发电厂电气部分设计毕业论文1.doc
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1、发电厂电气部分设计毕业论文 发电厂电气部分设计毕业论文第一章 电气主接线的设计1.1 电气主接线的设计 电气主接线设计的要求电气主接线图是由各种电气元件如发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线、电缆、线路等,接照一定的要求和顺序接起来,并用国家统一规定图形的文字符号表示的发、变、供电的电路图。电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分,也是构成电力系统的重要环节。主接线是的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关,并且对电气设备选择,配电装置布置,继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此,必须正确处理好各方面的关系,全面分析有关影响因素,通过技术经济
2、比较,合理确定主接线方案。 基本接线及适用范围1. 35kV及110kV母线采用单母分段接线(1)优点:用断路器把母线分段后,对重要用户可以从不同段引出两个回路,有两个电源供电;当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段切除,保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。(2)缺点:当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,该母线的回路都要在检修期间内停电;当出线为回路时,常使架空线路出现交叉跨跃。(3)适用范围: 3563kV配电装置的出线回路数不超过4-8回;110220kV配电装置的出线回路数不超过3-4回。2. 10kV母线采用双母分段接线3. 110kV母线采用内桥接线(1)35110k
3、V线路为两回及以下时,宜采用桥形、线路变压器组成或线路分支接线。(2)桥型接线:当只有两台主变压器和两回输电线路时,采用桥型接线。当只有两台变压器和两回输电线路时采用内桥形式(3)内桥使用范围:内桥接线适用于输电线路较长(则检修和故障机率大)或变压器不需经常投,切及穿越功率不大的小容量配电装置中。(4)外桥使用范围:外桥接线使用于输电线路较短或变压器需经常投,切及穿越功率较大的小容量配电装置中。1.2 设计方案比较与确定 主接线设计方案图确定采用110kV内桥连接方式.图1-1 接线方案的主接线图由图1-1可以看出该方案中:110kV侧选用内桥接线;35kV侧选用单母分段接线;10kV侧选用双
4、母分段接线。变压器短路:变压器35kV,10kV侧QF110kV出线QF及联络QF跳闸。一回110kV出线暂停电,操作后可恢复送电。但有线路过负荷的可能性。桥开关一侧短路。一回110kV出线暂停电,出线开关变压器的开关均跳开,该侧出线停电至故障排除为止。变压器停运,需暂时使出出线停电,操作后才重新送电。经综合考虑,本方案完全符合要求,确定本方案为本设计的主接线方案。1.3 主变压器容量的选择 主变压器选择原则1. 对于中小型发电厂,主变压器应选用三相式。2. 在发电机发电母线上的负荷为最小时,能将剩余功率送入电力系统。3. 发电机电压母线上最大一台发电机停运时,能满足发电机电压的最大负荷用电需
5、要。4. 因系统经济运行而需要限制本厂出力时,亦应满足发电机电压的最大负荷用电。 三绕组变压器的选择原则1. 由于次发电厂有三种电压,若采用双绕组变压器,则从6kV110kV和6kV35kV需要四台双绕组变压器。其经济性低于使用2台三绕组变压器,且占地面积大。2. 在发电厂有两种升高电压的情况下,当机组容量为125MW及以下时,从经济上考虑,一般采用三绕组变压器。但每个绕组的通过功率应达到该变压器容量的15%以上。三绕组变压器一般不超过两台。 主变压器容量选择计算1. 当10kV母线上负荷最小,且两台发电机满发时 100-1008% 100-8 92MW92-20 72MW 72/0.8 90
6、MVA 90/2 45MVA 45000kVA 每台变压器的容量 又因为35KV恒定供电20MW,则每台承担10MW。 10/ 10/0.9 11.11MVA在发电厂有两种升高电压的情况下。当机组容量为125MW及以下时,一般采用三绕组变压器。但每个绕组的通过功率应达到该变压器容量的15%以上。(三绕组变压器一般不超过两台)35kV侧变压器绕组所占百分比: 11.11/45 24.7% 15% 满足要求。2. 当10kV母线上负荷最小且T1 T2 之一退出时 有:SN 100-1008%/0.9-20/0.90.7 115-22.22 0.7 64900kVA根据上边的计算结果应选63000k
