p凝汽式火電廠電氣一次部分設(shè)計

1、前言························2摘要························3設(shè)計任務(wù)書&

2、#183;····················41. 電氣主接線···················51.1 系統(tǒng)與負荷資料分析······&#

3、183;·······51.2 主接線方案的選擇···············51.3 廠用電接線方式的選擇·············81.4 變壓器的選擇與計算·······&#

4、183;······93. 電氣設(shè)備的選擇················143.1 電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)則···········143.2 電氣選擇的條件·········

5、83;·····143.3 電氣設(shè)備的選擇···············153.4 電氣設(shè)備選擇的結(jié)果表············164. 配電裝置···········&

6、#183;·······174.1 配電裝置選擇的一般原則···········184.2 配電裝置的選擇及依據(jù)············184.3 主接線中設(shè)備配置的一般原則·········195. 結(jié)束語

7、····················20附錄：短路計算·················21附錄：電氣設(shè)備的校驗·········

8、83;····24附錄 : 設(shè)計總圖參考文獻設(shè)計任務(wù)書凝汽式火電廠電氣設(shè)計1、原始資料凝汽式火電廠一次部分課程設(shè)計1、發(fā)電廠情況：（ 1）中型凝汽式火電廠;（ 2）機組容量與臺數(shù)：4× 50 MW， U N 10.5 Kv;（ 3）電廠所在地區(qū)最高溫度42，年平均溫度25，氣象條件一般；（ 4）機組年利用小時數(shù)Tmax 6500小時/年；（ 5）廠用電率6 %；2、負荷與系統(tǒng)情況：（ 1） 發(fā)電機電壓負荷：最大20MW，最小15MW， cos0.8， Tmax 5200小時；（ 2） 110kV負荷：最大40MW，最小30MW， cos 0.8

9、 5， Tmax 4570小時；（ 3）其余功率送入220kV系統(tǒng)，系統(tǒng)容量3500MW，歸算到發(fā)電廠220 kV 母線上 X "=0.021（ Sj 100MVA；）（ 4）供電回路數(shù)：1） 發(fā)電機電壓：電纜出線6 回， 每回輸送容量按3500KW設(shè)計，長度L=5001000m;2）110kV ：架空線出線6 回，每回輸送容量按6700KW設(shè)計；3） 220kV：架空線一回。（ 5）發(fā)電機出口處主保護動作時間0.1s，后備保護動作時間2s2、設(shè)計任務(wù)2.1 發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計；2.2 廠用電設(shè)計；2.3 短路電流的計算；2.4 主要電氣設(shè)備的選擇。1）分析原始資料（ 每個原始資料

10、最多兩人使用）（ 2）設(shè)計主接線（ 3）設(shè)計廠用電（所用電）接線（ 4）主變壓器（或發(fā)電機）的選擇3、設(shè)計成果3.1 設(shè)計說明書、計算書一份；3.2 圖紙一張。1）主接線圖一張、含主變、廠（ 所 ） 用電（ 2）設(shè)計說明書一份電力行業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，國家“十一五”計劃著重發(fā)展火電、水電、核電，高質(zhì)量的電力資源和可靠的供電水平是衡量電力行業(yè)發(fā)展的指標(biāo)。此次是電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程后的一次綜合性訓(xùn)練，通過課程設(shè)計的實踐來鞏固 “發(fā)電廠電氣部分” 、 “電力系統(tǒng)分析”等課程的理論知識。同時，熟悉國家能源開發(fā)策略和有關(guān)的技術(shù)規(guī)范、規(guī)定、導(dǎo)則等。做好設(shè)計工作對工程的建設(shè)的工期、質(zhì)量、 投資費用和建

11、成投產(chǎn)后的運行安全可靠性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟效益，起著決定性的作用。本設(shè)計是針對凝汽式火電廠的要求來進行配置的，它主要包括了三大部分，分別為電氣主接線的設(shè)計、廠用電接線的設(shè)計、主變壓器的選擇。由于本人水平有限，掌握資料不全，難免會在設(shè)計中出現(xiàn)各種錯誤與不足，希望各位提出，以修改更正。摘要摘要: 本次凝汽式火電廠電氣設(shè)計是在老師的指導(dǎo)下，以自己平時所學(xué)的理論知識為基礎(chǔ)，結(jié)合相關(guān)專業(yè)用書按照工程設(shè)計程序綜合考慮而設(shè)計的。由主接線部分和和廠用電接線部分組成。首先，分析原始資料，擬定幾種主接線接線方案，進行比較，綜合考慮可靠性、靈活性和經(jīng)濟性，選擇最優(yōu)方案，確定廠用電的接線形式和電壓等級。接著， 根據(jù)發(fā)電

