凝汽式火电厂一次部分设计 精品.docx

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凝汽式火电厂一次部分设计精品

课程设计（论文）

题目凝汽式火电厂一次部分设计

学院名称电气工程学院

指导教师

职称教授

班级电力1102班

学号

学生姓名

2014年6月30日

摘要

[摘要]:

本次设计的是凝汽式火力发电厂电气一次部分，这次主要对一下几个内容进行分析和设计：

首先需要对主接线进行选择，设计主接线的原则是将可靠性、经济性和灵活性三者综合考虑的。

因为本次设计所需的机组容量比较大，对主接线的可靠性要求非常高，所以就单母线的接线方式而言可以暂不考虑，重点考虑双母接线以及一台半断路器的接线方式。

然后，根据发电机容量、负荷容量和厂用电率分别确定主变压器、联络变压器和厂用变压器的容量和台数、结构和型式。

最后，选择短路点，按照最严重的情况计算出短路点的最大短路电流，再根据短路电流的大小选择合适的断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等电器设备。

最后综合各个步骤绘制出电气主接线图。

［关键字］：

凝汽式火电厂、发电机、变压器、双母带旁路、断路器

[Abstract]:

Thisdesigniscondensingpowerplantelectricalpart,themainanalysisanddesignthefollowingcontents:

first,theneedtochoosethemainwiring,themainwiringdesignistheprincipleofthereliability,economyandflexibilityofthethreeconsidered.Becausethenumberofthedesignoftheunitcapacityislarge,thereliabilityofthemainwiringrequirementsareveryhigh,sotheconnectionmodeofsinglebuscannotconsider,considerdoublebusbarconnectionandahalfbreakerconnection.Then,accordingtothecapacityofgenerator,loadcapacityandpowerconsumptionraterespectivelytodeterminethemaintransformer,transformerandtransformercapacityandnumbers,structureandtype.Finally,selecttheshortpoint,accordingtothemostseriouscasestocalculatethemaximumshort-circuitcurrentshort-circuitpoint,thenaccordingtotheshortcircuitcurrentsizechoosethecircuitbreaker,theappropriateisolationswitch,voltagetransformer,currenttransformerandotherelectricalequipment.Finally,thecomprehensivestepstodrawthemainelectricalwiringdiagram.

[keyword]:

condensingpowerplant,generator,transformer,doublebusbarwithbypass,circuitbreaker

发电厂电气部分课程设计

1.电气主接线

1.1系统与负荷资料分析

1.1.1凝汽式发电厂的规模

（1）装机容量：

装机4台，容量分别为：

2台100MWUN=10.5KV

2台200MWUN=15.75KV

（2）机组年利用小时数：

Tmax=6000h/a

（3）环境条件：

发电厂所在地最高温度40○C，年最低温度-6○C，最热月均

最高温度30○C，最热月平均最低温24○C，当地海拔高100m，当地雷暴日38日/年，气象条件无其他特殊要求。

（4）厂用电率：

8%

1.1.2负荷及电力系统连接情况

（1）220KV电压等级：

架空线6回，I级负荷，最大输送320MW，最小输送280MW，Tmax=5000h/a，cos

=0.85。

（2）110KV电压等级：

架空线12回，I级负荷，最大输送220MW，最小输送180MW，Tmax=4500h/a，cos

=0.85。

总装机容量10000MW，短路容量12000MVA。

设计电厂容量为2×100+2×100=600MW，占电力系统总容量600/（10000+600）×100%=5.66%，没有超过电力系统的检修备用容量8%~15%和事故备用容量10%的限额，由此知该电厂为中型凝气式火电厂。

而年利用小时数为6000h，远远大于电力系统发电机组的平均最大负荷利用小时数，所以该火电厂在电力系统中主要承担基荷，从而在设计主接线时务必着重考虑其可靠性。

装机容量分别为2×100MWUn=10.5kV2×100MWUn=15.75kV。

它具有10.5kV、15.75kV、110kV、220kV四级电压。

1.2主接线方案的择

衡量可靠的标准，一般是根据主接线型式机主要设备操作的可能方式，按一定的规律计算出“不允许”事件发生的规律，停运的持续时间期望值等指标，对几种主接线型式中择优。

所谓“不允许”事故，是指发生故障后果非常严重的事故，如全部电源津县停运、朱变压器停运，全场停电事故等。

供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。

对电气主接线的基本要求，概括的说应该包括可靠性、灵活性和经济性三方面:

