电流以便是6KV系统能采用轻型断路器并能保证电动机自启动时母线电压水平和满足厂用电缆截面等技术经济指标要求33 厂用接线图4 短路电流计算41 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的目的的主要有以下几个方面验算导体的电器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地点4导体和电器的动稳定热稳定和以及电器的开断电流一般按三相短路计算选取基准容量为SB 300MVA VB VavSB 基准容量 Vav 所在线路的平均电压以上均采用标幺值计算方法省去对于QFSN-300-2型发电机的电抗Xd变压器短路电压的百分数 SN最大容量绕组的额定容量MVA对于SSPSL-360000220型双绕组变压器的电抗对于OSSPSL-240000220型三绕组变压器所以主变各绕组阻抗计算如下 052514-9 15 05259-14 10 05149-25 -1变压器各绕组阻抗标幺值X6 X8 US1 SBSN 15300240 01875 X7 X9 US2 SBSN 10300240 0125X10 X11 US3 SBSN -1300240 -00125431在220KV母线上的短路计算等值电路如下图XS X1 002 X12 025X2 025X4 0250117 003X13 025X3 025X5 0250167 0042等效电路图化简XS X1 002 X14 X12 X13 0030042 0072基值的计算 发电机 转移电抗的计算发电机0秒时通过计算曲线求出短路电流标幺值系统 发电机总的短路电流432在110KV母线上的短路计算等值电路图如下各元件标幺值如下 XS X1 002 最后简化到电源到短路点的转移阻抗如图 基值的计算 系统发电机 转移电抗的计算发电机0秒时通过计算曲线求出短路电流标幺值系统 发电机0435冲击电流短路容量5 电气设备的选择51 断路器的选择断路器的选择除满足各项技术条件和环境条件外还应考虑到要便于安装调试和运行维护并经济技术方面都比较后才能确定根据目前我国断路器的生产情况电压等级在10KV220KV的电网一般选用少油断路器而当少油断路器不能满足要求时可以选用SF6断路器511 220KV侧高压断路器的选择 主变侧断路器的选择流过断路器的最大持续工作电流为了满足计算的各项条件查参考资料选择高压断路器技术参数如下型号额定电压Ue kV 最高工作电压 kV 额定电流Ie A 额定开断电流Iekd kA kA 额定短路关合流kA kA 3s固有分闸时间 S 220252 31504000501251255035开断电流校验 kA I kA 开断电流校验合格动稳定校验Ig A Ie A 额定峰值耐受电流ich kA idw kA 动稳定校验合格热稳定校验短路电流的热效应kA2S为1S则短路计算时间00707 S 查短路电流计算曲线数字表得 KA KA 由于短路电流切除时间1 S导体发热主要由短路电流周期分量来决定此时可不计非周期分量的影响1764 kA 2S 热稳定校验合格为了满足计算的各项条件查参考资料附表1-选择高压断路器技术参数如下-220系列六氟化硫断路器参数表型号额定电压Ue kV 最高工作电压 kV 额定电流Ie A 额定开断电流Iekd kA kA 额定短路关合流kA kA 3s固有分闸时间 S 220252 31504000501251255035开断电流校验 kA I kA 开断电流校验合格动稳定校验Ige A 额定峰值耐受电流ich kA idw kA 动稳定校验合格热稳定校验短路电流的热效应kA2Stpr 为10S则短路计算时间tktprtbr100717 S 查短路电流计算曲线数字表得KA KA 1764 kA 2S 热稳定校验合格 所以所选断路器满足要求了满足计算的各项条件查电力系统课程设计及毕业设计择高压断路器技术参数如下型高压断路器参数表型号额定电压Ue kV 最高工作电压 kV 额定电流Ie A 额定开断电流Iekd kA 动稳定电流峰值kA额定短路关合电kA热稳定流 