火力发电厂电气一次部分毕业设计.docx

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火力发电厂电气一次部分毕业设计

前言····························································1摘要及关键词····················································2第1章主接线的设计·············································31．1发电机台数和参数的确定··································31．2变压器台数和参数的确定·································31．3厂用电的设计的确定·····································41．4220kV主接线的设计·····································6第2章短路电流计算点的确定和短路计算结果······················92．1短路电流计算点的确定····································92．2短路电流计算············································92．3短路电流计算结果·······································16第3章主要电气设备的配置和选择································163．1主要电气设备的配置······································163．2主要电气设备的选择······································17第4章所选电气设备的校验·······································214．1断路器的校验············································224．2隔离开关的校验··········································234．3电流互感器的校验········································234．4母线的校验··············································25第5章继电保护的配置和考虑······································255．1概述·····················································255．2发电机保护配置···········································275．3变压器的保护配置········································29结论·····························································30谢辞·····························································31参考文献·························································32附录一所选设备一览表············································33附录二电气主接线················································35

前言

毕业设计是我们在校期间最后一次综合训练，它将从思维、理论以及动手能力方面给予我们严格的要求。

使我们综合能力有一个整体的提高。

它不但使我们巩固了本专业所学的专业知识，还使我们了解、熟悉了国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则以及各种图形、符号。

它将为我们以后的学习、工作打下良好的基础。

能源使社会生产力的重要基础，随着社会生产的不断发展，人类使用能源不仅在数量上越来越多，在品种及构成上也发生了很大的变化。

人类对能源质量也要求越来越高。

电力使能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位，是实现国家现代化的战略重点。

电能也是发展国民经济的基础，使一种无形的、不能大量存储的二次能源。

电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同时瞬间完成的，须随时保持功率平衡。

要满足国民经济发展和要求，电力工业必须超前发展，这是世界发展规律。

因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。

而变电站在改变或调整电压等方面在电力系统中起着重要的作用。

它承担着变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的责任。

222KV变电站电气

部分设计使其对变电站有了一个整体的了解。

该设计包括以下任务：

1、主接线的设计2、主

变电压器的选择3、短路计算4、导体和电气设备的选择5、所用电设计

摘要：

本文首先根据任务书上所给系统与线路及的参数，分析负荷发展趋势。

然后通过对拟建发电厂的概括以及出线来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了220kV以及厂用电的主接线，然后又确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了2×300MW发电厂电气一次部分的设计。

关键词：

发电厂变压器主接线

第1章主接线的设计

电气主接线是由各种电气设备如：

发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线、电缆、线路等按照一定的要求和顺序连接起来，完成电能的输送和分配的电路。

主接线的好坏不仅影响到发电、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业的生产和人民的正常生活。

因此，发电厂、变电站的主接线必须满足以下基本要求：

1、保证对必要用户的供电可靠性；

2、接线应力求简单、清晰、操作简便；

3、运行灵活，设备投、停方便，检修、隔离、维护方便；

4、投资少、运行费用低；

5、又扩建的可能性。

1．1发电机台数和参数的确定

发电机的台数确定为2台，选择型号为：

QFSN-300-2，具体参数见下表：

型号

额定电压

额定电流

功率因数

定子接线

负序电抗（%）

零序电抗（%）

同步电抗（%）

次暂态电抗

（%）

QFSN-300-2

18kV

11320A

0.85

2-y

23.36

9.36

236.35

19.15

表1-1

1．2变压器台数和参数的确定

1．2．1主变压器台数和参数的确定发电厂主变压器的容量和台数的确定：

发电机与主变压器为单元接线时，主变压器的容量可按照下列条件的较大者选择：

（1）按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的余度。

（2）按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷。

本次电厂的设计采用的是发电机-变压器单元接线，所以容量的确定，根据第一条选择：

（18%）*PG300*（18%）

SNG*1.1*1.1357176kVA

cos0.85

高压侧电压：

242kV低压侧：

18kV

主变压器台数和参数选择结果：

台数确定为2台，型号为：

SFP7-360000/220具体参数见下表：

型号

额定容量（kVA）

额定高压

（kV）

额定低压

（kV）

连接组别

阻抗电压（%）

SFP7-360000/220

360000

2422×2.5%

YN,d11

14.3

1．3厂用电的设计的确定

1．3．1厂用电压等级的确定经技术经济比较，我国有关技术规定中指定厂用电压的确定原则如下：

发电厂可采用3kV、6kV、10kV作为厂用电电压。

发电机容量为100~300MW的机组宜采用6kV。

所以本次发电厂设计的厂用电电压等级为：

6kV

1．3．2厂用电源及其引接方式

（1）厂用工作电源及其引接方式发电机额定功率为200MW及以上时，一般采用单元接线，这时厂用电源一般从发电机组出口或变压器低压侧引接，如下图所示：

由于发电机容量为200MW及以上的发电机组引出线及厂用分支采用封闭母线，封闭母线发生相间短路故障的机会很少，因此厂用分支不可装设断路器，但应有可靠的可拆连接点以便满足检修调试的要求。

