发电厂电气部分200MW地区凝气式火力发电厂电气设计

200MW地区凝气式火力发电厂电气设计 1 2 3 4 5主接线方案拟定 5主接线方案确定 5 主变压器台数 7主变压器的容量 7主变压器的形式 7 8短路计算的目的 8短路电流计算的条件 8短路电流的计算方法 8六、主要电气设备的选择 电气设备选择的原则 电气设备选择的条件 电气设备选择明细表 1、发电厂状况：(1)200MW地区凝汽式火电厂；2、负荷与系统状况：(3)剩余功率全部送入220kV系统，全部负荷中I类负荷比例为30%,Ⅱ类负荷为40%,Ⅲ类负荷为30%。(二)、设计目的发电厂电气部分课程设计是学习电力系统基础课程后的一次综合性训练，通过课程设计的实践达到：2、熟识国家能源开发策略和有关的技术规范、规定、导则等。3、驾驭发电厂(或变电所)电气部分设计的基本方法和内容。4、学习工程设计说明书的撰写。(三)、任务要求1、分析原始资料2、设计主接线3、计算短路电流4、电气设备选择及校验(四)、设计原则电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际状况，以保证供电牢靠、调度敏捷、满意各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护便利、尽可能的节约投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与牢靠性，坚持牢靠、先进、适用、经济、美观的原则。牢靠性、敏捷性、经济性二、原始资料分析1、本工程状况：设计一座装机容量为200MW的凝汽式火力发电厂。安排安装两台50MW的汽轮发电机组，型号为QFQ-50-2,功率因数为0.8,安装依次为#1、#2机；安装一台100MW的汽轮发电机组，型号为TQN-100-2,功率因数为0.85,安装依次为#3机。2、电力系统状况：率220-24-32-200×6%=152MW送入220kV系统。3、负荷状况：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3～6km;110kV端架空线出线3回；220kV端架空线出线24、环境条件：年平均温度35℃。三、主接线方案确定中中中中中方案Ⅱ图(2)方案I图(1)方案Ⅱ图(2)牢靠性220kV侧采纳单母线接线方式牢靠性较差220kV侧采纳单母分段接线，牢靠性较高220kV侧接两个变压220kV侧接三个变压器，调度便利，但接线稍显困难，经济性费低多的其他协助设备，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侧采纳单母线接线方式，均削减了的数量，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,其操作简洁。综上考虑该电厂为地区电厂，且负荷为腰荷，所以主接线方式采纳方案I。四、主变压器确定1、主变压器台数：依据方案I,该发电厂装设一台三绕组变压器和一台双绕组变压器，以充分保证供电牢靠性。2、主变压器的容量：3、主变压器的形式：一般状况下采纳三相式变压器，依据以上分析，具有三种电压等级的发电厂，查220kV三绕组变压器技术数据表，选择型号为：SFPSLO-120000,查220kV双绕组变压器技术数型号连结组别名额定电低容量比短路电压百分数双绕组变压器技术参数：型号连结组别名低短路电压百分数短路电抗标幺值五、短路电流计算i——三相短路冲击电流，用来校验电器和母线的动稳定。I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。S三相短路容量，用来校验断路器和开断容量以及推断容量是否超过规定值，作为选择限流电抗器的依据。U所在线路的平均电压(kV)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，短路电流的详细计算过程见附录A。等值电抗图如下：短路电流计算结果表如下(计算过程见附录A):短路点基准电流支路名称出名值10kV发电机110kV发电机220kV发电机六、主要电气设备选择1、应能满意正常运行、检修、短路和过电压状况下的要求，并考虑远景发展；2、应按当地环境条件校核；3、应力求技术先进和经济合理；4、与整个工程的建设标准应协调一样；5、同类设备应尽量削减品种；6、选用新产品均应具有牢靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在特别状况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经过上级批准。正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到平安、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应依据工程实际状况，在保证平安牢靠的前提下，主动而稳妥的采纳新技术，并留意节约投资，选择合适的电器。尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，详细选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一样的。电器要能牢靠的工作，必需按正常条件下进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。1、按正常工作条件选择电器①额定电压和最高工作电压②额定电流最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电流的50%～80%;出线回路的Imax除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来实行措施。我国目前生产的电器运用的额定环境温度θ₀=+40℃,如四周环境温度高于+40℃(但≤+60℃)时，其允许电流一般可按每增高1℃,额定电流削减1.8%进行修正，当环境温度低于+40℃时，环境温度每降低1℃,额定电流可增加0.5%,但其最大电流不得超过额定电流的20%。短路电流通过电器时，电器各部分的温度应不超过允许值。