kA 固有分闸时间 S 合闸时间 S 全开断时间 S 4s1101261250315808031500502007 电流校验 kA I kA 开断电流校验合格动稳定校验Ige120 A ich kA idw kA 校验合格220KV侧流过断路器的最大持续工作电流为了满足计算的各项条件查择高压断路器技术参数如下-220系列六氟化硫断路器参数表型号额定电压Ue kV 最高工作电压 kV 额定电流Ie A 额定开断电流Iekd kA kA 额定短路关合流kA kA 3s固有分闸时间 S 220252 31504000501251255035开断电流校验 kA I kA 开断电流校验合格动稳定校验Ige A ich 87273 kA idw kA 动稳定校验合格所选断路器满足要求热稳定校验短路电流的热效应kA2S为1S则短路计算时间00707 S 查短路电流计算曲线数字表得 KA KA 由于短路电流切除时间1 S导体发热主要由短路电流周期分量来决定此时可不计非周期分量的影响1764 kA 2S 热稳定校验合格为了满足计算的各项条件查选择高压断路器技术参数如下-220系列六氟化硫断路器参数表型号额定电压Ue kV 最高工作电压 kV 额定电流Ie A 额定开断电流Iekd kA kA 额定短路关合流kA kA 3s固有分闸时间 S 220252 31504000501251255035开断电流校验 kA I kA 开断电流校验合格动稳定校验Ig A Ie A ich 87273 kA idw kA 动稳定校验合格所选断路器满足要求热稳定校验短路电流的热效应kA2S为1S则短路计算时间00707 S 查短路电流计算曲线数字表得 KA KA 由于短路电流切除时间1 S导体发热主要由短路电流周期分量来决定此时可不计非周期分量的影响1764 kA 2S 热稳定校验合格计算数据表 0kV高压断路器数据表U kV A I kA kA 220661133428487273为了满足计算的各项条件查选择技术参数如下型参数表动稳定电流峰值 kA 热稳定电流 kA 动稳定校验Ig A Ie0 A ich kA idw kA 动稳定校验合格热稳定校验短路电流的热效应kA2S为1S则短路计算时间00707 S 查短路电流计算曲线数字表得 KA KA 由于短路电流切除时间1 S导体发热主要由短路电流周期分量来决定此时可不计非周期分量的影响1764 kA 2S 热稳定校验合格所以所选满足要求计算数据表0kV隔离开关计算数据表U kV A I kA kA 2201928873438487273为了满足计算的各项条件查参考资料附表择高压断路器技术参数如下型高压断路器参数表动稳定电流峰值 kA 热稳定电流 kA 动稳定校验Ig A Ie A ich kA idw kA 动稳定校验合格热稳定校验短路电流的热效应kA2S为1S则短路计算时间00707 S 查短路电流计算曲线数字表得 KA KA 由于短路电流切除时间1 S导体发热主要由短路电流周期分量来决定此时可不计非周期分量的影响 1764 kA 2S 热稳定校验合格所以所选满足要求计算数据表0kV高压断路器数据表U kV Ig A I kA kA 1101997761544139380了满足计算的各项条件查择技术参数如下型高压断路器参数表动稳定电流峰值 kA 热稳定电流 kA 动稳定校验Ig A Ie120 A ich kA idw kA 动稳定校验合格热稳定校验短路电流的热效应kA2S为1S则短路计算时间00707 S 查短路电流计算曲线数字表得 KA KA 由于短路电流切除时间1 S导体发热主要由短路电流周期分量来决定此时可不计非周期分量的影响1764 kA 2S 热稳定校验合格所以所选满足要求计算数据表 0kV高压断路器数据表U kV A I kA kA 220661133428487273了满足计算的各项条件查1-选择技术参数如下型参数表动稳定电流峰值 kA 热稳定电流 kA 稳定校验Ig A Ie0 A ich kA idw kA 动稳定校验合格热稳定校验短路电流的热效应kA2S为1S则短路计算时间00707 