凝汽式发电厂电气一次部分设计毕业设计论文.doc

大学本科学生毕业设计 论文 中文摘要 I 摘 要 发电厂是电力系统的一个重要组成部分 它的主要作用是生产和分配电能 其电气接线包括一次接线和二次接线两大部分 本次设计的是 4 100MW 凝 汽式发电厂电气一次部分设计 设计的主要内容有 发电厂电气一次部分的接线设计 1 主接线形式的确定 主要有主变压器的选择 负荷出线导体的选择和各 电压等级接线形式的确定 2 确定发电厂厂用电接线系统 包括厂用工作变压器和备用变压器的选择 计算各母线和发电机端口的三相短路电流 列出短路电流计算结果表 电气设备选择和配电装置设计 1 按正常工作电流选择断路器 隔离开关 互感器等电气设备 并确定高 压开关柜的型号 2 按三相短路电流校验电气设备 3 列出电气设备选择结果表 绘制发电厂电气一次接线图和典型间隔断面图 关键词关键词 发电厂 变电站 电气接线 电气设备 大学本科学生毕业设计 论文 ABSTRACT II ABSTRACT The power plants are important components for the power system and their main role is to produce and distribute electrical energy Their electrical connection includes two parts that are main connection and secondary connection In the paper the electrical primary part of condensing power plants 4 100MW is designed The main contents of the design are as follows The design of the main electrical connection for the power plants 1 Determination of the main electrical connection form including the selection of the main transformers and the conductors of outgoing loads and the determination of the electrical connection form for each voltage level 2 Determination of the electrical connection system in their own power plant including the selection of the working transformer and standby transformer The three phase short circuit currents on each bus and generator outlet need to be calculated listing the results of the short circuit currents in a table The choice of electrical equipment and the design of distribution equipment 1 Select the electric equipment including circuit breakers disconnectors instrument transformers and so on according to the normal operating currents then determine the type of high voltage switchgear 2 Check the electrical equipment according to the three phase short circuit currents 3 List the results of electrical equipment in table Draw the main electrical connection diagram for power plant and the cross section diagram Key words power plant substation electrical connection electrical