2乘300mw电气部分初设计Word文档格式.docx

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继电保护和自动装置的规划，包括总则、自动装置、一般规定和发电机、变压器、母线等设备的保护，而发电厂和变电所的防雷保护则主要针对避雷针和避雷器的设计。

此外，在论文适当的位置还附加了图纸（主接线、平面图、防雷保护等）及表格以方便阅读、理解和应用。

关键词火力发电厂，电气设计，短路计算，设备选择，配电装置

引言

本设计的设计题目是2×

300MW凝汽式火力发电厂第一期工程电气部分的初步设计。

纵观目前国内外火力发电厂的规模和发展趋势来看，本设计的机组容量不是很大。

现今600MW机组已不足为奇，我国南方地区甚至已有单机容量达到1000MW的机组，而整个电厂的总发电容量在上二百万千瓦之上的也不占少数。

就现今国内外电力市场上对电量的需求，各个电厂普遍向大机组、大容量发展，甚至一些知名的老电厂也摒弃以往的惯例，纷纷扩建增容来满足形势的需要。

电厂规模的增大给我们带来的不仅仅是电能的大量增加，随之也带来了很多其他方面的问题。

随着人们生活水平的提高，意识的不断加强，人们对自身周围的环境情况以及地球上日益减少的不可再生能源的剩余数量都十分关注，而火力发电厂则是被关注对象中的重中之重。

现如今人们都在研究如何减少电厂中能源的消耗和提高电厂周围的环境质量。

有些新开发的火力发电厂已经将燃料由品质高的煤炭转向使用以前无人问津的品质较差的矿石以减少对煤炭的过度开采来节省资源浪费，而国际上更是出现了垃圾发电厂、生物能发电厂等等许多创新，而老牌的风力发电厂和水利发电厂更是博得大家赞同，数量不断增涨，因为它们不仅利用了可再生资源，更重要的是它们不会破坏周围的环境。

所以今后的火力发电厂必向燃料的多源化，以及更加新型环保的方向不断发展！

本次设计虽然是电厂中电气部分的初步设计，并且被设计电厂的机组容量相对来说不是很大，但仍然要结合当今国内外电厂的先进设计理念，认真计算进行设计，以便使我们更好的了解发电厂，为我们将来在电力行业的发展奠定坚实的基础。

第一部分说明书

第1章主变压器和高压厂用和备用/启动变压器的选择

1.1主变压器型式的选择

1.1.1主变压器与发电机的连接形式

容量为200MW以上大机组都采用与双绕组变压器成单元接线，而不用三绕组变压器组成单元接线。

这是由于机组容量大，其额定电流及短路电流都很大，发电机出口断路器制造困难，价格昂贵，且对供电可靠性要求较高，所以，一般在发电机回路及厂用分支回路均采用分相封闭母线，而封闭母线回路中一般不装高压断路器和隔离开关。

1.1.2主变压器的容量的确定原则及方法

1.主变压器的确定原则

主变压器的容量、数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。

它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统5~10年的发展规划、输送功率的大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理的选择。

具有发电机电压母线接线的主变压器连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器容量，应按下列条件计算：

（1）当发电机电压母线上负荷最小时，能将发电机电压母线上的剩余有功和元功容量送入系统，但不考虑稀有的最小负荷情况。

（2）当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，能由系统供给了电机电压的最大负荷。

在电厂分期建设中，在事故断开最大一台发电机组的情况下，通过变压器向系统取得电能时，可考虑变压器的允许过负荷和限制非重要负荷。

（3）根据系统经济运行的要求（如充分利用丰水季节的水能），而限制本厂输出功率时，能供给发电机电压的最大负荷。

（4）按上述条件计算时，应考虑负荷曲线的变化和逐年负荷的发展。

特别应注意发电厂初期运行，当发电机电压母线负荷不大时，能将发电机电压母线上的剩余容量送入系统。

（5）发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。

对主要向发电机电压供电的地方电厂，而系统电源仅作为备用，则允许只装设一台主变压器作为发电厂与系统间的联络。

对小型发电厂，接在发电机电压母线上的主变压器宜设置一台。

对装设两台变压器的发电厂，当其中一台主变压器退出运行时，另一台变压器应能承担70%的容量。

当发电机与主变压器为单元连接时，主变压器的容量可按下列条件中的较大者选择：

（1）按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度。

（2）按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷。

当采用扩大单元接线时，应采用分裂绕组变压器，其容量等于按上述

（1）或

（2）算出的两台机容量之和。

2.主变压器容量的计算方法

主变压器的容量计算可以按公式（1.1）来计算，

（1.1）

式中SBJ——变压器的计算容量，kVA；

PN——发电机的额定功率，kW；

KP——发电厂的厂用电率，%；

——发电机的功率因数。

其中SBJ，PN，已知，需求出发电厂的厂用电率KP。

厂用电率KP的计算按公式（1.2）来计算，

（1.2）

式中Se——厂用电计算负荷，kVA；

——电动机在运行功率时的平均功率因数，一般取0.8；

PN——发电机的额定功率，kW。

其中的Se的计算方法见公式（1.3）

1.1.3主变压器的相数的确定

在330kV及以下电力系统中，一般应选用三相变压器。

因为单相变压器组相对来说投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。

但是由于变压器的制造条件和运输条件的限制，特别是大型变压器，尤其是需要考察其运输可能性，从制造厂到发电厂之间，变压器尺寸是否超过运输中涵洞、桥洞的允许通过限额；

变压器重量是否超过运输途中车辆、码头、桥梁等运输工具或设施的允许承载能力。

若受到限制时，则宜选用两台小容量的三相变压器取代一台大容量的三相变压器组。

对500kV及以上电力系统中的主变压器相数的选择，除按容量、制造水平、运输条件确定外，更重要的是考虑负荷和系统情况、保证供电可靠性，进行综合分析，在满足技术、经济的条件下确定选用单相变压器还是三相变压器。

