火力发电厂课程设计发电厂电气部分主接线设计说明书.doc

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1、 发电厂电气部分主接线设计说明书目录原始材料分析 第一章 主线方案的拟定 第二章 选择发电机及主变压器 . 第一节 发电机的选择 .第二节 主变压器的选择 .第三章 短路电流的计算 .第四章 主要电气设备的选择 . 第一节 断路器的选择 第二节 隔离开关的选择 第三节 裸导体的选择 第五章 发电厂厂用电系统分析 第一节 厂用电设计的原则和要求 第二节 厂用电系统的设计 附 发电厂电气部分课程设计任务书（10）对原始材料的分析： 设计电厂为中，小型抽气式热电厂，其容量为2*12+2*25+2*50=174MW。最大单机容量为50MW，即具有小型容量的规模，中型机组的特点。年利用小时为6570h/

2、a5000h/a。并在系统中承担地区负荷，则主接线的设计着重考虑其可靠性。本厂投产后，将占电力系统的总容量(15%)，说明该厂在未来电力系统中的作用和地位不是非常重要。第一章 主接线方案的拟定 根据对原始资料的分析现将各电压级可能采用的较佳方案列出。进而以优异的组合方式，组成最佳的可比方案。1) 6.3KV的电压级：鉴于出线回路多，且为直馈线、电压线，因此可采用单母线合段或双母线分段接线形式，为选择轻型电器，应在分段处加装母线电抗器，各条电缆馈线上的装设出线电抗器。2) 35KV电压级：出线回路大于4回、为传其出线短路检修时不停电，应采用单母分段带旁路接线或双母线接线。3) 110KV电压级：

3、电压高、输电距离远，亦是本厂向系统输送功率的主要接线方式。因此可采用双母线带旁路和单母分段带常路接线形式（为保证其可靠性)。对于2*50MW的机组，因为是二期工程，且对于连接于6KV配电装置的发电机总容量不能超过120MW、以免母线分线分段过多和短路电流太大因此2* 50MW的两台发电机可采用发一变组单元接线方式即可。 根据以上分析、筛选、组合可保留以下两种可能接线方案（如图） 两种方案比较：主接线共有三个电压、等级6.3KV、35KV、110KV。110KV共五回合线路与系统相连接，为保证其供电的可靠性和灵活性，110KV电压等级应采用双母线带旁路接线。第二章 选择发电机及主变压器1、发电机

4、型号的选择按撞击容量选择即可（6台） 发电机型号及参数表：序号型号额定电压额定容量额定cos(%) #1G, #2GQFQ-50-210.5kV50MW0.812.39#3G, #5GTQC-6075/26.3kV25MW0.816.2#4G, #5GQF-12-126.3kV12MW0.811.62、 选择主变压器（4台） 容量和台数的确定： （1）当发电机电压母线上负荷最小时，能将发电机电压母线上的剩余有功和武功容量送入系统。 （2）当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，能由系统供给发电机电压的最大负荷。 （3）按上述条件计算时，应考虑逐年负荷的发展。 （4）发电机电压母线与系统连接的

5、变压器一般为两台，当其中一台主变退出运行时，另一台主变应能承担剩余功率的百分之70以上。 电压母线上负荷最小时剩余功率：12*2+25*2-30=44MW 每台变压器的额定容量是：Sn=0.6Pm=0.6*44=2634MW 单元接线时变压器容量应按发电机的额定容量和除本机机组的厂用负荷后，留有百分之10的裕度来确定。 发电机额定容量为50MW，留有百分之10裕度时应选用55MW容量变压器，因此#5T、#6T的型号为：主变压器型号及参数表序号额定容量（KVA）高压（kV）低压（kV）空载损耗（kW）空载电流（%）负载损耗（kW）阻抗电压（%），630001102*2.5%1212*2.5%6.

