发电厂设计.doc

发电厂电气部分课程设计（煤矸石电厂厂用电设计）设计计算说明书 目录一 煤矸石电厂基础资料- -31.1电厂基本情况-31.2电源情况-3 1.3环境条件-3二 设计说明书-3三 设计计算书-4 3.1 各车间的计算负荷-4 3.2 厂用低压变压器的选择-9 3.3 发电机端分裂电抗器的选择-10 3.4 短路电流的计算-10 3.5 母线导体的选择-15 3.6 电动机的选择及自启动校验-15 3.7 设备的选型-17参考文献 -22一 煤矸石电厂基础资料1.1电厂基本情况煤矸石电厂装机为两台高温高压循环流化床锅炉配两台50MW冷凝式汽轮机2*50MW发电机；采用发电机变压器单元接线，发电机出口电压为6KV，经变压器升压为110KV送入电网；常用高压工作电源由发电机主回路经限流电抗器接引，发电机出口电压为6KV，发电机至110KV升压变压器的引线采用封闭母线。1.2电源情况厂用高压工作电源由发电机主回路经限流电抗器接引，启动备用电源由110KV系统电源降为6KV取得。1.3环境条件该所位于某乡镇，有公路可达，海拔高位86米，土壤点阻系数P=25000，土壤地下0.8米处温度20摄氏度；该地区年最高温度40摄氏度，最低温度-10摄氏度，最热月7月份其最高气温月平均34.0摄氏度，最冷月1月份其最低气温月平均值为1摄氏度；年雷暴雨日数为58天。二 设计说明书电力系统要求发电厂的电能生产要安全、可靠、节能，技术经济合理，能够长期稳定的向电力系统输送电能。此设计有2*50MW的两台发电机，本文根据2*50MW煤矸石发电厂的实际情况，并适当考虑生产的发展。按供电的基本要求，首先对该电厂的原始资料进行分析处理：首先对厂用电的接线方式的初步选择，电厂容量的大概估算等；其次，根据电厂的容量进行厂用变压器的初步选择，并对其相关的参数进行计算；再者，因为该发电机的机压为6KV与该电厂的6KV 高压母线为同一等级，所以不用设厂用高压变压器，为了限制发电机出口处的短路电流，所以这里采用分列电抗器，待选完厂用变压器以及分离电抗器后，开始进行短路计算，断路器的选择以及电动机的选择和校验做准备。此发电厂共包含四个车间五类负荷，它们包括6KV厂用高压负荷、0.4KV主厂房厂用负荷、电除尘车间的常用负荷、气力除灰车间的厂用负荷以及化水车间的厂用负荷。在主厂房内（按1#机组说明）共需厂用低压变压器两台，它们的容量是相同的都为1000KVA，型号为SL71000/6，在电除尘车间，由于常用负荷的容量减小，故变压器的容量也相对减小，该车间内我们采用的变压器型号为SL7800/6，在气力除灰车间，我们采用的变压器的型号为SL7250/6，在化水车间我们采用的变压器的型号为SL7400/6。选择厂用的低压变压器型号后，对发电机出口处的分裂电抗器的选择，在这次厂用电的设计当中我们采用的分裂电抗器的型号为FKL62*10006，它的额定电压为6KV，额定电流为2000A，电抗百分数为6%，动稳定电流为42.5KA，热稳定电流为40.4KA。短路电流的计算，由于厂用的6KV高压母线上接的全是常用的高压负荷，且我们在计算短路电流的时候不考虑负载效应的影响，故在该设计的厂用电的短路计算中，我们只选取了五个点进行短路计算，它们是厂用6KV母线处的短路计算，主厂房内0.4KV母线处的短路计算，化水车间的短路计算，电除尘车间的短路计算和气力除灰车间的短路计算。经过短路计算之后，我们发现，短路电流最大的短路母线为主厂房内的0.4KV低压厂用母线，这其实也在意料之中，因为计算时，我们选取了统一的容量，而电压为各级电压的平均值，在6KV母线上的基准电流小，而在0.4KV母线上的基准电流大，且0.4KV主厂房内的变压器容量较大电抗较小，最终使得主厂房内0.4KV 的母线上的短路电流最大。对相关的设备进行选型。在小型发电厂内一般有两个电压等级，6KV和 0.4KV，6KV由于设备容量大，一般均为一类负荷，故可靠性要高，一般选用手推车式断路器，而厂用的0.4KV，由于母线电压等级较低，一般采用抽屉式空气自动开关。在本次设计中我们采用的手推车式断路器的型号为ZN856/125025，它的额定电压为6KV，额定电流为1250A，短路关合电流为80KA。我们采用的低压开关为GCS型低压抽出式低压开关柜，它的额定电压为400V，额定电流为小于等于4KA，母线的额定短时峰值电流为176KA。