凝汽式火电厂一次部分设计发电厂电气主接线设计

发电厂电气部分课程设计（报告）目录TOC\o"1-2"\h\u141281任务和要求 任务和要求(1)任务：根据自己所选的原始资料设计电气主接线方案，并计算短路电路，合理地选择主要的电气设备。(2)电气主接线设计要求电厂分析及发电机、主变选择电气主接线设计短路电流计算选择各电压等级的电气设备2明确任务和设计原理2.1原始资料的分析设计一座装机容量为200MW的凝汽式火力发电厂。计划安装两台50MW的汽轮发电机组，型号为QFQ-50-2,功率因数为0.8，安装顺序为#1、#2机；安装一台100MW的汽轮发电机组，型号为TQN-100,功率因数为0.85，安装顺序为#3机。发电机电压负荷最大为48MW，最小为24MW，最大负荷利用小时数小时；110KV负荷：最大58MW，最小32MW，最大负荷利用小时数小时；剩余最大功率220-24-32-200*6%=152MW送入220KV系统。50MW发电机电压端电缆出线8回，100MW发电机端电压电缆出线2回。每回负荷不等，平均在4MW左右，送电距离为；110KV端架空线出线3回；220KV端架空线出线2回。从负荷特点及电压等级可知，10KV电压等级上的地方负荷容量不大，共有10回电缆馈线，与50MW发电机的机端电压相等，采用直馈线为宜。20KV电压为300MW发电机出口电压，既无直配负荷，又无特殊的要求，拟采用单元接线的形式，可以节省价格昂贵的发电机出口断路器，又利于配电装置的布置；220KV电压级出现回路数为4回，为了保证检修出线断路器不致对该回路停电，拟采用带旁路母线接线形式为宜；500KV与系统有4回馈线，呈强联系形式并送出本厂最大可能的电力为700-15-200-700*6%=443（MV）。可见，该厂500KV级的接线对可靠性要求应当很高。2.2主接线方案确定根据以上的分析，筛选组合，可保留两种可能的接线方式如下图：图1方案一图2方案二主接线方案比较如表一：表1主接线方案比较方案项目方案一方案二可靠性侧采用单母线接线方式可靠性较差侧采用单母分段接线，可靠性较高灵活性侧接两个变压器，操作简单侧接三个变压器，调度方便，但接线稍显复杂，经济性采用两台变压器，花费低采用三台变压器及更多的其他辅助设备，花费高通过比较，由于此设计属于中小型火电厂，所以着重考虑经济性，因方案Ⅰ只用一台双绕组变压器及其两侧的断路器和隔离开关，220kV侧采用单母线接线方式，均减少了断路器的数量，配电装置投资大大减小，且误操作的可能性要相对较小，占地面积也相对减小。相对于方案Ⅱ，其操作简单。综上考虑该电厂为地区电厂，且负荷为腰荷，所以主接线方式采用方案Ⅰ。3主变压器确定3.1主变压器台数：根据方案Ⅰ，该发电厂装设一台三绕组变压器和一台双绕组变压器，以充分保证供电可靠性。3.2主变压器的容量：发电厂具体情况：10KV侧，三绕组变压器的确定：，，则,；双绕组变压器的确定：，，10KV侧最小负荷为24MW。。3.3主变压器的形式：一般情况下采用三相式变压器，根据以上分析，具有三种电压等级的发电厂，查三绕组变压器技术数据表，选择型号为：，查双绕组变压器技术数据表，选择型号为：.表2三绕组变压器技术参数：型号连结组别号额定电压高/中/低容量比短路电压百分数242/121/10.5100/100/50表3双绕组变压器技术参数：型号额定容量（kVA）连结组别号额定电压高/低短路电压百分数短路电抗标幺值9000010.50.1174短路电流的计算4.1短路电流的计算方法对应系统最大运行方式，按无限大容量系统，进行相关短路点的三相短路电流计算，求得、、值。三相短路电流；——三相短路冲击电流，用来校验电器和母线的动稳定。——三相短路全电流最大有效值，用来校验电器和载流导体的热稳定。