发电厂课程设计某300MW凝汽式火力发电厂电气一次部分设计.docx

某300MW凝汽式火力发电厂电气一次部分设计某 300MW凝汽式火力发电厂电气一次部分设计一、 课程设计（论文）的内容课程设计的内容大体相当于实际工程设计电气一次部分初步设计的内容，其中一部分可基本达到技术设计的要求深度。具体下：1、 对原始资料的分析2、 电气主接线设计3、 厂（所）用电及供电方式选择设计4、 短路电流计算5、 电气设备选型与配电装置设计6、 总平面布置设计二、 课程设计（论文）的要求与数据1、 课程设计应根据设计任务书以及国家的有关政策和相关专业的设计规范、规程和技术标准进行。2、 说明书部分包括设计任务书、所采用的基本资料和原始数据、方案选择论证、主要计算方法和结果。三、 课程设计（论文）应完成的工作四、课程设计（论文）进程安排1熊信银编，发电厂电气部分，（第4 版）中国电力出版社，2009年出版。摘要摘要:本次凝汽式火电厂电气一次部分设计是在老师的指导下，以自己平时所学的理论知识为基础，结合相关专业用书按照工程设计程序综合考虑而设计的。由主接线部分和和厂用电接线部分组成。首先，分析原始资料，拟定几种主接线接线方案，进行比较，综合考虑可靠性、灵活性和经济性，选择最优方案，确定厂用电的接线形式和电压等级。接着，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。综合各个步骤绘制出电气主接线图。关键字：发电机、变压器、主接线型式、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器.目录1.原始材料的分析 12.电气主接线设计 1 2.1主变压器的选择 2 2.2各级电压母线接线方式 4 2.3电气主接线图 53.厂（所）用电及供电方式选择设计 6 3.1 厂用电接线总的要求 6 3.2 厂用电接线方式选择 6 3.3厂用系统中性点接地 74.短路电流计算 75.电气设备选型与配电装置设计 8 5.1电气设备选型 8 5.2配电装置设计9 5.2.1 设计原则 9 5.2.2基本要求 9 5.2.3配电装置的选择及依据 106.总平面布置设计107.结束语8.附录1正文某 300MW凝汽式火力发电厂电气一次部分设计1.原始材料的分析 原始资料之一：100MW发电机组2台（UN=15.75kV），50MW发电机组2台（UN=10.5kV），厂用电率8%，机组年使用小时Tmax=6500h。10.5KkV电压级最大负荷20MW,最小负荷15MW，cos=0.8，电缆馈线6回；110kV电压级最大负荷85MW,最小负荷65MW，cos=0.85，架空线5回；220kV电压级与容量为2500MW的电力网连接，系统归算到本电厂220kV母线上的电抗标么值xs*=0.021,(基准容量为100MV.A),架空线3回；气象条件：发电厂所在地最高温度40C，年最低温度-6C，最热月平均最高温度30C，最热月平均最低温24C，海拔100米，雷暴日38天/年，气象条件无其他特殊要求。设计电厂为中型凝汽式火电厂，其容量为2100+250=300MW，最大单机容量为100MW，即有中型容量规模，中型机组的特点，年利用小时数为6500h/a5000h/a，又为火电厂，在系统中将主要承担基荷，故该厂主接线务必考虑其可靠性及经济性。它占电力系统总容量300/（2500+300）100%=10.7%四回，为I级负荷，Tmax=6500h/a，为使其出线断路器检修时不停电，应采用单母分段或单母带旁路110KV电压级：出线回路数6回4回且为I级负荷，Tmax=6500h/a，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：出线回路数34回且为II级负荷，Tmax=6500h/a，应采用单母线分段或双母线。表2-2 拟定的两种方案电压等级方案方案10.5KV单母分段单母带旁路110KV双母分段双母接线220KV双母接线单母分段关于所选几种主接线型式各自的优点与缺点如下所述：双母分段：具有比双母接线更高的可靠性，占地面积较少，但操作较复杂，并增加了断路器的数量，误操作的可能性要相对较大，配电装置投资较大。单母带旁路：和双母分段相比较，该接法主要优点在与能使每个回路不断电的情况下检修断路器，但是其占地面积较大。综上考虑该电厂为地区电厂，且负荷为基荷，所以主接方式采用方案。