三 设计计算书3.1 各车间的计算负荷（1）高压厂用负荷的计算负荷表如下：表1 6KV厂用高压负荷序号设备名称额定功率（KW）换算系数K1#机组2#机组连结台数工作台数计算容量（KVA）连结台数工作台数计算容量(KVA)1循环水泵6301.02212602212602给水泵16001.02116001116003引风机10000.82216002216004一次风机14000.81111201111205二次风机7100.811568115686反料风机2000.821160211607播煤风机3550.811284112848破碎机3550.811284112846kv1机组总负荷：6556kva6kv2机组总负荷：6556kva表2 0.4KV主厂房负荷计算表序号设备名称额定功率(kW)换算系数K1#机组2#机组重复容量(kVA)连接台数工作台数计算容量(kVA)连接台数工作台数计算容量(kVA)1凝结水泵1600.821128211282射水泵900.8217221723低加疏水泵550.8114411444疏水泵370.81129.61029.629.65空气压缩机7.50.81166冷渣机80.82212.82212.87工业水道管泵7.50.81161168化学水管道泵750.8116011609工业回收水泵220.81117.61017.617.610除渣MCC95.50.81176.41076.476.411集控室MCC1000.81180118012输煤MCC2300.8111841118418413汽机MCC400.811321132锅炉1200.81196119614主厂房照明800.8116411646415循环水泵房MCC400.8113211323216加药间MCC500.8114011404017储煤场MCC212111212112122120.4kv1机组总负荷：1192.4kva0.4kv2机组总负荷：536.8kva表3 电除尘负荷计算表序号设备名称额定功率（KVA）换算系数K1#电除尘变压器23电除尘变压器重复容量（KVA）连结台数工作台数计算容量(KVA)连结台数工作台数计算容量(KVA01高压电源610.80.811488.6411488.642加热器127.20.811101.7611101.763振打电机55.40.81144.321144.324电除尘照明200.8111611165其他负荷200.811161116电除尘1、2机组负荷：666.72kva表4 化水车间负荷计算表序号设备名称额定功率（kw）换算系数k化水变压器连接台数工作台数计算容量（kv）1一期负荷3000.8112402生水泵220.81117.63反洗水泵450.811364高压给水泵45111455除碳风泵2.20.8111.766中间风泵110.8118.87除盐水泵150.811128自用除盐水泵5.50.8114.4化水车间总负荷：356.56kva表5 气力除灰系统计算表序号设备名称额定功率（kw）换算系数K气力除尘变压器连接台数工作台数计算容量（KVA）1气化风机350.822562空气电加热器450.811363三装机3.550.8112.844双轴搅拌器220.81117.65PLC控制柜20.8111.66配电室照明200.811167带式输送机150.811128带式输送机18.50.81114.89带式输送机220.81117.610斗式提升机300.8112411电动给料机2.50.822412气化风机7.50.8221213气化风机40.8113.214电加热器150.81112气力除灰系统总负荷：215.24kva各车间单机组负荷与额定工作电流计算：6KV厂房：循环水泵：630*1.0=630kw 630/6/1.732=60.6A 给水泵：1600*1.0=1600kw 1600/6/1.732=154A引风机：1000*0.8=800kw 1000/6/1.732=96.2A一次风机：1400x*0.8=1120kw 1400/6/1.732=134.7A二次风机：710*0.8=568kw 710/6/1.732=68.3A反料风机：200*0.8=160kw 200/6/1.732=19.2A播煤风机：355*0.8=284kw 355/6/1.732=34.2A破碎机：355*0.8=284kw 355/6/1.732=34.2A0.4KV主厂房：凝结水泵：160*0.8=128kw 160/0.4/1.732=230.96A 射水泵：90*0.8=72kw 90/0.4/1.732=129.9A低加疏水泵：55*0.8=44kw 55/0.4/1.732=79.4A疏水泵：37*0.8=29.6kw 37/0.4/1.732=53.4A空气压缩机:7.5*0.8=6kw 