发电厂毕业设计论文.docx
《发电厂毕业设计论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《发电厂毕业设计论文.docx（44页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
发电厂毕业设计论文
设计题目
2×25＋2×50MW发电厂一次部分设计
一、220KV电网接线图
60Km
SFP-90000/220
Se=90000KVA
Ud%=12
火电厂
QSQ-50-2
Pe=4×50MW
Ue=10.5KV
Xd”=0.124
=0.8
已知条件：
1、水电厂水轮机型号：
TS854/156－40，Pe=2×75MW，Ue=13.8Kv,Xd’’=0.229,COS
=0.85。
2、水电厂主变型号：
SFP—63000/220，Ud%=12，Y/△—11，2台。
二、本厂直接供电的（近区）负荷表
负荷
名称
最大功率（MW）
距离
（km）
COS
最小负荷
系数
Tmax
负荷性质
Ⅰ—%
Ⅱ—%
Ⅲ—%
1
8
0.2
0.8
0.7
5000
50
30
20
2
4
0.5
0.8
0.7
4500
40
40
20
3
6
1
0.8
0.6
4500
20
40
30
4
4
2
0.8
0.7
5000
10
60
20
5
6
2
0.8
0.7
4500
30
40
30
1、最大负荷同时系数：
0.9，最高日平均气温：
36℃，最低气温－3℃，非地震地区，5~8月有雷雨，土地较充裕。
2、负荷1~3为10kv电压等级，负荷4~5为110kv电压等级。
设计要求：
第一部分供电方式的设计
第二部分主接线的设计及厂用电的设计
第三部分短路电流计算
第四部分导体和电器的选择计算
第一部分供电方式的设计
1、设计近区负荷的供电方式，确定出线回路数
1.110kv负荷供电线路
根据负荷性质（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类负荷比例）和年最大负荷利用小时Tmax，拟定以下两种近区1、2、3、4四种10kv负荷的供电方式。
（经过比较选择二方案供电方式，即负荷1和负荷2采用双回供电，负荷3和负荷4采用单回供电。
）
比较（1、路径长度L：
直接距离。
决定线路施工、器材运输、检修等费用。
并考虑5%弯曲度。
2、线路长度1：
反映输电线路的投资。
其中：
单回线1=L；双回线1=1.75L
3、开关台数：
反映电厂、变电站配电装置的投资。
发电厂：
按出线回数确定，一回线一台开关n=m；
变电站：
m=1，n=1，单母线；m=2，n=3，桥形；m=3，n=m＋3双母；m=7，n=m＋4双母带旁母。
n：
开关台数，m回路数）
比较：
一方案
线路总长度L=1.75（L1＋L2＋L3）=1.75×（0.2＋0.5＋1＋3）=8.225（km）
开关总台数n=出线回路总数×2=4×2=8（台）
二方案。
线路总长度L=1.75（L1＋L2）＋L3=1.75×（0.2＋0.5）＋1＋3=5.225（km）
开关总台数n=出线回路总数×2=4+1+1=6（台）
附件1—110kv负荷供电线路比较表
线路长度（km）
开关台数（台）
一方案
8.225
8
二方案
5.225
6
注：
开关台数按每回进出端各一台即每回2台计算。
由于负荷2和负荷3的Ⅰ类负荷比例仅为20%和10%较低，且其年最大负荷利用小时Tmax=4500h/N不算高，因而对供电可靠性要求不是特别高，因此该负荷选择单回供电更为合理，故10kv负荷供电线路选用二方案供电方式。
1.2110kv负荷供电方式拟定
根据负荷性质（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类负荷比例）和年最大负荷利用小时Tmax，拟定以下两种近区5、6两种110kv负荷的供电方式。
（经过比较选择一方案供电方式，即负荷5和负荷6采用双回供电。
）
方案一：
线路总长度L=1.75（L1+L2）+L3+L4=1.75×（1.5+1）+2+1=7.375（km）
开关总台数n=出线回路数×2=2×2×2=6（台）
方案二：
L=L1+L2+L3+L4=5.5（km）
n=2×2=4（台）
附表1—2110kv负荷供电线路比较表
线路长度（km）
开关台数（台）
一方案
7.375
6
二方案
5.5
4
（3）各电压等级负荷情况表如下
附件1—3各电压等级负荷情况表
