600MW火力发电厂电气部分课程设计.doc
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600MW火力发电厂电气部分设计课题要求
1.发电厂情况装机两台，容量2 x 300MW，发电机额定电压20KV，cosφ=0.85，机组年利用小时数6000h，厂用电率5%，发电机主保护时间0.05s，后备保护时间3.9s，环境条件可不考虑。
2. 接入电力系统情况发电厂除厂用电外，全部送入220KV电力系统，，架空线路4回，系统容量4000MW，通过并网断路器的最大短路电流：
3、厂用电采用6kv及380/220三级电压
摘要
本文是对配有2台300MW汽轮发电机的大型火电厂一次部分的初步设计，主要完成了电气主接线的设计。
包括电气主接线的形式的比较、选择；主变压器、启动/备用变压器和高压厂用变压器容量计算、台数和型号的选择；高压电气设备的选择与校验：
厂用电动机选择等等[1]。
文章内容主要是对电器设备的选择，电器主接线的形式进行分析选择，对比各种设备的优缺点还有主接线形式的优缺点进行最优化的选择筛选，从而得到最好的设计。
当然我们选择设备还有主接线的时候不能只从理论上进行选择，还要根据实际情况选择，理论上能够行的通的实际上不一定能够正常运行，所以我们一定会理论联系实际进行设备接线的筛选，得出最好的设计。
关键词：
主接线设计电气设备选择变压器选择
目录
第1章绪论 1
第2章发电机和主变压器的选择 2
2.1发电机型号的选择 2
2.2变压器的选择 2
2.2.1主变压器的选择 2
2.2.2厂用变压器的选择 3
2.2.3启动变压器的选择 4
第3章电气主接线设计 5
3.1电气主接线方案比较 5
3.2电气主接线方案确定，发电厂电气主接线图 8
第4章主要电器设备的选择 9
4.1断路器的选择 9
4.2隔离开关的选择 10
第5章厂用变压器主接线设计 11
5.1厂用电接线要求 11
5.2厂用电接线的设计原则 11
5.3采用不设公用负荷母线接线 11
结论 13
参考文献 14
附录 15
第1章绪论
电能一种清洁的二次能源。
由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。
因此，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。
绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。
电能是一种清洁的二次能源。
由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。
因此，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。
绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。
本设计的主要内容包括：
通过原始资料分析和方案比较，确定发电厂的电气主接线。
计算短路电流，并根据计算结果来选择和效验主要电气设备。
到2003年底，我国发电机装机容量达38450万千瓦，发电量达19080亿度，居世界第2位。
工业用电量已占全部用电量的50～70%，是电力系统的最大电能用户，供配电系统的任务就是企业所需电能的供应和分配。
电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。
电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。
我国的电力系统从50年代开始迅速发展。
到1991年底，电力系统装机容量为14600万千瓦，年发电量为6750亿千瓦时，均居世界第四位。
输电线路以220千伏、330千伏和500千伏为网络骨干，形成4个装机容量超过1500万千瓦的大区电力系统和9个超过百万千的省电力系统，大区之间的联网工作也已开始。
此外，1989年，台湾省建立了装机容量为1659万千瓦的电力系统[3]。
电力系统要实现很好我们服务的功能，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。
所以我们就需要设计一个安全可靠的电力系统，所以本次我设计了600MW火力发电厂的电气部分。
第2章发电机和主变压器的选择
2.1发电机型号的选择
根据要求选用的发电机容量为300MW，选择发出的电压为20KV，所以选择发电机型号为QFSN-300-2。
其主要技术参数如下[5]：
表2.1发电机主要技术参数
型号
额定功率
（MW）
额定电压
（KV）
额定电流
（A）
功率因数
转速
（r/min）
同步电抗
（%）
瞬变电抗
（%）
超瞬变电抗（%）
QFSN-300-2
300
20
10190
0.85
3000
188.59
19.65
17.1
装机容量：
2x300MW
台数：
2台
年利用小时数：
6000h/年
2.2变压器的选择
2.2.1主变压器的选择
（1）单元接线的主变压器容量的确定原则
单元接线时主变压器应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。
采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量亦应按单元接线的计算原则算出的两台机容量之和来确定。
（2）变压器台数的确定原则
通常与系统具有强联系的大、中型发电厂和重要变电所，在一种电压等级下，主变压器应不少于2台。
考虑到本电厂有2台300MW发电机，且电厂和系统有较强联系，故220KV电压等级接两台主变压器[6]。
（3）主变压气的选择原则：
a.相数容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330KV及以下的电力系统中，一般都选用三相变压器。
因为单相变压器组相对投资大、占地多、运行损耗也比较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。