7.5/0.4/1.732=10.8A冷渣机：8*0.8=6.4kw 8/0.4/1.732=11.5A工业水道管泵：7.5*0.8=6kw 7.5/0.4/1.732=10.8A化学水道管泵：75*0.8=60kw 75/0.4/1.732=108.3A工业回收水泵：22*0.8=17.6kw 22/0.4/1.732=31.8A除渣MCC：95.5*0.8=76.4kw 95.5/0.4/1.732=1378A集控室MCC：100*0.8=80kw 100/0.4/1.732=144.3A输煤MCC：230*0.8=184kw 230/0.4/1.732=332A汽机MCC：40*0.8=32kw 40/0.4/1.732=57.7A锅炉：120*0.8=96kw 120/0.4/1.732=173.2A主厂房照明：80*0.8=64kw 80/0.4/1.732=115.5A循环水泵房MCC：40*0.8=32kw 40/0.4/1.732=57.7A加药间MCC：50*0.8=40kw 50/0.4/1.732=72.2A储煤场MCC：212*1.0=212kw 212/0.4/1.732=306A总计：184.76+104+63.5+42.73+8.66+9.24+8.66+86.6+25.4+110.28+115.47+265.6+46.2+150.12+92.38+46.2+57.74+306=1523.54A 转换到6KV侧为 1523.54x0.4/6=101.57A电除尘：高压电源：610.8*0.8=488.64kw 610.8/0.4/1.732=705.31A 加热器：127.2*0.8=101.76kw 127.2/0.4/1.732=146.88A振打电机：55.4*0.8=44.32kw 55.4/0.4/1.732=64A电除尘照明：20*0.8=16kw 20/0.4/1.732=23.1A其它负荷：20*0.8=16kw 20/0.4/1.732=23.1A 总计：705.31+146.88+64+23.1+23.1=962.39A 转换到6KV侧为 962.39x0.4/6=64.16A化水车间：一期负荷：300*0.8=240kw 300/0.4/1.732=433A生水泵：22*0.8=17.6kw 22/0.4/1.732=31.8A反洗水泵：45*0.8=36kw 45/0.4/1.732=65A高压给水泵：45*0.8=36kw 45/0.4/1.732=65A除碳风泵：2.2*0.8=1.76kw 2.2/0.4/1.732=3.2A中间水泵：11*0.8=8.8kw 11/0.4/1.732=15.9A除盐水泵：15*0.8=12kw 15/0.4/1.732=21.7A自用除盐水泵：5.5*0.8=4.4kw 5.50.4/1.732=7.94A气力除灰系统：气化风机：35*0.8=28kw 35/0.4/1.732=50.5A空气电加热器：45*0.8=36kw 45/0.4/1.732=65A三装机：3.55*0.8=2.84kw 3.55/0.4/1.732=5.1A双轴搅拌器：22*0.8=17.6kw 22/0.4/1.732=31.8APLC控制柜：2*0.8=1.6kw 2/0.4/1.732=2.9配电室照明：20*0.8=16kw 20/0.4/1.732=28.9A带式输送机：15*0.8=12kw 15/0.4/1.732=21.7A带式输送机：18.5*0.8=14.8kw 18.5/0.4/1.732=26.7A带式输送机：22*0.8=17.6kw 220.4/1.732=31.8A斗式提升机：30*0.8=24kw 30/0.4/1.732=43.3A电动给料机：2.5*0.8=2kw 2.5/0.4/1.732=3.6A气化风机：7.5*0.8=6kw 7.5/0.4/1.732=10.8A气化风机：4*0.8=3.2kw 4/0.4/1.732=5.77A电加热器：15*0.8=12kw 15/0.4/1.732=21.7A发电机1 其中一段母线负荷及额定电流： S11=4140KVA S12=4274KVA S21=4140.72KVA S22=3710.6KVAI11=60.6+123.17+77+107.78+27.33+15.4+64.16=475.44AI12=60.6+123.17+77+54.66+15.4+27.33+101.57=459.73A3.2、厂用低压变压器的选择 6kv母线与0.4kv母线之间变压器（T1,T2）的选择 分析：T1,T2分别互为备用为主厂房的0.4KV母线供电，当其中一台发生故障时，另一台至少应该承担起所用负荷的70%的负荷。