2.3电气主接线图单母线带旁路：双母线接线：单母分段：3.厂（所）用电及供电方式选择设计3.1 厂用电接线总的要求：发电厂的厂用电系统和设备选择，直接关系到电厂的安全运行和设备的可靠，对他的主要要求有： 保证厂用电源的可靠性，各机组的厂用系统应该相对独立，防止一台机组厂用点母线故障，影响其他机组的正常运行。 应对厂用电源保证足够的容量裕度。 要考虑全厂的扩建和发展规划，对全厂公用系统的容量应满足扩建的要求，留有适量的裕度。 调度灵活可靠，检修调试安全方便。 设备选用合理、技术先进、注意节约资源。3.2 厂用电接线方式选择根据DL50002000火力发电厂设计技术规程规定：“容量为125MW及以下的机组，其厂用分支应装设断路器，220300MW机组的高压厂用工作电源应采用一台分裂绕组的变压器供电。”由于国内300MW及以下电厂，高压电厂用母线多为6KV，所以本设计高压厂用母线采用6KV等级。3.3厂用系统中性点接地 6KV中性点有四种接地方式，分别是：中性点不接地、中性点经高阻接地、中电阻接地、中性点经消弧线圈接地。 目前大容量机组发电厂，6KV厂用网络较大，电容电流较大，经计算都在810A甚至更大，故6KV中性点步步接地或经消弧线圈接地方式较少，多采用高阻接地或中阻接地的方式。在没有中性点可供接地的高压厂用系统，通常采用专用接地变压器，此时采用间接接入电阻的办法为佳。设计采用的为一般的中阻接地方式。4.短路电流计算短路计算的一般步骤如下： 根据电厂和变电所的接线和设备，查出短路电流的计算参数，绘制等效阻抗图。 对各设备的阻抗进行换算。 三相短路电流周期分量计算。 三相短路电流非周期分量计算。 冲击电流和全电流计算。 不对称短路电流计算。提供正序网络、负序网络、零序网络的阻抗，进行三相短路、二相短路、单相接地短路和二相接地短路及合成电流计算。 短路电流的热效应计算。 厂用短路计算，并考虑电动机反馈电流影响。短 路 电 流 值（KA）4s2.8064.069 20.081.1951.569 5.7232s2.8064.069 20.081.1951.569 5.7231s2.9084.00 20.081.1951.569 5.7230.2s3.4684.571 20.081.1631.488 5.7230s4.5695.776 20.081.2261.559 5.723短 路 电 流 标 幺 值4s2.3782.299-0.5280.443-2s2.4152.279-0.5280.443-1s2.4642.2605-0.5280.443-0.2s2.9392.5825-0.4920.420-0s3.8723.2635-0.5190.440-分支额定电流INKA1.1811.77220.082.3603.5455.723分 支电 抗Xjs0.28160.33170.1251.9762.3280.8772分 支 线 名 称G1G2GSG1 G2GS基准电流IBKA2.515.03短 路 点 平 均 电 压230115短 路 点 编 号d1d2 计算过程见附录15.电气设备选型与配电装置设计5.1电气设备选型正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。因为10.5KV侧有6回出线，110KV侧有5回出线，220KV侧有3回出线，所以接入10.5KV,110KV,220KV侧的高压断路器应选择高压少油断路器。最高工作电压电压的选择(额定电压就为连接点的工作电压)10.5KV侧 Ualm UNm =1.110.5KV=11.55 KV110KV侧 Ualm UNm =1.1110KV=121 KV220KV侧 UalmUNm =1.1220KV=242 KV100MW机组出口 Ualm UNm=1.115.75KV=17.325 KV额定电流的选择10.5KV侧 INImax=1.05=1.05*220/(1.732*10.5*0.80)=14.35 KA110KV侧 INImax=1.05=1.05*220/(1.732*110*0.85)=1.426 KA220KV侧 INImax=1.05 =1.05*320/(1.732*220*0.85)=1.037 KA机组出口 100MW机组 INImax=1.05=1.05*100/(1.732*17.75*0.85)=5.25 KA50MW机组 INImax=1.05=1.05*50/(1.732*10. 