4X200MW凝汽式火电厂电气部分设计Word格式.docx
《4X200MW凝汽式火电厂电气部分设计Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4X200MW凝汽式火电厂电气部分设计Word格式.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
6.厂用负荷见下表；
负荷名称
容量
台数
备发注
给水泵
4000
3
两工作一备用
循环水泵
1250
2
一工作一备用
凝结水泵
300
引风机
850
送风机
排粉机
650
4
磨煤机
1600
附水泵
220
碎煤机
570
厂外除灰电源
800
电除尘变
1000
低压变
1
四、设计内容
1.主接线；
2.用电高压部分；
3.短路计算；
4.电气设备选择；
5.防雷保护初步设计；
6.测量仪表、继电保护、自动装置规则。
五、设计的步骤和方法
（一）、原始资料分析
1.本次工程概况:
发电厂类型、设计规划内容（近期、远期），主变容量及台数，最大负荷利用小时数以及可能的运行方式等；
2.电力系统情况:
发电厂所在电力系统中的位置和作用，系统近期远景规划，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等;
3.负荷情况:
负荷的性质及其地理位置，输送电压等级，出线回数及输送容量等。
电力负荷在原始资料中虽已提供，但设计时应予以辨证的分析，因为负荷的发展和增长受政治、经济、工业水平和自然条件等制约。
4.环境条件:
当地的气温、湿度、覆水、污秽、风向、水文地质、海拔高度及地震等因素，对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。
5.设备制造情况：
为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力、和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。
（二）、拟定接线方案
根据设计任务书的要求，选择2-3个技术相当又能满足任务书要求的方案，其进行比较。
（三）、短路电流计算
对选定主接线，为选择合适电器，应进行短路计算。
（四）、主要设备选择
正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。
（五）、绘制电气主接线图
（六）、设计文件：
由文字说明书及所附设计图纸和概述组成，其中设计图纸有简化的电气主接线（包括厂用及附近地区供电）图。
第二部分负荷分析及该厂所处的地位
一、负荷分析
本厂负荷：
S（110110KV）=2*20+4*40=200+240=440MW
S（220KV）=3*180=540MW
S（交换）=30MW
S（厂用）=31.38MW
1.本厂110KV、220KV的出线均为I类负荷；
2.厂用电为I、II类负荷。
二、本厂在系统中的地位
根据本次设计任务书的原始资料得知；
该厂为大机组中型发电厂，主要靠近城镇，接入220KV系统。
在系统中占有举足轻重的作用。
第三部分电气主接线及厂用高压接线
一、根据负荷分析为依据，以国家经济建设方针、技术规定、规程为准绳，满足负荷的情况下，故出线采用双母线带专用旁路断路器接线，110、220KV接线方式均相同。
发电机、变压器采用单元接线上双母。
二、厂用高压采用分裂绕组变压器取发电机上电压，变为6.3KV，根据本厂的发电机台数推出厂用高压6KV段为单母接线共八段。
第四部分发电机的选择
根据设计任务书得知：
其单机容量为200MW，根据《发电厂电气部分课程设计参考资料》查出发电机型号及参数见下表:
型号
额定容量（MW）
额定电压
（KV）
功率因数
（COSФ）
短路电压（%）
定子结线
QFSS-220-2
200
15.75
0.85
Uk%=14
YY
第五部分主变压器的选择
一、选择原则及项目
根据负荷的要求及与系统的连系，本厂在系统中的地位进行主变压器的选择。
（一）主变压器的电压确定
1.压器对于负荷侧的电压，可根据给定的负荷送电电压来确定，若未规定具体电压，则可根据负荷量与送电距离即负荷距离来确定负荷的允许送电电压，继而确定变压器高压侧电压。
2.变压器与系统联系侧的电压可概据本厂接入电网的电压来确定，若未明确规定时，可按本厂发电机的功率和功率因数来确定。
3.110KV和220KV之间需要交换功率时需联络变，选取自耦型变压器。
（二）、主变容量的确定
1.主变容量应能满足本厂供给最大负荷的要求，扣除厂变10%，又留有10%的余量，及系统要求的交换功率同时还应考虑5-10年的发展情况及网络的功率损失。
