火力发电厂电气部分设计方案s.docx

火力发电厂电气部分设计方案s.docx

《火力发电厂电气部分设计方案s.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《火力发电厂电气部分设计方案s.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

火力发电厂电气部分设计方案s

毕业设计任务：

3*50MW火力发电厂电气部分设计

指导教师：

班级：

级电力系统及其自动化

题目类型：

工程设计

学生姓名：

火力发电厂电气部分设计说明书

工程编号

工程完成人

摘要：

本次毕业设计的题目是《火力发电厂电气部分设计》.根据设计的要求,在设计的过程中,根据变电站的地理环境,容量和各回路数确定变电站电气主接线和站用电接线,并选择各变压器的型号。

进行参数计算,画等值网络图,并计算各电压等级侧的短路电流,列出短路电流结果表。

计算回路持续工作电流,选择各种高压电气设备,并根据相关技术条件和短路电流计算结果表校验各高压设备.

随着科学技术的发展,网络技术的普及,数字化技术成为当今科学技术发展的前沿,变电站数字化对进一步提升变电站综合自动化水平将起到极大促进作用,是未来变电站建设的发展方向.利用数字化技术来解决目前综合自动化变电站存在的问题已成为可能.本变电站就是利用数字化技术使变电站的信息采集,传输,处理,输出过程全部数字化,并使通信网络化,模型和通信协议统一化,设备智能化,运行管理自动化.

通过本次设计,学习了设计的基本方法,巩固学过的知识,培养独立分析问题的能力,而且加深对变电站的全面了解.

关键词：

主接线,短路电流,电气设备,主变保护,配电装置,EDCS-6200

Abstract：

.Accordingtothedesignrequest,inthedesignprocess,accordingtothetransformersubstationgeographicalenvironment,thecapacityandvariousreturnroutesnumberdeterminedthetransformersubstationelectricityhostwiringandthestationuseelectricitythewiring,andchoosesvarioustransformersthemodel。

Carriesontheparametercomputation,thepictureequivalentnetworkchart,andcalculatesvariousvoltagesranksidetheshort-circuitcurrent,liststheshort-circuitcurrentresulttable。

Calculatesthereturnroutecontinuallyoperatingcurrent,chooseseachkindofhighpressureelectricalequipment,andverifiesvarioushighpressureunitaccordingtothecorrelationengineeringfactorandtheshort-circuitcurrentcomputedresulttable.

Alongwiththescienceandtechnologydevelopment,thenetworkingpopularization,thedigitizedtechnologywillbecomenowthescienceandtechnologydevelopmentthefront,thetransformersubstationdigitizationtofurtherpromotesthetransformersubstationsynthesisautomationleveltogetuptothelimitthebigpromoteraction,isthefuturetransformersubstationconstructiondevelopmentdirection.Solvesatpresentusingthedigitizedtechnologytosynthesizetheautomatedtransformersubstationexistencethequestionpossiblytobecome.Thistransformersubstationiscausesthetransformersubstationusingthedigitizedtechnologyinformationgathering,thetransmission,processing,theoutputprocesstodigitizecompletely,andcausesthecorrespondencenetwork,themodelandcommunicationprotocolunitizing,theequipmentintellectualization,themovementmanagementautomation.

Throughthisdesign,hasstudiedthedesignessentialmethod,sincetheconsolidatedfouryearshavestudiedtheknowledge,raisestheindependentanalysisquestionability,moreoverdeepenstothetransformersubstationcomprehensiveunderstanding.

