发电厂课程设计Microsoft Office Word 文档

1、4*125MW发电厂电气部分设计摘要本次所设计的课题是4*125MW发电厂电气部分设计，该发电厂是一个地区性重要的火力发电厂，计划安装四台125MW凝汽式火力发电机组，总容量500MW接近中型发电厂的规模。主要内容包括负荷分析计算、变压器选择、发电厂电气主接线设计、发电厂厂用电的设计、短路电流计算、电气设备选择、防雷设计、继电保护设计。主变压器采用三相两绕组有载调压变压器。主接线形式为220kV主接线采用双母线带旁路接线，220kV的出线共五回。10kV采用双母线分段接线，10kV出线为十回。本发电厂配电装置为：采用改进半高型配电装置，10kV采用屋内成套配电装置，220kV及10kV均采用断

2、路器单列布置，一组母线升高，其母线隔离开关采用单柱伸缩式，缩短配电装置的纵向距离。本次设计论文是以我国现行的各有关规范规程等技术标准为依据，所设计是一次初步设计，根据任务书提供原始资料，参照有关资料及书籍，对各种方案进行比较而得出。关键词：发电厂；主接线；设计AbstractThistimedesignsthetopicis4*125MWpowerplantelectricitypreliminarydesign,thispowerplantisatopicalityimportantthermalpowerplant,thisfactoryplaninstallsfour125MWconde

3、nsationtypethermoelectricitygenerationunit,theaggregatecapacity500MWclosemiddle-scalepowerplantscale,thisinstituteislocatedmiddlethecity.Analysisofthemainfeaturesoftheloadcalculation,transformerselection,ElectricalpreliminarydesignofPowerPlant,designofPowerPlantpowercable,short-circuitcurrentcalcula

4、tion,Electricalequipmentselection,minedesign,Therelayprotectioninstallmentdesign.Maintransformerusesthreephasetwowindingstohavecarriestheregulatingtransformer.Therefore220kVhostwiringfinalplanusesthedoublemothertopartition.anissueofproject220kVgoingbeyondalinealtogetherfive,10kVusesthedoublemotherto

5、partition.10kVgoingbeyondaline,thisissueof10.Thispowerplantdistributionequipmentusesimproveshalfhighpowerdistributionequipment,220kVand10kVusesthecircuitbreakersinglerowarrangement,undertheisolatorlayingasidegeneratrix,willcauseitsandanotherlevelisolatorelectricitydistanceincreases,reducesthepowerdi

6、stributionequipmentthefore-and-aftdistance.Thisdesignpaperistaketechnicalstandardsandsoonourcountrypresenteachrelatedstandardregulationsasthebasis,designsisapreliminarydesign,providesthefirsthandinformationaccordingtotheprojectdescription,thereferencepertinentdataandthebooks,Carriesonthecomparisonto

7、eachkindofplantoobtain.Keywords:powerplant;mainwiring;design第1章绪论 11.1我国电力工业发展概况 11.2我国电力工业发展前景 21.3本文设计内容 2第2章负荷分析计算 32.1原始材料 32.2电力负荷的分析及计算 32.3无功补偿容量的选择 52.4厂用负荷分析 5第3章主变压器选择的原则 73.1主变压器型式和结构的选择原则 83.1.1发电厂主变压器相数的确定 83.1.2发电厂主变压器绕组的确定 83.1.3发电厂主变压器绕组连接方式的确定 83.2最终主变压器的选定 9第4章发电厂电气主接线设计 114.1电气主接线

8、的概述 114.2电气主接线的要求 114.2.110kV母线 124.2.2220kV母线 144.2.3电气主接线图 16第5章发电厂厂用电接线设计 175.1厂用电接线的设计原则 175.2厂用电压等级的确定 175.3厂用电系统的接线 17第6章短路电流计算 196.1概述 196.1.1短路的原因 196.1.2短路的危害 196.1.3短路计算的目的 206.2短路电流的计算 206.2.1短路电流的基本假定 206.2.2电抗图和电抗计算 216.2.3短路点的选择 226.2.4短路电流的计算 236.3电气设备选择一般条件 256.3.1220kV侧断路器和隔离开关的选择和校

