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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录附录II 发电厂电气主接线图1.前言1.1电力系统概述由、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、
2、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。到2003年底,我国发电机装机容量达38450万千瓦,发电量达19080亿度,居世界第2位。工业用电量已占全部用电量的5070%,是电力系统的最大电能用户,供配电系统的任务就是企业所需电能的供应和分配。电力系统的出现,使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用,推动了社会生
3、产各个领域的变化,开创了电力时代,发生了第二次技术革命。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。我国的电力系统从50年代开始迅速发展。到1991年底,电力系统装机容量为14600万千瓦,年发电量为6750亿千瓦时,均居世界第四位。输电线路以220 千伏、330千伏和500千伏为网络骨干,形成4个装机容量超过1500万千瓦的大区电力系统和9个超过百万千瓦的省电力系统,大区之间的联网工作也已开 始。此外,1989年,台湾省建立了装机容量为1659万千瓦的电力系统。1.2毕业设计的主要内容及基本思想本次毕业设计的主要内容是某地区电网规划及XX发电厂电气部分设计。在这次设计中主要
4、通过以下几个步骤来完成本次任务1.2.1. 设计的主要内容、功能及技术指标1电源情况某市拟建一座XX火电厂,容量为2X50+125MW,TMAX取6500h。该厂部分容量的30%供给本市负荷;10kV负荷16MW;35kV负荷26MW,其余容量都汇入地区电网供给地区负荷。同时,地区电网又与大系统相连。地区原有水电厂一座,容量为2X60MW,TMAX取4000h;没有本地负荷,全部供出汇入地区电网。2负荷情况地区电网有两个大型变电所:清泉变电所负荷为50+j30MVA,TMAX取5000h 。石岗变电所负荷为60+j40MVA,TMAX取5800h 。 (均有一、二类负荷,约占66%,最小负荷可
5、取60%)3气象数据本地区年平均气温150C,最热月平均气温280C。4地理位置数据如下图所示(图中1cm代表30km):石岗变与新建火电厂之间距离有60公里,新建火电厂与大系统之间距离有86公里,大系统与清泉变之间距离有30公里,清泉变与水电厂之间距离有95公里,大系统与水电厂之间距离有100公里。5设计内容(1) 根据所提供的数据,选定火电厂的发电机型号、参数,确定火电厂的电气主接线和升压变压器台数、型号、容量、参数。(2) 制定无功平衡方案,决定各节点补偿容量。(3) 拟订地区电网接线方案。可初定出两个比较合理的方案参加经济比较。(4) 通过潮流计算选出各输电线的截面,计算导线的网损和电
6、压降落。(5) 经过经济比较,选定一个最优方案。(6) 对火电厂内高、中、低三个电压等级母线进行短路电流计算。(7) 选择火电厂电气主接线中的主要设备,并进行校验。(8) 按通常情况配置继电保护。6设计成果(1) 设计计算说明书一份,要求条目清楚,计算正确,文本简洁。(2) 地区电网最大负荷潮流分布图一张,新建火电厂电气主接线图一张。1.2.2毕业设计的基本思想及设计工作步骤1、主接线的设计发电厂的主接线是保证电网的安全可靠、经济运行的关键,是电气设备布置、选择、自动化水平和二次回路设计的原则和基础。电气主接线的设计原则是:应根据发电厂在电力系统的地位和作用,首先应满足电力系统的可靠运行和经济
7、调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。2、主变压器的选择发电厂200MW及以上机组为发电机变压器组接线时的主变压器应满足DL50002000火力发电厂设计技术规程的规定:“变压器容量可按发电机的最大连续容量扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组的平均温度或冷却水温度不超过650C的条件进行选择”。3、短路电流的计算短路就是指不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。短路电流计算是发电厂和变电所电气设计的主要计算项目,
