发电厂课程设计 汽式地区火电站电气一次部分.doc
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1、凝汽式地区火电站电气一次部分1、原始资料1.1发电厂建设规模1.1.1类型:凝汽式火力发电厂1.1.2容量:机组的形式和参数4200MW,年利用小时数6000h/a1.2电力系统与本厂的连接情况1.2.1发电厂在电力系统中的作用与地位:地区电厂;1.2.2发电厂联入系统的电压等级220KV,出线回路数2回;1.2.3电力系统总装机容量16000MW、短路容量12000MVA;1.2.4发电厂在系统中所处的位置、供电示意图1.3电力负荷水平 1.3.1 220KV电压等级:架空线6回,级负荷,最大输送420MW,TMAX=6000h/a; 1.3.2 110KV电压等级:架空线8回,级负荷,最大
2、输送290MW,TMAX=6000h/a; 1.3.3厂用电率:8%;1.3.4备用110KV 2回 220KV 2回1.4环境条件 1.4.1当地年最高温度40C,年最低温度-20C,最热月平均最高温度32C,最热月平均最低温度25C; 1.4.2当地海拔高600m; 1.4.3气象条件无其他特殊要求2、设计任务 2.1发电厂电气主接线设计; 2.2厂用电设计; 2.3短路电流的计算; 2.4主要电气设备的选择。3、设计成果 3.1设计说明书、计算书一份; 3.2图纸一张(A3型) 3.3电子文档前 言电力系统是将各种发电、变电、输电、供电的电气设备连接在一起而组成的整体。电力系统的发展程度
3、和技术水准已经成为各国经济发展水平的标志之一。发电厂电气部分作为电力专业的一门主要课程, 主要包括课堂讲学、课程设计、生产实习三个主要部分。课堂讲学着重叙述发电、变电和输电的电气主系统的构成、设计和运行的基本理论和计算方法,相应地介绍主要电气设备的原理和性能。在完成了理论的学习的基础上,为了进一步加深对理论的理解,进行了本次课程设计。设计工作是电力系统工程建设的关键环节,做好设计工作,对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益,起着决定性的作用。设计是工程建设的灵魂。本设计是针对地区变电站的要求来进行配置的,它主要包括电气主接线的选择、短路电流的计算、电气
4、设备的选择、配电装置的选择四大部分。其中详细描述了短路电流的计算和电气设备的选择,从不同的短路情况进行分析和计算,对不同的短路参数来进行不同种类设备的选择,并对设计进行了理论分析,在理论上证实了变电站实际可行性,达到了设计的要求。在本次设计过程中得到了汪老师的许多宝贵的意见以及同学们的帮助和指点,在此对他们表示衷心的感谢!摘要电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产和消费系统。电力系统的出现,使电能得到了广泛的应用,推动了社会生产各个领域的发展,开创了电力时代,出现了近代史上的第二次技术革命。电力系统的发展程度和技术水准已经成为各国经济发展水平的标志之一。设计工作是电力系统
5、工程建设的关键环节,做好设计工作,对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益,起着决定性的作用。设计是工程建设的灵魂。而本设计主要是针对于中、小型凝汽式的火力发电厂的一次部分而进行的。它主要包括了四大部分,分别为电气主接线、短路电流的计算、电气设备的选择、配电装置。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。从不同的短路情况进行分析和计算,对不同的短路参数来进行不同种类设备的选择。以此来巩固对理论的了解和增强分析问题和解决问题的能力。本设计从理论上证实了该发电厂的实际可行性,其效果达到了设计所预期的要求。火力发电厂是电力系统的重要组成环节,它直接影响
6、整个电力系统的安全与经济运行。在发电厂中,电气一次系统是主干系统,处于关键地位。对凝汽式火电厂电气主接线的设计遵循以下原则:可靠性、经济性、灵活性。本设计首先从理论上对火力发电厂的原始资料进行分析,其次对选取的母线上的短路点进行短路点电流的计算,再次选取符合一定要求的电气设备,最后是配电装置的选取。关键词: 凝汽式火电厂;双母带旁路;短路电流计算;配电装置目 录 1系统与负荷原始资料分析12电气主接线22.1主接线方案的选择22.2发电机型式与变压器的选择与计算62.3厂用电接线方式的选择92.4主接线中设备配置的一般原则103 短路电流的计算113.1短路电流的计算113.2短路电流计算的一
7、般规定113.3短路电流的计算结果表124 电气设备的选择134.1电气设备选择的一般规则134.2电气设备选择的条件134.3电气设备的选择154.4电气设备选择的结果表175 配电装置185.1配电装置选择的一般原则185.2配电装置的选型及依据195.3主接线中设备配置的一般原则20结束语22参考文献23谢辞24 附录:短路计算25附录:电气设备的校验28附录: 设计总图301 原始资料分析1.1系统与负荷资料分析1.1凝汽式发电厂的规模1.1.1装机容量:装机4台,容量为:4200MW UN=15.7KV1.1.2机组年利用小时:Tmax=6000h/a1.1.气象条件:发电厂所在地最
