xxx发电厂电气一次及变压器母线保护设计毕业

xxx 发电厂电气一次及变压器母线保护设计毕业目录第一部分 设计说明书 .1第一章 绪 论 .1第二章 电气主接线设计 .22.1 设计原始资料及分析 .22.2 电气主接线设计的设计原则和基本要求 .32.3 电气主接线方案的初步拟定 .42.4 主接线方案选择 .7第三章 短路电流计算 .103.1 短路电流计算的目的和步骤 .103.2 电力变压器和发电机的选择 .103.3 电力系统元件参数的计算 .143.4 短路电流计算结果 .17第四章 导体和主要电气设备选择 .194.1 电气设备选择的一般要求 .194.2 高压断路器的选择 .214.3 高压隔离开关的选择 .224.4 母线的选择 .244.5 互感器的选择 .254.6 断路器选型校验 .294.7 隔离开关选型校验 .324.8 母线的选型校验 .354.9 互感器的选择校验 .394.10 避雷器的选择 .43第五章 配电装置的设计 .47第六章 变压器及母线保护的设计 .496.1 对继电保护动作的基本要求 .496.2 电力变压器的继电保护 .506.3 母线保护 .516.4 保护整定计算 .52第二部分 设计计算书 .64第七章 短路电流计算 .647.1 三相短路电流的计算 .647.2 不对称短路电流的计算 .76第八章 总结 .85参考文献 .861第一部分 设计说明书第一章 绪 论电力系统与社会经济和社会发展有着十分密切的关系，它不仅是关系国家经济安全的战略大问题，而且与人们的日常生活、社会稳定密切相关。随着中国经济的发展，对电的需求量不断扩大，电力销售市场的扩大又刺激了整个电力生产的发展。 “十一五”期间，我国电力工业持续快速发展，电力规模实现历史性跨越、电力结构不断优化、电力技术取得重大突破、电力节能降耗成效显著。特别是电力供应能力得到显著提高，面对新世纪以来重工业的发展加速了电力需求的迅猛增长，扭转了历史上最为严重的全国大范围缺电局面，实现了全国范围的电力供需总体平衡，为经济社会的快速发展和人民生活水平的迅速提高作出巨大的贡献。在“十二五”新的发展阶段，电力需求仍将保持平稳较快增长，根据中电联发布的“电力工业十二五研究报告” ， “预计 2015 年全社会用电量将达到6.026.61 万亿千瓦时， 十二五期间年均增长 7.5%9.5%，推荐为6.4 万亿千瓦时，年均增长 8.8%；最大负荷达到 9.6610.64 亿千瓦、十二五期间年均增长 7.9%10.0%，推荐为 10.26 亿千瓦，年均增长9.2%。 ”由此可见，我国电力工业已得到迅猛发展，这就对发电厂的设计提出了更高的要求，需要我们认真研究对待。毕业设计是我们在校期间最后一个重要的综合性实践环节，使我们全面应用所学专业知识和基本技能，对实际工程进行设计、研究的综合性训练。可以培养我们运用所学知识分析解决实际问题的能力和独立创新的意识，以及理论联系实际和严谨务实的工作作风。本课题主要研究的是关于火电厂电气一次及变压器、母线保护设计，着重在于锻炼我们对发电厂电气设计和继电保护课程的熟悉和运用能力。从而熟悉电力系统电气一次设计的设计步骤，并根据相关的技术规范，对电气一次设备进行选型和校验，为以后工作打下坚实基础。2第二章 电气主接线设计设计原始资料及分析2.1.1 原始资料1、发电厂情况1) 类型：火电厂2) 发电厂容量为台数：4200MW；发电机电压 15.75Kv,cosa=0.853) 发电厂年利用小时数 =6500 小时maxT4) 电厂所在地最高温度：42 度，平均温度：25 度，气象条件一般，所在海拔低于 1000 米2、电力负荷情况1) 发电机电压负荷：最大 50MW，最小 25MW2) 110kv 最大 300MW,最小 200MW， =0.8,Tmax=7000 小时cos3) 其余送入 220 系统，系统容量为 10000MVA 归算到 220kv 母线侧阻抗为0.01（Sj=100MVA）4) 自用电率为 4% 5) 供电线数目a.发电机电压等级架空线两回，每回输送容量 30MW， =0.8cosb.110kv 架空线 6 回，每回输送功率 50MW， =0.8sc.220kv 架空线 4 回，与系统连接3、设计任务1) 发电厂电气主接线的设计2) 短路电流计算3) 主要电气设备选择4) 电气设备校验5) 配电装置的设计6) 变压器保护设计7) 母线保护设计32.1.2 原始资料分析需要设计的火电厂为大中型火电厂，其装机容量为 4 200=800MW，在电力系统中有较为重要的地位，且年利用小时数为 6500h，110kv 电压负荷年利用小时数 7000h，远大于电力系统发电机组的平均最大利用小时数（如 2006 年我国电力系统发电机组年最大负荷利用小时数为 5221h） ，故该发电厂的电气主接线设计要求有很高的可靠性。从负荷特点与电压等级可知，发电机电压负荷 15.75KV 电压等级容量最大 50MW，最小 25MW，占机组容量很小，共有 2 回，用一台机组足以承担所需电量，采用直馈线为宜；110KV 与系统有 6 回馈线，且要求可靠性高，为保证检修出线断路器不致对该回路停电，拟采取带旁路母线接线形式为宜。220KV 电压级出线回路数为 4 回，与系统相连，最大送出电能为，占总发电量的 67.9，故 220kv 电压等800252008004 =543级的主接线设计要求具有很高的可靠性。2.2 电气主接线设计的设计原则和基本要求2.2.1 电气主接线的设计原则发电厂的电气主接线是保证电网安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置和选择、自动化水平及二次回路设计的原则和基础。电气主接线的设计原则是：以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规范和标准为准则，结合工程实际情况，根据发电厂在电力系统的地位和作用确定对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求。