——三相短路容量，用来校验断路器和开断容量以及判断容量是否超过规定值，作为选择限流电抗器的依据。注：选取基准容量为——基准容量（）——所在线路的平均电压（）按电压等级计算短路电流，该系统共有三个电压等级，故有三个短路电流，短路电流的具体计算过程见附录Ａ。等值电抗图如图3所示：图3等值电抗图4.2短路电流计算过程短路电流计算过程见附录24.3短路电流计算结果短路电流计算结果表4所示：表4短路电流计算结果短路点基准电流（kA）支路名称标幺值有名值（kA）冲击电流（kA）5.5发电机0.1，0.405413.513474.3189.50.50发电机0.3325，1.014.33722.185.5530.251发电机0.217，0.28842275电气设备的选择5.1侧设备选择及校验过程5.1.1选择过程 （1）发电机最大持续工作电流(2)出线最大持续工作电流（3）1号主变低压侧最大持续工作电流根据以上计算数据，设备选择如下：①断路器查高压断路器技术数据，选择型断路器，其主要参数额定开断电流,极限通过电流峰值，热稳定电流。②隔离开关查高压隔离开关技术数据，选择型隔离开关，其主要参数极限通过电流峰值，热稳定电流。③母线查表，选用3条矩形铝导体，竖放允许电流为4243A,。④出线电缆选择普通粘性浸纸绝缘三芯电缆。⑤出线电抗器查电抗器技术数据，选择型电抗器，其主要参数通过容量。5.2校验过程由附录A中的短路电流计算可知，侧短路电流，短路冲击电流，故。(1)断路器校验热稳定校验：，满足热稳定要求。动稳定校验：,，，满足动稳定要求。（2）隔离开关校验热稳定校验：，满足热稳定要求。动稳定校验：，，，满足动稳定要求。（3）母线校验当环境温度为时，查表得出温度修正系数，则热稳定校验。正常运行时导体温度查表，则满足短路时发热的最小导体截面为满足热稳定要求动稳定校验。，，取，，满足动稳定要求。5.3选择设备过程与计算选择设备过程与计算见附录25.4选择设备明细表5.4.110kv侧主要电气设备：表510kv侧主要电气设备设备名称型号主要参数设备台数断路器（）额定开断电流,极限通过电流峰值，热稳定电流12隔离开关（）极限通过电流峰值，热稳定电流24母线3条矩形铝导体竖放允许电流为，2电缆普通粘性浸纸绝缘三芯电缆截面积8电抗器通过容量85.4.2110kv侧主要电气设备：表6110kv侧主要电气设备设备名称型号主要参数设备台数断路器（）额定开断电流极限通过电流峰值、热稳定电流4隔离开关（）SW4-110D/1000-80极限通过电流峰值热稳定电流11母线单条矩形铝导体竖放允许电流为，25.4.3220kv侧主要电气设备：表7220kv侧主要电气设备设备名称型号主要参数设备台数断路器（）额定开断电流极限通过电流峰值热稳定电流4隔离开关（）极限通过电流峰值热稳定电流7母线单条矩形铝导体竖放允许电流为，15.5电气设备清单：表8电气设备清单设备名称型号设备台数断路器（）1244隔离开关（）SW4-110D/1000-8024117母线BLV-50*43电抗器86设计总结通过本次为期一周多的课程设计，我再一次认真的学习了《发电厂电气部分》这门学科及其相关学科，总结了从初学到现在的学习心得，感觉受益匪浅。完成课程设计的过程中，我学习到如何从理论部分较好的过渡到实际设计当中，从分析原始资料到如何更加合理的选择可靠性高的接线方式、灵活性高的运行方式以及实用性强和经济性好的设计方案。在这之间，我仔细查阅了不少参考学习资料，根据我此次设计的内容和联系设备的一些实际参数情况进而选择主接线图和主变压器，虽然期间我也耗费了不少精力对其进行修改和变换，但却为后来的选择其他电器设备做好了铺垫，没有多走弯路，从而以简单易行的方式达到了设计的要求和目的。