5*0.80)=2.36 KA5-1电气设备选择的结果表器件电压级(KV)型号额定电压(KV)最高电压(KV)额定电流(A)额定开断电流(KA)短路关和电流(KA)断路器220SW6-220220252125015.841110SW6-110110126125031.58010.5SW6-10.510.513125081.2126隔离开关220GW4-220D2201250110GW4-110D110125010.5GW4-10.5D10.51250G-隔离开关 S-三相 W-户外 D-接地刀闸器件电压级(KV)联结组型 号额定电流/电压比(A)(KV)短时热电流(KA)准确级动稳定电流(KA)电压互感 器220I，i0，i0JCC1-220/0.5/110I，i0，i0JCC1-110/0.2/10.5I，i0，i0JCC1-10.5/0.1/电流互感 器220LCWB7-220 39532750/521- 42 (5s)0.250- 110110LCWB-110 GYW22750/5/10P/10.5LCWB-10.5GYW22750/5/J-电压互感器（油浸式） L-电流互感器 C-瓷绝缘（串级式） W-户外 B-保护5.2配电装置设计 5.2.1 设计原则 高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策,遵循上级颁发的有关规程、规范及技术规定,并根据电力系统条件、自然环境特点和运行、检查、施工方面的要求，合理制定布置方案和选用设备，积极慎重地采用新布置、新设备、新材料、新结构，使配电装置不断创新，做到技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便。 火力发电厂及变电所的配电装置形式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行，检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。5.2.2基本要求 1.配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和经济技术政策,如节约土地。 2.保证运行可靠按照系统和自然条件,合理选择设备,在布置上力求整齐、清晰，保证具有足够的安全距离。 3.便于巡视、检修和操作。 4.在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节约材料和降低造价。 5.安全和扩建方便。5.2.3配电装置的选择及依据配电装置的型式的选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜、节约用地，并结合运行及检修要求通过技术经济比较确定。一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置宜采用屋内式；110KV及以上多为屋外式。普通中型配电装置国内采用比较多，广泛用于110500KV电压级，在这方面我国已经有丰富的经验。配电装置的整个结构尺寸、检修和运输的安全距离等因素而决定的。屋内、外配电装置中各有关部分之间的最小安全净距，详见设计手册。设计配电装置中带电导体之间和导体之间对接地构架的距离时还要考虑：软绞线在短路电动力、风摆、温度等作用下使相间及对地距离的减小，隔离开关开断允许电流是不致发生相间和接地故障，降低大电流导体附近铁磁物质的发热，减小110KV及以上带电导体的电晕损失和带电检修等因素。本设计的地理环境较好，没有地震，雷暴日也很少，且没有明显的环境污染，所以综合所有条件和技术，选用中型配电装置。6.总平面布置设计 7.结束语通过本次设计，加深了对发电厂电气部分的理解，相对来现说学到了很多，也使自己认识到不足。对于主接线的选择、主变压器的选择是由于对设备的参数及相关型号不了解，所以走了弯路，刚开始选择的是50MW的机组以扩大单元接线的方式接入220KV系统，但是在100MW接入110KV系统时在设计手册上发现110KV电压等级的变压器容量不够，浪费了不少时间。 由于本人知识浅薄，对电气行业的了解肤浅，所以设计中难免会出现错误，还望见谅。设计中遇到很多难点，在这感谢老师和同学的指导，再这一并表示感谢。附录短路计算因为母线上的短路电流是最大的，所以只对母线的三相短路计算。选取SB=2500MW，UB=Uav。