12、機容量、負荷容量和廠用電率分別確定主變壓器的型號，容量， 臺數(shù)， 列出技術(shù)參數(shù)表。綜合各個步驟繪制出電氣主接線圖。關(guān)鍵字： 發(fā)電機、變壓器、主接線型式、電流互感器。凝汽式火電廠一次部分課程設(shè)計13一、電氣主接線1.1 原始資料分析： (1)凝汽式發(fā)電廠的規(guī)模 裝機容量：裝機4 臺，每臺容量為50MW， U N 10.5kv 機組年利用小時數(shù)：Tmax=6500h/a氣象條件：發(fā)電廠所在地最高溫度42C，年平均溫度25 度，氣象條件一般 廠用電率：6% 負荷及電力系統(tǒng)連接情況 220KV 電壓等級：架空線1 回，最大輸送20MW，最小輸送15MW， Tmax=5200h/a， cos =0.8。

13、 110KV 電壓等級：架空線6 回，最大輸送40MW，最小輸送30MW， Tmax=4570h/a， cos =0.85。Xiao3、系統(tǒng)容量3500MW設(shè)計電廠為中型凝汽式火電廠，其容量為4× 50=200MW，最大單機容量為50MW， 即有中型容量規(guī)模，中型機組的特點，年利用小時數(shù)為6000h/a>5000h/a，又為火電廠，在系統(tǒng)中將主要承擔(dān)基荷，故該廠主接線務(wù)必考慮其可靠性及經(jīng)濟性。它占電力系統(tǒng)總?cè)萘?00/（ 3500+200）×100%=5.4%< 6%，未超過系統(tǒng)的事故備用10%和事故檢修備用容量8%15%， 所以雖然該電廠的負荷類型為基荷但是在

14、系統(tǒng)中并不承擔(dān)主要地位，所以應(yīng)該設(shè)計時應(yīng)該在保證可靠下優(yōu)先考慮其經(jīng)濟性。表 1-1 發(fā)電機的參數(shù)發(fā)電機視在功率 （ MW）有功功率 （ MW ）額定電壓 （ KV ）額定電流（ A）功率因素COS電抗值X” d(%)QFN-50-4117.51001050064750.8512 151.2主接線方案的選擇電氣主接線的設(shè)計原則是：應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠和變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用， 首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠性運行經(jīng)濟調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級、進出線回路數(shù)、供電負荷的重要性、保證供需平衡、電路系統(tǒng)線路容量、電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)劃與要求等條件確定。對電氣主接線的主要要

15、求，包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三方面：可靠性衡量可靠性的指標(biāo)，一般是根據(jù)主接型式及主要設(shè)備操作的可能方式，按一定規(guī)律算出“不允許”事件發(fā)生地規(guī)律，停運的持續(xù)時間期望值等指標(biāo)，對幾種主接型式中擇優(yōu)?？煽堪踩请娏ιa(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本要求。它可以從以下幾方面考慮：發(fā)電廠或者變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用；發(fā)電廠和變電所接入電力系統(tǒng)的方式；發(fā)電廠和變電所的運行方式及負荷性質(zhì)；設(shè)備的可靠性程度直接影響著主接線的可靠性；長期實踐運行經(jīng)驗的積累是提高可靠性的重要條件。靈活性主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。調(diào)度時，應(yīng)操作方便的基本要求，既能靈活的投入或切除某些機組、變器或

16、線路，調(diào)配電源和負荷，又能滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式及特殊運行方式下的調(diào)度要求；檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備，進行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電；擴建時，可以容易地從初期接線過渡到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入新裝機組、變壓器或線路而不互相干擾，并且對一次和二次部分的改建工作量最少。經(jīng)濟性主接線應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下作到經(jīng)濟合理。一般從以下幾方面考慮。投資??；占地面積少；電能損耗少。此外，在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中，要避免建立復(fù)雜的操作樞紐，為簡化主接線，發(fā)電廠、變電所接入系統(tǒng)的電壓等級一般不超過兩種。發(fā)電、 供電可靠性是發(fā)電