1.1.4主变绕组的数量的确定

对于发电机最大机组容量200MW及以上的机组，其升压变压器一般不采用三绕组变压器，因为在发电机回路及厂用分支回路中均采用分相封闭母线，供电可靠性很高，而大电流的隔离开关发热问题比较突出，特别是设置在封闭母线中隔离开关问题较多；

同时发电机回路的断路器价格极为昂贵，故在封闭母线回路里，一般不设断路器和隔离开关，以提高供电的可靠性和经济性。

此外，三绕组变压器的中压侧，由于制造上的原因，一般不希望出现分接头，往往只制造死接头，从而对高、中压侧调压及负荷分配不利。

这样采用三绕组变压器就不如采用双绕组变压器和联络变压器合理。

其联络变压器宜选用三绕组变压器，低压绕组可作为厂用备用电源或厂用启动电源，亦可连接无功补偿装置。

当采用扩大单元接线时，应优先选用低压分裂绕组变压器，这样，可以大大限制短路电流。

1.1.5主变绕组连接方式的确定

变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，电力系统采用连接方式有Y和△，高、中、低三绕组如何组合要根据具体工程来确定。

而在发电厂中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制3次谐波对电源的影响等因素，主变压器接线组别一般都选用YN，d11常规接线。

全星形接线变压器用于中性点不接地系统时，3次谐波无通路，将引起正弦波电压畸变，并对通信设备发生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响。

在我国，全星形接线变压器均为自耦变压器，电压变比多为220/110/35、330/220/35、330/110/35、500/220/110kV，由于500、330、220、110kV均系中性点直接接地系统，系统的零序阻抗较小，所以自耦变压器设置三角形绕组用以对线路3次谐波的分流作用已显得不十分必要。

我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y连接。

1.1.6主变调压方式的确定

调压是通过变压器的分接开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比，实现电压的调整。

切换方式有两种：

一种是不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在以内；

另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达，但结构复杂、价格昂贵，只有在两种情况下才予以选用：

接于出力变化大的发电厂的主变压器,特别是潮流方向不固定,且要求变压器二次电压维持在一定水平时；

接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证供电质量，要求母线电压恒定时。

通常发电厂主变压器中很少采用有载调压，因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压，一般均采用无激磁调压。

1.1.7主变冷却方式的确定

电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。

大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却，在发电厂水源充足的情况下，为压缩占地面积，也可采用强迫油循环水冷却。

强迫油循环水冷却的散热效率高，节省材料，减小变压器本体尺寸，但要一套水冷却系统和有关附件，在冷却器中，油与水不是直接接触，在设计时和运行中，以防止万一产生泄漏时，水不至于进入变压器内，严重地影响油的绝缘性能，故对冷却器的密封性能要求较高。

1.2高压厂用和备用/启动变压器的选择

1.2.1厂用负荷计算

1.厂用负荷计算原则

负荷计算一般采用换算系数法，为了正确选择主变及厂用变压器的容量，必须首先求得准确的计算负荷。

（1）连续运行的设备应计算；

（2）机组正常运行时不经常连续运行的设备（如备用励磁机、备用电动给水泵）也应计算；

（3）常断路及不经常断续运行的设备不予计算，但由电抗器供电的应全部计算；

（4）由同一电源供电的互为备用的设备只计算运行的部分；

（5）由不同电源供电的互为备用的设备，应全部计算，但台数较多时，允许扣除其中一部分；

（6）对于分裂变压器，其高低压绕组负荷应分别计算。

当两个低压绕组接有互为备用时，对于高压绕组只计算其运行部分，对低压绕组一般均计算；

（7）对于分裂电抗器，应分别计算每一臂中通过的负荷，其计算原则与普通电抗器相同。

2.厂用负荷计算方法

采用“换算系数法”来进行厂用负荷计算，因为这种方法计算厂用负荷既简便，有基本符合运行实际。

换算系数法的公式见式（1.3）

（1.3）

式中Se——计算负荷，kVA；

K——换算系数；

P——电动机的计算功率或低压厂用变的铭牌容量，kVA。

换算系数是由电气回路的同时率、负荷率、回路效率、电动机效率及功率因数等确定。

SDGJ1—988对K值的规定见表（1.1）

表（1.1）换算系数表

机组容量（MW）

≤125

≥200

给水泵及循环水泵电动机

1.0

其他高压电动机

0.8

0.85

凝结水泵电动机

1