MW发电机组电气部分设计.docx
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MW发电机组电气部分设计
封面
作者：
PanHongliang
仅供个人学习
内容提要
我这次设计主要针对一次系统为主、二次设计为辅的原则，主要对2×200MW发电机组接线形式的选择、220KV主接线形式的选择、高压断路器、隔离刀闸的选择、电压互感器和电流互感器的选择，以及进行了短路计算，并对发电机和变压器的主保护进行了简单的配置。
在电力系统中，大、中型电厂起着举足轻重的作用，一旦故障轻则引起大面积停电，重则可能引起电网崩溃。
本次设计的电厂220KV变电站是豫北电网和河南主网联系的纽带，一旦发生事故将引起河南主网的解裂，所以对220KV变电站接线形式进行了详细的分析比较，以期找到一种安全经济成熟的主接线形式。
引言
本次设计是在毕业设计任务书的基础上进行的，依靠大专三年所学的专业理论知识，结合自己参加工作几年来的经验，旨在提高自己的技术理论水平，以达到理论联系实际，学以致用的目的。
本次设计参考《电力工程电气设计手册》、《发电厂电气部分》、《电力系统分析》、《大型火力发电厂厂用电系统》等技术资料，对本设计进行经济技术上的选择，主要是对电气一次系统主接线及设备进行选择。
通过本次对发电厂发电机、变压器、主接线的选择及短路电流的计算、部分高压设备的选择，以达到理论联系实际的目的。
这次设计能够顺利完成，与指导老师的大力帮助是分不开的，同时也吸取了同学们的宝贵经验，在此向他们表示衷心的感谢。
由于本人水平有限，设计中难免存在不足之处，希望大家不惜多加指正。
2×200MW发电厂电气部分设计
一、原始资料：
1．发电厂类型：
火力发电厂
1、本厂设计规模：
根据系统规划本厂计划安装200MW汽轮发电机组两台，设计工作一次完成。
2、厂址地理条件：
本厂厂址地势平坦，平均海拔不超过50M，年最高温度40度，本厂位于县郊，距离负荷中心仅20余公里，供电半径70公里，周围有一些水泥厂，所以选择应选择抗污能力强的电气设备，并每年对220KV变电站进行带电水冲洗。
3、系统参数：
当装机容量为2×200MW时，220KV母线系统正序阻抗为0.011；零序阻抗为0.03。
根据系统220KV母线最低电压为205KV，最高电压为252KV。
220KV引出线：
根据用户需要，工程引出线为5回，发电机电压无引出线向外供电。
第一节：
发电机、主变压器的选择
一、发电机的选择：
由《火力发电厂设计技术规程》可知：
1、发电机的额定容量应与汽轮机的额定出力相匹配；发电机的最大连续输出容量应与汽轮机的最大进汽量工况下的出力相匹配，其功率因数和氢压均应与额定值相同。
2、汽轮发电机的轴系自然扭振频率应躲开工频及两倍工频。
3、汽轮发电机组应有承受高压输电线出口单相重合闸能力。
4、发电机应具有一定的吸收无功功率、调峰及失磁后短时异步运行的能力。
5、励磁系统的参数、特性应满足电力系统各种运行方式的要求。
6、本厂设计规划为2×200MW汽轮机组。
经选择比较最终选择QFSN—200—2型汽轮发电机。
其参数：
Pe=200MWUe=15.75KVCOSφ=0.85n=98.7％接法YYXd=22.2％
二、主变的选择
容量：
1、主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。
它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统5～10年发展规划、输送功率大小；馈线回路数电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。
2、单元接线时，变压器的容量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。
3、对于200MW发电机组一般采用发电机——变压器组单元接线。
4、我国国家标准GB1094《电力变压器》确定R10容量系列。
容量有100、125、160、200、250、315…KV.A等。
本机采用发电机——变压器组单元接线。
235-235×7％＋（235-235×7％）×10％=240MV.A。
相数：
1、变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素；
2、在330KV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。
因为单相变压器组相对来讲投资大，占地多，运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加维修工作；
因本厂靠近京广铁路，所以不必考虑运输条件限制。
台数：
1、变压器是一种静止电器，运行实践证明他的工作是比较可靠的。
一般寿命为20年，事故率较小。
通常设计时，不必考虑另设专用备用变压器。
2、容量为200MW及以上的机组在技术经济合理时，可采用发电机、变压器、线路组的单元接线。
3、本厂是2×200MW机组，且只有一种电压等级，故本次设计为发电机、变压器单元接线。
绕组数和连接方式：
1、对于200MW以上机组，其升压变压器一般不采用三绕组变压器；对于最大机组为200MW以上的发电机，由于机组容量大，额定电流及短路电流都很大，发电机出口短路器制造困难，价格昂贵，且对供电可靠性要求较高。
所以，一般在发电机回路及厂用分支回路均采用分相封闭母线，而封闭母线回路中一般不装置断路器和隔离开关。
2、对于200MW以上机组，其升压变压器一般不采用三绕组变压器；变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则，不能并列运行。