图1-1厂用电源引接方式

（2）启动备用/电源的取得当工作电源故障时，应由备用电源继续向厂用电负荷供电。

启动电源完全消失时，保证机组重新启动的厂用电源。

一般容量在200MW及以上机组需要设置启动电源。

高压厂用备用变压器的引接线应遵循以下原则：

1）当设有发电机电压母线时，可由于工作电源不同的分段上引出。

2）当无发电机电压母线时，由与电力系统连接可靠的最低一级电压母线上引出，或由联络变压器的第三（低压）绕组引出，并应保证在发电厂全厂停电的情况下，能从电力系统取得足够的电源。

3）有两个及以上的备用电源时应由两个相对独立的电源引出。

4）在技术经济条件许可的情况下，可由外部电网接一条专用线路供电。

本厂设计方案为

1．3．3厂用变压器容量参数的选择和确定

1）厂用工作变的选择

厂用工作变的台数确定为2台，选分裂绕组变压器，高压侧电压：

18kV低压侧电压：

6.3kV

容量的确定：

8%*PG

cos

300*8%

0.85

28235kVA

选择结果：

型号SFF7-40000/18具体参数见下表：

表1-3

型号

容量

高压

低压

全穿越电抗

半穿越电

连接组别

（kVA）

（kV）

（%）

抗（%）

SFF7-40000/18

40000/2

182×

6.3-6.3

8.01

15.06

D，d0，d0

×20000

2.5%

表1-3

2）厂用起备变的选择

厂用起备变的台数确定为1台，选分裂绕组变压器；高压侧电压：

220kV低压侧电压：

6.3kV容量的确定：

8%*PG

cos

300*8%

0.85

28235kVA

选择结果：

型号SFPFZ-40000/220具体参数见下表：

型号

容量（kVA）

高压（kV）

低压（kV）

全穿越电抗

（%）

半穿越电抗（%）

连接组别

SFPFZ-40000/220

40000/2

×20000

2208×

1.25%

6.3-6.3

YN，d11，d11

1．4220kV主接线的设计

1．4．1方案一：

采用双母线接线如图1-2

图1-2220kV双母线接线

双母线的两组母线同时工作，并通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配再亮组母线上。

由于母线继电保护的要求，一般某一回路固定于某一母线连接，以固定连接的方式运行。

（1）优点

1）供电可靠。

通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流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；检修任意回路的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可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。

3）扩建方便。

向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。

当有双回线路布置时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会如单母线分段那样导致出现交叉跨越。

4）便于试验。

当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。

（2）缺点

1）增加一组母线和使每回路就要增加一组母线隔离开关。

2）当母线检修或故障时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。

为了避免误操作，需要在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。

（5）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、母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电、系统的运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体条件如下：