8、它涉及接线方式及设备选择。工程要求系统调度或系统设计部门提供接入本电厂和变电所的各级电压的的综合阻抗值,由电气专业负责计算。 进行短路计算的目的是为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围。三相短路是危害最严重的短路形式,因此,三相短路电流是选择和校验电器和导体的基本依据。4、电气设备的选择选择并校验断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、电缆、避雷器等,选用设备的型号正确的选择电气设备的目的是为了事导体和电器无论在正常情况或故障情况下,均能安全、及经济合理的运行、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,积极而稳妥的采取新技术,并注意节约投资,选择合适的电气
9、设备。5、主变压器继电保护的设计继电保护是保证系统安全和设备可靠运行的关键装置之一。当电力系统和设备发生故障时,继电保护应准确、可靠快速的切出故障,保证系统和设备的安全发供电,并能保证其他设备的正常继续运行。为防止变压器发生各类故障和不正常运行造成的不应有的损失以及保证电力系统安全连续运行,变压器应设置相应的保护。2.新建火电厂电气主接线的确定2.1 概述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。并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。因此,必须
10、正确处理好各方面的关系,全面分析有关影响因素,通过技术经济比较,合理确定主接线的方案。 发电厂的电气主接线是保证电力网安全可靠、经济运行的关键,是电气设备布置、选择、自动化水平和二次回路设计的原则和基础。2.1.1电气主接线的重要性首先,电气主接线图示电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据,因此电气运行人员必须熟悉本厂电气主接线土,了解电路中各种电器设备的用途、性能及维护、检察项目和运行的步骤。其次,电气主接线表明了发电机、变压器、断路器和线路等电气设备的数量、规格、连接方式及可能的运行方式。电气主接线直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定。是发电厂电气部
11、分投资大小的决定性因素。再次,由于电能生产的特点是:发电、变电、书电荷用电视在同一时刻完成的,所以主接线的好坏,直接关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行,也直接影响到工农业生产和人民生活。所以电气主接线的拟定是一个综合性的问题,必须在满足国家有关技术经济政策的前提下,力争使其技术先进,经济合理,安全可靠。2.1.2 电气主接线的主要要求电气主接线的设计原则是:根据发电厂在电力系统的地位和作用,首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件
12、确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。(1) 可靠性:衡量可靠的标准,一般是根据主接线型式机主要设备操 作的可能方式,按一定的规律计算出“不允许”事件发生的规律,停运的持续时间期望值等指标,对几种主接线型式中择优。所谓“不允许”事故,是指发生故障后果非常严重的事故,如全部电源津县停运、朱变压器停运,全场停电事故等。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求,主接线首先应满足这个要求。(2) 灵活性:是指在调度时,可以灵活的投入和切除发电机、变压器和线路,调配电源和负荷,满足系统在事故运行方式、检修运行方式以极特殊运行方式下的系统电镀要求;在检修时,可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备,而不
13、致影响电力网的运行和对用户的供电;在扩建时,可以容易的从初期接线扩建到最终接线,在不影响连接供电或停电时间最短的情况下,投入新机组、变压器或线路,并对一次和二次部分的改建工作量最少。在操作时间便、安全、不易发生误操作的“方便性”。(3) 主接线应在满足供电可靠性、灵活性要求的前提下做到经济性。即: 主接线应力求简单,以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器等一次设备,要是控制、保护不过于复杂,要能限制短路电流,以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。做到投资省。合理的选择主变压器的种类(双绕组、三绕组或自耦变等)容量、台数,避免两次变压而增加电能的损失。电器主接线选择时要为配电装置的布置创造条件,