电压等级
出线回路数
备注
10kv
6
供电方式决定
110kv
6
供电方式决定
220kv
6
任务书
2、选择供电方案，估选导线截面
2.110kv侧：
按各负荷最大持续工作电流选择，按电压损失校验。
按各负荷最大持续工作电流Igmax=
值，查（《电力工程》表B—1）选择导线截面及型号，按正常运行的电压损失⊿U%=
100%≤10%，事故时的电压损失⊿U%=
100%≤15%分别对所选导线进行效验。
（注：
双回线，选截面时取
后选。
算电压损失中，正常时，R和X取
，事故时取R、X）
选型后查出：
r0=Ω/km，X0=Ω/km。
R=Lr0，X=LX0。
Q=
2.2110kv供电线路：
按经济电流密度选择，按机械强度、电晕、发热（长期允许通过电流）校验所选导线。
1、供电方式的设计
110kv根据各负荷的最大负荷利用小时Tmax，查出导线经济电流密度J。
经济电流截面SJ=
a．械强度校验导线截面积
查出，对110kv以上钢芯铝绞线最小截面积不得小于25mm2。
b．电晕校验导线截面积
查出，额定电压为110kv的线路，不必验算电晕的导线最小直径是φ9.6mm相应导线型号LGJ-50。
c．发热按允许截流量校验导线截面积
选型后，查出线路的持续允许电流＞该线路事故时最大电流（对双回线断一回时算电流）。
（或选型后，查出线路的持续允许负荷＞该线路通过的最大功率）
1）、导线截面的计算：
10kv：
（1）I—1双回线，Igmax=
=288.68A
选用LGJ—120型
Ixu=408Ixu>Igmax
r0=0.223X0=0.348Q=ptg
=0.75×8
校验正常时
R=r0×L=0.223×0.2=0.0446X=X0×L=0.348×0.2=0.0696
△U﹪=
=1.62﹪
△U﹪=1.62﹪≤10%
∴满足要求
故障时的计算：
△U﹪=
△U﹪=5.13﹪≤15%
（2）I—2Igmax=
=360.85A
选用LGJ—120型
Ixu=408Ixu>Igmax
r0=0.223X0=0.348Q=ptg
=0.75×8
校验正常时
R=r0×L=0.223×0.5=0.1115X=X0×L=0.348×0.5=0.174
△U﹪=
=3.15﹪
△U﹪=1.62﹪≤10%
∴满足要求
故障时间同上计算
（3）I—3Igmax=
=433A
选用LGJ—185型
Ixu=408Ixu>Igmax
r0=0.223X0=0.348
R=r0×L=0.223×1=0.223X=X0×L=0.348×1=0.348
Q=ptg
=0.75×8=6
△U﹪=
=4.32﹪
△U﹪=4.32﹪≤10%
∴满足要求
故障时间同上计算
（4）I—4Igmax=
=360.85A
选用LGJ—120型
Ixu=408Ixu>Igmax
r0=0.223X0=0.348
R=r0×L=0.223×3=0.669X=X0×L=0.348×3=1.044
Q=ptg
=0.75×8=6
△U﹪=
=4.32﹪
△U﹪=4.32﹪≤10%
∴满足要求
故障时间同上计算
I—I：
双回Igmax=
=26.2A
查《电力工程专业毕业设计指南》得经济电流密度
J=1.105A/mm2
S=
=23.7选LGJ—50型
校验：
故障时断一回：
I=
=52.48
查型号I允=195I允＞I故
∴满足要求
I—II—I：
双回Igmax=
=26.2A
查《电力工程专业毕业设计指南》得经济电流密度
J=1.21A/mm2
S=
=23.7选LGJ—50型
校验：
故障时断一回：
I=
=52.48
查型号I允=195I允＞I故
∴满足要求
I—Ⅲ—I：
单回Igmax=
=39.40A
查《电力工程专业毕业设计指南》得经济电流密度
J=1.21A/mm2
S=
=32.56选LGJ—50型
∴满足要求
I—Ⅳ—I：
单回Igmax=
=26.24A
查《电力工程专业毕业设计指南》得经济电流密度
J=1.21A/mm2
S=
=21.69选LGJ—50型
∴满足要求
附表1—4近区负荷供电导线表
负荷1
负荷2
负荷3
负荷4
负荷5
负荷6
负荷7
负荷8
导线型号
LGJ-120
LGJ-120
LGJ-185
LGJ-120
LGJ-50
LGJ-50
LGJ-50
LGJ-50
2）、负荷计算：
（1）10kvI—1：
S1=P/cos
=8/0.8=10MVA
因在选择线路型号时，考虑了不预计负荷，所以省去了线段
I—2：
S2=P/cos
=10/0.8=12.5MVA