equipment 毕业设计 论文 原创性声明和使用授权说明毕业设计 论文 原创性声明和使用授权说明 原创性声明原创性声明 本人郑重承诺 所呈交的毕业设计 论文 是我个人在指导教 师的指导下进行的研究工作及取得的成果 尽我所知 除文中特别 加以标注和致谢的地方外 不包含其他人或组织已经发表或公布过 的研究成果 也不包含我为获得 及其它教育机构的学位 或学历而使用过的材料 对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人 或集体 均已在文中作了明确的说明并表示了谢意 作 者 签 名 日 期 指导教师签名 日 期 使用授权说明使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集 保存 使用毕业设计 论 文 的规定 即 按照学校要求提交毕业设计 论文 的印刷本和 电子版本 学校有权保存毕业设计 论文 的印刷本和电子版 并 提供目录检索与阅览服务 学校可以采用影印 缩印 数字化或其 它复制手段保存论文 在不以赢利为目的前提下 学校可以公布论 文的部分或全部内容 作者签名 日 期 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明 所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行 研究所取得的研究成果 除了文中特别加以标注引用的内容外 本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品 对本 文的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担 作者签名 日期 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留 使用学位论文的规定 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 允许论文被查阅和借阅 本人授权 大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 涉密论文按学校规定处理 作者签名 日期 年 月 日 导师签名 日期 年 月 日 指导教师评阅书指导教师评阅书 指导教师评价 指导教师评价 一 撰写 设计 过程 1 学生在论文 设计 过程中的治学态度 工作精神 优 良 中 及格 不及格 2 学生掌握专业知识 技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格 3 学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格 4 研究方法的科学性 技术线路的可行性 设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格 5 完成毕业论文 设计 期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格 二 论文 设计 质量 1 论文 设计 的整体结构是否符合撰写规范 优 良 中 及格 不及格 2 是否完成指定的论文 设计 任务 包括装订及附件 优 良 中 及格 不及格 三 论文 设计 水平 1 论文 设计 的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格 2 论文的观念是否有新意 设计是否有创意 优 良 中 及格 不及格 3 论文 设计说明书 所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格 建议成绩 建议成绩 优优 良良 中中 及格及格 不及格不及格 在所选等级前的 内画 指导教师 指导教师 签名 单位 单位 盖章 年年 月月 日日 评阅教师评阅书评阅教师评阅书 评阅教师评价 评阅教师评价 一 论文 设计 质量一 论文 设计 质量 1 论文 设计 的整体结构是否符合撰写规范 优 良 中 及格 不及格 2 是否完成指定的论文 设计 任务 包括装订及附件 优 良 中 及格 不及格 二 论文 设计 水平二 论文 设计 水平 1 论文 设计 的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格 2 论文的观念是否有新意 设计是否有创意 优 良 中 及格 不及格 3 论文 设计说明书 所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格 