600MW火力發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計

600MW火力發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計600MW火力發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計600MW火力發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計xxx公司600MW火力發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準審核制定方案設(shè)計，管理制度600MW火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計課題要求1.發(fā)電廠情況裝機兩臺，容量2

x

300MW，發(fā)電機額定電壓20KV，cosφ=，機組年利用小時數(shù)6000h，廠用電率5%，發(fā)電機主保護時間，后備保護時間，環(huán)境條件可不考慮。2.

接入電力系統(tǒng)情況發(fā)電廠除廠用電外，全部送入220KV電力系統(tǒng)，，架空線路4回，系統(tǒng)容量4000MW，通過并網(wǎng)斷路器的最大短路電流：3、廠用電采用6kv及380/220三級電壓摘要本文是對配有2臺300MW汽輪發(fā)電機的大型火電廠一次部分的初步設(shè)計，主要完成了電氣主接線的設(shè)計。包括電氣主接線的形式的比較、選擇；主變壓器、啟動/備用變壓器和高壓廠用變壓器容量計算、臺數(shù)和型號的選擇；高壓電氣設(shè)備的選擇與校驗：廠用電動機選擇等等[1]。文章內(nèi)容主要是對電器設(shè)備的選擇，電器主接線的形式進行分析選擇，對比各種設(shè)備的優(yōu)缺點還有主接線形式的優(yōu)缺點進行最優(yōu)化的選擇篩選，從而得到最好的設(shè)計。當(dāng)然我們選擇設(shè)備還有主接線的時候不能只從理論上進行選擇，還要根據(jù)實際情況選擇，理論上能夠行的通的實際上不一定能夠正常運行，所以我們一定會理論聯(lián)系實際進行設(shè)備接線的篩選，得出最好的設(shè)計。關(guān)鍵詞：主接線設(shè)計電氣設(shè)備選擇變壓器選擇目錄12209第1章緒論 131650第2章發(fā)電機和主變壓器的選擇 241發(fā)電機型號的選擇 221299變壓器的選擇 211045主變壓器的選擇 25967廠用變壓器的選擇 3321啟動變壓器的選擇 422730第3章電氣主接線設(shè)計 528675電氣主接線方案比較 530476電氣主接線方案確定，發(fā)電廠電氣主接線圖 818754第4章主要電器設(shè)備的選擇 929786斷路器的選擇 918133隔離開關(guān)的選擇 1026953第5章廠用變壓器主接線設(shè)計 1113485廠用電接線要求 1130962廠用電接線的設(shè)計原則 1115556采用不設(shè)公用負荷母線接線 1129598結(jié)論 1327531參考文獻 141031附錄 15 第1章緒論電能一種清潔的二次能源。由于電能不僅便于輸送和分配，易于轉(zhuǎn)換為其它的能源，而且便于控制、管理和調(diào)度,易于實現(xiàn)自動化。因此，電能已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟、社會生產(chǎn)和人民生活的各個方面。絕大多數(shù)電能都由電力系統(tǒng)中發(fā)電廠提供，電力工業(yè)已成為我國實現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，得到迅猛發(fā)展。電能是一種清潔的二次能源。由于電能不僅便于輸送和分配，易于轉(zhuǎn)換為其它的能源，而且便于控制、管理和調(diào)度,易于實現(xiàn)自動化。因此，電能已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟、社會生產(chǎn)和人民生活的各個方面。絕大多數(shù)電能都由電力系統(tǒng)中發(fā)電廠提供，電力工業(yè)已成為我國實現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，得到迅猛發(fā)展。