设S为T1对应所供母线上所有负荷容量，则 T1变压器容量为：ST1=70%S=834.68KVA T1,T2选用SL71000/6 T3,T4的选择 分析：T3,T4分别互为备用为1#机组的静电除尘车间母线供电，当其中一台发生故障时，另一台应该承担起所有负荷。 容量为：ST3=S=666.72KVA 故T1,T2选用SL7800/6 T5的选择： T5和T5是由1#和2#机组共同承担的为气力除灰车间供电的变压器，应该互为明备用，即当其中一台发生故障时，另一台应该承担起所有负荷。 气力除灰车间的容量为：193.64KVA 故T5选用SL7250/6 T6的选择： T6和T6是由1#和2#机组共同承担的为化水车间供电的变压器，应该互为明备用，即当其中一台发生故障时，另一台应该承担起所有负荷。 化水车间的容量为：356.56KVA 故T5选用SL7400/6由于1#机组和2#机组的容量以及接线的方式都相同，故对1#机组所选的变压器对2#机组同样适用。3.3 发电机端分裂电抗器的选择 分析：按1#机组进行选择。由于1#机组所承担的负荷为1#机组的所有厂用负荷，包括高压厂用负荷，和低压厂用负荷。而他们的总的容量为9285.32KVA，故所选的分裂电抗器的容量至少应该大于或等于该值。而分裂电抗器的额定电压应为发电机的机端电压，即6KV。 在本次设计当中，我们采用的分裂电抗器的型号为FKL62*10006，它的额定电压为6KV，额定电流为2000A，电抗百分数为6%，动稳定电流为42.5KA，热稳定电流为40.4KA。3.4 短路电流的设计 取全厂的额定容量为s=100MVA、Un=Vav3.4.1 计算厂用低压变压器的阻抗0.045*100=4.5 0.045*100/0.8=5.6 0.04*100/0.25=16 0.04*100/0.4=10 3.4.2、1#机组各处短路时的等效电路如图，当1处发生短路时的等效电路由图可知，当一处发生短路时的短路阻抗为 则有 当2处发生短路时的等效电路如图由图可知，当二处发生短路时的短路阻抗为 则有 当3处发生短路时的等效电路如图：由图可知，当三处发生短路时的短路阻抗为 则有 当四处发生短路时的等效电路如图：由图可知，当四处发生短路时的短路阻抗为 则有 当五处发生短路时的等效电路如图：由图可知，当四处发生短路时的短路阻抗为 则有 3.4.3、对所选的分裂电抗器进行校验如下：电压波动校验： 同理短路时残压及电压偏移校验如下：经过校验可知我们所选的分裂电抗器时合理的3.5 母线导体的选择发电机端母线选择已知 S=9285.3KVA U=6KV 则 故选择矩形导体，截面积为的导体厂用6KV高压母线的选择由于负荷的平均分配，则可认为故选择矩形导体，截面积为的导体主厂房0.4KV母线选择已知 S=596.2KVA U=0.4KV 则 故选择矩形导体，截面积为的导体电除尘车间母线的选择已知 S=55.92KVA U=0.4KV 则 故选择矩形导体，截面积为的导体气力除灰车间母线的选择已知 S=193.64KVA U=0.4KV 则 故选择矩形导体，截面积为的导体化水车间母线的选择已知 S=356.56KVA U=0.4KV 则 故选择矩形导体，截面积为的导体3.6 电动机的选择及自启动校验 361 厂用电动机的选择（1）型式的选择（2）容量的选择 根据厂用电动机的选择原则所选的电动机的型号见附表362 电动机的自启动校验（电压校验）（1）1#机组6KV母线所有电动机的自启动校验 校验的等效电路如下：由校验的结果可知厂用6KV高压母线上的电机是可以自启动的。（2）1#机组电动机经高压分裂电抗器和低压变压器串联自启动母线电压的校验 校验的等效电路图如下： i) 高压厂用母线的校验 ii) 低压厂用母线的校验 由以上的电动机的自启动校验计算可知，该电厂的点击是可以安全启动的。注：图中S0为高压厂用负荷，S1为电除尘、化水、气力除灰车间负荷及变压器，S2为主厂房0.4KV母线负荷。