14、尽量使占地面积减少。2.2 电气主接线的选择发电厂的主接线的基本环节是电源(发电机或变压器)和引出线。母线(又称汇流母线)是中间环节,它起着汇总和分配电能的作用。由于多数情况下引出线数目要比电源数目多好几倍,故在二者之间采用母线连接既有利于电能交换,还可以使接线简单明了和运行方便。2.2.1 主接线的设计1毕业设计的技术背景和设计依据(1)电厂规模装机容量:装机3台,容量为2X50+125MW机组利用年小时数: Tmax=6500h气象条件:本地区年平均气温150C,最热月平均气温280C。厂用电率:5%(2)负荷情况该厂部分容量的30%供给本市负荷;10kV负荷16MW;35kV负荷26MW
15、,其余容量都汇入地区电网供给地区负荷。同时,地区电网又与大系统相连。地区原有水电厂一座,容量为2X60MW,TMAX取4000h;没有本地负荷,全部供出汇入地区电网。地区电网有两个大型变电所:清泉变电所负荷为50+j30MVA,TMAX取5000h 。石岗变电所负荷为60+j40MVA,TMAX取5800h 。 (均有一、二类负荷,约占66%,最小负荷可取60%)(3)地理位置数据如下图所示(图中1cm代表30km):图2-1地理位置石岗变与新建火电厂之间距离有60公里,新建火电厂与大系统之间距离有86公里,大系统与清泉变之间距离有30公里,清泉变与水电厂之间距离有95公里,大系统与水电厂之间
16、距离有100公里。2出线回路数的确定根据地理位置数据及各负荷具体情况,可以拟定由新建火电厂供给石岗变全部负荷,而清泉变负荷则由地区原有水电厂供给,两厂剩余电量均汇入大系统。则输电线路架设方案如图图2-2 输电线路架设方案石岗变与清泉变均为一、二类负荷,所以两电厂出线均选用双回出线,而火电剩余电量较多,到大系统也可选用双回出线,水电厂到大系统则采用单回出线。所以线路架设如下图:图2-3 输电线路架设回路数3火电厂主接线的确定(一) 方案一:A110kV电压等级的方案选择:由于110KV电压等级的电压馈线数目是4回,所以在本方案中的可选择的接线形式是单母线分段接线。单母线的优点如下:母线经断路器分
17、段后,对重要用户可以从不同段引出两个回路,有两个电源供电;一段母线故障(或检修) 时,仅停故障(或检修)段工作,非故障段仍可继续工作。B35kV电压等级的方案选择:由于35KV 电压等级的电压馈线数目是2回,所以35 KV电压等级的接线形式可以选择单母线接线形式。由于单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优点,采用设备少、投资省、操作方便、便于扩建和采用成套配电设备装置,所以35 KV电压等级的接线形式选择为单母线接线。C10kV电压等级的方案选择由于10KV 电压等级的电压馈线数目是2回,所以10 KV电压等级的接线形式可以选择单母线接线形式。由于单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优点,
18、采用设备少、投资省、操作方便、便于扩建和采用成套配电设备装置,所以10 KV电压等级的接线形式选择为单母线接线。所以可以将主接线形式表示如图2-9所示图2-4 方案一主接线(二) 方案二:A110kV电压等级的方案选择由于110KV电压等级的电压馈线数目是4回,所以在本方案中的可选择的接线形式是双母线接线形式。由于双母线接线的可靠性和灵活性高,它可以轮流检修母线,而不中断对用户的供电;当检修任意回路的母线隔离开关时,只需断开该回路;工作母线故障时,可将全部回路转移到备用母线上,从而使用户迅速恢复供电;可用母联断路器代替任意回路需要检修的断路器,在种情况下,只需短时停电;在个别回路需要单独进行试
19、验时,可将该回路分离出来,并单独接至备用母线上。双母线接线形式正好克服了单母线分段接线形式的缺点,所以在大、中型发电厂中这种接线形式被广泛应用。B35kV电压等级的方案选择由于35KV电压等级的电压馈线数目是2回,但是本地负荷可看做重要负荷,所以在本方案中的可选择的接线形式是单母线分段接线。用断路器把母线分段后,对重要的用户可以从不同的段引出两条回路,有两个电源供电;当一段母线发生故障,分段断路器会自动将故障段切除,保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。C10kV电压等级的方案选择由于10KV电压等级的电压馈线数目是2回,但是本地负荷可看做重要负荷,所以在本方案中的可选择的接线形式是单