17、廠生產(chǎn)的首要問題，主接線的設(shè)計首先應(yīng)保證其滿發(fā)、滿供、不積壓發(fā)電能力，同時盡可能減少傳輸能量過程中的損失，以保證供電連續(xù)性。為此，對大、中型發(fā)電廠主接線的可靠性，應(yīng)從以下幾方面考慮：斷路器檢修時，是否影響連續(xù)供電；線路、斷路器或母線故障，以及在母線檢修時，造成饋線停運的回路數(shù)少和停電時間的長短，能否滿足重要的，類負荷對供電的要求；本發(fā)電廠有無全廠停電的可能性；大型機組突然停電對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響與產(chǎn)生的后果等因素。對于主接型式的具體選擇可以根據(jù)DL5000 2000火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程綜合發(fā)電廠的具體要求確定。在此設(shè)計中可以參考一下相關(guān)規(guī)定：1. 發(fā)電機電壓母線可采用雙母線或雙母線分段的

18、接線方式。為了限制短路電流， 可在母線分段回路中安裝電抗器。如不滿足要求，可在發(fā)電機或主變壓器回路中裝設(shè)分裂電抗器，也可在直配線上安裝電抗器。2. 容量為200 300MW 的發(fā)電機與雙繞組變壓器為單元連接時，在發(fā)電機與變壓器之間不應(yīng)裝設(shè)斷路器、負荷開關(guān)或隔離開關(guān)，但應(yīng)有可拆連接點。3. 采用單母線或雙母線的110 220kV 配電裝置，當(dāng)斷路器為少油型或壓縮空氣型時，除斷路器有條件停電檢修外，應(yīng)設(shè)置旁路設(shè)施；當(dāng) 220kV 出線在 4 回及以上、 110kV 出線在6回及以上時，宜采用帶專用旁路斷路器的旁路母線。當(dāng)斷路器為六氟化硫(SF6)型時，可根據(jù)系統(tǒng)、設(shè)備、布置等具體情況，有條件時可不

19、設(shè)旁路設(shè)施；當(dāng)需要設(shè)置旁路設(shè)施，且220kV出線在6 回及以上、110kV 出線在 8 回及以上時，可采用帶專用旁路斷路器的旁路母線。110KV 電壓級：出線回路數(shù)12 回 >4 回且為 I 級負荷，Tmax=4500h/a，為使其出線斷路器檢修時不停電，應(yīng)采用雙母分段或雙母帶旁路，以保證其供電的可靠性和靈活性。220KV 電壓級：出線回路數(shù)6 回 >4 回且為 I 級負荷，Tmax=5000h/a，應(yīng)采用雙母帶旁路或一臺半。擬訂兩方案如表1-1，具體接線方式見附錄。表 1-2 擬定的兩種方案電壓等級方案方案110KV雙母分段雙母帶旁路220KV雙母帶旁路一臺半關(guān)于所選幾種主接線型

20、式各自的優(yōu)點與缺點如下所述：雙母分段：具有比雙母接線更高的可靠性，占地面積較少，但操作較復(fù)雜，并增加了斷路器的數(shù)量，誤操作的可能性要相對較大，配電裝置投資較大。雙母帶旁路：和雙母分段相比較，該接法主要優(yōu)點在與能使每個回路不斷電的情況下檢修斷路器，但是其占地面積較大。一臺半斷路器接線：通常用于330KV 500KV配電裝置中，具有很高的可靠性， 任意母線或斷路器檢修都不至于斷電，運行簡單，操作方便，但是投資大。DL5000 2000火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程中如下規(guī)定：當(dāng)采用雙母分段接線方式不能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和地區(qū)供電可靠性的要求，且技術(shù)經(jīng)濟合理時，容量為 300MW 以上機組發(fā)電廠的200KV

