火电厂电气部分课程设计设计

高科学院发电厂电气部分课程设计资 料 标 签20152016 年 第一 学期专 业 ： 电气工程及其自动化 班 级 : (3) 班 学 号： 2012030322 姓 名： 张小娟 课程设计时间： 20151220201613 指 导 教 师 ： 兰茂田 成 绩： 批改时间： 1目 录一、 选题背景.21.1 电力工业的发展概况.21.2 本次课设的主要问题及应达到的技术要求.2二、 方案论证.32.1 对原始资料的分析.32.2 主接线方案.32.3 比较并确定主接线方案.4三、 过程论述.63.1 主变压器选择.63.2 短路电流分析分析计算.73.2.1 短路电流计算目的及规则.73.2.2 短路等值电抗图.83.2.3 各短路点短路电流计算.93.3 电气设备的选择.113.3.1 电气设备选择概述.123.3.2 断路器和隔离开关的选择.123.3.3 母线、电缆的选择. .163.3.4 发电机出口处电抗器选择.17四、 总结分析.18参考文献.192前言本设计是在学习了发电厂电气部分课程及相关专业课程后的一次尝试性设计。这次设计是对发电厂电气部分课程的一次综合性检测。我们知道发电厂变电站的设计师一门综合性很强的科学，而需要在多种专业知识的基础上再有机的结合而成，还要有密切配合协助的能力才能完成的一个统一整体。本设计限于电气主接线部分，由于时间关系，其他问题尚未触及，请多谅解。34一、 选题背景：1.1 电力工业的发展概况：工火力发电是现在电力发展的主力军，在现在提出和谐社会，循环经济的环境中，我们在提高火电技术的方向上要着重考虑电力对环境的影响，对不可再生能源的影响，虽然现在在我国已有部分核电机组，但火电仍占领电力的大部分市场，近年电力发展滞后经济发展，全国上了许多火电厂，但火电技术必须不断提高发展，才能适应和谐社会的要求。“十五”期间我国火电建设项目发展迅猛。2001 年至 2005 年 8 月，经国家环保总局审批的火电项目达 472 个，装机容量达 344382MW，其中2004 年审批项目 135 个，装机容量 107590MW，比上年增长 207%；2005 年1 至 8 月份，审批项目 213 个，装机容量 168546MW，同比增长 420%。随着中国电力供应的逐步宽松以及国家对节能降耗的重视，中国开始加大力度调整火力发电行业的结构。由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、 控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。因此，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。本设计的主要内容包括：通过原始资料分析和方案比较，确定发电厂的电气主接线。计算短路电流，并根据计算结果来选择和效验主要电气设备。1.2 本次课设的主要问题及应达到的技术要求：电厂规模： 5装机 2 台，容量分别为 600MW，发电机出线电压：10.5KV； 机组年利用小时数：Tmax=6200h，厂用电率 8%； 气象条件： 年最高温度：40； 年最低温度：-10；年平均温度：25； 海拔高度：200M； 出线回路： （1）110KV 电压等级：60km 架空线 6 回，每回平均输送容量11MW,110KV 最大负荷 70MW，最小负荷 60MW，cos=0.8，Tmax=5000h。 （2）220KV 电压等级：150km 架空线 2 回，220KV 与无穷大系统连接，接受该发电厂的剩余功率，当取基准容量为 100MVA 时，系统归算到 220KV母线上的电抗值为 0.025。 二、 方案论证：2.1 对原始资料的分析：本设计为大中型火电厂，其容量为 2600MW=12000MW，故使用两台额定容量为 600MW 的发电机即可，且年利用小时数 Tmax=6200h，远远大于电力系统发电机组的平均最大负荷利用小时数，该厂为火电厂，厂用电率8%，在电力系统中将主要承担基荷，因此其可靠性要慎重考虑。从负荷特点及电压等级可以看出，110kv 电压级出线为 6 回，且Tmax=5000h，因此其供电要从分考虑其可靠性，所以我们采用双母线接线，并且带旁路母线较好。220kv 电压级出线为两回，所以我们设计的时候既可以用双母线带旁路母线接线，又可以采用单母线分段带旁路母线接线。所用变量名称 ：发电机容量 厂用电率 W60G 8pK发电机的额定功率 8.COS单元接线中的主变压器容量 SN 应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，预留 10的裕度选择，发电机的额定容量为 200MW，扣除厂用电后经过变压器的容量为：(2.2)MVA36.71485.0)-(61)-(1. GPNCOS因此采用三相风冷自然循环双绕组无励磁调压变压器 其中一台型号为： ，参数为2-1F额定电压 110KV/10.5KV，调压范围：110/ （1-2.5）KV，额定3电流 755.8/784.6,连接方式为 ynd11。另外一台型号为： ，参数为720-1S6额定电压 220KV/10.5KV，调压范围：220/ （1-2.5）KV，额定3电流 755.8/784.6,连接方式为 ynd11。