2.主变的台数的确定
由于本厂采用发电机—变压器单元接线，故有四台，联络变二台，厂用变四台，起备变一台，低压分裂变一台。
3.变压器结构型式的选择
当具有三个电压等级时，如果通过主变各侧的功率达到变压器额定容量的15%经上，一般应选择三绕组结构，变压器各侧的容量比可根据各侧负荷情况来选定，分别100/100/100,100/100/50,100/50/100等各种容量比。
4.变压器的型式
根据变压器的容量，使用条件，冷却方式及系统要求情况，选择国家生产的标准产品。
（二）、本厂的主变型号容量的选择
1．主变的选择Pe=200MW,COSФe=0.85,故Se=235.2MVA。
查手册《发电厂电气部分课程设计参考资料》选出变压器型号及参数见下表:
额定容量（KVA）
额定电流
（A）
结线方式
SFP-240000/220
240000
242±
2×
2.5%/15.75
572.6/8799.7
Y0/△-11
2.高厂变的选择
根据《发电厂电气部分》教材指导，将厂用负荷算出其厂用负荷，然后根据《重庆发电厂生产技术规程》选取出其高厂变型号技术参数,型号及参数见下表:
额定容量（MVA）
短路
电压（%）
SFF3-31500/
31500/
15750/15750
15.75±
2.5%/
6.3/6.3
1154.3/
1443.7/1443.7
18.5
△/△
-12-12
3.根据计算得知，为了让变压器安全可靠的运行，本厂将从110KV母线上邓一回线路作为高厂变的起动和备用，以及联络变的选型：
根据《重庆发电厂生产技术规程》查出：
110KV起备变型号及参数见下表:
SFP3-31500/
110
20000/20000
110±
165.3/
1443.4/1443.4
Y/△/△-11-11
联络变出来，35KV母线下的起备分裂变的选择：
型号及参数见下表:
35
35±
519.62/
4.联络自耦变的选择：
调压
范围
高压
中压
低压
容量
比
短路电压
（高-中）%
短路电压（高-低）%
短路电压（中-低）%
OSFPSL
-180000/220
±
2.5%
242/
121
100/
100/100
12-14
8-12
28-31
第六部分短路电流的计算
一、短路电流计算的依据
电力系统中的所有电流均在额定负荷下运行；
所有同步电动机都具有自动励磁调整装置（包括强行励磁）；
短路发生在短路电流为最大值的瞬间，所有电源的电动势相位角相同；
应考虑对短路电流值影响的所有条件，但不考虑短路电流点的电弧电阻，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。
二、短路计算点
在正常接线情况下，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。
三、短路电流的计算（见附录）
1．选择短路计算点；
2．画等值网络（次暂态网络）图；
3．化简等值网络；
4．求计算电抗Xjs;
5．由运算曲线查出各电流供给的短路电流周期分量标幺值（运算曲线只作到Xjs=3.45）
6．计算无限大容量（或Xjs≥3）的电源供给的短路周期分量。
7．计算短路电流周期分量有名值和短路容量。
8．计算短路电流冲击值
短路电流计算结果表
短路地点
计算值
I∞
KA
I″
ich
d1
12.68
15.28
39.65
d2
71.22
112.08
301.07
d3
7.78
19.84
d4
6.2
15.81
d5
8.023
20.458
d6
18.48
17.3
44.64
d7
5.04
12.85
9．绘制短路电流计算结果表（见下表）
第七部分电器设备的选择
一、选择原则
1.正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的要求。
2.应当地环境条件考核。
3．应力求技术先进和经济合理。
4．选择导体时应尽量减少品种。
5．扩建工程应尽量使新老电器型号一致。
6．选用的新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格．
二、选择内容
1.正常工作条件选择电器．
1）电压和最高工作电压
在电网的运行电压因调节或负荷的变化，常高于电网的额定电压，故所选电器允许最高工作电压Valm得低于所接电网的最高工作电压Vsm,即Valm≥Vsm,一般电器允许的最高工作电压；
当额定电压在220KV及以下时为1.15Vn,额定电压为330-500KV时为1.1VN,而实际电网的最高运行电压Vsm一般不超过1.1VN,因此在选择电器时，一般可按照电器的额定电压VN不低于装置地点电网额定电压VNS的条件选择，即VN≥Vns.
