发电厂电气部分课程设计-110kv变电站一次接线设计.doc

发电厂电气部分课程设计 学 院：信息技术学院 专业班级：电气工程081 学 号 姓 名： 指导教师： 时 间： 2011.5-2011.6 110kv变电站一次接线设计 摘 要本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了110kV电气一次部分的设计。关键词：变电站 变压器 接线目 录概 述 （4）第一章 变压器选择 （6） 11 主变台数、容量和型式的确定 （7） 1.2 站用变台数、容量和型式的确定（9）第二章 电气主接线（10）21 110kv电气主接线（11）22 35kv电气主接线 （12）23 10kv电气主接线（14）24 站用变接线 （16）第三章 最大持续工作电流及短路电流的计算 （17） 31 各回路最大持续工作电流（17） 32 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果 （18）第四章 主要电气设备选择 （19） 41 高压断路器的选择 （21） 42 隔离开关的选择（22） 43 母线的选择（23） 44 绝缘子和穿墙套管的选择（24） 45 电流互感器的选择（24） 46电压互感器的选择（26）47各主要电气设备选择结果一览表（29）附录I 设计计算书（30） 附录II电气主接线图（37）10kv配电装置配电图 （39）致谢（40）参考文献（41） 概 述1、 待设计变电所地位及作用 按照先行的原则，依据远期负荷发展，决定在本区兴建1中型110kV变电所。该变电所建成后，主要对本区用户供电为主，尤其对本地区大用户进行供电。改善提高供电水平。同时和其他地区变电所联成环网，提高了本地供电质量和可靠性。 北待设计变电站 110kV出线4回，2回备用 35kV出线8回，2回备用 10kV线路12回，另有2回备用2、 变电站负荷情况及所址概况 本变电站的电压等级为110/35/10。变电站由两个系统供电，系统S1为600MVA，容抗为0.38, 系统S2为800MVA，容抗为0.45.线路1为30KM, 线路2为20KM, 线路3为25KM。该地区自然条件：年最高气温 40摄氏度，年最底气温- 5摄氏度，年平均气温 18摄氏度。出线方向110kV向北，35kV向西，10kV向东。 所址概括，黄土高原，面积为100100平方米，本地区无污秽，土壤电阻率7000.cm。 本论文主要通过分析上述负荷资料，以及通过负荷计算，最大持续工作电流及短路计算，对变电站进行了设备选型和主接线选择，进而完成了变电站一次部分设计。第一章 变压器选择1.1 主变台数、容量和型式的确定1.1.1变电所主变压器台数的确定 主变台数确定的要求：1.对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。2.对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考虑采用旁路呆主变的方式。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。1.1.2变电所主变压器容量的确定主变压器容量确定的要求：1.主变压器容量一般按变电站建成后510年的规划负荷选择。2.根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的7080%。 由于上述条件所限制S =68.494MVA。所以，两台主变压器应各自承担34.247MVA。当一台停运时，另一台则承担70%为47.946MVA。故选两台50MVA的主变压器就可满足负荷需求。1.1.3 变电站主变压器型式的选择 具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三饶组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10kV及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y 连接；35kV采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压变压器绕组都采用 连接。 故主变参数如下：型号电压组合及分接范围阻抗电压空载电流连接组高压中压低压高-中高-低中-低13YN，yn0,d11SFSZ9-50000/11011081。25%3855%1051110.51756.5 根据设计规范第3.7.1条自然功率应未达到规定标准的变电所，应安装并联电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。电力工程电力设计手册规定“对于35-110KV变电所，可按主变压器额定容量的10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电所，取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较低者，地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。第二章 电气主接线设计现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，变电站主接线必须满足以下基本要求。1 运行的可靠断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。2 具有一定的灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。 3 操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。