发电厂电气一次部分设计正文

1、摘要本设计的内容是禹州电厂的电气设计一次部分设计, 按照毕业设计任务书要 求完成。首先根据任务书上所给的原始资料,对原始资料进行分析,先选择了 主变压器型号,然后综合安全、经济及可靠性各方面考虑,确定了系统主接线 方式及其厂用电主接线方式。其次进行了短路电流的计算,根据短路电流的情 况对主要的电气设备进行了选择,主要包括母线、断路器、隔离开关、电压互 感器、电流互感器以及避雷器的选择,并对其进行了校验。接着又对电厂的配 电装置进行了规划设计。最后进行了电厂的主变保护和防雷保护的设计,从而 完成了禹州电厂的电气一次部分设计。关键词 :主接线,短路电流,电气设备,防雷保护,一次设计Abstract

2、The contents of this design is the Yuzhou Power Plant electrical design is a part of the design required to complete the mission statement in accordance with the graduation project. First, the raw data given in the task book, the original data analysis, first select a main transformer model, and the

3、n the security, economic and reliability considerations to determine the system main wiring and the auxiliary power wiring . Were followed by the calculation of short circuit current, short-circuit current of the main electrical equipment choice, including choice of bus, circuit breakers, isolating

4、switches, voltage transformers, current transformers, and surge arrester, and the school inspection. Then the power distribution unit of the power plant planning and design. Finally, the main transformer protection and lightning protection design of power plants, thus completing the Yuzhou Power Pla

5、nt electrical part of the design.Keywords : wiring, short-circuit current, electrical equipment, lightning protection, a design目录第一部分设计说明书1 引言 . 1 1.1课题背景 . . 11.2课题研究的目的和意义 . . 22 原始资料分析 . . 3 2.1 原始资料 . . 3 2.2 设计任务 . . 4 2.2.1设计基本内容 . . 4 2.2.2设计成果 . . 4 2.3 负荷分析 . . 4 2.4发电机与变压器 . . 5 2.4.1发电机 .

6、 . 52.4.2主变压器的选择 . . 53 电气主接线的设计 . . 7 3.1 电气主接线的相关知识 . . 7 3.1.1电气主接线基础知识 . . 7 3.1.2对电气主接线的基本要求 . . 7 3.1.3电气主接线设计的原则 . . 8 3.1.4、电气主接线设计的程序 . . 8 3.2 系统电气主接线的设计 . . 9 3.2.1几种接线方案的优缺点及适用范围 . 9 3.2.2 主接线方案的选择 . . 14 3.3 主接线中的设备配置原则 . . 17 3.3.1隔离开关的配置 . . 17 3.3.2电压互感器的配置 . . 17 3.3.3电流互感器的配置 . . 1

7、73.3.4避雷器的配置 . . 174 厂用电接线的设计 . . 19 4.1厂用电接线的设计原则 . . 19 4.2厂用电的电压等级 . . 19 4.2.1高压厂用电压等级 . . 194.2.2低压厂用电压等级 . . 205中性点接地方式 . . 21 5.1电力网中性点接地方式 . . 21 5.1.1中性点非直接接地 . . 21 5.1.2中性点直接接地 . . 21 5.2变压器中性点接地方式 . . 21 5.3发电机中性点接地方式 . . 22 5.3.1采用发电机中性点不接地方式 . . 22 5.3.2采用发电机中性点经消弧线圈接地方式 . 225.3.3采用发电机

8、中性点经高电阻接地方式 . 226短路电流的计算 . . 23 6.1 短路的危害和种类 . . 23 6.1.1短路的危害 . . 23 6.1.2短路的种类 . . 23 6.2 短路电流计算的目的和条件 . . 23 6.2.1计算短路电流的目的 . . 23 6.2.2计算短路电流的条件 . . 24 6.3短路电流的计算 . . 24 6.3.1短路电流的计算方法 . . 24 6.3.2短路电流计算公式 . . 246.3.3短路电流计算结果 . . 257 主要电气设备的选择及校验 . . 26 7.1 电气设备的选择及检验的原则 . . 26 7.1.1电气设备选择的一般要求