9、验 256.3.210kV侧断路器和隔离开关的选择和校验 266.3.3互感器的选择 276.3.4限流电抗器的选择 29第7章防雷设计 307.1概述 307.2雷电过电压常见的形式 307.3雷电的危害 317.4发电厂的防雷保护 317.4.1发电厂防直接雷的保护 317.4.2发电厂防感应雷的保护 327.4.3防雷接地 33第8章继电保护设计 358.1概述 358.2发电机保护 358.3变压器保护 378.4变压器的后备保护 388.5发电机变压器组保护 39第9章结论 41参考文献 42致谢 431）负荷的分析；2）主变压器的选择确定；3）电气主接线方案的确定；4）选取短路电流

10、点，进行短路电流计算；5）主要电气设备的选择；6）防雷保护的设计和继电保护设计；7）绘制工程图纸。第2章 负荷分析计算2.1 原始材料在本次设计中，根据资料和各方面搜集的材料设计该地区火力发电厂，装机4台，都为4*125WM（），厂用电率8%，机组年用小时为小时。气象条件一般，无特殊要求。表2.1为本地区各用电负荷一览表。表2.1 各用电负荷一览表负荷名称最大负荷KWCOS回路数供电方式线路长度KM负荷160000.91架空15负荷270000.851架空8负荷345000.851架空10负荷443000.851架空7负荷550000.851架空11负荷610000.93电缆5负荷78000.

11、752电缆2负荷817000.881电缆3负荷98000.882电缆7负荷102000.881电缆4负荷111000.91电缆52.2 电力负荷的分析及计算计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线的选择是否经济合理。正确确定负荷的大小具有重要的意义，但是由于负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定的规律可循，但很难准确的确定计算负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的。因此，符合计算只能力求切合实际，力求合理。从表2中的数据可以对此地区的负荷进行计算，剩余负荷容量全部输送电网。有功功率和无功功率的计算功率因数，则功率因数，则功率因

12、数，则功率因数，则负荷1: =5400*0.48=2592(kvar)负荷2:0.9*7000=6300=6300*0.62=3906( kvar)负荷3：0.9*4500=4050=4050*0.62=2511 (kvar)负荷4：0.9*4300=3870=3870*0.62=2399 kvar 负荷5：0.9*5000=4500=4500*0.62=2790 (kvar)负荷6：0.9*1000=900=900*0.62=558 (kvar)负荷7：0.4*800=320=320*0.88=282 (kvar)负荷8：0.8*1700=1360=1360*0.54=734 (kvar)负

13、荷9：0.8*800=640 =640*0.54=346( kvar)负荷10：0.8*100=80 =80*0.62=50 (kvar)负荷11：0.5*200=100 =100*0.54=54(kvar)=0.85（5400+6300）=9945=0.9(4050+3870+4500+900+320+1360+640+80+100) =14238=+=9945+14328=24273=+=0.9(2592+3906+251+2399+2790+558+282+734+346+50+54)=16222( kvar)=29195(kvar)2.3 无功补偿容量的选择用电容器改善功率因数，可以获

14、得经济效益。但是电容性负荷过大，会引起电压升高，带来不良影响。所以，在用电容器进行无功功率补偿时，应适当选择电容器的安装容量。通常电容器的补偿容量可按下式确定=（tan-tan）式中-所需装设的电容器容量，即补偿容量（kvar）；-补偿前平均功率因数角的正切；-补偿后平均功率因数角的正切；-一年中最大负荷月份的平均有功负荷。常把tan-tan=，称为补偿率。功率因数=/=16222/24273=0.668 COS=0.84功率因数由0.84提高到0.9，tan, tan,的值取有功计算功率 =24273kW=（tan-tan）=24273(0.668-0.48)=4563kvar根据上述计算得