7、VA变压器,但考虑变压器的事故过负荷能力,选用50000kVA的变压器。选用SFSL1-50000型变压器,其参数见下表:表1-1 变压器型号及参数 额定电压(KV)损耗(W)阻抗电压Ug%空载电流I% 高 中 低空载短路 高中 高低 中低 0.8 53.2高中高低中低12138.51135030025517.510.56.53. 当10kV母线上负荷最大且G1 G2 之一退出时,应满足系统倒送电能。由于10kV母线上负荷最大为25MW切除一台发电机剩余总容量为:50-508% 46MW 则没有变压器从系统倒送功率可能性。由于所选变压器容量小于计算值需进行过负荷校验。变压器事故过负荷倍数K 6
8、4900/50000 1.3 当事故过负荷倍数K为1.3时允许过负荷时间为120min。可见当考虑过负荷能力的情况下,所选SFSL1-50000型变压器满足本条要求。1.4 发电机型号的选择本厂发电机的容量为50MW,选择型号有如下两种:表1-2 容量为50MW发电机的型号选择表型号超瞬XdQFS-50-214.75%0.8SQF-50-214.9%0.8查表可知SQF-50-2的各项参数绝大部分大于QFS-50-2的参数,且重量,体积也比QFS-50-2大因此选择QFS-5-2型号的发电机。1.5 电抗器的选择因为主接线设计中有母联电抗器和出线电抗器,据母联电抗器电抗百分数为12%,出线电抗
9、器电抗百分数为6%,选择型号电抗器的选择(110kV NKL型铝电缆水泥电抗器技术数据)表1-2 电抗器型号及参数表型号额定电流(A)通过容量额定电抗NKL-10-200-62001038666NKL-10-3000-1230001012第二章 短路电流的计算2.1 总系统中电抗值计算与合并总系统的电抗图如下: 图2-1 总系统的电抗图由于计算短路电流时,此图中的发电机将给发电厂系统中输送能量,并作为一个电源点,因此需将这些发电机合并为一个电源点,图中各元件的电抗值合并为一个总电抗值。具体计算如下:设基准容量为Sb 100MVA 基准电压Ub 115kV 已知正序阻抗为X0 0.4/km1.
10、线路阻抗的换算168KM长线路XL1* X0l1Sb/ Ub2 0.4168100/1152 67.20.00756 0.508 2 14KM长线路XL2* X0l2Sb/ Ub2 0.414100/1152 5.60.00756 0.0423 3 78KM长线路XL3* X0l3Sb/ Ub2 0.478100/1152 31.20.00756 0.236 4 26KM长线路XL4* X0l4Sb/ Ub2 0.426100/1152 10.40.00756 0.0786 5 18KM长线路XL5* X0l5Sb/ Ub2 0.418100/1152 7.20.00756 0.0544 6
11、2KM长线路XL6* X0l6Sb/ Ub2 0.42100/1152 0.80.00756 0.00605 7 12KM长线路XL7* X0l7Sb/ Ub2 0.412100/1152 4.80.00756 0.0363 8 5KM长线路XL8* X0l8Sb/ Ub2 0.45100/1152 20.00756 0.00512. 系统中发电机阻抗标幺值 (Xd查表发电机型号与参数)(1)LQ: 容量为25MW的发电机查表得:次暂态电抗 XF1* Xd/Sn 0.121540.8 0.4860.8 0.3888容量为12MW的发电机查表得:次暂态电抗 XF2* XdSb/Sn 0.1133
12、8.30.8 0.7554(2)YM: 同*(3)HLR: 同*(4)YKSJ:容量为6MW的发电机查表得:次暂态电抗 XF3* XdSb/Sn 0.12391000.8/6 2.0650.8 1.652容量为1.5MW的发电机查表得:次暂态电抗 XF4* XdSb/Sn 0.1841000.8/1.5 12.260.8 9.81363. 系统中变压器阻抗标幺值计算.双绕组:(1)T2容量为31.5MVA的变压器Xb2* 0.105100/31.5 0.1053.1746 0.3333(2)T4容量为31.5MVA的变压器Xb4* 0.105100/15 0.1056.66 0.7(3)T6容
13、量为8MVA的变压器Xb6* 0.105100/8 0.10512.5 1.3125(4)T8容量为10MVA的变压器Xb8* 0.105100/10 0.10510 1.05三绕组:容量为31.5MVA的变压器总系统图化简为下图:图2-2 总系统图化简图LQ:YM:HLR:YKS:系统图中,系统所给的电抗值转换为基准电抗:2.2 发电厂中各元件阻抗标幺值的计算:1. 容量为50MW的发电机XG1* XG2* 0.1475100/500.8 0.147520.8 0.2950.8 0.2362. 电抗器的标幺值。出线电抗器:电抗百分数 UR1% 6% 2 母线电抗器: UR3% 12%(按该母