本設(shè)計的主要內(nèi)容包括：通過原始資料分析和方案比較，確定發(fā)電廠的電氣主接線。計算短路電流，并根據(jù)計算結(jié)果來選擇和效驗主要電氣設(shè)備。到2003年底，我國發(fā)電機裝機容量達38450萬千瓦，發(fā)電量達19080億度，居世界第2位。工業(yè)用電量已占全部用電量的50～70%，是電力系統(tǒng)的最大電能用戶，供配電系統(tǒng)的任務(wù)就是企業(yè)所需電能的供應(yīng)和分配。電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，使高效、無污染、使用方便、易于調(diào)控的電能得到廣泛應(yīng)用，推動了社會生產(chǎn)各個領(lǐng)域的變化，開創(chuàng)了電力時代，發(fā)生了第二次技術(shù)革命。電力系統(tǒng)的規(guī)模和技術(shù)水準已成為一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平的標志之一。我國的電力系統(tǒng)從50年代開始迅速發(fā)展。到1991年底，電力系統(tǒng)裝機容量為14600萬千瓦，年發(fā)電量為6750億千瓦時，均居世界第四位。輸電線路以220千伏、330千伏和500千伏為網(wǎng)絡(luò)骨干，形成4個裝機容量超過1500萬千瓦的大區(qū)電力系統(tǒng)和9個超過百萬千的省電力系統(tǒng)，大區(qū)之間的聯(lián)網(wǎng)工作也已開始。此外，1989年，臺灣省建立了裝機容量為1659萬千瓦的電力系統(tǒng)[3]。電力系統(tǒng)要實現(xiàn)很好我們服務(wù)的功能，就需在各個環(huán)節(jié)和不同層次設(shè)置相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，以便對電能的生產(chǎn)和輸運過程進行測量、調(diào)節(jié)、

控制、保護、通信和調(diào)度，確保用戶獲得安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)的電能。所以我們就需要設(shè)計一個安全可靠的電力系統(tǒng)，所以本次我設(shè)計了600MW火力發(fā)電廠的電氣部分。

第2章發(fā)電機和主變壓器的選擇發(fā)電機型號的選擇根據(jù)要求選用的發(fā)電機容量為300MW，選擇發(fā)出的電壓為20KV，所以選擇發(fā)電機型號為QFSN-300-2。其主要技術(shù)參數(shù)如下[5]：表發(fā)電機主要技術(shù)參數(shù)型號額定功率（MW）額定電壓（KV）額定電流（A）功率因數(shù)轉(zhuǎn)速（r/min）同步電抗（%）瞬變電抗（%）超瞬變電抗（%）QFSN-300-230020101903000裝機容量：2x300MW臺數(shù)：2臺年利用小時數(shù)：6000h/年變壓器的選擇主變壓器的選擇（1）單元接線的主變壓器容量的確定原則單元接線時主變壓器應(yīng)按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%的裕度來確定。采用擴大單元接線時，應(yīng)盡可能采用分裂繞組變壓器，其容量亦應(yīng)按單元接線的計算原則算出的兩臺機容量之和來確定。（2）變壓器臺數(shù)的確定原則 通常與系統(tǒng)具有強聯(lián)系的大、中型發(fā)電廠和重要變電所，在一種電壓等級下，主變壓器應(yīng)不少于2臺。考慮到本電廠有2臺300MW發(fā)電機，且電廠和系統(tǒng)有較強聯(lián)系，故220KV電壓等級接兩臺主變壓器[6]。（3）主變壓氣的選擇原則：a.相數(shù)容量為300MW及以下機組單元連接的主變壓器和330KV及以下的電力系統(tǒng)中，一般都選用三相變壓器。因為單相變壓器組相對投資大、占地多、運行損耗也比較大，同時配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也增加了維修工作量。b.繞組與結(jié)構(gòu)發(fā)電廠以兩種升高電壓級向用戶供電或與系統(tǒng)連接時，可以采用2臺雙繞組變壓器或三繞組變壓器。