4 经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。5应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。2.1 110kV电气主接线由于此变电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建的。那么其负荷为地区性负荷。变电站110kV侧和10kV侧，均为单母线分段接线。110kV220kV出线数目为5回及以上或者在系统中居重要地位，出线数目为4回及以上的配电装置。在采用单母线、分段单母线或双母线的35kV110kV系统中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路母线。根据以上分析、组合，保留下面两种可能接线方案，如图2.1及图2.2所示。 图2.1单母线分段带旁母接线图2.2双母线带旁路母线接线对图2.1及图2.2所示方案、综合比较，见表2-1。项目 方案 方案方案技术 简单清晰、操作方便、易于发展 可靠性、灵活性差 旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电 运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建 母联断路器可代替需检修的出线断路器工作 倒闸操作复杂，容易误操作经济 设备少、投资小 用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资 占地大、设备多、投资大 母联断路器兼作旁路断路器节省投资 表2-1 主接线方案比较表 在技术上（可靠性、灵活性）第种方案明显合理，在经济上则方案占优势。鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵活性。经综合分析，决定选第种方案为设计的最终方案。 2.2 35kV电气主接线电压等级为35kV60kV，出线为48回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。为保证线路检修时不中断对用户的供电，采用单母线分段接线和双母线接线时，可增设旁路母线。但由于设置旁路母线的条件所限（35kV60kV出线多为双回路，有可能停电检修断路器，且检修时间短，约为23天。）所以，35kV60kV采用双母线接线时，不宜设置旁路母线，有条件时可设置旁路隔离开关。据上述分析、组合，筛选出以下两种方案。如图2.3及图2.4所示。 图2.3单母线分段带旁母接线图2.4双母线接线对图2.3及图2.4所示方案、综合比较。见表2-2项目 方案方案单方案双技术简单清晰、操作方便、易于发展可靠性、灵活性差旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作经济设备少、投资小用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资 设备多、配电装置复杂 投资和占地面大 表2-2 主接线方案比较经比较两种方案都具有易扩建这一特性。虽然方案可靠性、灵活性不如方案，但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高，可选用投资小的方案。1.3 10kV电气主接线610kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合。上述两种方案如图2.5及图2.6所示。图2.5单母线分段接线 图2.6双母线接线对图2.5及图2.6所示方案、综合比较，见表2-3表2-3 主接线方案比较项目 方案方案单分方案双技术 不会造成全所停电 调度灵活 保证对重要用户的供电 任一断路器检修，该回路必须停止工作供电可靠调度灵活扩建方便便于试验易误操作经济 占地少 设备少设备多、配电装置复杂投资和占地面大经过综合比较方案在经济性上比方案好，且调度灵活也可保证供电的可靠性。所以选用方案。2.4 站用电接线一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。故提出单母线分段接线和单母线接线两种方案。 上述两种方案如图2.7及图2.8所示。图2.7单母线分段接线 图2.8单母线接线对图2.7及图2.8所示方案、综合比较，见表2-4。项目 方案方案单分方案单技术不会造成全所停电调度灵活保证对重要用户的供电任一断路器检修，该回路必须停止工作扩建时需向两个方向均衡发展 简单清晰、操作方便、易于发展 可靠性、灵活性差经济占地少设备少设备少、投资小 表2-4 主接线方案比较经比较两种方案经济性相差不大，所以选用可靠性和灵活性较高的方案。 第三章 短路电流计算 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，并进行有关的校验。按三相短路进行短路电流计算。可能发生最大短路电流的短路电流计算点有个，即110KV母线短路（K1点），35KV母线短路（K2）点，10KV电抗器母线短路（K3点），0.4KV母线短路（K4点）。计算结果:(计算过程见附录)当K1点断路时: =5.58KA =14.2 =8.43 =1111.4 当K2点断路时: =1.85KA =4.7 =2.8 =120.2当K3点断路时: =38KA =96.7 =57.4 =691当K4点断路时: =1000KA =2542 =1510 =692.8第四章 主要电气设备选择由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。电气设备选择的一般原则为：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。2.应满足安装地点和当地环境条件校核。3.应力求技术先进和经济合理。4.同类设备应尽量减少品种。