2300MW火电厂主接线设计.docx

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2300MW火电厂主接线设计

内蒙古科技大学

《发电厂电气部份》课程设计

说明书

题目：

2*300MW火电厂主接线设计

班级：

电气2020-1

学号：

47

姓名：

刘俊峰

指导教师：

李洁

发电厂课程设计任务书

设计题目：

2*300MW火电厂主接线设计

设计原始资料：

一、厂用电为总容量7%

二、两台主变,一台联络变。

3、220KV5回出线

4、110KV7回出线

5．U=COSφ=

设计内容：

一、对电气主接线进行论述

二、选择电气主接线方式，并说明

3、对主接线要紧电气设备选型计算，校验计算

*4、要紧点短路电流计算

*五、对主变爱惜进行论述

6．对厂用电6KV段设计

设计要求：

一、主接线论证，方案比较

二、主接线设计正确

3、设备选型科学并有依据

4、图纸标准

五、独立完成

六、参阅相关资料

设计时刻安排：

一、主接线初步设计1天

二、短路电流计算1天

3、设备选择2天

4、汇制图纸书写说明书2天

发电厂课程设计说明书

一．对原始资料的分析

1．目前，我国机组按单机容量大小分类如下：

50W以下的机组为小型机组；50-200MW为中型机组：

200MW以上的机组为大型机组。

电厂按装机容量大小分类如下；总容量200MW以上的机组为大型机组。

单机容量50MW一下的为警惕发电厂；总容量200-1000MW，单机容量20-200MW为中型发电厂；总容量1000MW以上，单机容量200MW以上为大型发电厂。

设计电厂容量：

2*300MW=600MW;

2．发电厂的厂用机械及全厂的运行操作、实验、修配、照明、电焊等用电设备的用电，统称为厂用电。

同一时刻段内，厂用电耗电量占发电厂发电量的百分数，称为该时刻段的厂用电率。

厂用电为总容量的7%。

3．两台主变，一台联络变。

关于最大机组为200MW以上的发电厂，一样以采纳双绕组变压器加联络变压器更为合理。

其联络变压器宜选用三绕组变压器。

4．110KV电压级：

显现回路为7回。

出线回路数大于4回，为使其出线断路器检修时不断电，应采纳双母分段或双母带旁路，以保证其供电的靠得住性和灵活性。

5．220KV电压级：

出线回路为5回，为保证检修出线断路器不致对该回路停电，拟采取带旁路母线接线为宜。

二．主接线

主接线概述：

电气主接线是发电厂和变电所电气部份的主体它反映了设备的作用，连接方式和回路间的彼此关系。

因此，它的设计直接关系到全长（所）电气设备的选择、配电装置的布置。

继电爱惜、自动装置和操纵方式的确信，对电力系统的平安、经济运行起着决定的作用。

对电气主接线的大体要求，归纳的说确实是靠得住性、经济性、灵活性三个方面。

1．靠得住性

关于一样技术系统来讲，靠得住性确实是指一个元件、一个系统在规定的时刻内及必然条件下完成预定功能的能力。

电气主接线属于可修复系统，其靠得住性用靠得住度来表示。

即主接线无端障工作时刻所占的比例。

供电中断不仅会给电力系统带来损失。

而且给国民经济各部门造成损失。

后者往往比前者大几十倍，至于人身伤亡、设备损坏、产品报废、城市生活混乱等经济损失和政治阻碍更是无法计算、因此，供电靠得住性是电力生产和分派的首要要求，电气主接线必需知足这一要求。

主接线的靠得住性能够定性分析，也能够定量计算，因设备检修或事故被迫中断供电的机遇越少，、阻碍范围越小、停电时刻越短，说明主接线的靠得住性越高。

显然，关于发电厂、变电站主接线的靠得住性要求程度，与其在电力系统的地位和作用有关，而地位和作用那么是由其容量、电压品级、负荷大小和类别等因素决定。

主接线靠得住性具体要求：

（1）断路器检修时，不宜阻碍对系统的供电。

（2）断路器或母线故障，和母线或母线隔离开关检修时，尽可能减少停运出线回路数和停运时刻。

（3）尽可能幸免发电厂所停运的可能性。

（4）对装有大型机组的发电厂及超高压变电所，应知足靠得住性的特殊要求。

2．灵活性

（1）调度灵活，操作方便。

应能灵活的投入或切除机组、变压器或线路，灵活的调配电源和负荷，知足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的要求。