14、线上事故切除最大一台发电机时,可能通过电抗器的电流计算。一般取该台发电机5080%In)In查50MW发电机参数为3440A 3.44kA 按80%计算 选3000A得XR3* 0.2093. 三绕组变压器电抗值计算三绕组变压器容量为50MVA2.3 发电厂中的短路电流计算 短路电流计算步骤1. 选择计算短路点画等值网络(次暂态网络)图,首先去掉系统中的所有负荷分支,线路电容、各元件的电阻,发电机电抗用次暂态电抗Xd。选取基准容量Sb和基准电压Ub 一般取后级的平均电压 ,将各元件电抗换算为同一基准值的标么值。2. 给出等值网络图,并将各元件电抗统一编号。3. 化简等值网络,为计算不同短路点的
15、短路电流值,需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辅射形等值网络,并求出各电源与短路点之间的电抗,即转移电抗Xnd。4. 计算无限大容量 或 3 的电源供给的短路电流周期分量。5. 计算短路电流周期分量有名值和短路容量。6. 计算短路电流冲击值。7. 计算异步电动机供给的短路电流。8. 绘制短路电流计算结果表。发电厂短路点的选择图:图2-3 短路点的选择图 短路电流的计算各电源点的计算:SZ 133/0.8 166.25MVASS 500MVASG1 50/0.8 62.5MVASG2 50/0.8 62.5MVA2. 当d1点发生短路时短路电抗图如下图2-4 d1点短路电抗图图2-5 d1点
16、短路电抗化简图 图2-6 电源点到d1点转移电抗图X9 0.5572+0.215 0.7727X10 0.1+0.215 0.315X11 0.7727+0.135+0.77270.135/0.236 0.9077+0.442 1.3497X12 0.135+0.236+0.1350.236/0.7727 0.371+0.0962 0.4672X13 0.315+0.135+0.3150.135/0.236 0.45+0.1802 0.6302X14 0.135+0.236+0.1350.236/0.315 0.371+0.1011 0.4721(1)SZd1点的转移电抗 Xnd 1.3497
17、 计算电抗 Xjs 1.3497166.25/100 2.2439用等微分法:t 0S时t 0.2S时t 4S时有名值 冲击电流 d1点为发电厂高压侧母线Kch 1.85 短路全电流(2)SSd1转移电抗 Xnd 0.6302Xjs 0.6302500/100 3.151 0S时 0.321 0.2S时 0.312 4S时 0.321短路容量 (3)SG1 d1Xnd 0.4672Xjs 0.467262.5/100 0.292(4)SG2d1 Xnd 0.4721Xjs 0.4721?2.5/100 0.2923. 当d2点发生短路时图2-7 d2点短路电抗图 图2-8 电源点到d2点转移电
18、抗图X7 0.215+0.236 0.451X8 0.215+0.236 0.451(1)SZd2Kch 1.85Un 110KVXnd 0.5577Xjs 0.5577166.25/100 0.9272(2)SSd2 Xnd 0.1Xjs 0.1500/100 0.5(3)SG1 d2 同 SG2 d2 Xnd 0.451Xjs 0.45162.5/100 0.28194. 当d3点发生短路时图2-9 d3点短路电抗图 图2-10 d3点短路电抗化简图图2-11 电源点到转移电抗图X8 0.5577+0.215 0.7727X9 0.1+0.215 0.315X10 0.7727+0.209
19、+0.77270.209/0.236 1.666X11 0.236+0.209+0.2360.209/0.7727 0.5088(1)SZd3Xnd 1.666Xjs 1.666166.25/100 2.8(2)SSd3 Xnd 0.315Xjs 0.315500/100 1.575(3)SG1d3Xnd 0.5088Xjs 0.508862.5/100 0.32(4)SG2d3 同 SG1d3Xnd 0.236Xjs 0.23662.5/100 0.14755. 当d4点发生短路时图2-12 d4点短路电抗图图2-13 d4点短路电抗化简图图2-14 电源点到d4点转移电抗图用分布系数法:
20、Cm Xn/Xm 2-1 C1 0.1/0.315 0.317C2 0.1/1.666 0.06C3 0.1/0.5088 0.197C4 0.1/0.236 0.424则:XZ 1.665/0.06 27.75XS 1.665/0.317 5.25XG1 1.665/0.197 8.45XG2 1.665/0.424 3.9当转移电抗Xnd 3.45时,取Xnd的倒数,即为0,0.2,4秒时电流的标幺值。故SZd4 SSd4 SG1d4 SG2d4 6. d5点发生短路时 Kch 1.9图2-15 d5点短路电抗图图2-16 d5点短路电抗化简图图2-17 电源点到d5点转移电抗图X8 0.
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