9、. . 26 7.1.2电气设备的选择原则 . . 26 7.1.3电气设备的校验 . . 27 7.2母线的选择 . . 28 7.2.1型号和截面的选择 . . 28 7.2.2母线的校验 . . 29 7.3 高压断路器的选择 . . 29 7.3.1种类和形式的选择 . . 30 7.3.2校验 . . 30 7.4隔离开关的选择 . . 30 7.5互感器的选择 . . 31 7.5.1电压互感器的选择 . . 31 7.5.2. 电流互感器的选择 . . 32 7.6 电抗器的选择 . . 33 7.6.1种类和型式的选择 . . 33 7.6.2电抗器的校验 . . 337.7高

10、压熔断器的选择 . . 348 配电装置的规划 . . 35 8.1 配电装置基本介绍 . . 35 8.1.1配电装置的分类 . . 35 8.1.2对配电装置的基本要求 . . 35 8.1.3屋内配电装置类型 . . 35 8.1.4屋外配电装置类型 . . 36 8.2 配电装置方案比较 . . 37 8.2.1中型配电装置 . . 37 8.2.2高型配电装置 . . 378.2.3半高型配电装置 . . 379 主变和防雷保护的设计 . . 39 9.1 主变保护设计 . . 39 9.1.1电力变压器的主要故障形式 . . 399.1.2主变压器的继电保护配置 . . 39 9.

11、2 防雷保护的设计 . . 43 9.2.1避雷针(线保护原理 . . 43 9.2.2避雷针(线的保护范围计算方法 . 43 9.2.3避雷器的配置 . . 48第二部分设计计算书10 短路电流的计算 . . 50 10.1 阻抗(电抗的计算 . . 50 10.2 各短路点短路电流的计算 . . 52 10.2.1三相短路计算 . . 52 10.2.2单相短路计算 . . 54 11 主要电气设备的选择及校验 . . 57 11.1 母线的选择及校验 . . 57 11.1.1 110KV侧母线 . 57 11.2 6KV侧母线 . 58 11.2高压断路器的选择及校验 . 59 11.

12、2.1 110KV侧断路器 . 59 11.2.2 6KV母线侧断路器 . 60 11.2.3厂用变压器 6KV 侧断路器 . 61 11.3隔离开关的选择及校验 . . 62 11.3.1 110KV侧隔离开关: . 62 11.3.2 6KV侧隔离开关 . 63 11.4 电流互感器的选择及校验 . 64 11.4.110KV 侧电流互感器 . 64 11.4. 6KV侧电流互感器 . 65 11.5 电压互感器的选择 . . 66 11.5.1 110KV侧 . 66 11.5.2 6kV侧 . 67 11.6 限流电抗器的选择与校验 . 68 11.6.1选择 . . 68 11.6.

13、2校验 . . 69 11.7熔断器的选择 . . 70 11.7.1 110kV侧熔断器的选择 . 70 11.7.2 6kV侧熔断器的选择 . 70 结论 . 71 参考文献 . 72 致 谢 . 73 附录 A 厂用电接线图 . . 74 附录 B 屋外配电装置图 . 75 附录 C 短路电流运算曲线 . 76 附录 D 主要电气设备一览表 . . 77附录 E 电气主接线图 . 77第一部分 设计说明书1 引言1.1课题背景电力工业是国民经济的重要部门之一,是一种将煤,石油,天然气,水能, 核能, 风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业, 作为国民经济的其他各 部门的快速, 稳定发

14、展提供足够的动力, 其发展水平是反映国家经济发达程度的 重要标志,又和广大人民群众的日常生活有着密切的关系。电力是工业的先行, 电力工业的发展必须优先于其他的工业部门,整个国民经济才能不断前进。 近几年随着我国工业的高速发现, 我国电力工业超常规发展, 每年装机容量 超过 6000万千瓦, 30万千瓦、 60万千瓦亚临界火电机组成为我国电网的主力机 组。目前,我国 30万千瓦、 60万千瓦的火力发电机组, 70万千瓦的水力发电机 组, 在国际招标中中标成功率大于 90%以上。 这几年电力工业之所以能飞速发展, 其重要原因是, 为中国电力市场提供的火力发电设备主要立足于国内生产。 这一 观点得到

15、国内各发电公司以及电厂老总们的认同。 今天电气制造企业的国内用户 率已达到 75%以上。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

16、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 2596kW ·h ,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,