I—3：
S3=P/cos
=6/0.8=7.5MVA
I—4：
S4=P/cos
=5/0.8=6.25MVA
10kv最大负荷，最小负荷的统计：
Smax=K同时∑S=0.9（S1+S2+S3+S4）=0.9×（10+12.5+7.5+6.25）
=32.625MVA
Smin=K同时∑S=0.7×（10+12.5）+0.6（7.5+6.25）=24MVA
（2）110kvI—1：
S1=P/cos
=8/0.8=10MVA
因在选择线路型号时，考虑了不预计负荷，所以省去了线段
I—2：
S2=P/cos
=8/0.8=10MVA
I—3：
S3=P/cos
=6/0.8=7.5MVA
I—4：
S4=P/cos
=4/0.8=5MVA
110kv最大负荷，最小负荷的统计：
Smax=K同时∑S=0.9（S1+S2+S3+S4）
=0.9×（10+10+5+7.5）=29.25MVA
Smin=K同时∑S=0.7（10+10+5+7.5）=22.75MVA
（3）220kv最大负荷，最小负荷的统计：
发电机装机容量：
S装=P/cos
=（2×50+3×100）/0.85=470.60MVA
本厂输出最大容量为：
SG=S装（1-KJ）=476.6×90%=423.5MVA
KJ---厂用电率，本设计取10%
Smax=SG-S10min–S110min=423.5-24-22.75=376.75MVA
Smin=SG-S10max–S110max=423.5-32.625-29.25=361.625MVA
近区负荷供电导线选择结果如下表：
（请见设计说明书）
附表1—5各电压等级负荷情况表
电压等级（kv）
Smax（MVA）
Smin（MVA）
10kv
32.625
24
110kv
29.25
22.75
220kv
376.75
361.625
第二部分主接线的设计及厂用电的设计
1．原则
本待设电厂总容量为2×25＋2×50=150MW,供地区10kv和110kv负荷，剩余容量接入220kv系统，属于中型地区电厂。
主接线的设计应满足可靠性、灵活和经济性三项基本要求，并考虑扩建的方便性（具体要求见设计说明书），但本设计安装的单机容量小于200MW因此不考虑主接线可靠性的特殊要求。
2、发电机的选择
由于待设电厂为2×25＋2×50火力发电厂，有四回10kv近区供电负荷，因此选择发电机电压为10.5kv的机组，查选择两台QFQ－50－2型和电台QFN－100－2型和两台QFN－100－2型汽轮发电机，其主要参数如下表：
附表2－1汽轮发电机主参数表
型号
台
数
（台）
视在
功率（MYA）
有功
功率（MW）
冷却方式
电压
（KV）
电流
（KA）
转速
（r/min）
功率
因数
cos
短路比
效率
（%）
Xd″
（%）
定子
转子
铁芯
QFQ-50-2
2
62
50
氢外冷
氢外冷
氢冷,1
10.5
3.44
3000
0.80
0.63
98.4
12～15
QFN-100-2
2
117.5
100
氢外冷
氢外冷、氢内冷（气隙取气）
氢冷,2
10.5
6.475
3000
0.85
0.64
98.7
12～15
3、主接线的设计
3.110kv主接线
由于本设计选择的两台QFQ-50-2型和两台QFN-100-2型汽轮发电机的电压都是10.5kv，机组容量均小于125MW，两10kv负荷有六回且10kv一类负荷比例占〔（8×0.5＋8×0.4＋6×0.2＋5×0.1）/（8＋8＋6＋5）%≈33%〕，在平均最大负荷利用小时数为Tmax=〔（8×5500＋8×5500＋6×4500＋5×4500）/（8＋8＋6＋5）〕≈5093小时，均要求供电的要可靠性较高。
根据《电力工程电气设计手册》规定，100MW发电机电压为10.5KV，一般与变压器单元连接，但也可接至电机电压母线。
方案一：
为了满足10KV负荷的供电可靠性以及本电厂参与电力市场竞争的经济性，#1、#2、#3、#4机组发电机的连接方式采用发电机电压母线的形式，由于每段母线上每台发电机容量均大于24MW以上，因此#1、#2、#3、#4机组发电机10.5kv电压母线主接线设计采用双母线按机组分段形式。
方案二：
#1、#2机组发电机10kv电压母线主接线设计采用双母线按机组分段形式，#3、#4机组发电机10.5kv电压设计采用与变压器单元连接。
是否装设母线发段电抗器，要根据发电机电压母线的短路电流是否超过SN10轻型少油断路器的开断能力（《电力工程》表D—1，SN10—10I断流容量350MVA，SN10—Ⅱ断流容器500MVA，SN10—10Ⅲ断流容量750MVA）。