15、到该变电站的补偿容量应不低于4563kvar。2.4 厂用负荷分析负荷计算及容量选择(1) 负荷计算的原则系参照火力发电厂厂用电设计技术规定。连续运行的设备，不论是经常运行的，还是不经常运行的都应予以计算。不经常短时及不经常断续运行的设备，由于其运行时间较短，且又是不经常运行的，考虑到变压器的过负荷能力，故此类负荷可不予计算。(2)负荷计算一般均采用换算系数法。将负荷的额定功率千瓦数换算为所用变压器的计算负荷千伏安数，电动机负荷的换算系数一般采用085，电热负荷及照明负荷的换算系数取1。随着微机控制、微机保护的采用，变电所建筑面积在减少，使照明负荷也在减小，其对所用变压器容量选择的影响也相对减

16、小，可不再考虑照明器的功率因数换算。换算系数法的算式为：式中 S计算负荷（kVA）； K换算系数，见表2.2； P电动机的计算功率。表2.2 换算系数一览表机组容量（MW）125200给水泵及循环水泵电动机1.01.0凝结水泵电动机0.81.0其他高压电动机及厂用低压变压器（kV.A）0.80.85其他低压电动机0.80.7.1 对于经常连续和不经常连续运行的电动机为P=Pmn(电动机的额定功率)2 对于经常短时和经常断续运行的电动机为P=0.5Pmn(电动机的额定功率)3 对于不经常短时和不经常连续运行的电动机为P=0变压器的选择第3章 主变压器选择的原则1单元接线的主变压器容量的确定原则单

17、元接线时变压器容量应按发电机的田定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有l0的裕度来确定。采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量亦应按单元接线的计算原则算出的两台机容量之和来确定。2具有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定原则连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器的容量，应考虑以下因素：1)当发电机全部投入运行时，在满足发电机电压供电的日最小负荷，并扣除厂用负荷后，主变压器应能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统。2)当接在发电机电压母线上的最大一台机组检修或故障时，主变压器应能从电力系统倒送功率，保证发电机电压母线上最大负荷的需要。3)若发电机电压母线上接有两台或以上

18、的主变压器时，当其中容量最大的一合因故退出运行时，其它主变压器在允许正常过负荷范围内，应能输送母线剩余功率的70%以上。4)对水电比重较大的系统。由于经济运行之要求，应克分利用水能。在丰水期，有时可能停用火电厂的部分或全部机组，以节省燃料。此时，火电厂主变压器应具有从系统倒送功率的能力，以满足发电机电压母线上最大负荷的要求。3连接两种升高电压母线的联络变压器容量的确定原则1)联络变压器容量应能满足两种电压网络在各种不同运行方式下功率和无功功率交换。2)联络变压器容量一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组的容民以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器来满足本侧负荷的要求；同时也可在线路

19、检修或故障时通过联络变压器将剽余容量送入另一系统。3)联络变压器为了布置和引线方便，通常只选一台，在中性点接地方式允许条件下，以选自福变压器为宜。其第三绕组，即低压绕组兼作厂用备用电源或引接无功补偿装置。3.1 主变压器型式和结构的选择原则3.1.1 发电厂主变压器相数的确定在330kV及以下电力系统中，船部应选用三相变压器。因为单相交压器组相对来讲投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂也增加了维修工作量。但是由于变压器的制造条件和运输条件的限制特别是大型变压器，尤其需要考察其运输可能性，从制造厂到发电厂(或变电所)之间，变压器尺寸是否超过运输途中隧洞、涵洞、桥洞的允许通过限额；

