2×200MW发电厂电气部分设计.docx

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发电厂电气部分课程设计

题目：

　　　400MW火力发电厂　　　

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指导教师：

摘要

电力工业是国民经济的重要行业之一，它既为现代化工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力，且和广大人民群众的日常生活有着密切的联系，我国具有丰富的能源资源，发电厂是把各种天然能源，如煤炭、水能、核能等转换为电能的工厂，以满足人民生活的需要。

关键词:

断路器变压器母线

要求：

题目：

400MW火力发电厂电气部分设计

原始资料：

1.发电厂情况

装机两台，容量2x200MW，发电机额定电压15.75KV，cosφ=0.85，机组年利用小时数5500h，厂用电率5.5%，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，剩余功率送入220V电力系统，架空线路4回，系统容量2500MW，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

目录

第1章绪论 3

第2章发电机和变压器的选择 3

2.1发电机的选择 3

2.2主变压器的选择 3

第3章电气主接线设计 3

3.1主接线的设计原则和要求 3

3.2主接线设计步骤 3

3.3发电厂电气主接线设计 3

第4章电气设备的选择 3

4.1电气设备的选择原则 3

4.2高压断路器和隔离开关的选择及校验 3

4.3互感器的选择 3

第5章发电厂自用电接线设计 3

5.1厂用电设计的基本要求和原则 3

5.2高压厂用变压器的选择 3

第6章短路电流计算 3

6.1短路电流计算的目的 3

6.2短路计算点的确定及短路电流的计算 3

结论 3

参考文献 3

附录 3

第1章绪论

随着社会的发展，电能被日益广泛的应用于工农业生产以及人民的日常工作中。

因为电能可以方便的转化为其他形式的能源，例如：

机械能、热能、光能、磁能等等；并且电能的输送和分配易于实现，可以输送到需要它的任何工作场所和生活场所；电能的应用规模也很灵活。

以电作为动力，可以促进工农业生产的机械化和自动化，保证产品质量，大幅提高劳动生产率。

电力工业电能的生产、输送、分配和消费与其他工业的区别在于：

1.与国民经济各部门的关系非常密切

2.电力系统从一种运行方式过度到另一种运行方式的过度过程非常短促；

3.电能的生产、输送、分配和消费实际上是同时完成的，不能大量储存。

根据电力工业的特点，对电力系统有以下要求：

1.保证可靠的持续供电

2.保证良好的电能质量

3.保证电力系统运行的经济性

所以说，电力工业是国家的基础行业，是国民经济发展的基础，我们就是要运用所学习的知识为电力工业的发展作出贡献。

根据突然中断供电所引起的损失程度分类，一般将电力负荷分为三级。

一级负荷：

是指突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围环境严重污染的，突然中断供电将会造成经济上的巨大损失；突然中断供电将会造成社会秩序严重混乱或在政治上产生严重影响的用电负荷。

二级负荷：

是指突然中断供电将会造成经济较大的损失，如生产的主要设备损坏，产品大量报废或减产，连续生产过程需较长时间才能恢复；突然中断供电将会造成社会秩序混乱或在政治上产生较大影响的用电负荷。

三级负荷：

是指不属于一级、二级负荷的其他负荷，对这类负荷，突然中断供电所造成的损失不大或不会造成直接损失。

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第2章发电机和变压器的选择

2.1发电机的选择

发电机型号的选择：

按照要求采用的发电机容量是200MW，选取发出电压是20KV，因此采用的发电机的型号为QFSN-200-2。

其主要技术参数如下：

发电机型号

发电机的额定功率

发电机的额定电压

发电机的额定电流

功率因数

转速

（r/min）

同步电抗

（%）

瞬变电抗

（%）

超瞬变电抗（%）

QFSN-200-2

200

20

10190

0.85

3000

188.59

19.65

17.1

装机容量：

2x200MW

台数：

2台

年利用小时数：

5500h/年

2.2主变压器的选择

（1）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。

（2）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[2]。

厂用变压器容量选择：

（1）变压器原、副边电压必须与引接电源电压和厂用网络电压一致。

（2）变压器的容量必须满足厂用机械从电源获得足够的功率。

（3）厂用高压备用变压器或起动变压器应与最大一台高压厂用工作变压器容量相同；低压厂用备用变压器的容量应与最大一台低压厂用工作变压器容量相同。

确定变压器台数及容量：

（1）台数：

根据原始资料，该厂除了本厂的厂用电外，其余向系统输送功率，所以不设发电机母线，发电机与变压器采用单元接线，保证了发电机电压出线的供电可靠，200MW发电机组的主变压器选用两绕组变压器2台[3]。

向本厂供电变压器选用三相式两绕组变压器2台，厂用备用电源选用两绕组变压器1台，三个电压等级的母线之间的母连变压器选用三相三绕组变压器。

（2）容量：

单元接线中的主变压器容量SN应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，预留10％的裕度选择，为