（1）可靠性

可靠安全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。

它可以从以下几方面考虑：

①发电厂或者变电所在电力系统中的地位和作用；

②发电厂和变电所接入电力系统的方式；

③发电厂和变电所的运行方式及负荷性质；

④设备的可靠性程度直接影响着主接线的可靠性；

⑤长期实践运行经验的积累是提高可靠性的重要条件。

（2）灵活性

主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。

①调度时，应操作方便的基本要求，既能灵活的投入或切除某些机组、变压器或线路，调配电源和负荷，又能满足系统在事故运行方式、检修运行方式及特殊运行方式下的调度要求；

检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电；

③扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。

在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。

（3）经济性

主接线应在满足可靠性和灵活性的前提下作到经济合理。

一般从以下几方面考虑。

①投资省；

②占地面积少；

③电能损耗少。

此外，在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，发电厂、变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。

发电、供电可靠性是发电厂生产的首要问题，主接线的设计首先应保证其满发、满供、不积压发电能力，同时尽可能减少传输能量过程中的损失，以保证供电连续性。

为此，对大、中型发电厂主接线的可靠性，应从以下几方面考虑：

①断路器检修时，是否影响连续供电；

②线路、断路器或母线故障，以及在母线检修时，造成馈线停运的回路数多少和停电时间的长短，能否满足重要的Ⅰ，Ⅱ类负荷对供电的要求；

③本发电厂有无全厂停电的可能性；

④大型机组突然停电对电力系统稳定运行的影响与产生的后果等因素。

对大、中型发电厂电气主接线，除一般定性分析其可靠性外，尚需进行

可靠性的定量计算。

主接线还应具有足够的灵活性，能适应多种运行方式的变化，且在检修、事

故等特殊状态下操作方便、调度灵活、检修安全、扩建发展方便。

主接线的可靠性与经济性综合考虑、辨证统一，在满足技术要求的前提下，尽可能投资省、占地面积少、电压损耗少、年费用（投资与运行）为最小。

根据对原始资料的分析，现将各电压等级可能采用的两种方案列出：

110KV电压级：

架空线12回，I级负荷，为使其出线断路器检修时不停电，应采用双母分段或双母带旁路，以保证其供电的可靠性和灵活性。

220KV电压级：

架空线6回，I级负荷，应采用双母带旁路或一台半。

如表1拟定的三种方案表：

电压等级

方案Ⅰ

方案Ⅱ

方案Ⅲ

110KV

双母分段

双母带旁路

双母带旁路

220KV

双母带旁路

双母带旁路

一台半

如表2主接线方案比较表：

方案

项目

方案Ⅰ

方案Ⅱ

方案Ⅲ

可

靠

性

1可靠性较高，检修母线或设备故障时会短时停电。

2220KV检修线短路器也不会停电。

3220KV设备少，设备故障率低。

4联络变压器起了联络和厂备用的作用。

①可靠性高，无论检修母线或设备故障、检修就不会全厂停电。

②220KV检修进线断路器也不会停电。

③220KV设备少，设备本身故障率低。

④两台联络变压器还满足本厂的厂备用和启动电源的要求。

①可靠性高，无论检修母线或设备故障、检修就不会全厂停电。

②两种电压有两台变压器联结提高可靠性。

③220KV隔离开关不作为操作电器，减少了故障几率。

④联络变压器起了联络和厂备用的作用。

灵

活

性

1110KV,220KV均有多种运行方式。

2扩建方便，便于二次建设。

3相应的保护简单。

4110KV，220KV均有多种运行方式。

5各种电压级接线都便于扩建和发展。

6相应的保护装置相对简单。

①110KV，220KV均有多种运行式。

②220KV属于环网结构运行调度灵活但相应的保护装置较复杂。

③易于扩建和实现自动化。

经

济

性

1投资较少，设备简单，数量较少，年费用低。

2占地面积较小。

3相对投资少，设备数量少，年费用较低。

②220KV是双母接线，相对占地面积少。

①投资高，设备数量多，年费用大。

②220KV采用交叉接线，占地面积大。

通过对两种方案的综合分析，方案Ⅰ在经济型上占优势，方案Ⅱ的可靠性适中，但对本次设计已经足够，而且灵活性也较好，保护装置也较简单，方案Ⅲ在可靠性方面占优势，但其经济性态差。

由于考虑到该电厂为中型凝汽式发电厂，故最终方案选用方案Ⅱ，如下图：

图1,一次部分主接线简图

1.3变压器的选择与计算

1．3．1变压器容量的确定原则

（1）接有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定的原则

连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器的容量，应考虑以下因素：

①发电机全部投入运行时，在满足发电机电压供电的日最小负荷，并扣除厂用负荷后，主变压器应能将发电机电压母线的剩余有功和无功容量送入系统。

②接在发电机电压母线上的最大一台机组检修或故障时，主变压器应能从电力系统倒送功率，保证发电机电压母线上最大负荷的需要。

③若发电机电压母线上接有两台或以上的主变压器时，当其中容量最大的一台因故退出运行时，其它主变压器在允许正常过负荷范围内，应能输送母线剩余功率的70%以上。

（2）主变压器型式的选择原则

①相数的确定

在330KV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。

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三相变