建议成绩 建议成绩 优优 良良 中中 及格及格 不及格不及格 在所选等级前的 内画 评阅教师 评阅教师 签名 单位 单位 盖章 年年 月月 日日 大学本科学生毕业设计 论文 目 录 教研室 或答辩小组 及教学系意见教研室 或答辩小组 及教学系意见 教研室 或答辩小组 评价 教研室 或答辩小组 评价 一 答辩过程一 答辩过程 1 毕业论文 设计 的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格 2 对答辩问题的反应 理解 表达情况 优 良 中 及格 不及格 3 学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格 二 论文 设计 质量二 论文 设计 质量 1 论文 设计 的整体结构是否符合撰写规范 优 良 中 及格 不及格 2 是否完成指定的论文 设计 任务 包括装订及附件 优 良 中 及格 不及格 三 论文 设计 水平三 论文 设计 水平 1 论文 设计 的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格 2 论文的观念是否有新意 设计是否有创意 优 良 中 及格 不及格 3 论文 设计说明书 所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格 评定成绩 评定成绩 优优 良良 中中 及格及格 不及格不及格 在所选等级前的 内画 教研室主任 或答辩小组组长 教研室主任 或答辩小组组长 签名 年年 月月 日日 教学系意见 教学系意见 系主任 系主任 签名 年年 月月 日日 大学本科学生毕业设计 论文 目 录 目目 录录 中文摘要 I ABSTRACT II 1 主接线与厂用电接线形式的确定 1 1 1 发电厂的电压等级与主接线的基本结构 1 1 2 主变压器型式的确定 1 1 3 接入高 中压母线的发电机台数的确定 2 1 4 负荷出线的规划 3 1 4 1 传输能力要求的负荷出线回路数 3 1 4 2 供电可靠性要求的负荷出线回路数 5 1 5 主接线中的横向联络关系 5 1 6 厂用电接线形式的确定 5 1 6 1 厂用电接线的要求 5 1 6 2 厂用变压器的确定 6 1 6 3 厂用电母线的分段 6 2 短路电流的计算 8 2 1 短路电流计算的目的 8 2 2 计算步骤 8 2 3 绘制短路电流计算结果表 10 3 配电设备的选择 12 3 1 配电设备的配置原则 12 3 1 1 开关电器的配置原则 12 3 1 2 电压互感器的配置原则 12 3 1 3 电流互感器的配置原则 12 3 2 配电装置的选择 12 3 3 配电设备的选择计算条件 13 3 3 1 通用计算条件 13 3 3 2 特殊选择条件 14 3 3 3 开关柜的选择 15 3 4 配电设备的选择结果 15 4 主接线设计计算 17 4 1 各负荷站出线导体的选择和校验 17 4 1 1 负荷 1 站 17 大学本科学生毕业设计 论文 目 录 4 1 2 负荷 2 站 17 4 1 3 负荷 3 站 18 4 1 4 负荷 4 站 19 4 2 发电机 变压器单元接线的计算 19 4 2 1 主变压器的选择 19 4 2 2 发电机组的分配 19 4 3 厂用变压器的选择计算 20 4 3 1 厂用工作变压器的选择计算 20 4 3 2 厂用备用变压器的选择计算 20 5 短路电流计算 21 5 1 求取等值网络 21 5 1 1 计算元件电抗 21 5 1 2 短路输入的数据文件 22 5 2 220KV 母线三相短路计算 23 5 3 110KV 母线三相短路计算 26 5 4 接联络变压器的发电机出口三相短路计算 29 5 5 接双绕组变压器的发电机三相短路计算 31 5 6 6KV 母线三相短路计算 34 6 配电设备的选择计算 35 6 1 220KV 电压等级配电设备的选择计算 35 6 1 1 联络变高压侧支路 35 6 1 2 220kV 母联支路 36 6 1 3 220kV 出线支路 37 6 1 4 220kV 旁路支路 38 6 2 110KV 电压等级配电设备的选择计算 39 6 2 1 联络变中压侧支路 39 6 2 2 110kV 母联支路 40 6 2 3 110kV 出线支路 41 6 2 4 110kV 旁路支路 43 6 2 5 双绕组变压器高压侧支路 43 6 2 6 厂用备用变压器高压侧支路 44 6 3 10KV 电压等级配电设备的选择计算 