完整版2300MW发电厂厂用电电气部分毕业设计论文.docx
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完整版2300MW发电厂厂用电电气部分毕业设计论文
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摘要
本毕业设计是对发电厂厂用电进行设计，主要运用发电厂电气部分、高电压技术、电力系统分析、电力系统自动化、电力系统继电保护等专业知识完成“发电厂厂用电的设计”，具体设计内容包括厂用电接线设计、负荷分析计算、变压器选择、电动机自启动校验，继电保护设计、配电装置设计、防雷设计、绘制厂用电接线图、继电保护二次回路接线图、绘制配电装置图。
本设计严格遵循发电厂电气部分的设计原则，并结合实际情况确定了厂用电母线电压等级确定为6KV，利用换算系数法进行负荷分析计算，变压器选择低压分裂三绕组变压器，确定了合适的短路点进行短路电流计算。
根据防雷保护要求确定避雷器；最后绘制了相关的图纸。
关键词：
发电厂；变压器；继电保护；避雷器
ABSTRACT
Thetextisdesignedtowardstheelectricitypowerplant,usingelectricalpowerplants,,powersystemprotection,andotherexpertisetocomplete,“PowerPlantpowerofdesign”mainly.Specificdesignelementsincludingelectricitycableplantdesign,loadanalysis,thechoiceoftransformers,motorsstartchecking,protectiondesign,distributiondesign,minedesign,drawingelectricityplantwiringdiagram,thesecondcircuitprotectionwiringdiagram,mappingdistributionsetup.Thedesignfollowsstricklytothedesignprinciplesoftheelectricalpowerplants,combinedwiththeactualsituationidentifyingthebusvoltageelectricityplantas6KV,usingconversionfactormethodtocalculatetheload,transformerchoosesthelow-voltagewinding.Fixtheappropriateshort-circuitpointtocalculatetheshort-circuitcurrent.
Keyword:
powerplant;transformer;relayprotection;arrester
目录
0前言1
1厂用电电压等级确定及接线设计2
1.1厂用电的电压等级确定2
1.2厂用电接线设计2
2厂用电负荷计算及变压器选择4
2.1厂用电负荷的计算原则4
2.2厂用负荷的计算方法6
2.2.1换算系数法6
2.2.2电动机计算功率确定6
2.3厂用变压器的选择10
2.3.1额定电压10
2.3.2厂用变压器的容量10
3电动机的自启动校验14
3.1电动机自启动校验定义14
3.2电动机自启动分类14
3.3电动机自启动校验16
3.3.1电压校验16
3.3.2电动机自启动母线电压校验18
4短路计算及电气设备选择23
4.1短路计算的目的及意义23
4.2短路计算24
4.3电气设备选择的要求和原则25
4.4校验的原则及热稳定条件26
4.5环境条件27
4.6电气设备的选择28
4.6.1断路器参数的选择28
4.6.2隔离开关参数的选择28
4.6.3形式选择28
4.6.4电流互感器的选择30
4.6.5电压互感器的选择31
4.7母线的选择31
4.7.1母线材料、形式、和布置方式的选择31
4.7.2母线选择计算32
5继电保护总体方案34
5.1主变压器保护规划34
5.2变压器保护35
5.3母线保护35
5.4厂用母线保护应满足的要求36
5.5厂用母线保护的选择36
6配电装置37
7防雷保护设计39
7.1雷电过电压的形式及危害性39
7.2直击雷和感应雷保护39
7.3雷电波入侵保护40
7.4避雷器的选择40
8接地设计42
8.1降阻设计42
8.2材料防腐分析42
8.3地网接地电阻的推算44
8.4阴极保护设计45
8.4.1阴极保护的概念45
8.4.2阴极保护方法的选择45
8.5牺牲阳极法与外加电流法的技术特点比较45
8.6牺牲阳极材料的选择46
8.6.1选定阳极材料46
8.6.2锌基、率基、镁基牺牲阳极的性能比较46
9结论49
致谢50
参考文献51
附录A52
附录B53
附录C54
1前言
中国电力工业一直以高速发展，1949年全国电力装机容量为1850MW，发电量为43.1KW）
符号
适用范围
安全净距
A1
1、带电部分直接地部分之间。
2、网状遮栏向上延伸线距地2.3m处与遮栏上方带电部分之间。
100
A2
1、不同相的带电部分之间。
2、断路器和隔离开关的断口两侧带电部分之间
100
B1
1、栅状遮栏至带电部分之间。
2、交叉的不同停电检修的无遮拦带电部分之间
850
B2
1、网状遮栏至带电部分
200
C
1、无遮栏裸导体至地面之间。
2400
D
1、平行的不同时停电检修的无遮拦裸导体之间。
1900
E
1、通向屋外的出线套管至屋外通道路面。