1）6~10KV配电装置，当短路电流较大、出线需要带电抗器时。

2）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。

3）110~220KV配电装置出线回路数为5回及以上时；或当110~220KV配电装置，在系统中居中重要地位。

出线回路数为4会及以上时。

1．4．2方案二：

采用双母线带旁路接线如图1-3

图1-3双母线带旁路接线双母线带旁路母线接线的特点：

双母线接线与单母线相比提高了供电的可靠性，但是在检修出线断路器时，该回出线将会停电，若加装旁路断路器则可避免检修断路器时造成短时停电。

1）接线特点在出线隔离开关外侧，加装一条旁路母线，每一回出线通过一傍路隔离开关与旁母相连；在每段汇流母线与旁母之间加装一台断路器，组成专设旁路断路器的接线。

带有专用旁路断路器的接线，多装了断路器增加了投资，当供电有特殊要求或出线回数过多时，整个出现断路器的检修时间较长时采用。

2）优、缺点分析采用专设旁路断路器接线，避免了检修断路器时造成的短时停电。

这种接线的运行操作

方便，不影响双母的正常运行，但是多加了一台断路器增加了投资和配电装置的占地面积。

且旁路断路器的继电保护为适应各回出线的要求，其整定较为复杂。

1．4．3两种方案的比较和选择

方案一：

采用双母线接线

方案二：

采用双母线带旁路接线

优点：

1）供电可靠。

2）调度灵活。

各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。

3）扩建方便。

向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。

当有双回线路布置时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会如单母线分段那样导致出现交叉跨越

优点：

采用双母线带旁路接线具有上述，双母线的优点，但是采用专设旁路断路器接线，避免了检修断路器时造成的短时停电。

这种接线的运行操作方便，不影响双母的正常运行。

缺点：

1）增加一组母线和使每回路就要增加一组母线隔离开关。

2）当母线检修或故障时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。

为了避免误操作，需要在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。

缺点：

但是多加了一台断路器增加了投资和配电装置的占地面积。

且旁路断路器的继电保护为适应各回出线的要求，其整定较为复杂。

表1-5

经过综合考虑分析，比较侧重于对供电的可靠性，至于造价作为了辅助的考虑因素，所以选择了双母线带旁路接线，这样避免了检修断路器时造成的短时停电，提高了供电的可靠性。

第2章短路电流计算点的确定和短路计算结果

2．1短路电流计算点的确定短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。

短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。

因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。

短路电流的计算目的是为了选择导体和电器，并进行有关的校验。

按三相短路进行短路电流计算。

最终确定的短路计算点有三个：

220kV母线（k1）；发电机机端18kV（k2）；厂用

电母线6kV（k3）.

2．2短路电流计算

系统图：

G1G2

等效电路图：

X10

T1X3X4T2

X11

%*SB

19.

100*0.85

0.054

*PN

100

*300

%*SB

14.3

0.04

0*SN

100

x50.03

查所选厂用分裂变压器的参数可知：

全穿越电抗

厂用分裂变压器的等效阻抗电路图：

1：

表示侧

=8.01%半穿越电抗=15.06%

2，3：

表示低压

6kV侧

x7'

x9'

15.06%

x7'

0.5

x9'8.01

x7'

0.96%

0.0096

x9'

14.1%

0.141

解得：

基准容量

100MVAUB

Uav

0.0096*

0.0096

X11

0.2km

x90.141

0.141

100000

40000

100000

40000

0.024

0.3525x11

短路点k1的计算（220kV母线）等效电路图：

X4T2

X34

X31

X12

如图一：

0.04

如图

.02

x12

如图三：

对于无穷大系统：

.333

标幺值：

0.0

有名值：

Uav*3

100

230*1.732

0.251kA

ISN*IP

0.251*33.333

8.368

Iim

P12（Kim

1）28.368*1

2*0.82

12.635kA

iim

P*Kim*2

8.367*1.8*221.3kA

对于发电机：

kim

1.85

标幺值：

xjsx31

*SN

0.047

600

0.332

100*0.85

发电机的运算曲线：

t=0s：

I=3.12

t=1s

：

I=2.23

t=2s

I=2.4

3*0.85*230

600

3*0.85*230

1.772kA

有名值：

t=0s

t=1s

t=2s

Iim21.29714.463

35.76kA

iim12.6358.64521

短路点k2的计算（发电机机端18kV）等效电路图：

T1X3X4T2

X1X2

G1G2

.28kA

XX3K2

I=3.12×1.772=5.53kA

I=2.23×1.772=3.95kA

I=2.4×1.772=4.253kA

IimIt0s12（Kim1）25.53*12*0.8528.645kA

iimIt0s*

Kim*25.53*1.85*214.46kA

对于短路点k1：

t=0s

：

I=8.368+5.53=13.897kA

t=1s

：

I=8.368+3.95=12.32kA

t=2s

：

I=8.368+4.253=12.621kA

图一：

03x3

.04x1

x20.054

图二：

x42

x4x2

图三：

xac

x5*x3

0.03

0.04

0.03*0.04

0.0824

x42

0.094

xbc

x42

x42*x3

0.040.094

0.04*0.094

0.03

0.258

对于系统：

1.8

标幺值：

有名值：

Iim

iim

xac

824

100

.136

IP12（Ki

对于发电机

标幺值：

xjs

*Kim*2

G1：

查发电机的运算曲线：

t=0s

t=1s

t=2s

3*0.85*

18*1.732

3.208kA

P3.208*12.136

38.932kA

1）2

38.932*1

2*0.82

58.786kA

38.932*1.8*2

99.089kA

0.054

I=5.58

I=2.82

I=2.62

300

100

300

*0.85

0.1915

11.321kA

3*0.85*18

有名值：

t=1s

t=2s

t=0s

I=5.58

I=2.82

I=2.62

11.321=63.17kA

11.321=31.925kA

11.321=29.661kA

Iim

12（Kim

1）263.17*12*0.92102.25kA

iim

0sim

63.17*1.9*2169.713kA

对于发电机

G2：

kim

标幺值：

xjs

xbc

0.258

*100*0.85

0.91

查发电机的运算曲线：

t=0s

：

I=1.18

t=1s

：

I=1.19

t=2s：

I=1.29

3*0.85*18

300

3*0.85*18

11.321kA

有名值：

t=0s：

I=1.18×11.321=13.359kA

t=1s：

I=1.19×11.321=13.472kA

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