Keywords：

Mainwiring,Short-circuitcurrent,Electricalequipment,Thehostchangestheprotection,Powerdistributionequipment,EDCS-6200

前言

电力是我国主要能源行业，是国民经济基础产业和公用事业，是资金密集的装置型产业，同时也是资源密集型产业。

无论电源还是电网，在建设和生产运营中都需要占用和消费大量资源，包括土地、水资源、环境容量以及煤炭、石油、燃气等各类能源，贯穿于电力规划、设计建设一直到生产运营全过程。

电力工业的长足发展和电力的高效利用，是社会经济进步和节约型社会建设的根本保障。

随着我国经济实力的不断增强,电力工业正在迅速发展,全国发电装机容量2000年4月突破3亿KW,2004年5月达到4亿KW,2005年12月已达到5亿KW。

据预测,到2018年,中国发电装机容量将超过7亿KW,2020年将达到11亿KW左右.中国已经成为世界上名副其实的电力生产和消费大国。

虽然我国电力建设取得了长足的发展,但与发达国家相比,中国的电力工业任有差距。

2005年中国的人均电力装机容量仅为0.38KW，人均用电量约1800KW.h。

大致相当于美国2001年水平的1/8，日本2002年水平的1/5，仅相当于韩国2002年水平的1/3.因此，发展中国电力工仍然是主要的任务。

我国是以煤炭为主要一次能源的国家，这种能源结构决定了我国发电以煤电<火电）为主的基本格局。

2003年底我国燃煤火电发电装机容量占全国发电总装机容量的74%，发电量占全国总发电量的82.6%。

为此，火力发电任然是我国发电行业的主力军。

根据设计要求的任务,使我对三年来所学的知识更进一步的巩固和加强,并从中获得一些较为实际的工作经验.由于在设计中查阅了大量的相关资料,所以开始逐步掌握了查阅,运用资料的能力,又可以总结三年来所学的电力工业的部分相关知识,为我们日后的工作打下了坚实的基础

本要从理论上在电气主接线设计，短路电流计算，电气设备的选择，配电装置的布局，防雷设计，发电机、变压器和母线的继电保护等方面做详尽的论述，同时，在保证设计可靠性的前提下，还要兼顾经济性和灵活性，通过计算论证该火电厂实际设计的合理性与经济性。

在计算和论证的过程中，结合新编电气工程手册规范，进一步完善设计。

第一章原始资料分析

原始资料

1、电厂规模：

（1）装机容量：

装机3台，容量为3*50MW，

（2）机组年利用小时数：

TMAX=5000h

（3）气象条件：

年最高温度38度，平均气温25度，气象条件一般，无特殊要求

（4）厂用电率：

按6%考虑

2、电力负荷及电力系统连接情况

<1）10KV电压等级：

12KM电缆馈线15回，平均每回输送容量2MW，最大负荷35MW，最小负荷25MW，COSφ=0.85，Tmax=4500h，为Ⅱ、Ⅲ类负荷。

<2）35KV电压等级：

22KM架空出线2回，平均每回输送容量为10MW，最大负荷25MW，最小负荷为15MW，COSφ=0.85，Tmax=5200h，为Ⅰ、Ⅱ类负荷

<3）110KV电压等级：

100KM架空出线3回,110KV电压级与容量为5000MW的电力系统连接，接受该发电厂的剩余功率。

系统归算到本电厂110KV母线上的标幺值电抗X*S=0.04<基准容量为100MV•A）。

原始资料分析

（1）根据原始资料，本电厂为中小型火力发电厂，其容量为：

3*50=150（MW>，占电力系统总容量的150/<5000+150）*100%=2.9%，未超过电力系统的检修备用容量8%~15%和事故备用容量10%的限额，说明该电厂在未来电力系统中地位和作用并非至关重要。

<2）该厂为火电厂，年利用小时数为5000h，等于5000h，说明在电力系统中承担基荷，主要供应Ⅰ、Ⅱ类负荷用电。

必须采用供电较为可靠的接线形式，且保证有两路电源供电。

<3）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15回电缆馈线，采用直馈线为宜；35KV电压等级出线为2回架空线路，为保证检修出线断路器不致对该回路停电，拟采取单母线分段接线形式为宜；110KV电压级与系统有3回馈线，呈弱联系形式并送出本厂最大可能电力为150-25-15-150*6%=101