主接线的设计除考虑电网安全稳定运行的要求外，还应满足电网出现故障时应急处理的要求。各种配电装置接线的选择，要考虑配电装置所在发电厂的性质、电压等级、进出线回路数、采用的设备情况、供电负荷的重要性和本地区的运行习惯等因素。近期接线和远期接线相结合，方便接线的过度。2.2.2 电气主接线的设计步骤1) 原始资料分析。根据下达的设计任务书的要求，在分析原始资料的基4础上，各电压等级拟定可采用的数个主接线方案。2) 对拟定的各方案进行技术经济比较，选出最好的方案。3) 绘制电气主接线图。图中采用新的国标图形符号和文字代号，并将所有设备的型号、主要参数、母线及电缆截面等标注在图上。2.2.3 对主接线设计的基本要求电气主接线设计的基本要求，概况的说应包括可靠性、灵活性和经济性三方面。可靠性。主接线可靠性的基本要求通常包括以下几个方面：断路器检修时，不宜影响对系统供电；线路、断路器或母线故障时，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线回路数和停电时间，并能保证对全部类及全部或大部分类用户供电；尽量避免发电厂或变电站全部停电的可能性；大型机组突然停运时，不应危及电力系统稳定运行。灵活性。灵活性包括以下几个方面：操作的方便性；调度的方便性；扩建的方便性。经济性。经济性应从以下几个方面考虑：节省一次投资；占地面积少；电能损耗小。2.3 电气主接线方案的初步拟定1) 220KV 电压等级的方案选择。由于 220KV 电压等级的电压馈线数目是 4 回，且最大送出电能为 80025 200 800 4=543 ，占总发电量的 67.9，输送发电机发出的主要电能，故 220KV 电压等级的主接线设计要求具有很高的可靠性。 ，所以220 KV 电压等级的接线形式可以选择双母线接线或者双母线分段接线形式。双母线接线有两组母线，可以互为备用，两组母线之间通过母联断路器联接。其优点是：供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断。一组母线故障后，能迅速恢复供电。检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。调度灵活，各个电源和各回5路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活的适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要，通过倒换操作可以组成各种运行方式。扩建方便，向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中也不会造成原有回路停电。所以 220 KV 电压等级的接线形式选择为双母线接线。双母线分段接线比双母线接线可靠性更高。当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电，随后将故障段母线所连的电源回路和出现回路切换到备用母线，即可恢复供电。这样，只是部分短时停电，而不必全部短期停电。2) 110KV 电压等级的方案选择。由于 110KV 电压等级的电压馈线数目是 6 回，且年最大利用小时是7000h，而断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修，为保证检修出线断路器不致对该回路停电，拟采取带旁路母线接线形式为宜，所以在本方案中选择的接线形式是双母线带旁路母线的接线。优点是供电可靠性高，运行灵活，适用于向重要用户供电。由于目前采用的断路器为六氟化硫断路器，它的开断能力强，允许连续开断次数较多，适用于频繁操作，机电磨损小。所以检修周期长，所以 110KV 电压等级也可以采用双母线接线。3) 15.75KV 电压等级的方案选择。由于 15.75KV 电压等级的电压馈线数目只有 2 回，且负荷容量最大50MW，最小 25MW，占机组容量很小，用一台机组足以承担所需电量，采用直馈线为宜。所以在本方案中选择的接线形式是单母线接线。这种接线简单清晰，使用设备少，经济性好。运行经验表明，误操作是造成系统故障的重要原因之一，主接线简单，操作人员发生误操作的可能性小。故淘汰掉一些较差的方案后，可以得到下面四种主接线方案。各方案的主接线图如下图 2-1，图 2-2，图 2-3 所示：6方案一：图 2-1 电气主接线方案一方案二：图 2-2 电气主接线方案二7方案三：图 2-3 电气主接线方案三2.4 主接线方案选择本次主接线设计中采用了双母线接线、双母线分段接线、双母线带旁路母线的接线、单母线接线这几种接线形式。它们都各有优缺点。2.4.1 双母线接线1) 优点：a) 供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断。一组母线故障后，能迅速恢复供电。检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。b) 调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活的适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要，通过倒换操作可以组成各种运行方式。c) 扩建方便。向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，施工中也不会造成原有回路停电。82) 缺点：a) 增加电气设备的投资。b) 当母线故障或检修时，隔离开关作为倒闸操作器，容易误操作。为了避免误操作，需在隔离开关和断路器之间装设闭锁装置。c) 当馈线断路器或线路侧隔离开关故障时停止对用户供电。2.4.2 双目线分段接线1) 优点：a) 双母线分段接线比双母线接线可靠性更高。当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电，随后将故障段母线所连的电源回路和出现回路切换到备用母线，即可恢复供电。这样，只是部分短时停电