2.2 主接线方案：1、基本接线方式：1.初定方案在了解了基本接线方式，以及根据对所有资料的分析的基础上初步拟定方案，并依据对主接线的基本要求，从技术上进行论证各方的优、缺点，确定如下方案：首先我们要从可靠性、灵活性以及经济性多个层面考虑，我们所设计的供电系统是否符合要求，可靠性要求我们在断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。灵活性要求主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。在检修时，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；扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。经济性上要求我们要节省投资，主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备以节省二次设备和控制电缆。方案一：600MW 发电机 1 通过三绕组的变压器与 110kv 母线及 220kv母线相连，110kv 电压级出线为 6 回，因此其供电要从分考虑其可靠性，所以我们采用双母线接线，并且带旁路母线较好。这样一来就避免了断路器检修时，不影响对系统的供电，断路器或母线故障以及母线检修时，减少停运的回路数和停运时间，保证了可靠的供电。同理 600MW 发电机 2 通过三绕组的变压器与 220kv 母线和 110kv 母线连接，220kv 电压级出线为2 回，采用双母线接线方案二：有方案一，我们很容易想到 110kv 母线采用单母线分段带旁路连接，220kv 母线采用双母线旁路母线连接。方案三：同理，110kv 母线采用单母线分段带旁路，220kv 母线采用单母线分段带旁路连接。三者均能达到可靠供电的母系。2.3 比较并确定主接线方案：在所实现的目的要求相差不大的情况下，采用最小费用法对拟定的两方案进行经济比较，两方案中的相同部分不参与比较计算，只对相异部分进行计算，计算内容包括投资，年运行费用。很容易知道当采用单母线分7段带旁路的时候，必须多增加较多断路器，这在稳定的可靠性，及经济上都是不具有优势的，因此采用方案一，也就是我最初的设计。图 2-1如图 2-1 所示，600MW 发电机 1 与 110kv 母线连接示意图，110kv 电压级出线为 6 回，且 Tmax=5000h，因此其供电要从分考虑其可靠性，所以我们采用双母线接线，并且带旁路母线较好。这样一来就避免了断路器检修时，不影响对系统的供电，断路器或母线故障以及母线检修时，减少停运的回路数和停运时间，保证了可靠的供电。8图 2-2如图 2-2 所示，600MW 发电机 2 与 220kv 母线连接示意图，110kv 电压级出线为 2 回，且 Tmax=5000h，因此其供电要从分考虑其可靠性，所以我们采用双母线接线，并且带旁路母线较好。这样一来就避免了断路器检修时，不影响对系统的供电，断路器或母线故障以及母线检修时，减少停运的回路数和停运时间，保证了可靠的供电。三、 过程论述：3.1 主变压器选择：发电机容量 厂用电率 W60G 8pK发电机的额定功率 8.COS单元接线中的主变压器容量 SN 应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，预留 10的裕度选择，发电机的额定容量为 200MW，扣除厂用电后经过变压器的容量为：9(2.2)MVA36.71485.0)-(61)-(1. GPNCOS因此采用三相风冷自然循环双绕组无励磁调压变压器 其中一台型号为：OSSPSL6000 型三绕组变压器参数为额定电压 110KV/10.5KV，调压范围：110/ （1-2.5）KV，额定3电流 755.8/784.6,连接方式为 ynd11。另外一台型号为：OSSPSL6000 型三绕组变压器参数为额定电压 220KV/10.5KV，调压范围：220/ （1-2.5）KV，额定3电流 755.8/784.6,连接方式为 ynd11。变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有 Y 型和型，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。三相变压器的一组相绕组或连接成三相组的三相变压器的相同电压的绕组连接成星型、三角型、曲折型时，对高压绕组分别以字母 Y、D 或 Z 表示，对中压或低压绕组分别以字母 y、d 或 z 表示。如果星型连接或曲折型连接的中性点是引出的，则分别以 YN、ZN 表示，带有星三角变换绕组的变压器，应在两个变换间已“-”隔开。我国 110KV以上电压，变压器的绕组都采用 Y 连接。35KV 以下电压，变压器绕组都采用连接。3.2 短路电流分析计算： 3.2.1 短路电流计算目的及规则：在发电厂电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的的主要有以下几个方面：1、电气主接线的比选。2、选择导体和电器。3、确定中性点接地方式。