—发电机容量；—通过主变的容量；　

—发电机的额定功率；—厂用电率

单元接线中的主变压器容量应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，预留10％的裕度选择。

发电机G-1、G-2的额定容量为200MW，扣除厂用电后经过变压器的容量为：

经计算后选取变压器如下：

1、200MW发电机组所选变压器型号为：

SFP-250000/220两台；

2、三个等级母线间的变压器型号为：

SFPS-240000/220一台；

3、与200MW发电机组相连的厂用变压器型号为：

SFF7-40000/20两台；

4、厂用备用电源变压器型号为：

SF27-40000/20一台；

5、连接6KV与三绕组变压器的变压器型号为：

SFF-31500/20一台。

第3章电气主接线设计

3.1主接线的设计原则和要求

发电厂电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。

它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。

它的设计，直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。

由于电能生产的特点是：

发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。

因此，主接线的设计是一个综合性的问题。

必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。

设计主接线的基本要求是：

（1）可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。

衡量主接线运行可靠性的标志是：

①断路器检修时，能否不影响供电。

②线路、断路器或母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。

③发电厂全部停运的可能性。

④对大机组超高压情况下的电气主接线，应满足可靠性准则的要求。

（2）灵活性

①调度灵活，操作简便：

应能灵活地投入某些机组、变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。

②检修安全：

应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电。

（3）经济性

①投资省：

主接线应简单清晰，控制、保护方式不过于复杂，适当限制断路器电流。

②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。

③电能损耗少：

经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数，避免两次变压而增加电能损失。

3.2主接线设计步骤

电气主接线的选择原则是根据国家规定现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设与发展方针，按照技术规定和标准，结合实际的特点步骤：

1.原始资料分析根据任务书的要求，在分析基本资料的同时各级电压可拟订数个主接线方案

2.对拟订的方案进行技术经济比较选出最佳方案

3.绘制电气主接线图

根据设计任务书的要求分析情况，现将各电压级可能采用的可行性方案列出，进而以优化组合的方式，确定最佳的电气主接线形式。

220KV出线回路数为4回，为了使进出线断路器在检修时不停电，经过初步考虑采用单母线接线、双母线接线形式、单母线分段接线三种电气主接线形式比较确定最佳的接线方式。

3.3发电厂电气主接线设计

3.3.1基本接线的特点及使用范围

1.单母线接线

特点是整个配电装置只有一组母线，所有电源和出线都在同一组母线上。

有简单、清晰、设备少、投资少、运行操作且有利于扩建等优点，但可靠性及灵活性较差。

适用于出线较少的配电装置。

2.双母线及其分段或带旁路的双母线接线

（1）双母线：

有两组母线，一组为工作母线，一组为备用，每一电源和出线的电路都经过一台断路器和两组母线隔离开关分别与两组母线连接。

提高可靠性和灵活性。

便于扩建，但接线比较复杂，隔离开关数目多，增大投资。

适用于A：

35-60KV出线数目超过8回；B：

110-220KV出线数目为5回以上。

（2）双母线分段：

为缩小母线故障的影响范围，用分段断路器将工作母线分段，每段用母联断路器与备用母线相连，有较高的可靠性和灵活性，但投资较多。

适用于配电装置进出线总数达10-14回时，一组母线分段，配电装置进出线总数达15回以上时，两组母线分段。

（3）双母线带旁路接线：

双母线接线可以用母联断路器临时代替出现断路器工作，但出线数目较多时，母联断路器经常被占用，降低了工作的可靠性和灵活性，为此可以设置旁路母线。

3.一个半断路器接线

每一路经一台断路器接至一组母线，两回路间设一联络断路器，形成一个“串”，两回路共用三台断路器。

接线特点：

（1）3/2接线兼有旁路环行接线和双母线接线的优点，有高的可靠性和灵活性。

（2）与双母线带旁路相比它的配电装置结构简单，占地面积小，土建投资少。

（3）隔离开关仅做隔离电源用，不易产生误操作

在比较各种电气主接线方式的优劣时，应考虑其可靠性、灵活性、经济性三个方面。

3.3.2主接线方案的选择

本次设计的220KV变电站，根据原始资料，安装两台200MW汽轮发电机组。

此变电站为与电厂配套的升压变电站。

以220KV的电压等级接入系统。

电厂为区域性电厂，远离负荷中心。

所以必须满足供电可靠性和灵活性，保证系统的安全稳定运行。

目前在发电厂中广泛应用的基本接线形式分：

有汇流母线的接线形式和无汇流母线的接线形式。

其中有汇流母线的接线形式有：

单母线接线、单母线分段接线、双母线接线、双母线分段接线、增设旁路母线或旁路隔离开关。

无汇流母线的接线形式有：

发电机-双绕组变压器组成的单元接线、桥形接线、角形接线。

3.3.3发电机出口母线接线形式的选择

发电