c.繞組聯(lián)結(jié)組號變壓器三相繞組的聯(lián)結(jié)組號必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。主變壓器選擇220k雙繞組變壓器，其主要技術(shù)參數(shù)如下：表220kV雙繞組變壓器技術(shù)參數(shù)型號額定容量(KVA)額定電壓（KV）連接組損耗（KW)空載電流（%）阻抗電壓（%）總重（t）高壓低壓空載短路SFP7-360000/22036000020YNd11195860246廠用變壓器的選擇為保證發(fā)電機電壓出線供電可靠，接在發(fā)電機電壓母線上的主變壓器一般不少于兩臺。在計算通過主變壓器的總?cè)萘繒r，至少應(yīng)考慮5年內(nèi)負荷的發(fā)展需要，并要求：在發(fā)電機電壓母線上的負荷為最小時，能將剩余功率送入電力系統(tǒng)；發(fā)電機電壓母線上最大一臺發(fā)電機停運時，能滿足發(fā)電機電壓的最大負荷用電需要；因系統(tǒng)經(jīng)濟運行而需限制本廠出力時，亦應(yīng)滿足發(fā)電機電壓的最大負荷用電[7]。對潮流方向不固定的變壓器，經(jīng)計算采用普通變壓器不能滿足調(diào)壓要求是，可采用有載調(diào)壓變壓器。（1）.額定電壓廠用變壓器的額定電壓應(yīng)根據(jù)廠用電系統(tǒng)的電壓等級和電源引線處的電壓確定，變壓器的一二次額定電壓必須與引接電源電壓和廠用網(wǎng)絡(luò)相一致。（2）.工作變壓器的臺數(shù)和型式高壓繞組低壓繞組式中：為廠用變壓器高壓繞組額定容量)；為廠用變壓器分裂繞組額定容量；為廠用變壓器分裂繞組計算負荷)；分裂繞組兩分支重復(fù)計算負荷)。預(yù)留10%的裕度選擇:發(fā)電機容量廠用電發(fā)電機的額定功率（3）高壓廠用備用變壓器容量[8]高壓常用備用變壓器或啟動變壓器應(yīng)與最大一臺高壓廠用工作變壓器的容量相同。（4）低壓廠用工作變壓器容量?？砂聪率竭x擇變壓器容量：式中為低壓廠用工作變壓器容量)；為變壓器溫度修正系數(shù)。（5）廠用變壓器的阻抗一般要求阻抗應(yīng)大于10%廠用工作變壓器選用分裂繞組變壓器。表分裂繞組變壓器技術(shù)參數(shù)型號額定容量（KA）容量比（%）高壓（KV）低壓（KV）連接組空載損耗（KW）短路損耗（KW）空載電流（%）阻抗電壓（%）高低SFF7-40000/2040000/220000%Dyn1-yn118/啟動變壓器的選擇 表雙繞組變壓器技術(shù)參數(shù)型號額定容量(KVA)高壓(KV)低壓(KV)連接組空載損耗(KW)短路損耗(KW)空載電流(%)阻抗電壓(%)SFP7-40000/22040000220+%Ynd1152175第3章電氣主接線設(shè)計電器主接線設(shè)計的基本要求，概括的說包括可靠性、靈活性、經(jīng)濟性三方面。（1）可靠性安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本要求。停電不僅使發(fā)電廠造成損失，而且對國民經(jīng)濟各部門帶來的損失將更加嚴重，在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，故障停電的經(jīng)濟損失是實時電價的數(shù)十倍，乃至上百倍，至于導(dǎo)致人身傷亡、設(shè)備損壞、產(chǎn)品報銷、城市生活混論等經(jīng)濟損失和社會影響更是難以估量。因此，主接線的接線形式必須保證供電可靠。（2）靈活性操作的方便性。電氣主接線的基本要求條件下，接線簡單，操作方便，盡可能的使操作步驟少，以便于運行人員掌握，不至于在操作過程中出差錯。倒閘的方便性。要在發(fā)生事故的時候，要能盡快的切出故障，使停電時間最短，影響范圍最小，不致過多的影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。擴建的方便性。設(shè)計時不僅要考慮最終接線的實現(xiàn)，還要考慮到從初期接線過度到最終接線的可能和分階段施工的可行方案，使其盡可能的不影響連續(xù)供電或在停電時間最短的情況下，將來可順利完成過渡方案的實施，使改造工作量最少。（3）經(jīng)濟性節(jié)省一次投資。