6、310.5650.626010.5三绕组主变压器序号额定容量（kVA）额定电压（kV）空载损耗（kW）阻抗电压（%），150000高压：1212*2.5%中压：35低压：6.3168高中：22.9中低：13.6高低：8.0第三章 短路电流的计算1、选择母线电抗器：母线电抗器用于限制并列运行发电机所提供的短路电流；其额定电流通常按母线上因事故切除最大一台发电机时可能可能同过电抗器和电流进行选择，一般取发电机额定电流的百分之50至百分之80；电抗百分值取为百分之8至百分之12，故可选电抗器的型号为NKL6200010 x%=10%主接线图的阻抗图如下：（1）对于短路点K1，化简如下：电抗器电抗：将

7、转移电抗转换为计算电抗：查曲线得标幺值，并计算有名值，并列表如下：短路电流来源标幺值有名值(KA)0s0.2s4s0s0.2s4s#1G，#2G0.850.760.870.560.500.57#3G，#4G6.94.182.491.671.010.604#5G，#6G6.94.182.491.671.010.604S0.220.220.221.331.331.33第四章 发电厂主要电气设备的选择一般原则：1） 应满足正常运行检修，短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。2） 应按当地环境条件校核。3） 应力求技术先进和经济合理。4） 选择导体时，应尽量减少品种。5） 扩建工程应尽量使新

8、老电器型号一致6） 选用的新产品均应具有可靠的实验数据。并经正式鉴定合格。（一） 断路器的选择断路器选择的具体技术条件为：(1)电压：(2)电流：(3)开断电流：式中： 断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量 断路器的额定开断电流(4)短路关合电流式中： 断路器极限通过电流峰值 三相短路电流冲击值(5)热稳定(6)动稳定：1、 选择发电机出口断路器（6.3kV电压等级的断路器的选择）#3G和#5G出口断路器的选择（12MW）容量为 额定电流 额定电压 查表可选型号为：-10G/5000型少油断路器型号tS- 10G/500010kV5000A105kA300kA120kA5s0.15s校验：

9、开断电流：，满足要求动稳定：=175.085kAkA，满足要求 热稳定： ，故 =9411.75，满足热稳定要求选择#4G、#6G发电机出口断路器（25MW） 因为母线分段断路器和母联断路器的一般为该母线上最大一台发电机或一组变压器的持续工作电流，所以其型号与两台25MW的发电机的出口断路器型号一致。额定电流：额定电压：查表可选型号为：S- 10G/5000型少油断路器校验同上，可知型号为-10G/5000型少油断路器负荷要求。选择#2G发电机出口断路器 额定电流： 额定电压：查表可选型少油断路器校验：开断电流：,满足要求 动稳定： ，满足要求 热稳定： ,满足要求选择变压器#1T,#2T,低

10、压回路断路器 额定电流： 额定电压： 查表，可选型少油断路器。 校验同上，可知型号为型少油断路器符合要求。选择6.3kv出线断路器（最大负荷为30MW，cos=0.8） 额定电流： 额定电压： 查表可选型少油断路器。 校验同上，可知型号为型少油断路器符合要求。2、 选择35kv电压等级的断路器。35kv供30MW负荷，即P=30MW额定电流：额定电压：查表可选型户外少油断路器型号35kv1000A24.8KA63.4KA24.8KA4S0.06校验：开断电流： ,满足要求。 动稳定： ， 满足要求。 热稳定： ,满足要求3、 选择110kv电压等级的断路器110kv供100MW负荷，且与系统相

11、连接，穿越本厂功率额定电流：额定电压：查表可选型户外少油断路器型号110kv1000A18.4KA55KA21KA5S0.06校验：开断电流： 满足要求动稳定： 满足要求。热稳定：，满足要求4、 选择#1T,#2T中压侧回路的断路器母线分段断路器的一般为母线上最大一台发电机或一组变压器的持续工作电流，其型号与变压器回路（中压测）断路器型号一致。额定电流：额定电压：查表可选型号为5、 选择#1T,#2T高压侧回路的断路器，母联断路器及旁路断路器#3T,#4T，高压侧回路的断路器。#1T,#2T回路的#3T,#4T回路的额定电压：额定电流：查表可选型号型户外少油断路器，校验同上，可知型断路器符合要

12、求。（二） 隔离开关的选择额定电压选择：额定电流选择：热稳定校验：动稳定校验：.1、 选择6.3kv电压等级的隔离开关 选择#3G，#5G的出口隔离开关额定电流：额定电压： 查表可选型号为：型户内型隔离开关 校验：动稳定： 满足要求。 热稳定： 满足热稳定要求。 选择#4G，#6G的出口隔离开关 额定电流：额定电压：查表可选GN1010T/4000200型户内隔离开关校验：动稳定：8.963=（77.50325.669）=51.8342.69=139.433kA 满足要求 热稳定： (不计周期分量） 满足热稳定要求3. 选择#1G #2G发电机回路隔离开关额定电流：=额定电压：查表可选GN10