20、变压器重旨是否超过运输途中车辆、船舶、码头、桥梁等运输工具或设施的允许承载能力。若受到限制时则宜选用两台小容量的三相变压器取代一台大容量三相变压器，或者选用单相变压器组，本设计主变压器采用三相变压器。 3.1.2 发电厂主变压器绕组的确定最大机组容量为125MW及以下的发电厂，当有两种升高电压向用户供电或与系统连接时，宜采用三绕组变压器，每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15%及以上,否则绕组未能充分利用，反而不如选用双绕组变压器在经济上更加合理。本设计主变压器采用双绕组变压器。 3.1.3 发电厂主变压器绕组连接方式的确定变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。

21、电力系统采用的绕组连接方式只有Y和，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用Y连接；35KV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV以下电压，变压器绕组都采用连接。联络变压器一般应选用三绕组变压器，其低压绕组可接高压厂用起动/备用变压器或无功补偿装置.本设计中由于有两个电压等级，所以采用双绕组变压器，且容量与主变压器相同，以适应运行方式大幅度的变化。单元接线时变压器容量应根据火力发电厂设计技术规定（DL5000-2000）确定，既按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。 3.2 最终主变压器的选定根据电力设备

22、手册选择发电机125MW发电机的选择：型号： QFS1252额定容量： 147MVA额定功率： 125MW额定电压： 13.8KV额定电流： 6150A功率因数： 0.85静态电抗： 0.2517冷却方式： 双水内冷220KV主变压器的选择根据厂用负荷率为8%可得：=1.1(147-12.5)=147.95MVA是厂用电率（%）Sc是厂用计算负荷COSav 平均功率因数，一般取0.8为发电机的额定功率(KW)根据电力设备手册所选四台SFP9150000/220型变压器，一台联络变压器SSPL-120000/220型变压器，两台变压器的技术数据分别见表2.3和表2.4所示：表2.3 SFP915

23、0000/220型变压器技术数据型号额定容量KVA额定电压（KV）损耗（KW）阻抗电压（%）空载电流（%）连接组别高压低压空载负载SFP9150000/22015000022013.811240512140.9/1.3YN,d11表2.4 SSPL-120000/220型变压器技术数据型号额定容量KVA额定电压（KV）损耗（W）短路阻抗（%）空载电流（%）连接组别高压低压空载负载SSPL-120000/22012000022010.51011.598.214.21.26YN,d11.第4章 发电厂电气主接线设计4.1 电气主接线的概述电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配

24、电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气没备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。主接线代表了发电厂或变电所电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确、合理没计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。4.2 电气主接线的要求1.运行的可靠 断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，

25、以及能否保证对重要用户的供电。 2.具有一定的灵活性 主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。 3.操作应尽可能简单、方便 主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。 4.经济上合理 主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少

26、，使其尽地发挥经济效益。 5.应具有扩建的可能性 由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。4.2.1 10kV母线10kV配电装置出线回路数为6回及以上时，可采用单母线分段接线，也可采用双母线且都能满足运行要求。因为只有一个电源，且为了保证供电可靠所以采用双母线的接线的形式，1台发电机接在10kV母线上。如图4.11） 单母线分段单母分段的主接线方式如图3.1图3.1 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

27、回路都要停电，而且扩建时需要向两个方向均衡扩建。最终确认10kV（10回出线）侧接线方式如图3.2 图3.2 10kV侧接线方式2） 双母线接线双母线接线如图3.3所示：图3.3 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。4.2.2 220kV母线按照发电厂电气部分规定，当110kV出线在6回及以上、220kV出现在4回及以上时，宜采用双母线带专用旁路断路器的旁路母线。也可采用双母线分段。三台发电机与变压器采用单元接线。1)双母线设计双母线接线方式如图3.4图3.4 双母线接线优点：供电可靠，

28、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3.5 图3.5 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220kV断路器和隔离开关数如下表3.1所示：表3.1 220kV断路器和隔离开关数220kV侧接线方式双母线接线双母线带旁路接线断路器数56隔离开关数1217220kV系统比较重要，我们综