（2）检修平安。

应能方便的停运线路、断路器、母线及其继电爱惜设备，进行平安检修而不阻碍系统的正常运行及用户的供电要求。

需要注意的过于简单的接线，可能知足不了运行方式的要求，给运行带来不便，乃至增加没必要要的停电次数和时刻；而过于复杂的接线，那么不仅增加投资，而且会增加操作步骤，给操作带来不变，并增加误操作的概率。

（3）扩建方便。

随着电力事业的进展，往往需要对已投运的发电厂（尤其是火电厂）和变电所进行扩建，从发电机、变压器直至馈线数均有扩建的可能性。

因此，在设计主接线因留有有地，为了扩建时y一、二次设备所需的改造最少。

3．经济性

靠得住性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性直接发生矛盾，即欲使主接线靠得住、灵活、可能致使投资增加。

因此，二者必需综合考虑，在知足技术要求的前提下，做到经济合理。

（1）投资省。

主接线因简单清楚，以节省断路器、隔离开关等一次设备投资；应适当限制短路电流，以便选择轻型电器设备。

（2）年运行费少。

年运行费包括电能损花费、折旧费及大修费、日常小修保护费。

其中电能损耗要紧由变压器引发的，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数及幸免两次变压而增加电能的损耗；后两项决定于工程综合投资。

（3）占地面积小。

主接线的设计要为配电装置的布置制造条件，以便节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。

在运输条件许可的地址都应采纳三相变压器（较三台单相组式变压器占地少、经济性好）。

（4）在可能的情形下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。

4．大体接线型式

Ⅰ.单母线接线

a.优势：

接线简单清楚、设备少、操作方便、便于扩建和采纳成套配电装置。

b.缺点：

不够灵活靠得住，任一元件（母线及隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。

单母线可用隔离开关分段。

但当一段母线故障时，全数回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，方能恢复非故障段的供电。

c.适用范围：

6-10KV配电装置出线回路数不超过5回；35-63KV配电装置出线回路数不超过3回；110-220KV配电装置的出线回路数不超过两回。

Ⅱ.单母线分段接线

a.优势：

用断路器把母线分段后，对重要用户能够从不同段引出两个回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段短路器自动将故障段切除，保证正常段母线不中断供电和不使重要用户停电。

b.缺点：

当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电；当出线为双回路时，常使架空线路显现交叉跨越；扩建时需两个方向均衡扩建。

c.适用范围：

6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时；35-63KV配电装置出线回路数为4-8回时；110-220KV配电装置的出线回路数为3-4回时。

Ⅲ.双母线接线：

双母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平均分派在两组母线上。

由于母线继电爱惜的要求一样某一回路固定与某一组母线连接，以固定的方式运行。

a.优势：

①供电靠得住。

通过两组母线隔离开关的倒换操作，能够连番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，检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。

②调度灵活。

各个电源和各回路负荷能够任意分派到某一组母线上，能灵活地适应系统中各类运行方式调度和潮流转变的需要。

③扩建方便。

向左右任何一个方向扩建，均不阻碍两组母线的电源和负荷均匀分派，可不能引发原有回路的停电。

④便于实验。

当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。

b.缺点：

①增加一组母线和使每回路就需要增加一组母线隔离开关。

②当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。

为了幸免隔离开关误操作，须在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。

③适用范围。

当出线回路数或母线上电源较多，输送和穿越功率较大，母线故障后要求迅速恢复供电，母线和母线设备检修时不许诺阻碍对用户的供电，系统运行调度对接线的灵活性有必然要求时采纳。

6-10kv配电装置，当短路电流较大，出线需要带电带电抗器时；35-63KV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多，负荷较大时；110-220KV配电装置，出线回路数为5回及级以上时。