2）额定电流
电器的额定电流In是指在额定周围环境温度下，电器的长期允许电流，In不应小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax,即IN≥Imax。
3）按当地环境条件校验
在选择电器时，应考虑当地气温，风速，污秽等级情况。
三、按短路情况校验
1）热稳定校验
2）电动力稳定校验
3）下列几种情况可不校验动、热稳定：
①用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故不校验收热稳定；
②采用有限流电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定；
③装设在互感器回路中的裸导体电器可不校验热稳定。
三、选择过程及校验（见附录Ⅲ）
四、选择结果列表（Ⅳ）
第八部分防雷保护初步设计、测量仪表、
继电保护、自动装置规划
（一）测量仪表
要据电气温设备书测量仪表的配置可得：
1.发电子定回路。
为了对发电机的动行参数进行测量，在定子回路内装设三个电流表，装设电压表，有功功率表，无功率表、有功电度表、无功电度表，自动记录式有功功率表和自动记录式无功功率表各一个。
（1）发电子转子回路。
转子电路内只装直流电流表和直流电压表各一个
（2）两绕组升压变压器回路。
对可逆工作的变压器回路装入电流表具有双向标度的有功功率各一个及具有逆心的有功功率电度表两个对不可逆工作的变压器回路时，只需装高单向标度的功率表，有功率电度表各一个。
发电机—双绕组变压器的控制屏
根据以上原则，并参考《发电厂电气部分课程设计参考资料》P125页：
火电厂发机——变压器（双绕组）电气测量仪表配置图50000-125000KW机级控制屏要配的仪表有：
定子电流表3块
定子电压表一块
无功功率表一块
励仪电流表一块
励磁调整装置输出电流表一块
励磁电压表一块
负序电流表一块
有功电度表一块
无功电度表一块
有功功率记录表一块
以上仪表负荷均满足互感器负荷的要求
发电机——自耦变压器控制屏
查《发电厂电气部分课程设计参考资料》P126页，火电厂发电机——变压器（三绕组）组电气测量仪表配置图得：
需配置：
1高压侧电流表一只
2中压侧电流表一个
3中压侧有功功率表一只
4中压侧无功功率表
5中压侧有功电度表只
6发电机定电流表3只
7发电机定子电压表一块
8发电机有功功率表一块
9发电机无功功率表一只
⑩发电机负序电流表
发电机励磁电流表
励磁调整装置输出电流表
发电机励磁电压表一块
发电机定子绝缘监测表
发电机有功电度表一块
发电机无功电度表一块
发电机有功功率记录表
以上表计均满足互感器负荷要求
110KV、220KV线路屏：
110KV、220KV线路屏分别安装电流表3个，有功功率一块，无功功率表一块，电压表一块
母联屏:
三相电流表各一个、电压表一个、频率表一块
旁路断路器:
三相电流表各一个，电压表一块，有功功率表各一块
同期屏:
作为同期屏，系统侧和都应同时装：
电压表一块，频率表和整步表一块，装在同期屏上以供同期考虑，列本厂系统中的地位和作用，该厂应该设两套同期屏，以更加可靠
（二）继电器保护装置
1、发电机双绕组变压器单元接线保护配置
需配置的保护有：
1变压器零序过压保护
2变压器中性点零序过流保护
③发电机交流序过流保护
④纵差保护⑤横差保护
⑥重瓦斯保护
⑦轻瓦保护
