150mw火力发电厂电气部分设计.doc

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辽宁工业大学课程设计说明书（论文）

辽宁工业大学

发电厂电气部分课程设计（论文）

题目：

150MW火力发电厂电气部分设计

院（系）：

专业班级：

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指导教师：

起止时间：

本科生课程设计（论文）

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：

电气学院教研室：

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专业班级

课程设计题目

150MW火力发电厂电气部分设计

课程设计（论文）任务

（1）装机容量装机4台，容量2×25MW+2×50MW，UN=10.5kV 

（2）机组年利用小时，TMAX=6500h/a ，厂用电率按8%考虑 

（2）10.5kV电压级   电缆出线六回，输送距离最远8km，每回平均输送电量4.2MW，10kV最大负荷25MW，最小负荷16.8MW，COSφ = 0.8，Tmax = 5200h/a。

 （3）35kV电压级   架空线六回，输送距离最远20km,每回平均输送容量为5.6MW。

35kV电压级最大负荷33.6MW，最小负荷为22.4MW。

COSφ=0.8， Tmax =5200h/a。

 （4）110kV电压级架空线4回与电力系统连接，接受该厂的剩余功率，电力系统容量为3500MW，当取基准容量为100MVA时，系统归算到110kV母线上的电抗X = 0.083。

设计具体内容：

1）设计电气主接线方案；

2）完成主变压器容量计算、台数和型号的选择；

3）短路电流的计算；

4）完成电气设备的选择与校验；

进度计划

1、布置任务，查阅资料。

（1天）

2、系统总体方案设计。

（1天）

3、设计主接线。

（2天）

4、设计变压器。

（2天）

5、短路计算。

（2天）

7、电气设备选择校验

（1）

6、撰写、打印设计说明书（1天）

指导教师评语及成绩

平时：

论文质量：

答辩：

总成绩：

指导教师签字：

年月日

注：

成绩：

平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算

摘要

由发电、配电、输电、变电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。

它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。

火力本文主要完成了电气主接线的方案设计及其经济型分析，主要电气设备的选择，包括主变压器的容量计算。

在发电厂短路电流计算的基础上，进行配电装置的选型方案的设计。

回路。

在火力发电厂电气部分设计中，一次回路的设计是主体，它是保证供电可靠性、经济性和电能质量的关键，并直接影响着电气部分的投资。

本文主要完成了电气主接线的方案设计及其经济型分析，主要电气设备的选择，包括主变压器的容量计算。

在发电厂短路电流计算的基础上，进行配电装置的选型方案的设计。

关键词：

发电厂；电气主接线；电气设备

目录

第1章绪论 1

1.1电力工业的发展概况 1

1.2发电厂预设规模 1

1.3发电厂接入系统的原则 2

第2章电气主接线设计 3

2.1电气主接线设计的基本要求 3

2.2拟定可行的主接线方案 4

2.3变压器的选型 5

第3章短路电流的计算 6

3.1概述 6

3.2短路电流计算条件 6

3.3短路计算 7

3.4画等值网络图 7

第4章发电厂避雷装置的设计 13

4.1概述 13

4.2雷电过电压的形成与危害 13

4.3电气设备的防雷保护 13

4.4避雷针的配置原则 14

4.5避雷针位置的确定 14

4.6防雷保护措施 15

第5章电气设备的校验 18

5.1断路器的校验 18

5.2隔离开关的校验 18

5.3电流互感器的校验 19

第6章课程设计总结 20

参考文献 21

I

第1章绪论

由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。

它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。

由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费平衡。

因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。

据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。

1.1电力工业的发展概况

随着我国电力事业迅猛发展，工程规模在不断扩大，所采用的电气设备在不断更新换代。

通过具体实践摸索及不断总结、积累和丰富了很多宝贵的运行经验和设计经验。

自九十年代起，我国陆续修订了所有的规程和规范，电气标准全面向IEC标准靠拢，并等效地被采用。

从1982年起，分十几批淘汰了大量的落后机电产品，多次整顿生产秩序，加强了对电气产品的质量管理，努力缩小了发达国家的差距，引进和开发了具有国际先进水平的电气设备。

二十多年来我们无论是在设计标准、设计依据和设计方法上，还是在设计所选用的先进技术和设备上都有了腾飞性的发展。

随着对大中型水电站推广“无人值班、少人值守”的运行方式，电站的自动化水平越来越高，要更广泛地采用高水准的设备，相应地对厂用电系统设计和厂用设备选型上也提出了更高的要求。

1.2发电厂预设规模

1．厂址概况：

本厂为坑口电厂，所有燃料由煤矿直接供给。

电厂生产的电能除用于厂用外，全部220kV线路送入周边系统。

厂区地势较不平坦，地质条件好，有新的公路、铁路通向矿区，交通方便。

厂址附近有大河通过，水量丰富，冻土层1.5米深，覆冰厚10mm；最大风速20m/s；年平均温度+6℃，最高气温+38℃，最低气温-36℃，土壤电阻率>500。

2．机组参数：

锅炉：

4HG-670/140-1

汽机：

2N200-130/535/535

发电机：

4QFQS-200-2

3．火力发电厂的接线图，如图1-1。

图1.1火力发电厂接线图

1.3发电厂接入系统的原则

在拟定发电厂接入系统的方案时，应明确该厂规划装机容量、单机容量、送电方向、功率、供电距离及在电力系统中的地位和作用，对于不同规模的发电厂及发电机组，应根据在系统中的地位，接入相应电压等级的电力网。