Ⅳ.双母线分段接线：

当220KV进出线回路数甚多时，双母线需要分段。

a.分段原那么：

①当进出线回路数为10-14回时，在一组母线上用断路器分段；

②当进出线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段；

③在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器；

④为了限制220KV母线短路电流或系统解裂运行的要求，可依照需要将母线分段；变压器-线路单元接线：

b.优势：

接线最简单，设备最少，不需要高压配电装置。

c.缺点：

线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时线路停运3适用范围：

只有一台变压器和一回线路时；当发电厂内不设高压配电装置，直接将电能输送至枢纽变电所时。

5．主接线初步设计方案

（1）综上所述，并依据对主接线的大体要求，从技术上进行论证各方的优、缺点，淘汰了一些较差的方案，保留了两个技术上相对较好的方案，如下所示：

电压等级

方案一

方案二

220KV

双母分段带旁路接线

双母线接线

110KV

单母线带旁路

单母线分段接线

（2）两种方案的比较：

1）靠得住性：

方案一中220KV靠得住性较高；在检修线路断路器时幸免造成该回路停电；方案二中220KV接线简单，设备本身故障率少；220KV故障时，停电时刻较长。

2）灵活性：

方案一各电压级接线方式灵活性都好；220KV电压级接线易于扩建和实现自动化；110KV操作进程相对简单；方案二中220KV运行方式相对简单，灵活性差；各类电压级接线都便于扩建和进展；110KV操作进程复杂。

3）经济性：

方案一的投资例如案二要大很多，增加了旁路距离和旁路母线，每回间隔增加一把隔离开关，大大的增加了投资，同时多占用了土地。

方案二中220KV设备相对少，投资小；110KV只增加了一台旁路断路器的投资。

通过对两种主接线靠得住性，灵活性和经济性的综合考虑，尽管方案一例如案二供电靠得住，可是由于目前断路器采纳的是六氟化硫断路器，它的检修周期长，不需要常常检修，因此采纳旁路也就没有多大意义了，如此一来不单单节省了投资，也节约了用地，因此比较论证后确信采纳了方案二。

三．主接线中设备配置的一样规那么

1．开关的配置

（1）中小型发电机出口一样应装设隔离开关；容量为200MW及以上大

机组与双绕组变压器的单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点。

（2）在出线上装设电抗器的6~10KV配电装置中，当向不同用户供电的两

回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。

（3）接在发电机、变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。

（4）一台半断路器接线中，视发变电工程的具体情形，进出线可装设隔离开关也可不装设隔离开关。

（5）断路器的双侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。

（6）中性点直接接地的一般型变压器均应通过隔离开关接地；自耦变压器的中性点那么没必要装设隔离开关。

2．电压互感器的配置

（1）电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应知足测量、爱惜、

同期和自动装置的要求。

电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，爱惜装置不得失压，同期点的双侧都能提取到电压。

（2）6～220KV电压品级的每组主母线的三相上应装设电压互感器。

旁路母线上是不是需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感顺的情形和需要确定。

（3）当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。

（4）当需要在330KV及以下主变压器回路中提取电压时，可尽可能利用变压器电容式套管上的电压抽取装置。

（5）发电机出口一样装设两组电压互感器，供测量、爱惜和自动电压调束装置需要。

当发电机配有双套自动电压调束装置，且采纳零序电压式匝间爱惜时，可再增设一组电压互感器。

3．电流互感受器的配置

（1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应知足测量仪表、

爱惜和自动装置要求。

（2）在未设断路器的以下地址也应装设电流互感器；发电机和变压器的中

性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等。

（3）对直接接地系统，一样按三相配置。

对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配置。

（4）一台半断路器接线中，线路一线路串可装设四组电流互感器，在能知足爱惜和测量要求的条件下也可装设三组电流互感器能够利历时，可装设三组电流互感器。

四．要紧电气设备的选择

1．主变压器的选择

发电机—变压器单元接线中的主变容量应按发电机额定容量扣除本机组厂用电后，留有10%的裕度来确信。

主变容量一样按变电所建成后5～10年的计划负荷来进行选择，并适当考虑远期10～20年的负荷进展。

SN≈（1-KP）/cosφG（MVA）

SN≈*300（1-7%）/≈361（MVA）

2．联络变压器的选择

（1）联络变压器的容量应知足所联络的两种电压网络之间在各类运行方式下的互换功率。

（2）联络变压器的容量一样不该该小于所联络的两种电压母线上最大一台机组的容量，以保证最大一台机组故障时，通过联络变压器来知足本侧负荷的需要；同时也可在检修或故障时，通过联络变压器将剩余功率送入另一侧系统。