主接線應(yīng)簡單清晰，并要適當(dāng)采用限制短路電流的措施，以節(jié)省開關(guān)電器數(shù)量、選用廉價的電器或情形電器，以便降低投資。電氣主接線方案比較擬定三種方案：方案一：300MW發(fā)電機G-1，G-2通過雙繞組的變壓器與220kv母線相連，220kv電壓級出線為4回，因此其供電要從分考慮其可靠性，所以我們采用雙母線接線。這樣一來就避免了斷路器檢修時，不影響對系統(tǒng)的供電，斷路器或母線故障以及母線檢修時，減少停運的回路數(shù)和停運時間，保證了可靠的供電可靠性[9]。圖雙母線接線方案二：有方案一，我們很容易想到220kv母線采用雙母帶旁路母線連接的方式優(yōu)點：（1）供電可靠。通過母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后能迅速恢復(fù)供電，檢修任一接入旁路進出線的斷路器時，該回路不停電。（2）調(diào)度靈活。各個電源和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活的適應(yīng)系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的要求。（3）擴建方便。（4）便于試驗。當(dāng)個別回路需要單獨進行試驗時，可將該回路分開，單獨接至一組母線上。（5）此種接線可以保證使某一回路檢修時，不中斷對外供電及操作簡便。缺點：（1）增加一組母線、一臺斷路器和若干臺隔離開關(guān)。（2）增大了投資和占地面積.（3）當(dāng)母線故障和檢修時，容易誤操作。（4）接線所用設(shè)備多（特別是隔離開關(guān)），配電裝置復(fù)雜，故經(jīng)濟性較差。圖雙母線帶旁路母線接線方案三：雙母線分段接線圖雙母線分段接線當(dāng)雙母線接線配電裝置的進出線回路數(shù)較多時，為增加可靠性和靈活性，縮小母線故障的影響范圍，可將雙母線中的一組用斷路器分段，形成雙母線三分段。雙母線可以分段運行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個元件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護方式和操作運行方面都不會發(fā)生問題。而較容易實現(xiàn)分階段的擴建等優(yōu)點，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時要停運線路，占地面積較大，一般當(dāng)連接的進出線回路數(shù)較少時，母線不分段。結(jié)構(gòu)特征：將一組母線用分段斷路器QFd分為兩段(W1和W2)，兩個分段母線(W1和W2)與另一組母線(W3)之間都用母聯(lián)斷路器連接，也稱為雙母線三分段接線。分段雙母線，比雙母線具有更高的可靠性，運行方式更為靈活。(1)W1和W2作為工作母線，W3作為備用母線，全部進出線均分在W1和W2兩個分段上運行。(2)也可以將兩個母聯(lián)斷路器中的一個和分段斷路器合上，全部進出線合理地分配在三段上運行，三段母線并列運行。此種運行方式降低了全廠ni停電事故的可能性；可以減小母線故障的停電范圍，母線故障時的停電范圍只有1/3，此時沒有停電部分還可以按雙母線或單母線分段運行。為了保證雙母線的配電裝置，在進出線斷路器檢修時(包括其保護裝置和檢修及調(diào)試)，不中斷對用戶的供電，可增設(shè)旁路母線，或旁路斷路器。電氣主接線方案確定，發(fā)電廠電氣主接線圖本次設(shè)計主要考慮主接線的可靠性、經(jīng)濟性，通過綜合比較，現(xiàn)確定方案二為課程設(shè)計的最終方案。兩方案中的相同部分不參與比較計算，只對在所實現(xiàn)的目的要求相差不大的情況下相異部分進行計算，很容易知道當(dāng)采用雙母線的時候倒閘操作時接線比較復(fù)雜易發(fā)生誤操作，安全性不高，這在穩(wěn)定的可靠性，及經(jīng)濟上都是不具有優(yōu)勢的，因此采用方案二。主接線圖在附錄[4]。第4章主要電器設(shè)備的選擇斷路器的選擇（1）斷路器的額定電壓不小于裝設(shè)電路所在電網(wǎng)的額度電壓，高壓斷路器的額定電壓和電流選擇需滿足，式中：、分別為斷路器和電網(wǎng)的額定電壓(kV);分別為斷路器的額定電流和電網(wǎng)的最大負荷電流(A)。