⑧发电机静子接地保护，保护范围100%
⑨强油保护
⑩转子一点接地保护
转子二点接地保护
继电强励保护
过负荷保护
失磁保护发信号
2．发电机自耦变压器单元接线、保护
需要的保护有：
①发电机负序过流保护
②低压闭锁过流保护
③发电机横差保护
④发电机纵差保护
⑤横差断线保护
⑥过负荷保护
⑦发电机静子接地保护
⑧发电机转子一点接地
⑨强励保护
⑩变压器纵差保护
重瓦斯保护
强油保护
110KV侧方向零序过流保护
110KV负序方向电流保护
110KV侧低压闭锁保护
公共线圈过负荷保护
3．110KV、220KV线路保护配置
为报提高线路的输送功率，提高电力系统运行的稳定性，要求断电器保护能无延时地从线路两端切除线路内部任何一处的短路故障，为此110KV、220KV与系统的连接采用高频保护
110KV引出线采用三段式电流保护为主保护，距离保护为后备保护
220KV引出采用零序过流保护，距离保护
4．110KV、220KV母线保护配置
母线上通常都有较多的连接元件，因此，对母线保护应特别强调可靠性的要求。
另外，高压线保护如果动作迟缓，常常会导致电力系统的稳定性遭到破坏，从而使事故扩大化。
因此，母线保护必须无延时动作
由此①110KV、220KV母线采用电流相位比较式母线差动保护它适用于并列运行的双母线，它能够在元件固定连接遭到破坏的情况下，保证有选择性的动作，因而在110KV—220KV电力系统中得广泛的应用
②采用断路失灵保护
考虑到本设计电厂在系统中的地位和作用，安装断路器的灵保护，使停电范围限制于最小的一种保护，它在220KV及以上的电压等级的电力系统中，对本厂110KV系统也很重要，所以得广泛采用
（三）自动装置
1．110KV、220KV线路
110KV、220KV与系统的连结脂用综合自动重闸，考虑到本厂与系统的联系的稳定性，可靠性，采用综合自动闸，线路上发生单相故障，实行单相自动重合闸，当重合到永久性单相故障时则断开三相并不再进行自动重合，线路上发生相间故障时，实行三相自动重合闸，线路上发生相间故障时，断开三相并不再进行自动重合，这样保证了和系统的联结
220KV负荷引出线比较重要，故装综合重合闸
110KV负荷引出线装设三相一次自动重合闸，与系统联结的线路可装设无电压，检定和同步检定的三相重合闸
1。
发电机回路的自动装置的配置
①配置自同期装置：
考虑到该设计电厂在系统中的重要地位和作用，采用些装置可以使得系统并列更加稳定，可靠，不会发生解到等严重操作事故，该设计电厂配置EEQ-5型自动准同步装置
②配置自动解列装置：
它反映系统振荡而动作，在预定解列点将系统解列，此装置是基电网失去稳定为防止事故继续扩展而采用的有效措施
③自动调节励磁装置：
正常运行时，维持发电机或系统的某点电压水平，当发电机无功负荷变化时，一般情况下机端电压要发生相应变化此时，自动励磁调节装置应能供给所要求的励磁功率，满足不同负荷情况下励磁电流的自动调节，维持机端或系统某点电压水平，正确分配发电机间的无功负荷，在短路故障，按给定的要求强励改善系统工作条件，本设计电厂系统中所处地位重要，责任重大，应设自动装置，本厂设KFD-3型相复励自动调节励磁装置
④装调自动按频率减负荷：
由于电力系统对电能质量有严格的要求，系统频率不能在低频率运行，当电力系统发生故障造成有较大的功率缺额，应迅速断开相应的用记，以保证系统的稳定运行，为此半设ZPJH装置，来保证系统稳定运行