17、稳步地大力发展, 一方面要加强电源建设, 搞 好 “西电东送” , 确保电力现行, 另一方面要深化电力体制改革, 实施厂网分家。1.2课题研究的目的和意义我国是发展中国家, 我国的电力工业长期以来依靠多家办电的政策。 其中对 热电厂的研究有着重大意义, 热电厂一般都是实行的是热电联产。 像我国某些二 期发电工程, 发电能够满足广大寒冷地区冬季的采暖供热。 我国为什么坚定不移 的一再提倡发展热电联产集中供热, 一是节约能源的需要, 热电联产能够有效的 节约能源,从国内外工程实践来看,已是不争事实。据 2000年电力工 业统计 资料汇编 数据:2000年我国单机 6000千瓦及以上电厂热效率仅为

18、33.84%, 电 厂供热 效率 85.96%,能源转换总效率 39.43%,我国的热电厂热效率均能超过 常规火电厂的热效率一 倍以上。实现热电联产的小型供热机组,其热效率超过 大型高参数常规火电机组。二是热电厂的锅炉容量大、热效率高、烟囱高、除尘 效率高, 如选用循环流化床锅炉还可炉内脱硫,由于集中实现热电联产还更有 利于灰渣综合利用和节 省宝贵的城市建设占地。2 原始资料分析2.1 原始资料禹州电厂位于河南省禹州市方岗乡, 东距禹州市区 9公里, 东南距平禹铁路 禹州站 8公里, 紧邻禹登铁路。 厂区地形南高北低, 自然地面高程在 97.00-93.30m 地形平坦、 地势开阔。 厂址地震

19、基本烈度为 7度, 电厂所在地的土质为砂质粘土, 其冻土厚度 0.30m 。常年主导风向为西北风,最大风力级数为西北风 8级。气候 情况四季分明,其最热月室外最高气温月平均:MW=42。 C ,最热月室内最高气温月平均:MN=30。 C 。最热月土壤最高气温月平均:T =25。 C 。河南禹州电厂为热电联产项目, 工程的建设主要任务之一是为禹州市提供用 汽,剩余电量并入电网。系统提供短路容量为 11750KVA 。河南禹州电厂老厂为 1×12MW 机组, 本期工程新建两台 2×50MW 湿冷双抽供 热机组。总装机容量为 112MW ,年利用小时数为 5300小时。河南禹州电

20、厂引出线只有一种电压等级输出:110KV 。并且产出电能全部送 入电力系统,没有发电机出口电压负荷。发电机出线电压 6.3 kV ,主变压器为 63000 kVA 双卷变压器, 分别接入距本厂约 4公里的 110kV 原村变电站和距本厂 约 8公里的 110kV 徐岗变电站。根据该电厂的负荷情况, 在保证电力系统运行的安全稳定性和经济性的前提 下,对该厂的一次部分做出一个技术上合理、经济上可行的设计方案 。表 2.1原始资料计算负荷及容量 2.2 设计任务2.2.1设计基本内容电气主接线方案选择。 短路电流计算。主要电气设备选择及校验。 主变保护及防雷保护。 用计算机绘制主接线图。2.2.2设

21、计成果设计说明书一份。 设计计算书一份。 系统主接线图一张。2.3 负荷分析根据原始资料所给厂用电负荷,可知高压厂用电总的计算负荷为:7036H S KW =低压厂用电总计算负荷为 4880L S KW = 计算负荷 11916H L S S S KW =+= 计算电流 1146.6I A =2.4发电机与变压器2.4.1发电机根据原始资料, 河南禹州电厂为热电联产项目, 工程建设主要任务之一是为 禹州市提供用汽供热,剩余电量并入电网。本期工程新建两台 2×50MW 湿冷双 抽供热机组,发电机出线电压 6.3 kV。所以选择 QFJ-60发电机。具体参数如表 2.2所示:表 2.2

22、QFJ-60型发电机参数2.4.2主变压器的选择主变压器选择的原则1主变容量一般按变电所建成后 510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。2 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, 当一台主变运时, 其他变压器容量应能保证全部负荷的 70%80%。3为了保证供电可靠性,变电所一般装设两台主变,有条件的应考虑设三台 主变的可能性。主变绕组数量的选择因为本次设计只有一中升高压向系统供电,所以选择经济可靠的双绕组变 压器更为合适。主变绕组接线组别的确定在发电