20、母线分段接线。用断路器把母线分段后,对重要的用户可以从不同的段引出两条回路,有两个电源供电;当一段母线发生故障,分段断路器会自动将故障段切除,保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。所以可以将主接线形式表示如图2-5所示图2-5 方案二主接线2.2.2 主接线的确定设计发电厂的电气主接线时,首先应按技术要求确定可能选用的方案。当有多个方案在技术上相当时,则需进行经济比较。技术上可行方案的选择 设计发电厂主接线时在技术上应考虑的主要问题是:1)保证全系统运行的稳定性,不应再本厂、站内的故障造成系统的瓦解;2)保证负荷、特别是重要负荷供电的可靠性及电能质量;3)各设备、特别要注意高、中压联络
21、变压器的过载是否在允许范围内。在上述两种方案中,他们在技术上都是有显著差异的,在不同的技术等级中,都有差异。单母线分段在投资上是比双母线接线的投入要小的,而双母线接线的可靠性又比单母线分段接线的可靠性高。根据设计任务书中的要求,在110kV电压等级上的出线为一、二类负荷,这类负荷不允许停电,否则会造成人身危险以及设备的破坏,也会给国民经济带来巨大的损失或造成政治影响。综合考虑,则选择单母线界限形式。在方案一和方案二比较中,都是将125MW发电机直接试用单元接线接入110kV母线,将功率全部送入110kV电压等级,由于发电机-变压器接线方式单元性强,可在机组单元控制室集中控制,不设网控室,使运行
22、管理较灵活方便。35kV和10kV电压等级为本地负荷,可以考虑短暂停电,在50MW发生故障退出运行时,125MW机组也能供给110kV石岗变用电。所以,在10kV和35kV电压等级上选择单母线接线。通过对两种方案的比较,并且连同电气主接线的设计原则即可靠性、经济性和灵活性的综合考虑,选择出的最优方案是方案一。3火电厂发电机、变压器的选择3.1发电机的选型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
23、导体整流励磁方式。3选择型号50MW机组:QFQ-50-2型号含义: 22级 50额定容量QF汽轮发电机 Q氢外冷125MW机组:QFS-125-2型号含义:22级 125额定容量 QF汽轮发电机 S水内冷4汽轮发电机主要参数视在功率(MVA)额定容量(MW)额定电压(kV)额定电流(A)功率因数62.55010.534400.814712513.861500.853.2 变压器的选型电力变压器(文字符号为T或TM),根据国际电工委员会的界定,凡是三相变压器的额定容量在5KVA及以上,单相的在1KVA及以上的输变电用变压器,均成为电力变压器。电力变压器是发电厂和变电所中重要的一次设备之一,随着
24、电力系统电压等级的提高和规模的扩大,电压升压和降压的层次增多,系统中变压器的总容量已达发电机容量的7-10倍。可见,电力变压器的运行是电力生产中非常重要的环节。 主变压器 在电气设备投资中所占比例较大,同时与之相适应的配电装置,特别是大容量、高电压的配电装置的投资也很大。因此,主变压器的选择对发电厂、变电所的技术性影响很大。例如,大型大电厂高、中压联络变压器台数不足(一台)或者容量不足将导致电站、电网的运行可靠性下降,来年络变压器经常过载或被迫限制两级电网的功率交换。反之。台数过多、容量过大将增加投资并使配电装置复杂化。3.2.1容量计算及变压器选型1.容量的计算及确定连接在发电机电压母线与系
25、统间的主变压器容量,应按下列条件计算:(1)当发电机电压母线上负荷最小时,能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统,但不考虑稀有的最小负荷情况。(2)当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时,能由系统供给发电机电压的最大负荷。在电厂分期建设过程中,在事故断开最大一台发电机组的情况下,通过变压器向系统取得电能时,可以考虑变压器的允许过负荷能力和限制非重要负荷。(3)根据系统经济运行的要求,而限制本厂的输出功率时能供给发电机电压的最大负荷。(4)按上述条件计算时,应考虑负荷曲线的变化和逐年负荷的发展。特别注意发电厂初期运行时当发电机电压母线负荷不大时,能将发电机电压母线上的剩余容量送入系统