5.与整个工程的建设标准协调一致。6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。技术条件：选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。1.电压 选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug,即，UmaxUg2.电流 选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig ，即IeIg校验的一般原则：1.电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。2.用熔断器保护的电器可不校验热稳定。3.短路的热稳定条件Qdt在计算时间ts内，短路电流的热效应（KA2S）Itt秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA2S）T设备允许通过的热稳定电流时间（s）校验短路热稳定所用的计算时间Ts按下式计算t=td+tkd式中td 继电保护装置动作时间内（S）tkd断路的全分闸时间（s）4.动稳定校验 电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是：上式中 短路冲击电流幅值及其有效值 允许通过动稳定电流的幅值和有效值由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。4.1 高压断路器的选择高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。型式选择：本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。选择断路器时应满足以下基本要求：1.在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。2.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。3.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。3.应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无由化目标，且由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。故在110KV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠，不存在不安全问题。真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精确，所须的操作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。因而被大量使用于35KV及以下的电压等级中。所以，35KV侧和10KV侧采用真空断路器。又根据最大持续工作电流及短路电流得知电压等级型号额定电压额定电流 动稳定电流110kVLW14-110110KV 31500A31.580KA35kVZN23-3535KV16002563KA10kVZN-1010KV600A8.7kA4.2 隔离开关的选择隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。选择隔离开关时应满足以下基本要求：1.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。2.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。3.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。4.隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。5.隔离开关的结构简单，动作要可靠。6.带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。又根据最大持续工作电流及短路电流得知电压等级型号额定电压额定电流动稳定电流110kVGW4-110G110KV 1000A8035kVGW4-3535KV1000A5010kVGN8-1010KV600A754.3 各级电压母线的选择 选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容： 、选择母线的材料，结构和排列方式；、选择母线截面的大小；、检验母线短路时的热稳定和动稳定；、对35kV以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕；、对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率。110kV母线一般采用软导体型式。指导书中已将导线形式告诉为LGJQ-150的加强型钢芯铝绞线。根据设计要求， 35KV母线应选硬导体为宜。LGJ185型钢芯铝绞线即满足热稳定要求，同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ70，故不进行电晕校验。本变电所10KV的最终回路较多，因此10KV母线应选硬导体为宜。故所选LGJ150型钢芯铝绞线满足热稳定要求，则同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ70，故不进行电晕校验。4.4电流互感器的配置和选择一.参数选择1.