其余参数见表1.350MW的发电机选取QFN-50-2, =0.1443, 100MW的发电机选取QFN-100-2,x= 0.1915 附一 短路等值电路电抗的计算： 50MW 发电机： Xd= SB/SN=0.14432500/(100/0.80)=0.6133 100MW发电机：Xd= SB/SN=0.19152500/(50/0.85)=0.5425主变压器： 50MW变压器 ： XT1= U2%/100SB/SN2=0.142500/240=0.5833100MW变压器 ：XT2= U2%/100SB/SN2=0.1432500/360=0.3972 联络变压器： US1=1/2(U1-2U1-3U2-3)=1/2(24.5+14.5-8.5)=15.25 US2=1/2(U1-2U2-3U1-3)=1/2(24.5+8.5-14.5)= 9.25 US3=1/2(U1-3U2-3U1-2)=1/2(14.5+8.5-24.5)= -1.5 X1= US1/100SB/SN1=15.25/1001000/240=0.6350 X2= US2/100SB/SN2= 9.25/1001000/240= 0.3850 X3= US3/100SB/SN3= -1.5/1001000/240= -0.0625(接厂备用，忽略)所以： 系统： XS=SB/S=2500/8000=0.1250 对50MW的发电机 X1=1/2(XT1Xd)=1/2(0.5833+0.6133)=0.5983 对100MW的发电机 X2=1/2(XT2Xd)=1/2(0.3972+0.5425)=0.4699 对联络变压器： X3=1/2(X1X2)=1/2(0.6350+0.3850)=0.5100 2、f1点短路时短路电流计算：转移电抗的计算： 对50MW的发电机 Xf(G) = X1=0.0616, 对100MW的发电机 Xf(G) = X2=0.0616 对系统 XfS = XS=0.025计算电抗的计算： 50MW的发电机 Xjs1=Xf(G)1 SN1/SB=0.59832（2000.80）/2500=0.2899 100MW的发电机 Xjs2=Xf(G)2 SN2/SB=0.46992（3000.85）/2500=0.3317 对系统 Xjs= XfS=0.125发电机的额定电流： 50MW的电机 ING1=SN1/（UaV）=1.181(KA)100MW的发电机 ING2=SN2/（UaV）=1.772(KA)系统的额定电流： INC= SB /（UaV）*1/ XfS =1000/（230）*1/0.125=20.08(KA )有名值I=标幺值IIN系统回路的短路电流值恒为： I=20.08(KA )3、f2点短路时短路电流计算：转移电抗的计算： 50MW的发电机 Xf(G) = X1 X3 (1/ X1 + 1/ X2 +1/ XS + 1/ X3 )=4.1990100MW的发电机 Xf(G) = X2 X3 (1/ X1 + 1/ X2 +1/ XS+ 1/ X3 )=3.298对系统 XfS = X1 X3 (1/ X1 + 1/ X2 +1/ XS + 1/ X3 )=0.8772计算电抗的计算：50MW的发电机 Xjs1= Xf(G)1 SN1/SB=4.19902(50/0.80)/2500=1.9760 100MW的发电机 Xjs2= Xf(G)2 SN2/SB=0.33172(100/0.85)/2500=2.328 对系统 Xjs2= XfS =0.8772发电机的额定电流：50MW的发电机 ING1=SN1/（UaV）=2.360(KA) 100MW的发电机 ING2=SN2/（UaV）=3.545(KA)系统的额定电流： INC= SB /（UaV）*1/ XfS =2500/（115）*1/0.8772=5.723(KA )有名值I=标幺值IIN系统的额定电流： INC=5.723(KA)以上为短路点d1,d2的计算过程，短路电流值如表3.1所示：心得体会 通过设计使自己认识到相关设备和接线方式的选择应该参照设备所能具备的各种参数，从而利用最简便的方式达到设计、项目的要求。通过这次设计，在获得知识之余，还加强了个人的单独工作能力，增张了工作阅历，得到了不少的收获和心得。在思想方面上更加成熟，个人能力有进一步发展，对以后的生活和工作有着不可预计的帮助2013年7 月 8 日教师评语 2013年 7 月8日成绩及签名 2013年 7 月8日