26、。(5)发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。对装设两台变压器的发电厂,当其中一台主变推出运行时,另一台变压器应承担70%的容量。具体计算的过程如下:A火电厂总容量:B10kV电压等级下的最大容量C35kV电压等级下的最大容量D110kV电压等级下最大容量石岗变:大系统: E厂用电:根据上面的计算可知道高压侧的容量为最大,所以,以此为基准可以选择一个三绕组的变压器.2.绕组连接方式的确定变压器的连接方式必须和系统电压相位一致,否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Y型和型,高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。三相变压器的一组相绕组或连接成三相组的三相变压器的相同电压
27、的绕组连接成星型、三角型、曲折型时,对高压绕组分别以字母Y、D或Z表示,对中压或低压绕组分别以字母y、d 或z表示。如果星型连接或曲折型连接的中性点是引出的,则分别以YN、ZN表示,带有星三角变换绕组的变压器,应在两个变换间已“-”隔开。我国110KV以上电压,变压器的绕组都采用Y连接。35KV以下电压,变压器绕组都采用连接。3变压器的选型50MW机组:对于发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。对装设两台变压器的发电厂,当其中一台主变推出运行时,另一台变压器应承担70%的容量。所以应选的变压器容量为变压器型号为:SFSZ7-50000/110型号的含义:SFS三相风冷式三绕组 Z有载调压
28、7设计序号50000额定容量(KVA) 110高压绕组电压等级(kV)125MW机组:发电机与主变压器为单元接线时,发电机和变压器成为一个单元组,电能经升压后直接进入高压电网。这种接线由于发电机和变压器都不能单独运行,因此,二者的容量应当相等。所以这个双绕组变压器的容量等于所选发电机的额定容量。即变压器型号为:SFP7-/110型号的含义:SFP三相风冷式强迫有循环 7设计序号 额定容量(KVA) 110高压绕组电压等级(kV)4火力发电厂短路电流计算4.1概 述 电力系统运行有三种状态:正常运行状态、非正常运行状态和短路故障。在供电系统的设计和运行中,还要考虑到可能发生的故障以及不正常运行情
29、况。对供电系统危害最大的是短路故障。短路电流将引起电动力效应和发热效应以及电压的降低等。因此,短路电流计算是电气主接线的方案比较、电气设备及载流导体的选择、接地计算以及继电保护选择和整定的基础。 短路就是指不同电位导电部分之间的不正常短接。如电力系统中,相与相之间的火中性点直接节地系统中的相与地之间的短接都是短路。为了保证电力系统的安全、可靠运行,在电力系统设计和运行分析中,一定要考虑系统等不正常工作状态。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
30、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
31、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短路计算的目的和简化假设因为短路故障对电力系统可能
32、造成极其严重的后果,所以一方面应采取措施以限制短路电流,另一方面要正确选择电气设备、载流导体和继电保护装置。这一切都离不开对短路电流故障的分析和短路电流的计算。概括起来,计算短路的主要目的在于:(1)为选择和校验各种电气设备的机械稳定性和热稳定性提供依据,为此,计算短路冲击电流以校验设备的机械稳定性,计算短路电流的周期分量以校验设备的热稳定性;(2)为设计和选择发电厂和变电所的电气主接线提供必要的数据;(3)为合理配置电力系统中各种继电保护和自动装置并正确整定其参数提供可靠的依据。在实际短路计算中,为了简化计算工作,通常采用一些简化假设,其中主要包括:(1)符合用恒定电抗标识或忽略不计;(2)
33、认为系统中个元件参数恒定,在高压网络中不计元件的电阻和导纳,即个元件军用春电抗表示,并认为系统中各发电机的电势通相位,从而避免了复数的运算;(3)系统出不对称故障出现局部不对称,其余部分是三相对称的。4.2补偿装置4.2.1补偿容量的确定火电厂石岗变:补偿前石岗变容量为60+j40MVA.要将石岗变的功率因数提高到0.95,由可以计算出补偿容量为20Mvar。在火电厂与石岗变之间采用双回线路输电,所以每回输送容量为30+j10MVA。输送总功率为63.25MVA。由 可以算出每回输电线路。选择LJ-50型输电线。火电厂大系统:火电厂剩余(117.75+j37.1)MVA容量送到大系统。由于采用