4000
1.配电装置图
图6-1配电装置图
2
防雷保护设计
7.1雷电过电压的形式及危害性
雷电过电压的基本形式有直击雷、感应雷和入侵雷三种。
1）直击雷。
雷电直接对电气设备（含输电线路）或建筑物进行放电，称为直接雷击或宜击雷。
直击雷过电压可引起数万安培的强大雷电流通过被击物体而人地，产生破坏性很大的热效应和机械效应，损坏设备，击毁建筑物，引起火灾，甚至造成人身伤亡。
2）感应雷。
雷电落在电气设备附近或雷云在电气设备上方移动时，通过静电感应或电磁感应在电气设备上呈现出数万乃至数十万伏的感应过电压，称作感应雷或间接雷击。
3）入侵雷。
当输电线路上遭受直击雷或感应雷产生的雷电被侵入发电厂或变电所，产生过电压击坏电气设备，称为雷电波侵入或入侵雷。
由于雷电波侵人造成的雷害事故占全部雷害事故的一半以上，因此需采取特别措施。
7.2直击雷和感应雷保护
1.电压为110KV及以上的屋外配电装置，可将避雷针装在配电装置构架上。
对于35KV-60KV配电装置中，为防止雷直击时引起的反击，一般采用独立避雷针进行保护。
2.35KV-60KV屋外配电装置，如将保护线路的避雷线接在出线门型架上，需满足变压器6KV-60KV出口装设阀型避雷器的要求。
3.在选择独立避雷针装设地点时，应尽量选择在照明塔上装避雷针。
4.防止从线路侵入的雷电波过电压对电气设备的危害，一般采用避雷器、间隙、电容器和相应的进线进行保护。
7.3雷电波入侵保护
1.利用阀型避雷器以及与阀型避雷器相配合的进线段保护。
2.进线段保护：
作用是使雷电不直接击在导线上，且利用进线段本身阻抗来限制雷电流幅值，利用导线的电晕衰耗来降低雷电波的陡度。
3.变压器中性点保护设备的选择：
1）原则：
在单相接地情况下，保护变压器中性点的设备不应动作，即要求保护设备的操作放电电压下限应高于单相接地时变压器中性点上操作过电压。
2）保护变压器中性点的设备的工频放电电压上限和冲击放电电压上限，应低于变压器中性点的耐受和冲击电压。
3）采用避雷器保护时，避雷器的灭弧电压高于单相接地时，变压器中性点过电压。
7.4避雷器的选择
避雷器的作用是使电气设备免受大气过电压以及系统过电压的危害。
在选用避雷器时，应保证避雷器安装地点的工频电压升高在任何情况下都不会超过灭弧电压，否则避雷器可因不能灭弧而爆。
避雷器的类型主要有保护间隙、管形避雷器、阀形避雷器个氧化锌避雷器等几种。
保护间隙和管形避雷器主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统，线路和发电厂、变电所进线段的保护。
阀型避雷器用于变电所和发电厂的保护在220KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还将用来限制内过电压或作内过电压的后备保护。
根据设计任务书所给资料，本设计选定避雷器型号及技术数据如下：
表7-1所选避雷器型号
型号
额定电压
有效值（KV）
灭弧电压有
效值（KV）
工频放电电压
有效值（KV）
冲击放电电
压峰值（KV）
不小于
不大于
不大于
FS-6
6
7.6
16
19
35
注：
FS——为配电用普通阀式避雷器
3
接地设计
接地的目的是要保证电气系统和电气设备的正常运行和人身安全。
总设要求对给排水系统管道进行阴极保护，对其它系统实施全厂联合的降阻接地设计，并尽量降低所有埋地金属设施的电化学腐蚀。
8.1降阻设计
发电厂主要由给排水系统、燃料（煤场）系统、热力系统、动力系统、发电系统、变压系统、控制系统、其它设施构成。
整厂可供敷设地网面积约为150000，土壤电阻率约为2000Ω.m，而接地电阻要求≤0.5Ω，有较大难度，同时要保证地网使用寿命≥30年。
土壤电阻率约为2000Ω.m，要求接地电阻小于0.5欧姆。
根据公式估算，采用防腐离子接地体，离子接地体的降阻性能优越，设计上通过降低单套离子接地体的接地电阻的方式，逐套进行优化，然后在多个区域合理布置并联，同时通过水平地网与垂直深井的综合降阻能力，达到接地要求。
8.2材料防腐分析
（1）钢材
总设分析了当地土壤腐蚀的机理及防止接地网腐蚀的各种措施，对接地网采用钢导体、铜导体、锌导体和牺牲阳极的阴极保护等防止腐蚀的方法进行了技术经济比较。
一般接地系统由金属材料组成，由于接地材料长期埋设在土壤中，通常受到土壤的腐蚀和电气排流造成的杂散电流的影响，导致接地系统材料产生严重的腐蚀，使接地材料截面减小（薄）、穿孔甚至断开，严重影响接地系统的热稳定性和电气的连续性，给发电厂造成严重的安全隐患。
据统计，应用镀锌扁钢和镀锌钢管或角钢的接地网，一般接地网运行十年，快的3～4年后都会产生严重的腐蚀而不得不更换，使投资增数倍。
传统的接地装置，大多采用圆钢、扁钢、角钢或钢管等碳素钢材。
铁是一种化学性质比较活泼的元素，在常温常湿的条件下就能与多种非金属元素及盐类发生化学反应，会锈蚀和腐蚀。
在一般的土壤中，碳钢的年平均腐蚀厚度在0．2mm左右；在严重污染的环境中，最大年平均腐蚀厚度达3mm。
为减缓腐蚀速度，多采用热镀锌件，锌的抗腐蚀能力比铁高，在一般土壤中，镀锌扁钢埋于地下的平均腐蚀速度为0．065mma，但是，我国的热镀锌层厚度一般只有0．05～0．06mm，仅起到一年的保护作用。
因此，在强腐蚀性土壤介质中，碳钢接地网仅靠镀锌层来保护是远远不够的，所以，选择钢材作为水平接地体在海边火力发电厂接地中使用是不适宜的。
（2）铜材
与碳钢相比，多数有色金属电阻值低，且有较好的选择性抗腐蚀能
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