3.7 设备的选型 断路器的选择方法（1） 型式的选择（2） 额定电压及额定电流的选择（3） 开断电流的选择（4） 短路关合电流的选择（5） 短路热稳定和动稳定校验根据短路计算的结果，可以进行断路器等开关电器的选择，所选断路器的型号清单表：名称进线持续电流(A)出线持续电流(A)断路器类型隔离开关主厂房115.81736.7SN-54-0.4G/2000GCW1-0.4电除尘17.5262SN-55-0.4G/300GCW1-0.4化水车间34.9522.8SN-56-0.4G/600GCW1-0.4气力除灰21.7325.6SN=57-0.4G/400GCW1-0.46KV厂房设备清单：序号设备名称1#机组 2#机组连结台数工作台数工作电流（A）手推车式断路器连结台数工作台数工作电流(A)手推车式断路器1循环水泵2260.6SN-1-6C/752260.6SN-1-6C/752给水泵21154SN-2-6C/20011154SN-2-6C/2003引风机2296.2SN-3-6C/1002296.2SN-3-6C/1004一次风机11134.7SN-4-6C/15011134.7SN-4-6C/1505二次风机1168.3SN-5-6C/1001168.3SN-5-6C/1006反料风机2119.2SN-6-6C/202119.2SN-6-6C/207播煤风机1134.2SN-7-6C/401134.2SN-7-6C/408破碎机1134.2SN-8-6C/401134.2SN-8-6C/400.4kv厂房负荷断路器清单：序号设备名称 1#机组 2#机组手推车式断路器或熔断器开关连结台数工作台数工作电流/A连结台数工作台数工作电流/A1凝结水泵21230.92128SN-10-0.4C/2502射水泵21129.9272SN-11-0.4C/1503低加疏水泵1179.42144SN-12-0.4C/1004疏水泵1153.41029.6SN-13-0.4C/755空气压缩机1110.8RN1-0.46冷渣机2211.522128SN-36-0.4C/1507工业水道管泵1110.8116RN1-0.48化学水管道泵11108.31160SN-14-0.4C/1509工业回收水泵1131.81017.6SN-15-0.4C/4010除渣MCC11137.81076.4SN-16-0.4C/15011集控室MCC11144.31180SN-17-0.4C/15012输煤MCC1133211184SN-18-0.4C/40013汽机MCC1157.71132SN-19-0.4C/75锅炉11173.21196SN-20-0.4C/20014主厂房照明11115.51164SN-21-0.4C/15015循环水泵房MCC1157.71132SN-22-0.4C/7516加药间MCC1172.21140SN-23-0.4C/7517储煤场MCC1130611212SN-24-0.4C/400电除尘负荷断路器清单：序号设备名称1#机组2#机组手推车式断路器连结台数工作台数工作电流（A）连结台数工作台数工作电流（A）1高压电源1158.71158.7SN-25-6C/752加热器11183.611183.6SN-26-0.4C/2003振打电机11801180SN-27-0.4C/1004电除尘照明1128.91128.9RN1-0.45其他负荷1128.91128.9RN1-0.4化水车间负荷断路器清单序号设备名称连接台数工作台数工作电流手推车式断路器1一期负荷11433SN-28-0.4C/5002生水泵1131.8RN1-0.43反洗水泵1165SN-29-0.4C/754高压给水泵1165SN-30-0.4C/755除碳风泵113.2RN1-0.46中间风泵1115.9RN1-0.47除盐水泵1121.7RN1-0.48自用除盐水泵117.94RN1-0.4气力除尘系统负荷断路器清单：序号设备名称连接台数工作台数工作电流手推车式断路器1气化风机2250.5SN-31-0.4C/752空气电加热器1165SN-32-0.4C/753三装机115.1RN1-0.44双轴搅拌器1131.8SN-33-0.4C/405PLC控制柜112.9RN1-0.46配电室照明1128.9RN1-0.47带式输送机1121.7RN1-0.48带式输送机1126.7RN1-0.49带式输送机1131.8SN-34-0.4C/4010斗式提升机1143.3SN-35-0.4C/5011电动给料机223.6RN1-0.4 12气化风机2210.8RN1-0.413气化风机115.77RN1-0.414电加热器1121.7RN1-0.4参考文献【1】赵建文，罗娟，发电厂电气主系统课程设计指导【M】.西安科技大学出版社.2009年3月.【2】 水利水电部西北电力设计院，电力工程设计手册【M】.上海人民出版社.1974年7月第一次印刷.【3】熊信银，发电厂电气部分【M】.中国电力出版社。2009年7月版.22