S 查短路电流计算曲线数字表得 KA KA 由于短路电流切除时间1 S导体发热主要由短路电流周期分量来决定此时可不计非周期分量的影响1764 kA 2S 热稳定校验合格所以所选满足要求计算数据表为了满足计算的各项条件查选择技术参数如下高压断路器参数表动稳定电流峰值 kA 热稳定电流 kA 动稳定校验Ig A Ie10 A ich kA idw kA 动稳定校验合格热稳定校验短路电流的热效应kA2S为1S则短路计算时间00707 S 查短路电流计算曲线数字表得 KA KA 由于短路电流切除时间1 S导体发热主要由短路电流周期分量来决定此时可不计非周期分量的影响 1764 kA 2S 热稳定校验合格所以所选满足要求 2 一次回路电流由此可得初选LCWB7-220W1户外独立式电流互感器其参数如表如下技术参数额定电流比准确级次1S热稳定倍数动稳定倍数505 3 动稳定校验满足动稳定要求 4 热稳定校验短路电流的热效应kA2S为1S则短路计算时间00707 S 查短路电流计算曲线数字表得 KA KA 由于短路电流切除时间1 S导体发热主要由短路电流周期分量来决定此时可不计非周期分量的影响 2500 kA 2S 热稳定校验合格 2 一次回路电流选择LCLWD3-220户外独立式电流互感器其参数如下表电流互感器技术参数额定电流比准确级次1S热稳定倍数动稳定倍数6005 05 3 动稳定校验 满足动稳定要求 4 稳定校验短路电流的热效应kA2S为1S则短路计算时间00707 S 查短路电流计算曲线数字表得 KA KA 由于短路电流切除时间1 S导体发热主要由短路电流周期分量来决定此时可不计非周期分量的影响 3136 kA 2S 热稳定校验合格 2 二次回路电流选择户外独立式电流互感器LCWB6-110W2其参数如下表电流互感器技术参数额定电流比准确级次1S热稳定倍数动稳定倍数4008005 05 3 动稳定校验 满足要求 4 热稳定校验短路电流的热效应kA2S为2S则短路计算时间00707 S 查短路电流计算曲线数字表得 KA KA 由于短路电流切除时间1 S导体发热主要由短路电流周期分量来决定此时可不计非周期分量的影响 7396 kA 2S 热稳定校验合格 2 二次回路电流根据以上两项同样选择LB1-110户外独立式电流互感器其参数如下表 电流互感器技术参数表5-24额定电流比准确级次1S热稳定倍数动稳定倍数20005 05 3 动稳定校验满足要求4热稳定校验短路电流的热效应kA2S为1S则短路计算时间00707 S 查短路电流计算曲线数字表得 KA KA 由于短路电流切除时间1 S导体发热主要由短路电流周期分量来决定此时可不计非周期分量的影响 2916 kA 2S 热稳定校验合格 2 二次电压所示选用所需二次额定电压UN电压互感器技术参数绕组主二次绕组附加二次绕组高压侧接入方式接于线电压上接于相电压上用于中性点直接接地系统用于中性点不接地或经消弧线圈接地二次额定电压100100220kv侧母线PT的选择 1 型式采用串联绝缘油浸式电压互感器作电压电能测量及继电保护用因为U110KV 2 电压额定一次电压 220KV KV 3 准确等级用于保护测量计量用其准确等级为05级查相关设计手册选择PT的型号JCC2220其参数如表电压互感器技术参数型 号额定电压KV最大容量VA一次绕组二次绕组辅助绕组JCC2220012000220KV出线回路PT的选择 1 电压额定一次电压 220KV KV 2 准确等级用于估计电压数值和周期其准确等级为3级查发电厂电气部分选定PT的型号为YDR-220其参数如表型 号额定电压KV最大容量VA一次绕组二次绕组辅助绕组YDR-220011200 电压互感器技术参数542 110KV侧电压互感器的选择110KV母线设备PT的选择 1 型式采用串联绝缘油浸式式电压互感器作电压电能测量及继电保护用 2 电压额定一次电压 110KV KV 3 准确等级用户保护测量计量用其准确等级为05级查发电厂电气部分选定PT的型号为JCC2-110其参数如表电压互感器技术参数型 号额定电压KV最大容