8、高温度40C,年最低温度-C,最热月平均最高温度C,最热月平均最低温2C,海拔00米,气象条件无其他特殊要求。1.1. 厂用电率 8% 200MW机组的发电厂厂用电一般采用6KV,所以发电机电压级的变压器要用15.75/6.3/6.3,1.2负荷及电力系统连接情况110KV电压级:出线回路数大于4回且为I级负荷,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:出线回路数大于4回且为I级负荷,应采用双母带旁路或一台半。1.2.1220KV电压等级:架空线6回,I级负荷,最大输送420MW,TMAX=6000h/a;cos=0.85。1.2
9、.2110KV电压等级:架空线8回,级负荷,最大输送290MW,TMAX=6000h/a;cos=0.85。1.2.3总装机容量16000MW,短路容量12000MW。根据原始资料,本电厂是中型发电厂,其容量为4200MW,占电力系统总容量(800/16000)100%=5%,未超过电力系统的检修备用容量8%15%和事故备用容量10%的限额,但年利用小时数为6000h5000h,远远大于电力系统发电机组的平均最大负荷利用小时数,说明该厂在未来电力系统中的作用和地位重要.该厂为火力发电厂,在电力系统中主要承担基荷,且电力负荷均为级负荷,从而该厂主接线设计务必着重考虑其可靠性。由资料可知发电厂通过
10、220KV的线路与系统连接且有两回回路。对于最大机组为200MW以上的发电厂,一般以采用双绕组变压器加联络变压器更为合理。其联络变压器宜选用三绕组变压器。 2 电气主接线的设计2.1 主接线方案的选择对电气主接线的基本要求,概括的说应该包括可靠性、灵活性和经济性三方面,下面简要分析一下。2.1.1可靠性可靠安全是电力生产的首要任务,保证供电可靠是电气主接线最基本要求。它可以从以下几方面考虑:1、发电厂或者变电所在电力系统中的地位和作用;2、发电厂和变电所接入电力系统的方式;3、发电厂和变电所的运行方式及负荷性质;4、设备的可靠性程度直接影响着主接线的可靠性;5、长期实践运行经验的积累是提高可靠
11、性的重要条件。2.1.2灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。1、调度时,应操作方便的基本要求,既能灵活的投入或切除某些机组、变压器或线路,调配电源和负荷,又能满足系统在事故运行方式、检修运行方式及特殊运行方式下的调度要求;2、检修时,可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备,进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电;3、扩建时,可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下,投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰,并且对一次和二次部分的改建工作量最少。2.1.3经济性主接线应在满足可靠性和灵活性的前提下作到经济合理。一般从以下几方面考虑。1、投
12、资省;2、占地面积少;3、电能损耗少。此外,在系统规划设计中,要避免建立复杂的操作枢纽,为简化主接线,发电厂、变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。发电、供电可靠性是发电厂生产的首要问题,主接线的设计首先应保证其满发、满供、不积压发电能力,同时尽可能减少传输能量过程中的损失,以保证供电连续性。为此,对大、中型发电厂主接线的可靠性,应从以下几方面考虑:1、断路器检修时,是否影响连续供电; 2、线路、断路器或母线故障,以及在母线检修时,造成馈线停运的回路数多少和停电时间的长短,能否满足重要的 ,类负荷对供电的要求;3、本发电厂有无全厂停电的可能性;4、大型机组突然停电对电力系统稳定运行的影响与产
13、生的后果等因所以对大、中型发电厂电气主接线,除一般定性分析其可靠性外,尚需进行可靠性的定量计算。 主接线还应具有足够的灵活性,能适应多种运行方式的变化,且在检修、事故等特殊状态下操作方便、调度灵活、检修安全、扩建发展方便。主接线的可靠性与经济性综合考虑、辨证统一,在满足技术要求的前提下,尽可能投资省、占地面积少、电压损耗少、年费用(投资与运行)为最小。根据对原始资料的分析,现将各电压等级可能采用的较佳方案列出。进而,以优化组合的方式,组成最佳可比方案。110KV电压级:出线回路数大于4回且为I级负荷,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。220