13、10T/4000160型户内型隔离开关校验：动稳定： 满足动稳定要求 热稳定： 满足热稳定要求(三)裸导体的选择裸导体应根据具体使用情况按下列条件选择和校验1、按最大持续工作电流选择导线截面S即 式中 K温度修正系数，可查表得到2、动稳定校验： 式中 硬导体的应力计算，应考虑共振的影响，为简化计算，通常根据允许应力来决定最大允许的衬垫跨距即母线衬垫的跨距，还需小于临界跨距即 其中系数，对于三条母线：铜为1355 铝为1197一、型式的选择：载流导体一般采用铝制材料，对于持续工作电流大，且出线位置狭窄或污秽时对铝有严重腐蚀场所可选用铜质材料的硬铝导体矩形导体一般只用于35kV及以下，电流在400

14、0A及以下的配电装置中。槽形导体机械强度好，载流量大，集肤效应系数较小，一般用于40008000A的配电装置中。（1）选择6.3kV电压等级的母线 已知相间距离a=0.75m，绝缘子跨距为1.2m母线保护时间，断路器开断时间为，环境温度为铝导体弹性模量 为最大一台发电机的最大持续工作电流1、 按长期发热允许电流选择截面，查表选用三条矩形铝导体，平放允许电流为3284A，当环境温度为30时查表知则 2、 热稳定校验：正常运行时导体温度： 查表得C=88 满足短路时发热的最小导体截面为 满足热稳定要求3、 动稳定校验：导体自振频率由以下求得:按汇流母线为两端简支多跨梁 查表的则 故=1 母线相间应

15、力 导体截面系数同相条间作用应力计算查曲线得导体形状系数,可算得条间衬垫跨距计算：=1197条间衬垫最大跨距为：为了便于安装，每跨绝缘子中设三个衬垫 第五章 发电厂厂用电系统分析一、 厂用电设计的原则和要求：（一） 、常用负荷分类： 1、事故保安负荷：在事故停机过程中及停机后的一段时间内，仍应保证供电。否则可能引起主要设备损坏，重要的自动控制失灵或危机人身安全的负荷，即为事故保安负荷。可分为三种：直流保安负荷、高流不停电保安负荷、允许断时停电的交流保安负荷。 2、工类负荷：短时（手动切换恢复供电所需的时间）的停电可能影响人身或设备安全，使生产停顿或发电量大量下降的负荷。 3、二类负荷：允许短时

16、停电，但停电时间过长，由可能损坏设备或影响正常生产额负荷。 4、三类负荷：长时间停电不会直接影响生产的负荷。（二） 、设计的一般原则 1、厂用电电压：高压厂用电一般采用6KV低于采用厂用电采用380/220V的三相四线系统。 2、厂用母线接线方式：发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线芬酸接线形式，并多以成套配电装置接受和分配电能。为保证供电可靠性经济性及灵活调度，一般都采用“按炉分段”的接线原则。当锅炉容量较大，每台锅炉可由两端厂用母线供电，并尽可能传负荷在各段上分配均匀，且符合生产程序要求。全长公用性负荷应适当其中，可设公用厂用母线段。 3、厂用工作电源：高压厂用工作电源引接方式： 1、当有

17、发电机电压母线时，由各段母线引接，供给接在该段母线上的机组的厂用负荷。 2、当发电机与主变压器采用单元接线时，由主变低压侧引接，供给本机组的厂用负荷，发电机容量为125MW及以下时，一般在厂用分支线上装设断路器。4、 厂用设备或起动电源：高压厂用备用或发动机电源一般引接方式： 1、当无发电机电压母线时，一般由高压母线中电源可靠地最低一级电压母线引接，或有联络变压器的低压绕组引接。2、当有发电机电压母线时，一般由该母线引接一个备用电源。3、当技术经济合理时，可由外部电网引接专用线路作为高压厂用备用电源。5、 交流事故保安电源：200MW及以上发电机组应设置交流事故保安电源，当厂用工作和备用电源消