3．断路器的选择

额定电压选择

UN≥UNS

额定电流选择

Ial=KIN≥Imax

额定断电流选择

INbr≥IK（KA）

额定关合电流的选择

iNcl≥ish（KA）

热稳固校验

I2t≥QK[（KA）2·s]

动稳固校验

Ies≥ish

断路器的选择，除知足各技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行保护，并经济技术方面都比较后才能确信。

依照目前我国断路器的生产情形，电压品级在10KV～220KV的电网一样选用少油断路器，而当少油断路器不能知足要求时，能够选用SF6断路器。

（1）SF6断路器的特点：

①.灭弧能力强；介质强度高，单元灭弧室的工作电压高，开断电流大然后时刻短。

②.开断电容电流或电感电流时，无重燃，过电压低。

③．电气寿命长，检修周期长，适于频繁操作。

④．操作功小，机械特性稳固，操作噪音小。

4．隔离开关的选择

按额定电压选择

UN≥UNS

额定电流选择

Ial=KIN≥Imax（A）

热稳固校验

I2t≥QK[（KA）2·s]

动稳固校验

Ies≥ish

5．电流互感器的选择

电流互感器的选择和配置应按以下条件：

（1）型式：

电流互感器的型时应依照利用环境条件和产品情形选择。

关于6~20KV屋内配电装置，可采纳瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。

关于35KV及以上配电装置，一样采纳油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。

有条件时，应尽可能采纳套管式电流互感器。

（2）一次回路电压：

UN≥UNs

（3）一次回路电流：

I1N≥Imax

（4）准确品级：

要先明白电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确品级的要求，并按准确品级要求高的表计来选择。

（5）二次负荷：

互感器按选定准确级所规定的额定容量S2N应大于或等于二次侧所接负荷I22NZ2L，即

S2N≥I22NZ2L

Z2L=ra+rre+rL+rc

式中，ra、rre别离为二次侧回路中所接仪表和继电器的电流线圈电阻（忽略电抗）；rc为接触电阻，一样可取Ω；rL为连接导线电阻。

（6）动稳固：

内部动稳固校验式为：

ies≥ish或

I1NKes≥ish

式中ies、Kes—电流互感器的动稳固电流及动稳固电流倍数，有制造厂提供。

外部动稳固校验式为

Fal≥××10-7i2sh

（N）

式中Fal—作用于电流互感器瓷帽端部的许诺力，有制造厂提供；

—电流互感器显现端至最近的一个母线支柱绝缘子之间的跨距；

a—相间距离；

—系数，表示互感器瓷套端部经受该跨上电动力的一半。

（7）热稳固：

电流互感器热稳固能力常以1s许诺通过的热稳固电流It或一次额定电流I1N的倍数Kt来表示，热稳固校验式为

I2t≥Qk或（KtI1N）2≥Qk

6．封锁母线的选择方式

发电厂的封锁母线分为共箱式和全连式分相封锁两种。

每一种又分为定型产品和非定型产品。

选用定型封锁母线时，制造厂一样提供有关封锁母线的额定电压、额定电流和动、热稳固等参数，现在的母线选择可按电器选择中所述的方式进行选择和校验。

假设依照发电机、主变压器和配电装置连接等具体情形，需要选用非定型封锁母线时，应向制造厂提供有关资料，供制造厂进行布置和连接部份设计。

这时应进行母线导体和外壳发烧、应力及绝缘子抗弯等计算,并进行共振校验。

五．厂用电设计原那么

厂用电的设计原那么与主接线的设计原那么大体相同，要紧有：

（1）接线应保证对厂用负荷靠得住和持续供电，使发电厂主机平安运转。

（2）接线应灵活的适应正常、事故、检修等各类运行方式的要求。

（3）厂用电源的对应供电性。

（4）设计还应适当注意其经济性和进展的可能性并踊跃慎重的采纳新技术、新设备，使厂用电接线具有可行性和先进性。

（5）在设计厂用电接线时，还应付厂用电的电压品级、中性点接地址式、厂用电源及其引线和厂用电接线形式等问题，进行分析和论证。

六．配电装置

1．配电装置选择的一样原那么

高压配电装置的设计必需认真贯彻国家的技术经济政策，遵循上级发的有关规程、标准及技术规定，并依照电力系统条件、自然环境特点和运行、检修、施工方面的要求，合理制定布置方案和选用设备，踊跃慎重地采纳新布置、新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断冒充新，做到技术先进、经济合理、运行靠得住、保护方便。