一般应限制短路电流不超过16~31.5kA，以便采用轻型少油断路器并且使选用的厂用电缆截面不致过大。
10kv主接线两种方案如下图：
110kv
负荷1
110kv
220kv
220kv
10kv
负荷2
负荷3
负荷4
母联
G4（50MW）
G3（50MW）
母联
G2（25MW）
G1（25MW）
母联
母联
2×25＋2×50MW机组发电机电压配电装置接线（方案一）
备用母线
工作母线
2×50＋2×100MW机组发电机电压配电装置接线（方案二）
220kv
110kv
负荷3
负荷1
负荷2
负荷4
10kv
母联
母联
G1（25MW）
G2（25MW）
110kv
220kv
220kv
220kv
G3（50MW）
G4（50MW）
2×25＋2×50MW机组发电机电压配电装置接线（方案二）
方案一：
优点.对近区10kv、110kv负荷的供电可靠性高，调度灵活。
缺点.设备数量多，占地面积相对较多。
方案二：
优点.设备数量和占地面积相对较少。
对近区10kv、110kv负荷的供电可靠性能满足要求，调度灵活。
缺点.对近区10kv、110kv负荷的供电可靠性较方安一差，当2×50MW机组一台停运检修，另一台运行故障被迫停运，将中断对近区10kv、110kv负荷的供电。
调度灵活性以及参与电力市场竞争的经济性较差。
但可以从220kv电网系统考虑10kv、110kv负荷及厂备用电的备用电源加以解决。
综上所述，本设计采用方案二为最终方案。
3.2110kv主接线
由于110kv负荷有四回，其中一类负荷比例占30%，二类负荷比例占40%，年平均最大负荷利用小时数为Tmax=5000小时，均要求供电可靠。
方案一：
采用双母线接线。
方案二：
采用单母线分段接线。
110kv主接线两种方案如下图：
110kv主接线（方案一）
负荷5
负荷6
母联
110kv
双母线
负荷5
负荷6
单母线
110kv
110kv主接线（方案二）
方案一：
优点.母线轮流检修不影响供电，一组母线故障能迅速恢复供电，由于110kv负荷是采用双回路供电，一回路出线断路器检修或故障不致中断对对该回路的供电。
调度灵活，可靠性高。
缺点.设备数量多，投资大。
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，为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。
方案二：
优点.设备数量少，占地小和投资省。
由于110kv负荷是采用双回路送电且同时分别从两段母线供电，当出线断路器检修或一段母线检修时（包括其保护装置的检修和调试），不中断对近区110kv负荷的供电，可靠性能满足要求，调度灵活。
缺点.当一段母线故障时，近区110kv负荷的供电由双回变成单回。
综上所述，本设计采用方案二为最终方案。
3.3220kv主接线
由于220kv出线与电网连接共有两路采用的是双回，要求供电可靠。
方案一：
采用双母线接线。
方案二：
采用双母线带旁路母线。
220kv主接线两种方案如下图：
水电厂
220kv主接线（方案二）
220kv主接线（方案二）
远方系统
母联
双母线
水电厂
远方系统
旁路母线
母联
双母线
220kv
220kv
方案一：
优点.母线轮流检修不影响电网送电，一组母线故障能迅速恢复送电，由于220kv送电是采用双回路电，一回路出线断路器检修或故障不致中断对该路送电。
调度灵活，可靠性能满足要求。
缺点.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，为了避免离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。
方案二：
优点.在出线断路检修时（包括其保护装置的检修和调试），不影响对220kv电网送网，可靠性高，调度灵活。
缺点.增加旁路母线，设备数量多，占地面积和投资增多。
当出线断路器检修时要用母联断路器代替旁路断路器，双母线变成单母线，破坏了双母线固定连接的运行方式，增加了出线回路母线隔离开关的倒闸操作。
综上所述，由于220kv主接线是本电厂与电网系统联系的枢纽，虽不考虑主接线可靠性的特殊要求，但对可靠性的要求要高于110kv主接线，本设计采用方案二为最终方案。
4、主变选择
4.1各电压等级负荷大小情况如下表：