我国110KV及以上电压，变压器三相绕组都采用“YN”连接；35KV以下高压电压，变压器三相绕组都采用“D”连接；在发电厂和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波对电源的影响等因素，根据以上绕组连接方式的原则，主变压器接线组别一般都选用Y，d11常规接线。
调压方式的确定：
1、与发电机作单元连接的双绕组变压器，可以由发电机调压，一般不须有载调压。
本厂发电机——变压器组采用单元接线，故由发电机调压。
型号选择：
SFP7——240000/220
额定电压242000/15750
高压242±2×2.5/100
高压分接范围：
±2×2.5％
低压15.75KV
空载损耗：
176KW
负载损耗：
653KW
空载电流：
0.36％
阻抗电压：
13％
三、高压厂变的选择：
1、高压厂用工作变压器的容量应按在各种运行情况下满足厂用电的要求来考虑；
2、为保证厂用电的可靠性，大中型的电厂高压厂用工作变压器多采用分裂变压器；
3、机组通过升压变压器直接送入较高的电力电网，则从发电机的出口引线处直接引取高压电源；
4、各机组的高压厂用电系统应该相对独立，这一条对200MW以上的机组尤为重要；
5、高压负荷一般都比较重要，为使工作与备用设备不会因母线故障而全部停运，设计中又将母线分为两段，把互为备用的设备接于不同段上；
6、为给发电机组正常启动时提供电源，必须提供一启动电源，为保证高压厂用电系统的运行安全，设置厂用备用电源也是非常必要的
7、200～300MW机组高压厂用电源由发电机的出口引接，经一台分裂变压器降压后，分别向两段高压厂用母线供电，两段母线间无联络开关；
8、高压厂用电线的启动/备用电源来向高压启动/备用变压器，与厂用变压器一样，高压启动/备用变压器也采用分裂变压器，两个低压绕组分别向两个厂用母线供给启动/备用电源。
由于系统电压变动范围较大，一般高压启动/备用变压器多采用有载调压器，而发电机的出口电压稳定，高压厂用变压器多采用无载调压变压器。
因为我本次设计的为200MW机组，所以高压厂用电源直接由发电机的出口15.75KV处引接，经一台分裂变压器降压为6.3KV后，分别向两段高压厂用母线供电。
高压厂用变压器容量的选择：
设备
额定
容量
KW
#1高压厂用变压器
#2高压厂用变压器
ⅠA段
ⅠB段
重复
容量
KW
ⅡA段
ⅡB段
重复
容量
KW
台数
容量
KW
台数
容量
KW
台数
容量
KW
台数
容量
KW
给水泵
循环水泵
凝结水泵
∑P1
5500
1000
430
1
2
1
5500
2000
430
7930
1
1
1
5500
1000
430
6930
5500
430
5930
1
2
1
5500
2000
430
7930
1
1
1
5500
1000
430
6930
5500
430
5930
引风机
送风机
磨煤机
排粉机
碎煤机
∑P2
1600
1250
780
440
310
1
2
2
1600
1250
1560
880
5290
1
2
2
1
1600
1250
1560
880
310
5600
1
1
2
2
1600
1250
1560
880
5290
1
1
2
2
1
1600
1250
1560
880
310
5600
Sh=P1+0.85P2
（KVA）
12426.5
11690
5930
12426.5
11690
5930
除尘变
化水变
公用变
输煤变
灰渣变
空压机
碎煤机
水源变
照明变
∑S
1250
800
1000
800
1000
1000
310
630
200
1
1
1
1
1
1
1250
800
800
1000
1000
200
5050
1
1
1
1
1
1
1
1250
800
1000
800
1000
310
630
5790
1250
1000
2250
1
1
1
1250
1000
200
2450
1
630
630
SL=0.85∑S（KVA）
4292.5
4921.5
1912.5
2082.5
535.5
分裂绕组负荷1.1Sh+SL（KVA）
17961.65
17780.5
8435.5
15751.65
13394.5
6523
高压绕组负荷（KVA）
17961.65+17780.5-8435.5=27306.65
15751.65+13394.5-6523=22623.15
选择分裂绕组变压器（KVA）
31500/20000—11500
31500/20000—11500
高压厂用变压器的型号：
SFFL—31500/15
使用条件：
户外
容量KVA：
31500/20000—11500KVA
额定电压KV：
15750/6300—6300
损耗KW：
空载25KW
负载158KW
阻抗电压：
半穿越阻抗电压高压—低压115.8%
高压—低压216.6%
空载电流%：
0.4
接线组别：
D,d0,d0
高压备用变压器的选择：
高压备用变压器因与高压厂用变压器的负荷相同，故容量形式基本相同：
SFPFZL—31500/220
容量KVA：
31500/2×20000KVA
额定电压KV：
220±7×1.488%
220/6.3—6.3KV
损耗KW：
穿越运行时负载94.9KW
空载54.4KW
阻抗电压%：
高压—低压117.7%
高压—低压217.7%
空载电流%：
0.78
接线组别：
Yn,d11,d11
第三节电气主接线的设计
一、电气主接线的设计依据
1、地区电厂靠近城镇一般接入110～220KV系统；
2、发电厂的机组容量应根据系统规划容量、负荷增长速度和电网结构等因素来考虑，系统最大机组容量不超过系统容量的10/100；
3、对于一类负荷，当失去一个电源时应
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