45 6 3 1 联络变侧厂用变压器高压侧支路 45 6 3 2 联络变侧发电机出口支路 47 大学本科学生毕业设计 论文 目 录 6 3 3 双绕组变压器侧厂用变压器高压侧支路 48 6 3 4 双绕组变压器侧发电机出口支路 49 6 4 6KV 配电设备的选择计算 50 6 4 1 6kV 开关柜的选择计算 50 6 4 2 6kV 母线的选择计算 51 参考文献 52 大学本科学生毕业设计 论文 主接线与厂用电接线形式的确 定 1 主接线与厂用电接线形式的确定 电气一次接线是以传输能量为目的 由高压电器设备通过导体连接而成的 电路 承担接受和分配电能的任务 电气主接线是电气一次接线中对外供电的 部分 厂用电接线是电气一次接线对内供电的部分 发电厂主接线与厂用电的形式则指的是发电厂的电压等级 各级电压的进 出线状况及其横向联络关系 1 选择接线形式最为重要的要求是运行可靠 它指的是保证连续供电的能力 故障时缩小停电范围和时间 设备检修时尽量不停电 选择接线形式还要考虑运行灵活 操作简单 检修方便 减少投资和占地 经济性 并便于扩建 1 1 发电厂的电压等级与主接线的基本结构 由任务书可以知道 系统为220kV电网 发电厂中有 220kV 110kV 10 5kV 发电机 和6kV 厂用母线 四个电压等级 由于大中型电厂单机容量较大 因此采用发电机 变压器单元接线 是发电 机直接 或经一台隔离开关 或经一台断路器及相应的隔离开关 与变压器连接 成一个单元 将电能送入高一级电压电网的接线方式 当变压器为双绕组变 2 压器时 发电机与变压器两者间不设断路器 为三绕组变压器时 考虑一侧停 运时 另两侧可以继续运行 所以三侧都装断路器 由此而形成了大中型电厂 主接线的基本结构如图1 1所示 图1 1 大中型电厂的典型接线 1 2 主变压器型式的确定 型式 联络变压器选三相自耦变压器 双绕组变压器选普通双绕组变压器 大学本科学生毕业设计 论文 主接线与厂用电接线形式的确 定 台数 考虑到系统供电可靠性 联络变压器为2台 其余两台为普通双绕组 变压器 容量 双绕组变压器的单台容量应不小于对应连接发电机的容量 即 1 7 cos F FF SS SP 双绕组变压器 式中为单台发电机的容量 MVA 为单台发电机的额定功率 F S F P MW 为功率因数 cos 联络变压器的单台容量为 121 FT TNNN SSK KUUU 自耦变压器 1 8 式中为单台发电机容量 MVA 为自耦变压器的型式系数 为 F S T K 1N U 自耦变压器高压侧的额定电压 kV 为自耦变压器中压侧的额定电压 2N U kV 1 3 接入高 中压母线的发电机台数的确定 接入联络变压器的发电机经所属比变压器接入高 中压母线 从经济性方 面来说 1B类变压器比3B类变压器经济 考虑自耦变压器的传输能力 应尽可 能的将其余两台发电机接入中压母线 对应的1B类变压器为两台 本设计采用2台自耦变压器作为高 中压的联络变压器 所以发电机2F为2 台 又1B类变压器选两台 所以1F也为2台 1 9 2 maxmax max 2 mix2 max m x cos i SPK SKS 式中为中压侧最大负荷容量 MVA 为中压侧最小负荷容量 2 max S 2 mix S MVA 为各负荷站的最大负荷功率 MW 为最大负荷同时系数 max P max K 为各负荷站的功率因数 为最小负荷同时系数 cos xmi K 校验 1 10 12 mix21 122 max F FF SSS SSS 式中为双绕组变压器侧发电机的容量 MVA 为中压侧最小负荷 1F S 2 mix S 大学本科学生毕业设计 论文 主接线与厂用电接线形式的确 定 容量 MVA 为联络变压器侧发电机满载时从中压侧传向高压侧的容量 21 S MVA 为联络变侧发电机的容量 MVA 为中压侧最大负荷容量 2F S 2 max S MVA 联络变压器侧发电机满载时有 1 11 212222BFFTF SSSSKS 式中为电气传输容量 MVA 为接联络变发电机的容量 MVA 2B S 2F S 为自耦变压器的型式系数 T K 本设计的联络变压器选型为的自耦变压器 其参数240000 220OSFPSL 为 242 12110 5k NNN UUUV 中低高d 25 0U 1 2 d 3 16 0U 1 双绕组变压器的型号为 其参数为 d2 3 13 0U 1 120000 110SFPL 121 10 5k NN UUV 低高d 10 5 U 1 4 负荷出线的规划 按输电线的传输能力和对负荷供电可靠性的要求对发电厂的负荷出线进行 规划 