最后，因为我个人的知识浅薄和对电气行业的认识有限，所以设计中的不完美处还请老师多提宝贵建议。也在此感谢老师和同学对我的设计指导。参考文献[1]熊信银.发电厂电气部分[M].北京：中国电力出版社,2009:55～106[2]楼樟达,李扬.发电厂电气设备[M].北京：中国电力出版社,1998：55～129，321～452[3]何仰赞,温增银.电力系统分析[M].武汉：华中科技大学出版社,2002：152～195[4]西安交通大学等六院校.电力系统计算[M].北京：水利电力出版社，1999：25～65[5]AtaElahi.NetwerkCommunicationsTechnology(英文影印版)[M].北京：中国水利水电出版社，1997：10～69[6]周强,易先举,汪祖禄.火力发电厂发电机—变压器组保护技术方案[J].电力系统自动化,1999,6:22~25[7]卓乐友.电力工程电气设计200例[M].北京：中国电力出版社,2004：65～125，158～362附录1附录21电抗计算选取基准容量为,————基准容量（MVA）————所在线路平均电压（kV）均采用标幺值算法，省去“*”。,,,,2各母线上短路时短路电流的计算2.1母线上发生短路时（点）短路电流的计算将系统电抗图简化并计算：图4点短路时等值电路电抗化简图2.2母线上发生短路时（点）短路电流的计算将系统电抗图简化并计算：图5点短路时等值电路电抗化简图2.3母线上发生短路时（点）短路电流的计算将系统电抗图简化并计算：图6点短路时等值电路电抗化简图3各母线上短路点电流的折算3.1各点基准电流：点：点：点：3.2各点电流：点：点:点:3.3各点冲击电流：点：点:点:附录31侧设备选择及校验过程1.1选择过程2号主变压器侧最大持续工作电流,出线最大持续工作电流，根据以上计算数据，设备选择如下：（1）断路器查高压断路器技术数据，选择型断路器，其主要参数额定开断电流，极限通过电流峰值，热稳定电流。（2）隔离开关查高压隔离开关技术数据，选择型隔离开关，其主要参数极限通过电流峰值，热稳定电流。（3）母线查表，选用单条矩形铝导体，竖放允许电流为586A,。1.2校验过程由附录1中短路电流计算可知，侧短路电流，短路冲击电流，故。（1）断路器校验热稳定校验：，满足热稳定要求。动稳定校验：,，，满足动稳定要求。（2）隔离开关校验热稳定校验：，满足热稳定要求。动稳定校验：,，，满足动稳定要求。（3）母线校验当环境温度为时，查表得出温度修正系数，则热稳定校验。正常运行时导体温度查表，则满足短路时发热的最小导体截面为，满足热稳定要求动稳定校验。，，取，，满足动稳定要求。2220kv侧设备选择及校验过程2.1选择过程2号主变压器侧最大持续工作电流,出线最大持续工作电流，根据以上计算过程，设备选择如下：（1）断路器查高压断路器技术数据，选择型断路器，其主要参数额定开断电流，极限通过电流峰值，热稳定电流。（2）隔离开关查高压隔离开关技术数据，选择型隔离开关，其主要参数极限通过电流峰值，热稳定电流。（3）母线查表，选用单条矩形铝导体，竖放允许电流为586A,。2.2校验过程根据附录1中短路电流计算可知，侧短路电流，短路冲击电流，故。（1）断路器校验热稳定校验：，满足热稳定要求。动稳定校验：,，，满足动稳定要求。（2）隔离开关校验热稳定校验：，满足热稳定要求。动稳定校验：,，，满足动稳定要求。（3）母线校验当环境温度为时，查表得出温度修正系数，则热稳定校验。正常运行时导体温度查表，则满足短路时发热的最小导体截面为，满足热稳定要求动稳定校验。，，取，，满足动稳定要求。发电厂电气部分课程设计成绩评价表课程名称发电厂电气部分题目名称电气主接线设计学生姓名高文土学号B2011052222指导教师姓名黄