满意热稳定的条件为设备名称型号主要参数设备台数断路器(QF)过电流峰值300kA,热稳定电流120kA(5s)隔离开关(QS)极限通过电流峰值200kA,热稳定电流100kA(5s)母线竖放允许电流为4243A2电缆10kV一般粘性浸纸绝缘三芯电缆8电抗器8电压互感器一次绕组额定电压10kV2电流互感器额定电流比(A)2设备名称型号主要参数设备台数极限通过电流峰值55kA、热稳定电流21kA(5s)4隔离开关(QS)热稳定电流21.5kA(5s)母线单条50mm×4mm矩形铝导体2电压互感器一次绕组额定电压二次绕组额定电压2电流互感器额定电流比4设备名称型号主要参数设备台数断路器(QF)极限通过电流峰值热稳定电流21kA(5s)4隔离开关(QS)极限通过电流峰值热稳定电流23.7kA(4s)7母线铝导体1电压互感器一次绕组额定电压二次绕组额定电压1电流互感器额定电流比(A)2通过本次为期一周多的课程设计，我再一次细致的学习了《发电厂电气部分》这门学科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牢靠性高的接线方式、敏捷性高的运行方式以及好用性强和经济性好的设计方案。在这之间，我细致查阅了不少参考学习资料，依据我此次设计的内容和联系设备的一些实际参数状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，从而对于这次课程设计，我在获得更多的专业学问之余，也加强了自己对理论学问的敏捷运用实力，而且我还应做到分析问题精确到位，原理叙述完整清楚，论证计算缜密无误。以及当然，在整个设计中，也有我们组成员间的激烈探讨，经过沟通对比获得不少学习方法和心得，大家同心协力在短短的一周多时间内，完成了这个设计，虽不比完成一份毕业设计在设计时期，我严格要求自己，把这次设计当做是一项总结考核，细致负责的去完成设计任务。这对个人实力发展也非常有益，更有助于以后的生活和学习。所以，我很愉悦的完最终，因为我个人的学问浅薄和对电气行业的相识有限，所以设计中的不完备处还请老附录A短路电流计算选取基准容量为S,=100MVA,U,=UaU———所在线路平均电压(kV)X₁=0.117,X₂=X₃=X,=0.2,X₄=0.02958,X₅=0.07708,X₆=0X₁o=X₆+X,=0.0588+0.2=X₂=X₄+X₁o+X₄*X₁₀/X₅X1₃=X₅+X1o+X₅*X1₀/X₄二、各母线上短路时短路电流的计算X₁₄=X₁+X₄+X₁=0.117+0.02958+0.2588X₁₅=X,+X₁=0.217+0.1155=X₁₆=X₄+X₁₀=0.02958+0.2588=0三、各母线上短路点电流的折算1、各点基准电流：3、各点冲击电流：一、10kV侧设备选择及校验过程1、选择过程(1)、50MW发电机最大持续工作电流(2)、10kV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依据以上计算数据，设备选择如下：①10kV断路器查10kV高压断路器技术数据，选择SN4-10G/5000型断路器，其主要参数额定开断电流105kA,极限通过电流峰值300kA,热稳定电流120kA(5s)。②10kV隔离开关查10kV高压隔离开关技术数据，选择GN10-10T/5000型隔离开关，其主要参数极限通过电流峰值200kA,热稳定电流100kA(5s)。③10kV母线I"=24.309kA④10kV出线电缆选择10kV一般粘性浸纸绝缘三芯电缆。⑤10kV出线电抗器查10kV电抗器技术数据，选择NKL-10-400-3型电抗器，其主要参数通过容量3×2310kVA。⑥10kV电压互感器查10kV电压互感器技术数据，选择JDJ-10型电压互感器，其主要参数一次绕组额定电压10kV,二次绕组额定电压0.1kV。⑦10kV电流互感器查10kV电流互感器技术数据，选择LMC-10型电流互感器，其主要参数额定电流比(A)4000,5000/5。2、校验过程满意热稳定要求。(2)、隔离开关校验热稳定校验：满意热稳定要求。i=189.488kA,i=200kA,ies>i,(3)、母线校验当环境温度为35℃时，查表得出温度修正系数K=0.88,则热稳定校验。正常运行时导体温度查表C=89,则满意短路时发热的最小导体截面为Smm=√Qk·K,/C=546.2<2400(mm²)满意热稳定要求动稳定校验。E=7×10¹0(Pa),N,=3.56二、110kV侧设备选择及校验过程1、选择过程2号主变压器110kV侧最大持续工作电流7(A),110kV出线最大持续工作电流依据以上计算数据，设备选择如下：(1)、110kV断路器查110kV高压断路器技术数据，选择SW4-110/1000型断路器，其主要参数额定开断电流18.4kA,极限通过电流峰值55kA,热稳定电流21kA(5s)。(2)、110kV隔离开关查110kV高压隔离开关技术数据，选择SW4-110D/1000-80型隔离开关，其主要参数极限通过电流峰值80kA,热稳定电流21.5kA(5s)。I"=2.177A(4)、110kV电压互感器查110kV电压互感器技术数据，选择JCC2-110型电压互感器，其主要参数(5)、110kV电流互感器查110kV电流互感器技术数据，选择LCWD-110型电流互感器，其主要参数额定电流比(2×200)~(2×600)/5。2、校验过程I=5.551kA,故(1)、断路器校验热稳定校验：满意热稳定要求。满意热稳定要求。(3)、母线校验当环境温度为35℃时，查表得出温度修正系数K=0.88,则热稳定校验。正常运行时导体温度查表C=94,则满意短路时发热的最小导体截面为Smim=√Qk·K,/c=46.3<200(mm²),满意热稳定要求动稳定校验。E=7×10¹⁰(Pa),N,=3.56,f=150(Hz)取L=1.2m,a=0.75m三、220kV侧设备选择及校验过程1、选择过程2号主变压器220kV侧最大持续工作电流18(A),220kV出线最大持续工作电流依据以上计算过程，设备选择如下：(1)、220kV断路器查220kV高压断路器技术数据，选择SW4-220/1000型断路器，其主要参数额定开断电流18.4kA,极限通过电流峰值55kA,热稳定电流21kA(5s)。(2)、220kV隔离开关查220kV高压隔离开关技术数据，选择GW4-220D/1000-80型隔离开关，其主要参数极限通过电流峰值80kA,热稳定电流23.7kA(4s)。(3)、220kV母线I"=2.2068kA查表，选用单条50mm×4mm矩形铝导体，竖放允许电流为586A,k,=1。查220kV电流互感器技术数据，选择YDR-220型电压互感器，其主要参数一次绕组额定电压220/√3kV,二次绕组额定电压0.1/√3kV。(5)、220kV电流互感器查220kV电流互感器技术数据，选择LCW-220