1 4 1 传输能力要求的负荷出线回路数 对于一定的电压等级应限制输电线的最大截面 因此负荷出线回路数与容 量相关 选择输电线的截面应考虑有功损耗 因此对年平均负荷较大 年运行小时 数较大 传输距离较长 容量较大的回路来说 按经济电流密度选择导体截 面 同时还要进行发热 电压损耗和机械强度的校验 2 mm 3 按经济电流密度选择截面 按经济电流密度选择截面计算公式如下 1 1 maxg n I S J 式中为正常情况下的最大持续工作电流 A 为经济电流密度 maxg I n J 2 A mm 各负荷站的的计算公式如下 maxg I 1 2 max max 2 3cos g N P I U 式中 为最大负荷功率 MW 为额定电压 kV 为率因数 max P N Ucos 用 1 2 式计算出截面后 按就近原则选择出一个标准截面 即选择与计 大学本科学生毕业设计 论文 主接线与厂用电接线形式的确 定 算值更接近的标准值 然后选择导体型号 经济电流密度与导体的材料以及最大负荷年利用小时数有关 表1 1中列出了一些常用的经济电流密度 2 表1 1 导体的经济电流密度 2 A mm 最大负荷年利用小时数 载流导体名称 3000h 以内3000h 5000h5000h 以上 铜导体和母线3 02 251 75 铝导体和母线1 651 150 9 铜芯3 02 52 0 铝芯1 61 41 2 橡皮绝缘铜芯电缆3 53 12 7 发热校验 1 3 max g xu gxuee g xue IIK II 式中为故障时的最大工作电流 kA 为实际环境温度下导体长 maxg I xu I 期允许电流 kA 允许电流的温度修正系数 为标准环境温度时的K e I25 C 允许电流 kA 为最高允许温度 为实际环境最高温度 g xu C C 为标准环境温度 e C 的计算公式如下 maxg I 1 4 max max 3cos g N P I U 式中为各负荷站的最大负荷功率 MW 为各负荷站的额定电压 max P N U kV 为各负荷站的功率因数 cos 电压损耗校验 1 5 2 5 10 N PRQX U U 正常工作 故障状态 式中为有功功率 MW 为单位长度导体电阻 为P 0 rkm 0 Rr l Q 无功功率 MW 为长度导体导体电抗 l为线路长度 0 xkm 0 Xx l 大学本科学生毕业设计 论文 主接线与厂用电接线形式的确 定 km 为电网额定电压 kV N U 部分LJ型裸铝绞线的单位电阻如表1 2所示 3 表1 2 LJ型裸铝绞线的电阻 绞线型号LJ 16LJ 25LJ 35LJ 50LJ 70 电阻 km 1 981 280 920 640 46 绞线型号LJ 95LJ 120LJ 150LJ 185LJ 240 电阻 km 0 340 270 210 170 132 机械强度校验 2 240Smm 1 6 式中S为选择出来的经济截面 2 mm 1 4 2 供电可靠性要求的负荷出线回路数 一类负荷 短时停电会造成设备损坏或威胁人身安全 二类负荷 可以短 时停电 较长时间停电会造成生产停顿 三类负荷 允许较长时间停电而不至 造成危害 4 一类负荷要保证不间断供电 二类负荷如果有可能也要保证不间断供电 由任务书可以知道 每个负荷站都有 类负荷 从供电的可靠性方面来考 虑 每负荷站的出线回路 又从供电的经济性方面来考虑 所以每个负荷2n 应设置 2 回出线 本次设计 220kV 母线上有 4 回出线 110kV 母线上有 8 回出线 1 5 主接线中的横向联络关系 双母线单断路器接线 接线中有两组母线 母线之间通过断路器 LD 连接 起来 每一个电源和出线都通过一台断路器和两组隔离开关分别接在两组母线 上 正常运行时只合一组隔离开关 有了两组母线后 系统运行的可靠性和 5 灵活性都大大提高 考虑到不同电压等级断路器的检修 经济性和供电可靠性 一般35kV的出 线8回以上 110kV六回以上 220 kV出线4回及以上的户外配电装置要加旁路 母线 同时当待设电厂的装机容量超过系统总容量的15 时 也要加旁路系统 大学本科学生毕业设计 论文 主接线与厂用电接线形式的确 定 5 所以本次设计待设电厂220kV 110kV母线均采用双母线单断路器接线形式 并且都应该加装旁路系统 1 6 厂用电接线形式的确定厂用电接线形式的确定 为了满足生产和生活需要 对发电厂内部供电的接线叫做厂用电接线 1 6 1 厂用电接线的要求 6 各机组的厂用电系统应该是独立的 全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线 