技术条件（1）正常工作条件一次回路电流，一次回路电压，二次回路电流，二次回路电压，二次侧负荷，准确度等级，（2）短路稳定性动稳定倍数，热稳定倍数（3）承受过电压能力绝缘水平，泄露比2.环境条件环境温度，最大风速，相对湿度。二.型式选择35kV以下的屋内配电装置的电流互感器，根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。35kV以上配电装置一般采用油浸式绝缘结构的独立式电流互感器，在有条件时，如回路中有变压器套管，穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节约投资，减少占地。110KV侧CT的选择根据设计手册35KV及以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器常用L(C)系列。出线侧CT采用户外式，用于表计测量和保护装置的需要准确度。当电流互感器用于测量、时，其一次额定电流尽量选择得比回路中正常工作电流的1/3左右以保证测量仪表的最佳工作、并在过负荷时使仪表有适当的指标。根据 选择型号为LCWB6-110W型 35KV侧CT可根据安装地点和最大长期工作电流选LCZ-35系列CT电压等级型号110kVLCWB-6-11035kVLCZ-3510kVLMC-104.6 电压互感器的配置和选择一.参数选择1.技术条件(1)正常工作条件一次回路电压，一次回路电流，二次负荷，准确度等级，机械负荷(2)承受过电压能力绝缘水平，泄露比距。二.环境条件环境温度，最大风速，相对湿度，海拔高度，地震烈度。三.型式选择1.620kV配电装置一般采用油浸绝缘结构，在高压开关柜中或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压是，一般采用三相五住电压互感器。2.35110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。110kV侧PT的选择电力工程电气设计手册248页，35-110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电式互感器，接在110KV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯，应尽量与耦合电容器结合。统一选用电容式电压互感器。35KV及以上的户外装置，电压互感器都是单相的出线侧PT是当首端有电源时，为监视线路有无电压进行同期和设置重合闸。型号额定电压（V）二次绕组额定输出（VA）电 容 量载 波耦 合电 容一次绕组二次绕组剩余电压绕组0.5级1级高压电容中压电容YDR-110110000/ 100/ 100150VA300VA12.55010准确度为:电压互感器按一次回路电压、二次电压、安装地点二次负荷及准确等级要求进行选择。所以选用 YDR-110 型电容式电压互感器。35kV母线PT选择： 35-11KV配电装置安装台单相电压互感器用于测量和保护装置。 选四台单相带接地保护油浸式TDJJ-35型PT选用户内式型号额定电压(v)接线方式一次绕组二次绕组剩余电压绕组TDJJ-3535000/ 100/ 100/3Y/Yo/r准确度测量准确度测量计算与保护用的电压互感器，其二次侧负荷较小，一般满足准确度要求，只有二次侧用作控制电源时才校验准确度，此处因有电度表故选编0.5级。PT与电网并联，当系统发生短路时，PT本身不遭受短路电流作用，因此不校验热稳定和动稳定。4.7 各主要电气设备选择结果一览表 电压等级电气设备110kV35kV10kV高压断路器LW14-110ZN23-35ZN-10隔离开关GW4-110GGW4-35GN8-10电流互感器LCWB-6-110LCZ-35LMC-10电压互感器YDR-110TDJJ-35TSJW-10绝缘子ZSW-110ZSW-35/400ZSW-10/500母线LGJQ-150LGJ185LGJ-150主变压器SFSZ9-50000/110站用变压器S9-200/10皖北煤焦化发电厂电气部分学生： 指导老师：摘 要发电厂是电力系统的重要组成部分，也直接影响整个电力系统的安全与运行。在发电厂中，一次接线和二次接线都是其电气部分的重要组成部分。设计过程中，综合考虑了经济性、可靠性和可发展性等多方面因素，在确保可靠性的前提下，力争经济性。设计说明书中所采用的术语、符号也都完全遵循了现行电力工业标准中所规定的术语和符号。在本次设计中，主要针对了一次接线的设计。从主接线方案的确定到厂用电的设计，从短路电流的计算到电气设备的选择以及配电装置的布置，都做了较为详尽的阐述。Thermal power plant electrical partAbstractThe power plant is an important part of the power system, but also directly affect the safety and operation of the entire power system.In the power plant, the wiring and secondary wiring of the electrical part of the important part of.A more detailed exposition.The design process, comprehensive consideration of various factors of the economy, reliability and developmental, under the premise of ensuring reliability, and strive to the economy. The terminology used in the design specification, the symbols are in full compliance with the current power industry standards set forth in the terms and symbols.In this design, mainly for a wiring design. From the calculation of short circuit current from the main wiring program to the design of the auxiliary power to the electrical equipment selection and layout of the power distribution unit, have done a more detailed exposition.