第二章主接线的设计

发电厂和变电所的电气主接线是保证电网安全可靠﹑经济运行的关键,是电气设备布置﹑选择﹑自动化水平和二次回路设计的原则和基础。

<1）根据给定的任务书，进行分析

10KV出线回路数为15回。

35KV出线回路数为2回。

110KV出线回路为3回。

电厂占电力系统总容量的150/<5000+150）*100%=2.9%。

电厂的功率因数COSφ=0.85。

发电厂运行方式最大负荷时69MW，最小负荷49MW，此时发电机并未满发，故多余功率送回系统，若有功率缺额由系统供给。

10KV近区负荷加限流电抗器。

由于近区负荷较多供电应该采用有母线的接线形式，采用单母分段或者双母线的接线形式。

配电装置的每组接线上，应装设避雷器，系统加装避雷器容量为25MW以上的直配发电机，应在每台电机出线处装一组避雷器。

互感器的加装，凡装有断路器回路的应装设电流互感器，发电机和变压器的中性点，发电机和变压器的出口加电流互感器，6—220KV电压等级的每组母线的三相上应装设电压互感器，出线侧的一相上应装设电压互感器。

方案如下：

在发电机出口侧仍采用单母分段接线方式，三台50MW的发电机通过各自的一台三相变压器将功率输送到35KV与110KV侧母线。

由于110KV及35KV出线线路较少，所以不采用双母线或带旁路的运行方式，相对来说造价较高。

其中35KV侧母线仍采用用断路器分段的单母分段接线方式，110KV侧采用用断路器分段单母分段接线方式。

另外，厂用电从发电机出口处引取。

其主接线图如下图所示：

电气主接线的设计原则是：

应根据发电厂和变电所在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。

根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统的线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。

应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。

电气主接线的主要要求为：

●灵活性

主接线的灵活性有以下几方面的要求:

调度灵活,操作方便.可灵活的投入和切除变压器,线路,调配电源和负荷。

能够满足系统在正常,事故,检修及特殊运行方式下的调度要求.

检修安全.可方便的停运断路器,母线及其继电器保护设备,进行安全检修,且不影响对用户的供电.

扩建方便.随着电力事业的发展,往往需要对已经投运的变电站进行扩建,从变压器直至馈线数均有扩建的可能.所以,在设计主接线时,应留有余地,应能容易地从初期过度到终期接线,使在扩建时,无论一次和二次设备改造量最小.

●经济性

可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求,它与经济性之间往往发生矛盾,即欲使主接线可靠,灵活,将可能导致投资增加.所以,两者必须综合考虑,在满足技术要求前提下,做到经济合理.投资省.主接线应简单清晰,以节约断路器,隔离开关等一次设备投资。

要使控制,保护方式不过于复杂,以利于运行并节约二次设备和电缆投资。

要适当限制短路电流,以便选择价格合理的电器设备。

在终端或分支变电站中,应推广采用直降式（110/6～10kV>变电站和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器.

年运行费小.年运行费包括电能损耗费,折旧费以及大修费,日常小修维护费.其中电能损耗主要由变压器引起,因此,要合理地选择主变压器的型式,容量,台数以及避免两次变压而增加电能损失.

占地面积小.电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件,以便节约用地和节省架构,导线,绝缘子及安装费用.在运输条件许可的地方,都应采用三相变压器.