在负荷中心的中小发电厂，在发电机端设立母线，发电机经母线及升压变压器接入系统；对远离负荷中心的火力发电厂，应直接接入高压主网。

单机容量为100~125MW的机组，当系统有稳定性要求时，应直接升压接入220kV电力网；单机容量为500MW及以上的机组，一般直接升压接入500kV电力网[1]。

第2章电气主接线设计

2.1电气主接线设计的基本要求

电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，它反映各设备的作用、连接方式和回路的相互关系。

所以，它的设计直接关系到全厂电气设备的选择、配电装置的布置，继电保护、自动装置和控制方式的确定，对电力系统的安全、经济运行起着决定的作用。

概括地说包括以下五个方面：

[2]

1．可靠性；

2．灵活性；

3．经济性；

4．操作应尽可能简单、方便；

220kV电压等级常用接线方式

220kV电压级常用接线方式及适用范围总结见表2-1。

表2.1220kV电压级常用接线方式及适用范围

电压

接线方式

适用范围

220

双母线或单母线

采用SF6全封闭组合电器时，不设旁路措施；采用SF6断路器时，不宜设旁路措施；采用少油断路器出线在4回及以上时，采用带专用旁母断路器的旁路母线

双母线分段

安装200MW及以下机组，电厂容量在800MW及以上，进出线10~14回；采用双母线双分段配置困难的配电装置

双母线双分段

安装200MW及以下机组，电厂容量在1000MW及以上，进出线15回及以上

2.2拟定可行的主接线方案

1采用双母线分段接线方式，将双回路分别接于不同的母线段上，可缩小母线故障的影响范围，主接线形式见图2-1。

图2.1方案一接线图

2采用双母线接线，断路器采用高可靠性的断路器。

主接线形式见图2.2。

2.2方案二接线图

3方案的比较与选定

1．可靠性

方案一将双回路分别接于不同的母线段上，保证了系统的供电可靠性，减小了停电的几率，缩小了母线的故障范围。

方案二可以通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至使供电中断。

在检修任意线路断路器时，该回路需短时停电。

断路器采用断路器，检修周期长，不需要经常检修减小了断路器检修停电的几率。

通过对比可见，可靠性方面方案一的可行性稍高于方案二。

2．经济性

方案一多装了价高的断路器及隔离开关，投资增大，占地面积增加。

方案二设备相对少，投资小，年费用小，占地面积相对较小。

通过对比可见，经济性方面方案二的可行性明显优于方案一。

通过对实际情况的分析，方案二在可靠性上略低于方案一，但断路器采用SF6断路器，它的检修周期长，不需要经常检修。

这样就可以减小了断路器检修停电的几率。

在经济性上，方案二明显高于方案一，因而综合考虑选择方案二。

2.3变压器的选型

主变压器在电气设备投资中所占比例较大，同时与之相适应的配电装置，特别是大容量、高电压的配电装置的投资也很大。

因此，主变压器的选择对发电厂、变电所的技术性影响很大。

本次设计中变压器均为单元接线形式，单元接线时变压器容量应按发电机的额度容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。

（2-1）

式中—发电机容量，为200MW；—通过主变的容量；

—厂用电，为8%；—发电机的额定功率，为0.85。

发电机的额定容量为200MW，扣除厂用电后经过变压器的容量为：

选定三相风冷自然循环双绕组无励磁调压变压器，型号为：

，参数为。

第3章短路电流的计算

3.1概述

电力系统运行有三种状态：

正常运行状态、非正常运行状态和短路故障。

在供电系统的设计和运行中，还要考虑到可能发生的故障以及不正常运行情况。

对供电系统危害最大的是短路故障。

短路电流将引起电动力效应和发热效应以及电压的降低等。

因此，短路电流计算是电气主接线的方案比较、导体及电气设备的选择、接地计算以及继电保护选择和整定的基础。

短路就是指不同电位导电部分之间的不正常短接。

如电力系统中，相与相之间的中性点直接接地系统中的相与地之间的短接都是短路。

为了保证电力系统的安全，可靠运行，在电力系统设计和运行分析中，一定要考虑系统等不正常工作状态。

造成短路的原因通常有以下几种：

1．导体及电气设备因绝缘老化、或遭受机械损伤，或因雷击、过电压引起的绝缘损坏。

2．架空线路或因大风或导线覆冰引起的电杆倒塌等，或因鸟兽跨界裸露导体等都可能导致短路。

3．电气设备因设计、安装、维护不良和运行不当或设备本身不合格引发的短路。

4．运