装设故障录波器，以便对事故进行分析
1、厂用备用电源的配置（BZT）
本设计电厂在系统中责任重大，为此本厂用电也很重要，要保证在任何事故状况下厂用电的可靠，不使厂用电停机，停炉，使危害系统减小到最小限度，为此半设BZT，保证厂用电的供电可靠
五、配电装置及防雷规划
（一）配电装置的规划
户内配电装置
（1）配置原则及要求：
间隔：
带电部分在栅栏上面，当高度为1.2~1.7m时，则带电部分至栅栏的水平距离不应小于规定值
带电部分在栅栏上面，且高度为1.7~2.3m时，则带电部分至围栏的水平距离不应小规定值
带电部分在围栏上面，且高度为2.3m以上时，则带电部分至围栏的距离不应小于规定值
走廊及围栏
屋内配电装置的遮栏度不应小于1.7m,栅栏高度不应小1.2m
搬运高度边按规定办
油及其他设施也有规定
（2）布置形成
本厂户内配电装置发电机出致电厂用高压开关柜配置均为屋内布置，50MW机采用GFC-3手车式开关柜内装有SW8-10断路器，100MW机采用固定式GFC-1型开关柜内装有SN3-10型断路器，布置形式采用单排单到布置，其适于本厂设计
2。
户外配电装置
（1）配电装置原则及要求
间隔距离及有关较导线的不同相间及带电部分至接地部分间距离，带电部分至围栏的水平距离以及带电部分至围栏的垂直距离都应满足规定，设计该厂时一定要按此规程办事
（2）型式选技
110KV采用屋外半高型布置，其优点很多：
施工较为方便，布置清晰，操作集中，巡视路径短，母线隔离开关监视有些不方便，考虑到其适用于林地区，相比之下比较优越，所以采用它
（二）防雷规划
1．避雷器的设置
非全线架设避雷线的35~110KV架空线，其变电所进线端；
重要性较高的
35~350KV变电站的每条进线上；
架空线路与电缆线路接头处。
各电压等级的母线上，并应尽可能靠近被保护的主要电气设备，
避雷器至被保护设备的最大允许距离，参见下表，当装设的避雷器与主变电气距离超过允许值时，应在主变随近增加一个阀型避雷器主变的大电流接地系统侧的中性点；
主变的电流接地系统侧中性占，装设消弧线圈，与架空线圈连的三绕组变压器低压侧；
自耦变压器的高、中压侧绕组引出线与断路器之间
直接与架空线相连的旋转电机以及“发电机—变压器”单无结线，当母线桥或组合导线无金属屏网部分的长度大于50公尺时，在发电机出口及中性点处应装设避雷器
避雷器至被保护设备的最大允许距离：
（见下图）
电压等级KV
进线保护
避雷至被保护设备的最大允许距离（m）
避雷器至其它电器的最大允许距离
避雷器形式
备注
运行出线回路数
4及以上
1KM
25
40
50
55
按至变压器距离增加35%计算
普阀型
若用磁吹型可加35%-40%的电气距离
2KM及
全线
75
90
100
60
65
80
130
145
全级
135
160
180
190
215
330
95
175
195
磁吹型
2．型式
避雷器型式选择时，应考虑被保护电气的绝缘水平，使用特点按下表选择:
型式
应用范围
FS
配电用普通阀型
10KV以下的配电系统，电缆终端盒
FZ
电站用普通阀型
3-220KV发电厂变电所的配电装置
FCZ
电站用磁吹阀型
1、330KV及需要限制操作过电压的220及以下配电装置
2、降低绝缘的配电装置
3、布置声所特别狭窄或高烈度地震
4、某些变压器的中性点
FCD
旋转电机用磁吹阀型
用于旋转
升级会员 