（2）斷路器經(jīng)校正后的額定電流不小于通過斷路器的最大持續(xù)工作電流。短路熱穩(wěn)定計算時間為：倒閘時由于，不計較非周期熱效應(yīng)。短路電流的熱效應(yīng)等于周期分量熱效應(yīng)，即（3）校驗斷路器的斷流能力。固發(fā)電機有分根據(jù)間回路的、及斷路器的安裝要求，查表，可選LW2-220型斷路器，和燃弧時間均為.發(fā)電機最大持續(xù)工作電流為：=== 沖擊電流為=(kA)根據(jù)額定參數(shù)所以我們選擇的型號為LW2-220額定電壓：220KV最高工作電壓：252KV額定電流：2500A額定開斷電流：40KA額定關(guān)合電流：100KA動穩(wěn)定電流：100KA熱穩(wěn)定電流:40KA(4S)固有分閘時間：S合閘時間：S全開斷時間：S重合閘無電流時間隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)主要用在檢修電氣設(shè)備時隔離電壓，使檢修的設(shè)備與帶電部分間有明顯可見的斷口；在改變設(shè)備狀態(tài)(運行，備用，檢修)時用來配合斷路器協(xié)同完成倒閘操作；用來分、合小電流，可用來分、合電壓互感器、避雷器和空載母線，分、合勵磁電流不超過2A的空載變壓器，關(guān)合電容電流不超過5A的空載線路；其接地開關(guān)可代替接地線，保證檢修工作安全。隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，不能用來接通和斷開負荷電源和短路電流，一般只能在電路斷開的情況下才能操作[2]。（1）隔離開關(guān)的額定電壓應(yīng)大于裝設(shè)所處電路所在的電網(wǎng)的額定電壓。（2）隔離開關(guān)經(jīng)校正后的額定電流應(yīng)大于裝設(shè)電路的最大持續(xù)工作電流。（3）動穩(wěn)定校驗應(yīng)滿足的條件。（4）熱穩(wěn)定校驗應(yīng)滿足的條件。（5）隔離開關(guān)一般選用手動操作機構(gòu)。通過上面的計算，選擇型號為GW17-220（D）的隔離開關(guān),可以查表得到隔離開關(guān)的有關(guān)參數(shù)：型號：GW17-220（D）額定電壓：220KV額定電流：2500A動穩(wěn)態(tài)電流:125KA熱穩(wěn)態(tài)電流50KA(4S) 第5章廠用變壓器主接線設(shè)計廠用電接線要求（1）供電可靠，運行靈活；（2）各機組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨立的；（3）全廠性公用負荷應(yīng)分散接入不同機組的廠用母線或公用負荷母線；（4）充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、啟停等運行方式下的供電要求；（5）供電電源應(yīng)盡量與電力系統(tǒng)保持緊密聯(lián)系；（6）充分考慮電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運行方式；廠用電接線的設(shè)計原則廠用電接線的設(shè)計原則與主接線的設(shè)計原則基本相同，主要有：（1）廠用電接線應(yīng)保證對廠用電負荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機安全運轉(zhuǎn)；（2）接線應(yīng)能靈活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運行方式的要求；（3）廠用電源的對應(yīng)供電性，本機、爐的廠用負荷由本機組供電，這樣，當(dāng)廠用電系統(tǒng)發(fā)生故障時只會影響一臺發(fā)電機組的運行，縮小了故障范圍，接線也簡單；（4）設(shè)計時還應(yīng)適當(dāng)注意其經(jīng)濟性和發(fā)展的可能性，并積極慎重地采用新技術(shù)、新設(shè)備，使廠用電接線具有可行性和先進性；（5）在設(shè)計廠用電系統(tǒng)接線時，還應(yīng)對廠用電的電壓等級、中性點接地方式、廠用電源及其廠用電接線形式等問題進行分析和論證；采用不設(shè)公用負荷母線接線圖不設(shè)公用負荷母線采用不設(shè)立公用母線優(yōu)點是公用負荷分接與不同機