34、双回输电线路,由可以算出每回输电线路。选择LJ-95型输电线。水电厂清泉变:补偿前清泉变容量为50+j30MVA.要将清泉变的功率因数提高到0.93,由可以计算出补偿容量为10Mvar。在水电厂与清泉变之间采用双回线路输电,所以每回输送容量为25+j10MVA。由 可以算出每回输电线路。选择LJ-35型输电线。水电厂大系统:水电厂剩余(68.8+j18.9)MVA容量送到大系统。由于采用单回输电线路,由可以算出每回输电线路。选择LJ-120型输电线。4.3 各系统短路电流的计算4.3.1短路计算的基本假定和计算方法1基本假定(1)正常工作时,三相系统对称运行。(2)所有电源的电动势相位角相同。
35、(3)系统中的电机均为理想电机,不考虑电磁饱和、磁滞、涡流及导体肌肤效应等影响;转子结构完全对称;(4)短路发生在短路电流为最大的瞬间;(5)不考虑短路电的电弧阻抗和变压器的励磁电流。2短路电流计算的方法 对应系统最大运行方式下,按无限大容量系统,进行相关的短路点的三项短路电流计算,求得I/、ish值。 I/ 三相短路电流; ish 三相短路冲击电流。4.3.2电抗图及电抗计算由火电厂电气主接线图,和设计任务书中给出的相关参数,可画出系统的等值电抗图如图4-1所示。图4-1 等值阻抗图 选取基准容量为Sj=100MVA Uj=Uav=1.05UeSj 基准容量;Uav 所在线路的平均电压以下均
36、采用标幺值计算方法,省去“*”。对于QFQ-50-2型发电机的电抗:对QFS-125-2型发电机的电抗:发电机次暂态电抗百分值发电机额定容量(MW)对于SFSZ7-50000/110型三绕组变压器的电抗:对于SFP7-/110型双绕组变压器的电抗:对于水电厂发电机组的电抗:线路阻抗:火电厂石岗变: 火电厂大系统: 水电厂清泉变: 水电厂大系统: 4.3.3短路点的选择、短路电流以及冲击电流的计算短路点的选择应选择通过导体和电器的短路电流为最大的那些点作为短路计算点。首先,应在三条电压等级的母线上选择三个短路计算点d1、d2、d3。由于10KV电压等级有馈线2回,所以在10KV的出线上需加设电抗
37、器。当d3 点短路时,因受电抗器的限制,流过出线上的断路器的电流较小,所以在工程计算中选取d3点为短路计算点,以便使出线断路器选择轻型的。 先将电源对短路点的等值电抗,归算到以电源容量为基准的计算电抗,然后按值查相应的发电机运算曲线数字表,即可得到短路电流周期分量标幺值。有名值按下式计算则冲击电流为短路电流全电流最大有效值式中冲击系数,表示冲击电流对周期分量幅值的倍数。当时间常数Ta的值由零编制无限大时,冲击系数值的变化范围为:,在实用计算中,当短路发生在发电机电压母线时,取=1.9;短路发生在发电厂高压侧母线时,取=1.85; 在其他地点短路时,取=1.81、110KV母线上发生短路(d1)
38、时的计算计算电抗:2、35kV母线上发生短路(d2)时的计算计算电抗:3、10kV出线上发生短路(d3)时的计算限流电抗器的初选 选型为 XKK1015004 所以,限流电抗器的电抗值应为 经查发电机运算曲线数字表,得标幺值,由计算出短路电流有名值如下表:短路点时间(S)电路值G12G3G4短路电流(KA)f10标幺值5.1854.1781.4285.986有名值2.5592.5770.852标幺值2.5842.4671.741有名值1.2751.521.0313.8264标幺值2.4532.4041.7943.75有名值1.211.481.06f20标幺值4.7321.4920.52211.
39、27有名值7.382.910.982标幺值2.5381.5490.547.99有名值3.963.021.014标幺值2.43451.7340.548.19有名值3.83.381.01f30标幺值2.5311.0910.37823.9有名值13.917.52.492标幺值2.0521.20.3822.03有名值11.288.252.54标幺值2.1511.20.3822.58有名值11.838.252.5短路点次暂态短路电流Id冲击电流ish(KA)全电流有效值Ish(KA)短路容量Sd(MVA)基本电压Uavf15.98615.689.3381213.06117f211.2729.5317.5
40、8722.2537f323.964.29138.781434.6610.55.火电厂一次设备的选择5.1选择电气一次设备遵循的条件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,具体选择的方法也不同,但对他们的基本要求都是相同的。电气设备的选择的一般要求是:(1)满足工作要求。应满足正常运行、检修以及短路过电压