在可能的情况下,应采取一次设计,分期投资,投产,尽快发挥经济效益.综上，方案基本符合设计原则。

第三章变压器的选择

变电站主变压器容量和台数的选择，应根据SDJ161《电力系统设计技术规程》规定和审批的电力系统规划设计决定。

凡装有两台<组）主变压器的变电站，其中一台<组）事故停运后，其余主变压器的容量应保证该站全部负荷的80％，同时考虑下一电压等级网络的支持，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证对所有用户的供电。

凡装有三台<组）及以上主变压器的变电站，其中一台<组）事故停运后，其余主变压器的容量应保证对该站全部负荷的正常供电。

在用的变压器主要有31.5MVA、40MVA、50MVA、63MVA四种规格。

3.1主变压器的选择

在各种电压等级的变电站中,变压器是主要电气设备之一,其担负着变换网络电压,进行电力传输的重要任务.确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证.因此,在确保安全可靠供电的基础上,确定变压器的经济容量,提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义.

变压器的选择应符合:

a）GB/T17468《电力变压器选用导则》、GB1094.1《电力变压器第一部分：

总则》、GB1094.2《电力变压器第二部分：

温升》和GB1094.5《电力变压器第五部分：

承受短路的能力》的要求。

b）变压器的参数应符合:

GB/T6451《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》的规定。

c）变压器的负载能力应符合:

GB/T15164《油浸式电力变压器负载导则》的要求。

d）变压器的绝缘水平应符合:

GB1094.3《电力变压器第三部分：

绝缘水平、绝缘实验和外绝缘空间间隙》和GB311.1《高压输变电设备的绝缘配合》的规定。

e）自耦变压器中性点绝缘水平按经小电抗接地考虑。

f）与GIS或HGIS装置连接的变压器，宜对快速暂态过电压

3.1.1主变压器台数的选择

为保证供电可靠性,变电站一般装设两台主变,当只有一个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时,可装设一台.本设计变电站有两回电源进线,且低压侧电源只能由这两回进线取得,故选择两台主变压器.

3.1.2主变压器型式的选择

●相数的确定

在330kv及以下的变电站中,一般都选用三相式变压器.因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资小,占地少,损耗小,同时配电装置结构较简单,运行维护较方便.如果受到制造,运输等条件限制时,可选用两台容量较小的三相变压器,在技术经济合理时,也可选用单相变压器.

绕组数的确定

在有三种电压等级的变电站中,如果变压器各侧绕组的通过容量均达到变压器额定容量的15%及以上,或低压侧虽然无负荷,但需要在该侧装无功补偿设备时,宜采用三绕组变压器.

●绕组连接方式的确定

变压器绕组连接方式必须和系统电压相位一致,否则不能并列运行.电力系统采用的绕组连接方式只有星接和角接,高,中,低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定.我国110KV及以上电压,变压器绕组都采用星接,35KV也采用星接,其中性点多通过消弧线圈接地.35KV及以下电压,变压器绕组都采用角接.

●结构型式的选择

三绕组变压器在结构上有两种基本型式.

升压型.升压型的绕组排列为:

铁芯—中压绕组—低压绕组—高压绕组,高,中压绕组间距较远,阻抗较大,传输功率时损耗较大.

降压型.降压型的绕组排列为:

铁芯—低压绕组—中压绕组—高压绕组,高,低压绕组间距较远,阻抗较大,传输功率时损耗较大.

应根据功率传输方向来选择其结构型式.变电站的三绕组变压器,如果以高压侧向中压侧供电为主,向低压侧供电为辅,则选用降压型。

如果以高压侧向低压侧供电为主,向中压侧供电为辅,也可选用升压型.

●调压方式的确定

变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头,从而改变其变比来实现.无励磁调压变压器分接头较少,且必须在停电情况下才能调节。

有载调压变分接头较多,调压范围可达30%,且分接头可带负荷调节,但有载调压变压器不能并联运行,因为有载分接开关的切换不能保证同步工作.根据变电所变压器配置,应选用无载调压变压器.