14、KV电压级:出线回路数大于4回且为I级负荷,应采用双母带旁路或一台半。拟订两方案如表1,分别如图1.2.1及1.2.2。表2.1 拟定的两种方案电压等级方案方案110KV双母带旁路双母带旁路220KV双母分段带旁路双母带旁路方案接线图比较 图2.1 方案接线图 图2.2 方案接线图表2.2 主接线方案比较表方案项目方案方案可靠性可靠性高,无论检修母线或设备故障、检修就不会全厂停电。两种电压有两台变压器联结提高可靠性。220KV隔离开关不作为操作电器,减少了故障几率。联络变压器起了联络和厂备用的作用。可靠性高,无论检修母线或设备故障、检修就不会全厂停电。但线短路可能会短时停电。220KV检修进线
15、断路器也不会停电。220KV设备少,设备本身故障率低。两台联络变压器还满足本厂的厂备用和启动电源的要求。灵活性110KV、220KV均有多种运行方式。220KV属于环网结构运行调度灵活但相应的保护装置较复杂。易于扩建和实现自动化。110KV、220KV均有多种运行方式。各种电压级接线都便于扩建和发展。相应的保护装置相对简单。经济性投资高、多需一台昂贵的断路器,并且使得操作复杂。相对投资少、设备数量少,年费用低。220KV是双母接线,相对占地面积少。 通过对两种方案的综合分析,方案I在可靠性及灵活性方面占优势,方案在经济性方面占优势。考虑到该电厂为中型凝汽式发电厂,方案已可以满足其供电需要,故选
16、用方案为最终方案。2.2主变压器的选择与计算2.2.1变压器容量的确定原则接有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定的原则连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器的容量,应考虑以下因素:1、发电机全部投入运行时,在满足发电机电压供电的日最小负荷,并扣除厂用负荷后,主变压器应能将发电机电压母线的剩余有功和无功容量送入系统。2、接在发电机电压母线上的最大一台机组检修或故障时,主变压器应能从电力系统倒送功率,保证发电机电压母线上最大负荷的需要。3、若发电机电压母线上接有两台或以上的主变压器时,当其中容量最大的一台因故退出运行时,其它主变压器在允许正常过负荷范围内,应能输送母线剩余功率的70%以上。主
17、变压器型式的选择原则1、相数的确定在330KV及以下电力系统中,一般都应选用三相变压器。若受到限制时,则宜选用两台小容量的三相变压器取代一台大容量三相变压器,或者选用单相变压器。2、组数的确定一般当最大机组容量为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器,但三绕组变压器的每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15%以上。对于最大机组为200MW以上的发电厂,一般以采用双绕组变压器加联络变压器更为合理。其联络变压器宜选用三绕组变压器。3、绕组接线组别的确定变压器三相绕组的接线组别必须和系统的相位一致,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采用
18、“Y”连接,其中性点多通过消弧线圈接地,35KV以下高压电压,变压器三相绕组都采用“D”连接。变压器型号的表示方法: - / 特殊环境代号 电压等级(KV) 额定容量代号(KVA) 设计序号 产品代号变压器产品代号含义:S 三相 F风冷却装置 P强迫油循环 S三绕组根据以上绕组连接方式的原则,主变压器接线组别一般都采用YN,d11常规接线。根据以上绕组连接方式的原则,主变压器接线组别一般都采用YN,d11常规接线。 将4台200MW的发电机接在220KV侧,其中两台主变压器为双绕组直接连接两台发电机与220KV线路,还设计两台主变压器为三绕组连接两台发电机与220KV线路和110KV线路。变压
19、器容量的确定:S=(PGP厂)(1+10%)/cosS=(2002008%)1.1/0.85=238.12MW故选择变压器的容量不能低于240MW双绕组变压器选择为SFP7-240000/220其参数如下: 表2.3型号额定电压(KV)XSFP7-240000高压侧低压侧Ud%X*22015.7513.00.54三绕组变压器选择为QSFPS7-240000/220其参数如下: 表2.4型号额定电压(KV)阻抗电压(V%)QSFPS7-240000高压侧中压侧低压侧高低高中中低22011015.75101315 其中容量比1:1:12.2.2厂用变压器的选择: 厂用电分别从四台发电机取得电源,所
20、以,需要四台。本设计采用厂用电母线分段形接线,以提高可靠性,也使调配灵活。所以,发电机电压级的变压器采用分裂绕组,两低压侧分别接到两段母线上,达到相互备用的效果。200MW机组的发电厂厂用电一般采用6KV,所以发电机电压级的变压器要用15.75/6.3/6.3,发电机旁的厂用变压器容量是: P=PG8%=8008%=64MW 选用接近此容量的标准容量为31.5MW。2.3用电接线方式的选择 厂用电接线的设计原则基本上与主接线的设计原则相同。首先,应保证对厂用负荷可靠和连续供电,使发电厂主机安全运转;其次,接线应能灵活地应事故、检修等各种运行方式的要求;还应适当注意其经济性和发展的可能性并慎重地
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