41、情况下的工作要求。(2)适应环境条件。阴干当地的环境条件进行校验。(3)先进合理。应力求技术先进和经济合理。(4)整体协调。应与整个工程的建设标准协调一致。(5)适应发展。应适当考虑发展,留有一定的裕量。电气设备能安全、可靠的工作,必须按正常工作条件进行选择,斌干短路条件来校验其动稳定和热稳定。5.1.1按正常工作条件选择1额定电压电气设备的额定电压是标示在其铭牌上的线电压。电器可以长期在其额定电压的110%-115%下安全运行,这一电压成为最高允许工作电压。当Ue在220KV及以下时其UNs为1.15,当UNe为330-500KV是,其UNs为1.1 UNe。另外,电气设备还有一个最高工作电
42、压,即允许长期运行的最高电压,一般不得超过其额定电压的10%15%。在选择时,电气设备的额定电压不应低于安装地点的电网额定电压,即 式中, UNe电气设备铭牌上所标示的额定电压(KV); UNs 电网额定工作电压(KV)。 110KV以下电压等级的电气设备绝缘裕度较大。因此,在非高海拔地区,按所在电网的额定电压选择电气设备的额定电压即可满足要求。 2额定电流满足此条件的目的在于使电气设备的储蓄温度不超过长期发热的最高允许温度值。在额定周围环境条件下,导体和电气设备的额定电压不应小于所在回路的最大工作电流,即 式中,IN电气设备铭牌上所标示的额定电流(A)Iwmax回路中的最大工作电流(A)在决
43、定时,应以变压器和线路的负荷作为出发点,同时考虑这些设备的长期工作状态。在确定变压器回路的最大长期工作电流时,应考虑到变压器过负荷运行的可能性;母线分段电抗器的最大长期工作电流应为保证该母线负荷所需的电流;出线回路的最大长期工作电流处考虑线路正常过负荷电流外,还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。3. 环境条件选择电气设备时,还应考虑其安装地点的环境条件,当气温、风速、污秽、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等环境条件超过一般电气的基本使用条件时,应采取相应的措施。(1)空气温度。标准的电气周围空气温度为40。若安装地点日最高温度高于40,但不超过60,则因散热条件较差,最大连续工作电流应适当减少
44、,则设备的额定电流应按下式修正: 式中,Ial电气设备的额定电流经实际的周围环境温度修正后的允许电流(A)Kt温度修正系数al电气设备的长期发热最高允许温度()实际的周围环境温度,取所在地方最热月平均最高温度() Ne电气设备的额定环境温度()设备的额定环境温度一般取40,如周围环境温度高于40,但小于或等于60时,其允许电流一般可按每增加1,其额定电流减少1.8%进行修正;当环境温度低于40,每降低1,额定电流可增加0.5%,但其最大负荷不得超过其额定电流的20%。裸导体的额定环境温度一般取25,如安装地点的环境温度在-5 50范围内变化时,其允许通过的电流可按上市进行修正。(2)海拔高度。
45、在电气设备使用条件中,制造厂规定的基准海拔高度为1000没。当海拔升高时,空气密度降低,散热条件变坏,是高压电器在运行中温升增加,但应空气温德随海拔高度升高而递减,其值足以补偿海拔升高对电气温升的影响,因而高压电在高海拔地区(不超过4000米)使用时,其额定电流可以保持不变。当海拔高度超过规定值时,由于大气压力空气密度和湿度相应减少,使空气间隙和外绝缘的放电特性下降,显然对内绝缘影响较小,但对外绝缘影响较大。在海拔高度为10003500米的范围内,海拔高度每升高100米,电器最高工作电压要下降1%,以此修正电器最高工作电压值。5.1.2按短路条件进行校验电气设备按短路故障情况进行校验,就是要按
46、最大可能的短路故障(通常为三相短路故障)时的动、热稳定度进行校验。但有熔断器和有熔断器保护的电器和导体(如电压互感器等),以及架空线路,一般不必考虑动稳定度、热稳定度的校验,对电缆,也不必进行动稳定度的校验。在电力系统中尽管各种电气设备的作用不一样,但选择的要求和条件有诸多是相同的。为保证设备安全、可靠的运行,各种设备均按正常工作的条件下的额定电压和额定电流选择,并按短路故障条件校验其动稳定度和热稳定度。1、热稳定校验校验电气设备的热稳定性,就是校验设备的载流部分在短路电流的作用下,其金属导电部分的温度不应超过最高允许值。如果满足这一条件,则选出的电气设备符合热稳定的要求。作热稳定校验时,已通