充分考虑电厂正常 故障 检修 启动等运行方式下的供电要求 尽可 能使操作简便 备用电源能在短时间内投入使用 考虑扩建 1 6 2 厂用变压器的确定 电压等级 本次设计只要求厂用电接线设计到 6kV 母线 所以待设电厂工 作变压器的电压等级为 6kV 工作变压器的确定 工作电源 保证系统正常工作的基本电源 要求供电可靠 电压和容量要 满足要求 变压器容量 当发电机满载运行时 厂用电功率与发电功率的比值叫做厂 用电率 即 1 12 cos 100 cy GN S K P 厂用电 其中 为厂用电率 为厂用电 MVA 为发电机的功率因 cy KS厂用电cos 数 为发电机的额定功率 MW GN P 凝汽式热电厂的厂用电率为6 8 本次设计厂用电率采用8 所以取厂 用电容量为10MVA 所以选择型号为的双绕组变压器为厂用电的变压器 参数 1 10000 10SJL 为 10 5 6 3k NN UUV 低高 12 d U 备用变压器的确定 备用电源 故障失去工作电源时 起后备作用的电源 其接方式分为明备 用和暗备用两种 明备用 专门设一台备用变压器 它的容量等于工作变压器中最大一台的 容量 多用于大中型火电厂 暗备用 在两个厂用工作母线之间设联络断路器 正常运行时 该断路器 大学本科学生毕业设计 论文 主接线与厂用电接线形式的确 定 断开 当工作母线失压时联络断路器自动投入 禁止在火电厂中使用 本次设计为 凝汽式发电厂 采用明备用方式 设一台连接4 100MW 在110kV母线上的备用变压器 型式为普通双绕组变压器 又由于备用变压器 的容量不能小于任何一台工作变压器的容量 所以选择的变压器型号为 SSPL1 10000 110 其参数为 110 6 3k NN UUV 低高 10 5 d U 1 6 3 厂用电母线的分段 厂用电母线一般采用单母线接线方式 当有两台厂用变压器时 采用单母 线分段接线方式 为了限制故障范围 平时解列运行 而且很多都用成套配电 装置 火电厂高压厂用母线一般采用按炉分段原则 即按机分段 6 接线设计结果见论文附图 大学本科学生毕业设计 论文 主接线与厂用电接线形式的确 定 2 短路电流的计算 短路电流 电力系统在运行中 相与相之间或相与地 或中性线 之间发 生非正常连接 即短路 时流过的电流 三相系统中发生的短路有四种基本类 型 三相短路 两相短路 单相对地短路和两相对地短路 7 2 1 短路电流计算的目的 8 电气主接线方案的确定时 为了比较各种接线方案 或确定某一接线是 否需要采取限制短路电流的措施等 均需进行必要的短路电流计算 在选择电气设备时 为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全 可靠地工作 同时又力求节约资金 这就需要进行全面的短路电流计算 在设计屋外高压配电装置时 需按短路条件校验软导线的相间和相相对 地的安全距离 继电保护的设计和整定时需要确定短路电流 本次设计短路电流计算的目的是为了配电设备的选择与校验 2 2 计算步骤 选择计算短路点 本次设计中 短路点有 220kV 母线 110kV 母线 发电机机端和厂用 6kV 母线 画等值网络 次暂态网络 图和系统节点图 1 选取基准容量和基准电压 一般取各级的平均电压 100 B SMVA b U 表 2 1 平均额定电压 单位 kV 电网额定电压61035110220 平均额定电压6 310 537115230 2 将各元件的电抗换算为同一基准值的标幺值的标幺电抗 a 双绕组变压器 2 1 100 dB T N uS x S 式中 x 为变压器的归算电抗标幺值 为变压器短路电压百分值 d u 为基准容量 MVA 为变压器的额定容量 MVA B S T N S b 自耦变压器 大学本科学生毕业设计 论文 主接线与厂用电接线形式的确 定 2 2 1 1 2 2 3 3 100 100 100 B N B N B N US X S US X S US X S 11 21 32 3 21 22 31 3 31 32 31 2 0 5 0 5 0 5 UUUU UUUU UUUU 2 3 式中 为变压器的标幺值 为变压器短 1 X 2 X 3 X 1 U 2 U 3 U 路电压百分值 为基准容量 MVA 为变压器的额定容量 MVA B S N S c 发电机 2 4 cos NBG N xx SP 式中 x 为发电机的归算电抗标幺值 为发电机电抗标幺值 为发电 N x G N P 机的额定功率 MW 为功率系数 cos d 线路 2 lBav xxlSU 2 5 式中 x 为线路的归算电抗标幺值 为单位线路电抗 