火力发电厂及变电所的配电装置型式选择，应考虑所在地域的地理情形及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行、检修和安装要求。

（1）节约用地：

我国人口众多，但耕地不多，因此用地是我国现代化建设的一项带战略性的方针；

（2）运行平安和操作巡逻方便：

配电装置要整齐清楚，并能在运行中知足对人身和设备的平安要求。

使配电装置一旦发生事故时，也能将事故限制在最小范围和最低程度，并使运行人员在正常的操作和处置事故中不致发生意外，和再次保护中不致损害设备；

（3）便于检修和安装：

对各类形式的配电装置，都要妥帖考虑检修和安装的条件；

（4）节约三材，降低造价：

配电装置的设计还应采取有效方法，减少三材消耗，尽力降低造价。

2．大体步骤

（1）依照配电装置的电压品级、电器的型式、出线的多少和方式、有无电抗器、地形、环境条件等因素选择配电装置的型式；

（2）拟定配电装置的配置图；

（3）依照所选的外形尺寸、运行方式、检修及巡视的平安和方便等要求，遵循《配电装置设计技术规程》的有关规定，并参考各类配电装置的典型设计手册，设计绘制配电装置的平、断面图。

配电装置的整个结构尺寸、检修和运输的平安距离等因素而决定的。

屋内、外配电装置中各有关部份之间的最小平安净距，详见设计手册。

3．配电装置的选择及依据

配电装置的型式的选择，应考虑所在地域的地理情形及环境条件，因地制宜、节约用地，并结合运行及检修要求通过技术经济比较确信。

一样情形下，在大、中型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置宜采纳屋内式；110KV及以上多为屋外式。

一般中型配电装置国内采纳比较多，普遍用于110～500KV电压级，在这方面我国已经有丰硕的体会。

配电装置的整个结构尺寸、检修和运输的平安距离等因素而决定的。

屋内、外配电装置中各有关部份之间的最小平安净距，详见设计手册。

设计配电装置中带电导体之间和导体之间对接地构架的距离时还要考虑：

软绞线在短路电动力、风摆、温度等作用下使相间及对地距离的减小，隔离开关开断许诺电流是不致发生相间和接地故障，降低大电流导体周围铁磁物质的发烧，减小110KV及以上带电导体的电晕损失和带电检修等因素。

工程上采纳的距离，详见设计手册所列的数值。

本设计的地理环境较好，没有地震，雷暴日也很少，且没有明显的环境污染，因此综合所有条件和技术，选用中型配电装置。

要求的条件下也可装设三组电流互感器能够利历时，可装设三组电流互感器。

总结

通过一周多的尽力终于完成了这次课程设计--《发电厂电气部份》。

在这次课程设计中学到了许多知识，同时也发觉了许多的问题。

《发电厂电气部份》这门课程要紧讲述了发电厂电气主接线的设计及厂用电的设计和接线。

并围绕这两个要紧内容表达了相关电气设备的结构和工作原理及相应的选择方式；相关的选型计算和校验计算；中性点接地址式的选择；选择适合的接地装置来爱惜电路；二次回路的的爱惜装置的作用及接线。

课程设计确实是要咱们利用这些知识来设计发电厂的电气主接线及与其相关的设备选型。

要紧目的确实是要咱们学以致用，把理论知识转化为实际的东西。

作为一名大学生不能只知道理论知识，而且要理论与实践相结合。

如此当咱们走向工作职位，才能尽快的投入到工作当中去。

通过这次课程设计，我发觉了许多问题。

比如，设计中需要的许多内容自己上课没有弄明白，还的自己从书上继续学习，然后再设计。

如此尽管浪费了很多时刻，可是是自己巩固了讲义知识，为考试做了一遍温习。

我感觉这次课程设计给了我一个了解自己知识把握的扎不扎实，该学会的知识学会了没有专门好的机遇。

使自己学会了更好的把理论知识用运到实际中去，也加深了对理论知识的明白得。

因此我超级感激教师给咱们提供这次宝贵的机遇。

在以后的学习中我会再接再厉不断进步。