21、 配電裝置可以采用一個半接線方式。綜上考慮該電廠為地區(qū)電廠，且負荷為基荷，所以主接方式采用方案。1.3 廠用電接線方式的選擇1.3.1 廠用電接線總的要求：發(fā)電廠的廠用電系統(tǒng)和設(shè)備選擇，直接關(guān)系到電廠的安全運行和設(shè)備的可靠，對他的主要要求有： 保證廠用電源的可靠性，各機組的廠用系統(tǒng)應(yīng)該相對獨立，防止一臺機組廠用點母線故障，影響其他機組的正常運行。 應(yīng)對廠用電源保證足夠的容量裕度。 要考慮全廠的擴建和發(fā)展規(guī)劃，對全廠公用系統(tǒng)的容量應(yīng)滿足擴建的要求，留有適量的裕度。 調(diào)度靈活可靠，檢修調(diào)試安全方便。 設(shè)備選用合理、技術(shù)先進、注意節(jié)約資源。1.3.2 廠用電接線方式選擇根據(jù)DL5000 2000火力

22、發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程規(guī)定：“容量為 125MW 及以下的機組，其廠用分支應(yīng)裝設(shè)斷路器，220 300MW機組的高壓廠用工作電源應(yīng)采用一臺分裂繞組的變壓器供電?！庇捎趪鴥?nèi)300MW及以下電廠，高壓電廠用母線多為6KV，所以本設(shè)計高壓廠用母線采用6KV等級。1.3.3 廠用系統(tǒng)中性點接地6KV 中性點有四種接地方式，分別是： 中性點不接地、中性點經(jīng)高阻接地、中電阻接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地。目前大容量機組發(fā)電廠，6KV 廠用網(wǎng)絡(luò)較大，電容電流較大，經(jīng)計算都在8 10A甚至更大，故6KV中性點步步接地或經(jīng)消弧線圈接地方式較少，多采用高阻接地或中阻接地的方式。在沒有中性點可供接地的高壓廠用系統(tǒng)，通常采用

23、專用接地變壓器，此時采用間接接入電阻的辦法為佳。設(shè)計采用的為一般的中阻接地方式。1.4 變壓器的選擇與計算1.4.1 變壓器容量的確定原則接有發(fā)電機電壓母線接線的主變壓器容量的確定的原則連接在發(fā)電機電壓母線與系統(tǒng)之間的主變壓器的容量，應(yīng)考慮以下因素：發(fā)電機全部投入運行時，在滿足發(fā)電機電壓供電的日最小負荷，并扣除廠用負荷后，主變壓器應(yīng)能將發(fā)電機電壓母線的剩余有功和無功容量送入系統(tǒng)。接在發(fā)電機電壓母線上的最大一臺機組檢修或故障時，主變壓器應(yīng)能從電力系統(tǒng)倒送功率，保證發(fā)電機電壓母線上最大負荷的需要。若發(fā)電機電壓母線上接有兩臺或以上的主變壓器時，當(dāng)其中容量最大的一臺因故退出運行時，其它主變壓器在允許正

24、常過負荷范圍內(nèi)，應(yīng)能輸送母線剩余功率的70%以上。主變壓器型式的選擇原則相數(shù)的確定在 330KV 及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器。若受到限制時，則宜選用兩臺小容量的三相變壓器取代一臺大容量三相變壓器，或者選用單相變壓器。組數(shù)的確定一般當(dāng)最大機組容量為125MW 及以下的發(fā)電廠多采用三繞組變壓器，但三繞組變壓器的每個繞組的通過容量應(yīng)達到該變壓器額定容量的15%以上。對于最大機組為200MW 以上的發(fā)電廠，一般以采用雙繞組變壓器加聯(lián)絡(luò)變壓器更為合理。其聯(lián)絡(luò)變壓器宜選用三繞組變壓器。繞組接線組別的確定變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)的相位一致，否則，不能并列運行。我國110KV 及以上電

25、壓，變壓器三相繞組都采用“YN ”連接， 35KV 采用“Y ”連接，其中性點多通過消弧線圈接地，35KV 以下高壓電壓，變壓器三相繞組都采用“D”連接。變壓器型號的表示方法：變壓器產(chǎn)品代號含義：KVA)S 三相 F 風(fēng)冷卻裝置 P 強迫油循環(huán) S 三繞組根據(jù)以上繞組連接方式的原則，主變壓器接線組別一般都采用YN ， d11 常規(guī)接線。為使變壓器型號易選，常將兩臺容量相同的發(fā)電機接在同一側(cè)，故將2 臺100MW 的發(fā)電機接在110KV側(cè)， 2臺 200MW 的發(fā)電機接在220KV 側(cè)， 容量可通過聯(lián)絡(luò)變壓器傳送。變壓器容量的確定：S=(PG P 廠 )×(1+10%) /cosST1