取 l x0 4 km 为线路的平均电压 kV av U 3 绘制等值网络图 根据网络图画系统节点图 系统节点图如图 2 1 所示 图 2 1 系统节点图 形成输入数据文件 正序最大节点数 数据文件行数 不含本行 零序最大节点号 三相短路为 大学本科学生毕业设计 论文 主接线与厂用电接线形式的确 定 0 i j Xij 0 i 为节点号 从 1 开始增加 最后取 0 j i 且由小到大 Xij 为 i j 节点 间的正序阻抗 利用计算程序形成的输出数据文件 其中次暂态电流为标幺值 计算次 暂态电流的有名值 然后计算短路冲击电流 次暂态电流的有名值 I 3 BB II SU 2 6 式中为次暂态电流标幺值 kA 为短路点平均额定电压 kV I B U 冲击电流 ch i 2 chch iK I 2 7 式中为次暂态电流有名值 kA 为冲击系数 一般支路为 1 8 发电 I ch K 机支路端取 1 9 厂用电母线支路取 1 5 计算短路稳态电流 I 2 8 1 fjsfGB XIXX SS 式中为转移阻抗 为次暂态电流的标幺值 kA 为计算阻抗 f X I js X 为电源额定容量总和 MVA G S 查取汽 水 轮发电机运算曲线中对应的曲线 得出火 水 电4ts 9 厂的稳态短路电流的标幺值 然后计算稳态短路电流的有名值 I I 4 3 tGB IIII SU 2 9 式中为短路点平均额定电压 kV B U 对于仅由无穷大电源提供短路电流的支路 其稳态短路电流等于对应的次 暂态电流 绘制短路计算结果表 2 3 绘制短路电流计算结果表 220kV母线三相短路时短路电流结果表如表2 2所示 表2 2 220kV母线三相短路时短路电流结果表 短路电流 支路名称 次暂态电 流 kA I 短路冲击 电流 ch ikA 短路稳态 电流 kAI 备注 220kV 母线出线 12 9367 4742 696 1 8 ch K 大学本科学生毕业设计 论文 主接线与厂用电接线形式的确 定 220kV 母线出线 22 5286 4352 324 1 自藕变高压侧1 5754 0091 291 2 自藕变高压侧1 5754 0091 291 110kV母线三相短路时短路电流结果表如表2 3所示 表2 3 110kV母线三相短路时短路电流结果表 短路电流 支路名称 次暂态电 流 kA I 短路冲击 电流 ch ikA 短路稳态 电流 kAI 备注 1 自藕变中压侧4 10010 4373 937 2 自藕变中压侧4 10010 4373 937 发电机 3 出口2 0585 2391 388 发电机 4 出口2 0585 2391 388 1 8 ch K 自耦变压器发电机出口三相短路时短路电流结果表如表2 4所示 表2 4 自耦变压器发电机出口三相短路时短路电流结果表 短路电流 支路名称 次暂态电 流 kA I 短路冲击 电流 ch ikA 短路稳态 电流 kAI 备注 发电机出口35 24694 70615 9141 9 ch K 自藕变低压侧98 011249 495105 7041 8 ch K 厂用变支路0001 5 ch K 双绕组变压器发电机出口三相短路时短路电流结果表如表2 5所示 表2 5 双绕组变压器发电机出口三相短路时短路电流结果表 短路电流 支路名称 次暂态电 流 kA I 短路冲击电 流 ch ikA 短路稳态 电流 kAI 备注 发电机出口35 24694 70615 9141 9 ch K 大学本科学生毕业设计 论文 主接线与厂用电接线形式的确 定 双绕组变低压侧40 154102 21544 9751 8 ch K 厂用变支路0001 5 ch K 6kV厂用母线三相短路时短路电流结果表如表2 6所示 表2 6 6kV厂用母线三相短路时短路电流结果表 短路电流 支路名称 次暂态电 流 kA I 短路冲击 电流 ch ikA 短路稳态 电流 kAI 备注 厂用变支路7 63416 1947 6341 5 ch K 大学本科学生毕业设计 论文 主接线与厂用电接线形式的确 定 13 3 配电设备的选择配电设备的选择 3 1 配电设备的配置原则 3 1 1 开关电器的配置原则 开关电器的选择是本次设计的主要内容之一 正确地选择设备是使电气主 接线和配电装置达到安全 经济的重要条件 导体和开关电器应按正常运行情 况选择 按短路条件校验其动 热稳定 并按环境条校验电器的基本使用条件 一般原则 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 3 1 2 电压互感器的配置原则 电压互感器的配置原则是 