目 录第一章 电厂电气主接线设计1-1 原始资料分析 1-2 主接线方案的拟定1-3 发电机及变压器的选择第二章 厂用电设计2-1 负荷的分类与统计2-2 厂用电接线的设计2-3 厂用变压器的选择第三章 短路电流计算3-1 概 述 3-2 系统电气设备标幺电抗计算3-3 短路电流计算第四章 电气设备的布置设计4-1 概述4-2 屋内配电装置4-3 屋外配电装置4-4 发电机与配电装置的连接第五章 导体、电缆、架空导体的选择5-1 导体的选择5-2 电缆的选择5-3 架空导线的选择第六章 高压电器设备的选择6-1 断路器与电抗器的选择6-2 隔离开关的选择6-3 互感器的配置前言火电厂原始资料1、凝气式发电机的规模（1）装机容量 装机4台 容量225MW+250MW，UN=10.5KV（2）机组年利用小时 TMAX=6500h/a（3）厂用电率 按8%考虑（4）气象条件 发电厂所在地最高温度38，年平均温度25。气象条件一般无特殊要求（台风、地震、海拔等）2、电力负荷及电力系统连接情况（1）110KV电压级：架空线4回与电力系统连接，接受该厂的剩余功率，电力系统容量为3500MW，当取基准容量为100MVA时，系统归算到110KV母线上的电抗X*S = 0.083。（2）35KV电压级：架空线六回，输送距离最远20km,每回平均输送容量为5.6MW。35KV电压级最大负荷33.6MW，最小负荷为22.4MW。COS=0.8， Tmax =5200h/a。（3）10KV电压级：电缆出线六回，输送距离最远8km，每回平均输送电量4.2MW，10KV最大负荷25MW，最小负荷16.8MW，COS = 0.8，Tmax = 5200h/a。（4）发电机出口处主保护动作时间tpr1 = 0.1S，后备保护动作时间tpr2 = 4S。3、 本设计主要内容：（1）发电厂电气主接线设计（2）厂用电的设计（3）短路电流计算（4）电气设备1的布置设计（5）导体、电缆、架空线的选择（6）高压电器设备的选择第一章 发电厂电气主接线设计1-1 原始资料分析设计电厂总容量225+250=150MW，在200MW以下，单机容量在50MW以下，为小型凝汽式火电厂。当本厂投产后，将占系统总容量为150/（3500+150）100%=4.1%15%，未超过电力系统的检修备用容量和事故备用容量，说明该电厂在未来供电系统中的地位和作用不是很重要，但Tmax=6500h/a5000h/a，又为火电厂，在电力系统中将主要承担基荷，从而该电厂主接线的设计务必着重考虑其可靠性。1-2 主接线方案的拟订在对原始资料分析的基础上，结合对电气接线的可靠性、灵活性及经济性等基本要求，综合考虑。在满足技术，积极政策的前提下，力争使其技术先进，供电安全可靠、经济合理的主接线方案。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，以保证供电的连续性，因而根据对原始资料的分析，现将主接线方案拟订如下：。从负荷特点及电压等级可知，它具有10.5KV，35KV，110KV三级电压负荷。10KV容量不大，为地方负荷。110KV与系统有4回馈线，呈强联系形式，并接受本厂剩余功率。最大可能接受本厂送出电力为150-16.8-22.4-1508%=98.8MW，最小可能接受本厂送出电力为150-25-33.6-1508%=79.4MW，可见，该厂110KV接线对可靠性要求很高。35KV架空线出线6回，为提高其供电的可靠性，采用单母线分段带旁路母线的接线形式。10.5KV。（1）10KV电压级：共有6回电缆出线其电压恰与发电机端电压相符，采用直馈线为宜，且电压较低，宜采用屋内配电。其负荷亦较小，因此采用单母线分段的接线形式。两台25MW机组分别接在两段母线上，剩余功率通过主变压器送往高一级电压35KV。由于25MW机组均接于10KV母线上，可选择轻型设备，在分段处加装母线电抗器，各条电缆馈出线上装出线电抗器。（2）35KV电压级 出线6回，采用单母线分段接线形式。进线从10KV侧送来剩余容量225-（1508%）+25=13MW，不能满足35KV最大及最小负荷的要求。为此以一台50MW机组按发电机一变压器单元接线形式接至35KV母线上，其剩余容量或机组检修时不足容量由联络变压器与110KV接线相连，相互交换功率。（3）110KV电压级 出线4回，考虑现在断路器免维护减小投资，采用双母线接线。其进线一路通过联络变压器与35KV连接，另一路为一台50MW机组与变压器组成单元接线，直接接入110KV，将功率送往电力系统。1-3发电机及变压器的选择1、发电机的选择 查电力工程设计手册（第三册），两台25MW发电机选用QF2-25-2型汽轮发电机，两台50MW的发电机选用QFS-50-2型汽轮发电机。