18、失时，应自动投入，保证交流保安负荷的起动，并对其持续供电。二、厂用电系统的设计 1、确定厂用电压等级：高压厂用电采用6KV，低压厂用电为380/220V三相四线制系统。 2、确定厂用电工作电源、备用电源的引接及系统的接线方式： #1G#4G的厂用工作电源均从6.3KV母线上引接，并由该母线上引接一个备用电源。 #5G#6G，为单元接线，厂用工作电源从主变低压侧引接备用电源盒其他4台机组。系统的接线方式为单母线接线或单母分段接线形式的护卫备用。 3、选择厂用工作和备用厂用变压器： 1、选择原则：根据厂用电率为8%选择厂用变压器2、 选择#1G#2G机的厂用工作变压器 S厂用=S*0.8%=12/

19、0.8*%0.8=1200KVA 查表可选SJL11250型号的变压器两台 选择#3G和#4G机的厂用工作变压器 S厂用=8%*S=8%*25/0.8=2500KVA 由于有部分高压电动机因此S低=0.5S厂用=0.5*2500=1250KVA 查表可选SJL11600型号的变压器两台 备用变压器容量应与最大一台厂用工作变压器的容量相同因此备用变压器可选SJL11600型的变压器一台。 4、选择#5G和#6G的高压厂用变压器： 由于#5G和#6G的出口电压为10.5V通过高压厂用变压器变为6KV，再通过低压厂用变供机组负荷。 选择高压厂用变：S厂用=8%S=8%*50/0.8=5000KVA查

20、表可选STL16300型号的变压器两台。火力发电厂采用3KV、6KV和10KV作为高压厂用电压，在满足技术要求的前提下，优先选择低压电压，以获得较高的经济效益，按发电机铜梁及出口电压，决定高压厂用电压：容量60MW及以下，发电机电压10.5KV时，可采用3KV：容量100300MW宜采用6KV：容量800MW以上当技术经济合理时，可采用两种高压厂用电压，一般情况下高压厂用电压采用6KV，低于厂用电压采用380/220的三相四线制。 发电厂电气部分课程设计任务书（10）一 .课程设计的目的和要求1、课程设计的目的 发电厂电气部分课程设计实在学习电力系统基础课程后的一次综合性训练，通过课程设计的实

21、践达到：1) 巩固“发电厂电气部分”、“电力系统分析”课程的理论知识。2) 熟悉国家能源开发策略和有关技术规范、规定、导则等。3) 掌握发电厂电气部分设计的基本方法和内容。4) 学习工程设计说明书的撰写。5) 培养学生独立分析问题、解决问题的工作能力和实际工程设计的基本技能。2.课程设计的任务要求：1) 对任务书原始资料进行分析，画出主接线框图。2) 草拟主接线方案并进行方案比较。拟定的方案应保证供电可靠、技术先进具有可行性、 满足技术要求，又必须经济实用。3) 选择短路点，进行短路电流计算。4) 选择主要的电气设备（断路器、隔离开关、母线等）5) 厂用电系统的设计6) 各电压等级配电装置的设

22、计7) 断路器控制信号回路的设计3.设计成果 完成主接线图一张 设计说明书一份二、原始资料1、抽气式热电厂的规模： 装机容量：装机四台，容量分别为2*12MW+2*25MW+2*50MW 一期工程：2*12MW+2*25MW，二期工程：2*50MW 机组年利用小时数取：Tmax=6570h 气象条件：发电厂所在地，最高温度37，年平均温度20，气象条件一般无特殊要求（台风、地震、海拔等）厂用电率：按8%考虑2、电力负荷及与电力系统连接情况 发电机电机负荷：最大负荷28.5MW，最小负荷24MW，cos=0.9；Tmax=7200h；6.3kv电缆馈线12回35kv电压等级：架空线5回，35kv供10WVA负荷，cos=0.9；Tmax=7200h；110kv电压等级：架空线5回。110kv与电力系统连接，电力系统总的装机容量为800MW，当取基准容量为100MVA时，系统归算到110kv母线上的x*s=0.485穿越本厂功率21MW发电机出口处主保护的动作时间取=0.5s，发电厂出口过流保护装置的整定时间为4s