3.1.3主变压器选择：

a>应选用有载调压变压器，调压分接头范围:

110±8×1.5%/10.5kV或110±8×1.5%/11kV。

b>阻抗电压百分比及允许偏差:

普通变压器10±5%；高阻抗变压器14±5%～17±5%。

c>冷却方式:

优先选用自然冷却方式

厂用电变压器容量的选择和校验应符合下列原则:

a）满足在各种运行方式下，可能出现的最大负荷。

b）一台厂用电变压器计划检修或故障时，其余厂用电变压器应能担负I、Ⅱ类厂用电负荷或短时担负厂用电最大负荷。

但可不考虑一台厂用电变压器计划检修时另一台厂用电变压器故障或两台厂用电变压器同时故障的情况。

c）保证需要自启动的电动机在故障消除后电动机启动时所连接的厂用电母线电压不低于额定电压的60%--65%。

d）装设两台互为备用的厂用电电源变压器时，每台厂用电变压器的额定容量应满足所有I、n类负荷或短时满足厂用电最大负荷的需要。

e）装设三台厂用电电源变压器互为备用或其中一台为明备用时，计及负荷分配不均匀等情况，每台的额定容量宜为厂用电最大负荷的50%--60%。

f）装设兰台以上厂用电电源变压器时，应按其接线的运行方式及所连接的负荷分析确定。

g）厂用电配电变压器容量选择应满足所连接的最大负荷需要。

h）厂用电变压器不宜采用强迫风冷时持续翰出容量作为额定容量选择的依据。

但对不经常运行或经常短时运行的厂用电配电变压器应充分利用其过负荷能力。

主变压器的选择

1、2、3号主变压器的容量：

变比：

121/11

查《工厂常用电气设备手册》知，所选变压器型号为：

厂用变压器的选择：

<1）厂变的容量为：

S=<50*3）*6%/cosφ=11250KVA

变比：

10.5/0.4

额定电流：

Igmax=1.05×

查《工厂常用电气设备手册》知，所选变压器型号为：

厂用变压器采用Y/d—11接法

第四章短路电流计算和主要电气设备选择

4.1短路计算的目的,规定与步骤

4.1.1短路电流计算的目的

在发电厂和变电站的电气设计中,短路电流计算是其中的一个重要环节.其计算的目的主要有以下几方面:

在选择电气主接线时,为了比较各种接线方案,或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等,均需进行必要的短路电流计算.

在选择电气设备时,为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全,可靠地工作,同时又力求节约资金,这就需要进行全面的短路电流计算.例如:

计算某一时刻的短路电流有效值,用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值。

计算短路后较长时间短路电流有效值,用以校验设备的热稳定。

计算短路电流冲击值,用以校验设备动稳定.

在设计屋外高压配电装置时,需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安全距离.

4.1.2短路计算的一般规定

计算的基本情况：

电力系统中所有电源均在额定负载下运行.

所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁>.

短路发生在短路电流为最大值时的瞬间.

所有电源的电动势相位角相等.

应考虑对短路电流值有影响的所有元件,但不考虑短路点的电弧电阻.对异步电动机的作用,仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑.

接线方式

计算短路电流时所用的接线方式,应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式>,不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式.

4.2电气设备选择的一般原则

由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验工程和方法也都完全不相同。

但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。

电气设备选择的一般原则为：

1.应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展。

2.应满足安装地点和当地环境条件校核。

3.应力求技术先进和经济合理。

4.同类设备应尽量减少品种。

5.与整个工程的建设标准协调一致。

6.选用的新产品均应具有可靠的实验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。

技术条件：

选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。

1.电压

选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug,即，Umax>Ug

2.电流

选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig，即Ie>Ig

校验的一般原则：

1.电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。

2.用熔断器保护的电器可不校验热稳定。

3.短路的热稳定条件

Qdt——在计算时间ts内，短路电流的热效应

It——t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值

T——设备允许通过的热稳定电流时间

校验短路热稳定所用的计算时间Ts按下式计算

t=td+tkd式中td——继电保护装置动作时间内

tkd——断路的全分闸时间

4.动稳定校验

电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。

满足动稳定的条件是：

上式中——短路冲击电