附表2—2各电压等级负荷情况表
电压等级（kv）
Smax（MVA）
Smin（MVA）
10kv
20.25
16.81
110kv
131.86
126.5
220kv
294.771
278.346
4.2主变的台数容量型式
1）、#1#2机组发电机电压母线的主变压器
台数、为保证发电厂电压出线供电可靠性，发电机电压母线与系统连接的主变压器一般不少于两台。
由于110kv一类负荷比例占30%，二类负荷比例占40%，年平均最大负荷利用小时数Tmax=5000小时，要求供电可靠，同时要能将发电机电压母线上的剩余容量送入系统，因此设计采用两台主变压器。
容量、当#1#2发电机电压母线上负荷最小时，能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统，但不考虑稀有的最小负荷情况；当一台主变压器检修或故障退出停运时，另一台主变压器应能承担70%的容量。
并考虑主变压器长期允许10%的过负荷运行。
因此#1、#2机组主变压器的计算容量为：
SJ=（S10装机－S10厂用－S10min）×70%×（+10%）=58.848（MVA）
选标准变压器S标=63（MVA）
型式、①、最大机组容量为125MW及以下的发电厂，当有两种升高电压向用户或与系统连接时，宜采用三绕组变压器，每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15%及以上。
两种升高电压的三绕组变压器一般不超过两台（因为三绕组变压器比同容量双绕组变压器价格高40%~50%，运行检修比较困难，台数过多时会造成中压侧短路容量过大，且屋外配电装置布置复杂）。
②、单机容量在125MW及以下，且两极电压均为直接接地系统，其送电方向主要由低压向高、中压侧，或从低压和中压送向高压侧，而无高压和低压同时向中压侧送电要求，此时选用自耦变压器作为发电机升压主变压器较为经济。
10kv、110kv侧剩余最大容量
S余max=（S10装机－S10厂用－S10min－S110min）/2=39.150（MVA）
S余max/S标=39.150/63=62.143%≥15%，选三绕组变压器
由于#1、#2机组发电机电压母线的主变压器容量小设备体积不受运输条件限制，可选用三相三绕组变压器。
其主要参数如下表：
附表2—363000KVA型无励磁调压升压自耦变压器主要参数表
额定容量（kvA）
电压组合及分接范围
升压组合
降压组合
阻抗电压（%）
高压（kv）
中压（kv）
低压（kv）
空载损耗（kW）
负载损耗（kW）
空载电流（%）
空载损耗（kW）
负载损耗（kW）
空载电流（%）
升压
降压
6300
242±2×2.5%
121
10.5
50
224
0.8
45
190
0.7
高-中
12~14
高-低
8~12
中-低
14~18
高-中
8~10
高-低
28~34
中-低
18~24
2）、#3#4机组发一变单元接线的主变压器
台数、单元接线一机一台
型式、由于220kv主变压器容量小设备体积不受运输条件限制，且只有一种升高电压，本设计选用三相双绕组变压器。
容量、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；按发电机的最大连续输出量扣除本机组的厂用负荷。
因此#3、#4机组主变压器的计算容量为：
SJ=（S装机－S厂用）（1＋10%）=119.059（MVA）
选标准变压器S标=120（MVA）
查《电力工程电气设备手册》表2—1—36选择两台SFP7-120000/220型双线圈变压器，其主要参数如下表：
附表2—4SFP7-120000/220型双线圈变压器主要参数表
型号
额定容量（KVA）
额定电压（kv）
空载电流（%）
空载损耗（kW）
负载损耗（kW）
阻抗电压（%）
连接
标号
高压
低压
SFP7-120000/220
120000
242±2×2.5%
10.5
0.9
118
385
13
YN,
变压器选择如下表：
（结果请见设计说明书）
附表2—5主变压器选择表
名称
容量（MVA）
台数（台）
型号及参数
自耦变压器
63
2
6300（kvA）
双线圈变压器
120
2
SFP7-120000/220
5、厂用电的设计
5.1厂用电压
按发电机容量、电压决定高压厂用电压：
1）、容量60MW及以下、发电机电压10.5kv时，可采用3kv；
2）、容量100~300MW，宜采用6kv；
3）、容量300MW
升级会员 