2、变压器的选择 110KV电压母线所接的主变器容量S = 50/0.8 = 62.5MW，查电力工程设计手册（第三册），变压器选用SFPL163000/110型，其短路电压百分数为UK%=10.5；用于联络三级电压的联络变压器，通过它向110KV传输的最大容量为50-22.4+（252）-16.8-1508%=48.8MW，35KV电压母线所接的主变压器容量S = 50/0.8 = 62.5MW，查电力工程设计手册（第三册），变压器选用SSPL60000/35型，其短路电压百分数UK%=8.5；现将发电机和变压器的选择结果列表如下，以供查询：表1-1发电机G1,G2QF2-25-2发电机G3,G4QFS-50-2变压器T1SFPL163000/110 ,UK%=10.5变压器T2SFSL60000/110，UK(1-2)%=17.5，UK(2-3)%=6.5，UK(3-1)%=10变压器T3SSPL60000/35, UK%=8.5第二章 厂用电设计1-1 负荷的分类与统计厂用负荷，按其用电设备在生产中的作用和突然中断供电时造成危害程度可分为四类：（1）类厂用负荷 凡短时停电会造成设备损坏，危及人身安全，主机停运及大量影响出力的厂用负荷，都属于类负荷。如火电厂的给水泵，凝结水泵，循环水泵，引风机，送风机，给粉机等以及水泵的调速器，压油泵，润滑油泵等。通常他们都设有两套设备互为备用，分别接到两个独立电源的母线上。（2）类厂用负荷 允许短时停电，恢复供电后，不致造成生产紊乱的厂用负荷，均属于类负荷。如火电厂的工业水泵，疏水泵，灰浆泵，输煤设备和化学水处理设备等，一般它们应由两段母线供电，并采用手动切换。（3）类厂用负荷 较长时间停电，不会影响生产，仅造成生产上的不方便者，都属于类厂用负荷。如试验室，中央修配厂，油处理室等负荷，通常由一个电源供电。（4）事故保安负荷 指在停机过程中及停机后一段时间内仍应保证供电的负荷，否则将引起主要设备损坏，重要的自动控制装置失灵或推迟恢复供电，甚至可能危及人身安全的负荷称为事故保安负荷。它分为直流保安负荷，如发电机组的直流润滑油泵等，其直流电源由蓄电池组供电；交流保安负荷，如盘车电动机，实时控制用的电子计算机等都属于交流保安负荷。现将火电厂的主要负荷统计如下（见表2-1）表2-1分类名称负荷类别运行方式备注锅炉部分引风机鼓风机磨粉机给粉机或经常，连续无煤粉仓时为汽机部分凝结水泵循环水泵给水泵给水油泵生水泵工业水泵经常，连续给水泵不带主油泵时电气及公用部分充电机变压器变压器冷却风机通讯电源硅整流装置不经常，断续经常，短时经常，连续经常，连续经常，连续出灰负荷灰浆泵碎渣机电气除尘器冲灰水泵经常，连续辅助车间油处理设备中央修理车间起重机电气实验室经常，连续经常，连续不经常，断续不经常，断续2-2 厂用电接线的设计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，应保证对厂用电负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转；其次，接线应能灵活地适应正常，事故，检修等各种运行方式的要求；还应适当注意经济性和发展的可能性并积极慎重的采用新技术、新设备，使其具有可行性和先进性。此外，在设计厂用电系统接线时还要对供电电压等级，厂用供电电源及其引接进行分析和论证。火电厂的辅助机械多、容量大，供电网络复杂，其主要负荷分布在锅炉、气机、电气、输煤、出灰、化学水处理以及辅助车间和公用电气部分，因此，厂用电电压必须由10KV和0.4KV两级电压，以单母线分段接线形式合理地分配厂用各级负荷。一、 厂用供电电压等级的确定发电厂厂用电系统电压等级是根据发电机额定电压，厂用电动机的电压和厂用电网络的可靠运行等诸方面因素，由上一节负荷分析可知，取两级厂用电压，高压级取10KV，由两组厂用主变压器从25MW机组的电压母线上取，低压级取400V，采用母线分段式。1、10KV电压等级供电分析对同样的厂用系统，10KV网络不仅节省有色金属及费用，且短路电流也较小，同时10KV电压等级电动机功率可制造得较大，满足大量负荷要求。拟采用两段10KV的厂母线，另外再设置两段10KV备用母线，以提高供电可靠性。2、400V电压级低压供电分析400V厂用电一般采用动力和照明共用的三相四线制接地系统，在技术经济合理时，采用动力和照明分开供电及其引接。2-3 厂用变压器的选择厂用变压器容量选择的基本原则和应考虑的因素为：（1）变压器原、副边电压必须与引接电源电压和厂用网络电压一致。（2）变压器的容量必须满足厂用机械从电源获得足够的功率。（3）厂用高压备用变压器或起动变压器应与最大一台高压厂用工作变压器容量相同；低压厂用设备用变压器的容量应与最大一台低压厂用工作变压器容量相同。据此，厂用变压器T4，T5，T6，T7，选择如下：S=（252+502）8% / 0.83=5000KVA，查设计手册，应选SJL1-6300 / 10型双绕组铝线电力变压器。第三章 短路电流计算3-1概述电力系统中，常见的短路故障有三相对称短路、两相短路和单相接地短路。其中三相短路电流的计算是为了选择和校验QF、QS、母线等电气设备，两相短路电流用于整定继电保护装置。短路发生后，短路电流的值是变化的，变化的情况决定于系统电源容量的大小、短路点离电源的远近以及系统内发电机是否带有电压自动调整装置等因素。按短路电流的变化情况，通常把电力系统分为无限容量系统和有限容量系统。无限容量系统短路电流的计算，采用短路回路总阻抗法计算；有限容量系统短路电流的计算采用运算曲线法，这中间要用到网络的等效变换。本次设计中，短路电流的计算就涉及到这两个方面的内容。3-2系统电气设备标幺电抗计算一、系统设备电运算 100MVA，基准电压Uj = Upj1、发电机标幺电抗的计算发电机G1：X*G1Xd*N”0.1250.4发电机G2：X*G2X*G1发电机G3：X*G3Xd*N”0.1250.2发电机G4：X*G4X*G30.22、变压器标幺电抗的计算变压器T1：UK1%UK(1-2)%UK(3-1)%UK(2-3)%17.510.56.510.75UK2%17.510.56.56.75UK3%10.56.517.50.25X*T1.10.215X*T1.20.135X*T1.3-0.005变压器T2：X*T10.142变压