26、， 2=(100 100× 8%)× 1.1/0.85=119.06MWST3， 4=(200 200× 8%)× 1.1/0.85=238.12MW故與 100MW 發(fā)電機相連的變壓器的容量為120MW與 200MW 發(fā)電機相連的變壓器的容量為240MW與 110KV 側(cè)相連的變壓器選擇為SFP7 120000/110； 與 220KV 側(cè)相連的變壓器選擇為SFP7 240000/220。其參數(shù)見表1.3表 1-3 變壓器型號與參數(shù)變 壓 器型 號額定容量( MVA)額定 電壓阻抗電壓( %)聯(lián)結(jié)組高壓 (KV)低壓(KV)T-1,2SFP7-1200

27、00/11012012110.510.5YN, d11T-3,4SFP7-240000/22024022015.7514YN,(242) ± 2× 2.5%d11T-5SFPS-150000/220150242± 2×2.5%121/10 .5U13=23.5U12=14.5U23=8YN, yn0, d11T-6,7SF7-16000/101610.56.310.5Yy， n0T-8,9SFF7-31.5/15.7531.515.75± 2 × 2.5%6.39.5Yn,y n0,d 11聯(lián)絡(luò)變壓器容量應(yīng)能滿足兩種電壓網(wǎng)絡(luò)在各種不同

28、運行方式下，網(wǎng)絡(luò)間的有功功率和無功功率的交換。聯(lián)絡(luò)變壓器容量一般不應(yīng)小于接在兩種電壓母線上最大一臺機組的容量，以保證最大一臺機組故障或檢修，通過聯(lián)絡(luò)變壓器來滿足本側(cè)負荷的要求，同時，也可在線路檢修或故障時，通過聯(lián)絡(luò)變壓器將剩余容量送入另一系統(tǒng)。聯(lián)絡(luò)變壓器為了布置和引線方便，通常只選一臺，在中性點接地方式允許條件下，以選自耦變壓器為宜(該設(shè)計采用三繞組變壓器)。其第三繞組，及低壓繞組兼作廠用備用電源或引接無功補償裝置。由設(shè)計任務(wù)書可知220KV 等級最大負荷為320MW，最小負荷為280MW，110KV 等級最大負荷為220MW，最小為180MW，所以應(yīng)該將兩臺200MW 的發(fā)電機接入220KV

29、 母線，而將兩臺110MW 發(fā)電機接入110KV 母線，所以聯(lián)絡(luò)變壓器的潮流方向為高壓向低壓和低壓，傳輸?shù)淖畲笕萘繛?400-280-400*8%)，所以聯(lián)絡(luò)變壓器的容量應(yīng)該是ST =(400-280-400*8%)*1.1/0.85=114MW。220KV 與 10000MW 系統(tǒng)相聯(lián)，所以當(dāng)一臺200MW 的發(fā)電機出現(xiàn)故障時，由系統(tǒng)想220KV 等級負荷提供功率，當(dāng)一臺100MW 的發(fā)電機出現(xiàn)故障時，110KV 剩余負荷由220KV 母線提供，所以聯(lián)絡(luò)變壓器的容量可以不大于200MW。St=(220-100)*1.1=132MW所以聯(lián)絡(luò)變壓器的容量取150MW，即可用SFPS-150000/220型變壓器。1.4.3廠用變壓器的選擇：廠用電分別從兩臺發(fā)電機取得電源，所以， 需要兩臺；在聯(lián)絡(luò)變壓器的選型當(dāng)中，低壓側(cè)電壓是10.5KV，所以也需要兩臺變壓器。本設(shè)計采用廠用電母線分段形接線，以提高可靠性，也使調(diào)配靈活。所以，發(fā)電機電壓級的變壓器采用分裂繞組，兩低壓側(cè)分別接到兩段母線上，達到相互備用的效果，而聯(lián)絡(luò)變壓器的