b.绕组与结构发电厂以两种升高电压级向用户供电或与系统连接时，可以采用2台双绕组变压器或三绕组变压器。
c.绕组联结组号变压器三相绕组的联结组号必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。
主变压器选择220k双绕组变压器，其主要技术参数如下：
表2.2220kV双绕组变压器技术参数
型号
额定容量（KVA）
额定电压（KV）
连接组
损耗（KW）
空载电流
（%）
阻抗电压
（%）
总重
（t）
高压
低压
空载
短路
SFP7-360000/220
360000
20
YNd11
195
860
0.7
14.0
246
2.2.2厂用变压器的选择
为保证发电机电压出线供电可靠，接在发电机电压母线上的主变压器一般不少于两台。
在计算通过主变压器的总容量时，至少应考虑5年内负荷的发展需要，并要求：
在发电机电压母线上的负荷为最小时，能将剩余功率送入电力系统；发电机电压母线上最大一台发电机停运时，能满足发电机电压的最大负荷用电需要；因系统经济运行而需限制本厂出力时，亦应满足发电机电压的最大负荷用电[7]。
对潮流方向不固定的变压器，经计算采用普通变压器不能满足调压要求是，可采用有载调压变压器。
（1）.额定电压厂用变压器的额定电压应根据厂用电系统的电压等级和电源引线处的电压确定，变压器的一二次额定电压必须与引接电源电压和厂用网络相一致。
（2）.工作变压器的台数和型式
高压绕组
低压绕组
式中：
为厂用变压器高压绕组额定容量（kV.A）；为厂用变压器分裂绕组额定容量（kV.A）；为厂用变压器分裂绕组计算负荷（kV.A）；分裂绕组两分支重复计算负荷（kV.A）。
预留10%的裕度选择:
----发电机容量----厂用电
----发电机的额定功率
（3）高压厂用备用变压器容量[8]
高压常用备用变压器或启动变压器应与最大一台高压厂用工作变压器的容量相同。
（4）低压厂用工作变压器容量。
可按下式选择变压器容量：
式中为低压厂用工作变压器容量（kV.A）；为变压器温度修正系数。
（5）厂用变压器的阻抗一般要求阻抗应大于10%厂用工作变压器选用分裂绕组变压器。
表2.3分裂绕组变压器技术参数
型号
额定容量
（KA）
容量比（%）
高压
（KV）
低压（KV）
连接组
空载损耗（KW）
短路损耗（KW）
空载电流（%）
阻抗电压（%）
高低
SFF7-40000/20
40000/220000
%
6.3-3
Dyn1-yn1
31.1
18/4.3
0.23
6.79
2.2.3启动变压器的选择
表2.4双绕组变压器技术参数
型号
额定容量（KVA）
高压（KV）
低压（KV）
连接组
空载损耗（KW）
短路损耗（KW）
空载电流（%）
阻抗电压（%）
SFP7-40000/220
40000
220+22.5%
6.3
Ynd11
52
175
1.1
12.0
第3章电气主接线设计
电器主接线设计的基本要求，概括的说包括可靠性、灵活性、经济性三方面。
（1）可靠性
安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本要求。
停电不仅使发电厂造成损失，而且对国民经济各部门带来的损失将更加严重，在经济发达地区，故障停电的经济损失是实时电价的数十倍，乃至上百倍，至于导致人身伤亡、设备损坏、产品报销、城市生活混论等经济损失和社会影响更是难以估量。
因此，主接线的接线形式必须保证供电可靠。
（2）灵活性
操作的方便性。
电气主接线的基本要求条件下，接线简单，操作方便，尽可能的使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不至于在操作过程中出差错。
倒闸的方便性。
要在发生事故的时候，要能尽快的切出故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多的影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。
扩建的方便性。
设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑到从初期接线过度到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案，使其尽可能的不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最少。
（3）经济性
节省一次投资。
主接线应简单清晰，并要适当采用限制短路电流的措施，以节省开关电器数量、选用廉价的电器或情形电器，以便降低投资。
3.1电气主接线方案比较
拟定三种方案：
方案一：
300MW发电机G-1，G-2通过双绕组的变压器与220kv母线相连，220kv电压级出线为4回，因此其供电要从分考虑其可靠性，所以我们采用双母线接线。
这样一来就避免了断路器检修时，不影响对系统的供电，断路器或母线故障以及母线检修时，减少停运的回路数和停运时间，保证了可靠的供电可靠性[9]。
图3.1双母线接线
方案二：
有方案一，我们很容易想到220kv母线采用双母带旁路母线连接的方式
优点：
（1）供电可靠。
通过母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一接入旁路进出线的断路器时，该回路不停电。
（2）调度灵活。
各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活的适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的要求。
（3）扩建方便。
（4）便于试验。
当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。
（5）此种接线可以保证使某一回路检修时，不中断对外供电及操作简便。
缺点：
（1）增加一组母线、一台断路器和若干台隔离开关。
（2）增大了投资和占地面积.
（3）当母线故障和检修时，容易误操作。
（4）接线所用
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