47、过电气设备的三项短路电流为依据,工程计算中常用下式校验所选的电气设备是否满足热稳定的要求,即:式中 ,三相短路电流周期分量的稳定值(KA); 等值时间(亦称假想时间s); 制造厂规定的在ts内电器的热稳定电流(KA);t为与Ith相对应的时间(s)。短路计算时间。校验短路热稳定的短路计算时间应为继电保护动作时间top和断路器全开断时间toc之和,即式中 , 保护动作时间,主要有主保护动作时间和后备保护动作时间,当为主保护动作时间时一般取0.05s;当为后备保护时间时一般取2.5s; 断路器全开断时间(包括固有分闸时间和燃弧时间)。如果缺乏断路器分闸时间数据,对快速及中速动作的断路器,取toc=
48、0.1-0.5s,对低速动作的断路器,取toc=0.2s。校验导体和110KV以下电缆的短路热稳定性时,所用的计算时间,一般采用主保护的动作时间加上相应地断路器的全分闸时间.如主保护有死区时,则应采用能对该死区起作用的后备保护的动作时间,并采用相应处的短路电流值。校验电器和110KV以上冲油电缆的短路电流计算时间,一般采用后备保护动作时间加相应的断路器全分闸时间2、动稳定校验当电气设备中有短路电流通过时,将产生很大的电动力,可能对电气设备产生严重的破坏作用。因此,各制造厂所生产的电器,都用最大允许的电流的幅值imax或最大有效值Imax 表示其电动力稳定的程度,它表明电器通过上述电流时,不至因
49、电动力的作用而损害。满足动态稳定的条件为 ish imax或Ish Imax 式中ish及Ish三相短路时的冲击电流及最大有效值电流。电气设备的选择除了要满足上述技术数据要求外,尚应根据工程的自然环境、位置(气候条件、厌恶、化学污染、海拔高度、地震等)、电气主接线极短路电流水平、配电装置的布置及工程建设标准等因素考虑。5.2 电气设备的选择5.2.1系统各个回路的最大工作电流1、110kV侧各个回路最大工作电流(1)出线回路(2)双绕组变压器回路(3)三绕组变压器回路2、35kV侧各个回路最大工作电流(1)出线回路(2)三绕组变压器回路3、10kV侧个回路最大工作电流(1)出线回路(2)发电机
50、回路5.2.2高压断路器的选择断路器是在电力系统正常运行和故障情况下用作断开或接通电路中的正常工作电流及开断故障电流的设备。开关电器在合闸状态下,靠触头接通电路。当断开电路时,在开关的触头之间可以看到强烈而刺眼的亮光。这是由于在触头之间产生了放电,这种放电称为电弧。此时触头虽以分开,但是电流通过触头间的电弧仍继续流通,也就是说,电路并未真正断开,要使电路真正断开,必须将电弧熄灭,高压断路器具有能熄灭电弧的装置,它能用来断开或闭合电路中的正常工作电流,也用来断开电路中的过负荷或短路电流。所以它是电力系统中最重要的开关电器。对它的基本要求是:具有足够的开断能力,尽可能短的动作时间和高的工作可靠性;
51、结构简单,便于操作和检修,具有防火和防暴性能,尺寸小,重量轻,价格低等。原则: 1、110kV侧断路器选择(1)出线回路最大工作持续电流 拟选型号为LW6110系列六氟化硫断路器LW6110系列六氟化硫断路器技术数据额定工作电压(KV)额定电流(A)4s 热稳定电流(KA)额定动稳定电流峰值(KA)固有分闸时间(S)额定频率(HZ)1103150501250.0250A动稳定校验额定动稳定电流=125kA,110kv侧短路冲击电流为=15.68kA满足动稳定条件B.热稳定校验:满足热稳定条件(2)双绕组变压器回路最大工作持续电流拟选SW2110(W)系列高压少油断路器SW2110(W)系列高压
52、少油断路器技术数据额定工作电压(KV)额定电流(A)4s 热稳定电流(KA)额定动稳定电流峰值(KA)固有分闸时间(S)额定频率(HZ)110200031.5800.0550SW2110(W)系列高压少油断路器供发电厂、变电所切换额定电流短路故障和瞬时自动合闸用,各断口上并联有均压电容器,使断口的电压分布均匀,SW2110(W)系列高压少油断路器具有较大的开断短路电流能力和良好的切合空载长线的性能。A动稳定校验额定动稳定电流=80kA,110kv侧短路冲击电流为=15.68kA满足动稳定条件B热稳定校验:满足热稳定条件(3)三绕组变压器回路最大回路持续工作电流拟选型号为SW2110(W)系列高压少油断路器A动稳定校验额定动稳定电流=80kA,110kv侧短路冲击电流为=15.68kA满足动稳定条件B热稳定校验:满足热稳定条件2、35kV侧断路器选择最大回路持续工作电流拟选型号为SN10-35/1250-20型户内高压少油断路器SN10-35/1250-20型户内高压少油断路器技术数据额定工作电压(KV)额定电流(A)4s 热稳定电流(KA)额定动稳定电流峰值(KA)固有分闸时间(S)额
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