10 母线 工作和备用母线都装 1 组电压互感器 用于同期 测量仪表 保 护装置及中性点不接地系统的绝缘监视 用 1 个三相五柱或 3 个单相三线圈电 压互感器接成 Y Y 形 发电机 一般装 2 组电压互感器 一组用 3 个单相电压互感器接成 Y Y 形 供自动调节励磁装置用 另一组用 2 个单相电压互感器接成 V V 形或用 3 个单相三线圈电压互感器接成 Y Y 形 供测量仪表 同期和保护装置用 线路 35 kV 及以上输电线路 当对端有电源时 为了监视线路有无电 压 进行同期和设置重合闸 装 1 台单相电压互感器 3 1 3 电流互感器的配置原则 电流互感器的配置原则是 10 发电机 变压器 出线 母线分段及母联断路器等回路中设电流互感器 以满足测量和保护装置的需要 中性点直接接地系统 电流互感器按三相配置 中性点非直接接地系统 如果负荷对称 保护灵敏度满足要求 电流互感器按 两相配置 否则按三相配置 发电机定子绕组出线侧装设电流互感器用来调节励磁 中性点侧装设电 流互感器用来测量发电机并入系统前的内部故障 对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区 来设置 3 2 配电装置的选择 配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分 它是根据主接线的连接方式 大学本科学生毕业设计 论文 主接线与厂用电接线形式的确 定 14 由开关电器 保护和测量电器 母线以及必要的辅助电气设备组成 是用来接 收和分配电能的装置 配电装置设计的要求 安全可靠 有良好的运行与检修条件 防震 防污 考虑扩建 节省投资 减少占地 为了安全可靠 屋内外配电装置必须满足安 全净距的相关要求 配电装置按配电设备装设地点不同 可分为屋内配电装置和屋外配电装置 按其组装方式又可以分为装配式和成套式 屋内配电装置的结构形式 布置要求 同一回路的电器和导体布置在一个间隔内 尽量将电源进线布 置在每段母线的中部 较重的设备布置在下层 充分利用间隔空间 布置对称 便于操作 易于扩建 要有必要的操作通道 维护通道以及防爆通道 屋外配电装置的选择 屋外配电装置按母线的高度分为中型 半高型和高型三种 在土地紧张情 况下 半高型可用于 110kV 高型可用于 220kV 土地不紧张时一般不用半高 型和高型结构 成套配电装置的选择 成套配电装置是制造厂成套供应的设备 同一回路的开关电器 测量电器 保护电器和辅助设备等都装在一个或两个全封闭或半封闭的金属柜中 设计时 可根据电气主接线要求选择 组合成整个配电装置 成套配电装置分为低压配电屏 或开关柜 高压开关柜和 SF6 全封闭组 合电器三种类型 低压配电屏只做成屋内式 高压开关柜目前大量使用的也是 屋内式 SF6 全封闭组合电器应为屋外气候条件差 电压在 380V 以下时 大多 布置在屋内 3 3 配电设备的选择计算条件 为了保证设备工作的可靠性和安全性 选择的基本条件是相同的 即按正 常工作条件选择 按短路条件进行校验 3 3 1 通用计算条件 电压条件 允许电压 最高工作电压 xu U maxg U 220kV 及以下电压等级有 max 1 15 1 1 xue gN UU UU 3 1 式中为设备的额定电压 kV 为电网的额定电压 kV e U N U 大学本科学生毕业设计 论文 主接线与厂用电接线形式的确 定 15 电流条件 允许电流 最大持续工作电流 xu I maxg I xue g xu g xue IK I K 3 2 式中为长期发热的最高允许温度 为标准环境温度 g xu C e C 为实际最高环境温度 为允许电流的温度修正系数 为设备的额 C K e I 定电压 kA 此次设计中 75 g xu C 40 e C 35 C 各支路的最大工作电流 母联支路取母线上最大一台发电机 max 1 05 ge II 或变压器的 母线分段支路的取母线上最大一条支路故障时保证该 maxg I maxg I 母线正常工作的电流 出线回路的要考虑线路正常负荷电流和事故时其他 maxg I 回路转移过来的负荷电流 2 校验 先选择短路点 再计算最大短路电流 然后进行动稳定性校验和热 稳定性校验 动稳定性校验 chdw ii 3 3 式中为断路器极限通过电流峰值 kA 为三相短路电流冲击值 kA ch i dw i 热稳定性校验 22 jt I tI t 3 4 式中为稳态短路电流 kA 可从短路电流周期分 I jjzjf ttt 0 jf t jz t 量等值时间曲线图中查 图中 短路电流计算时间 110kV 及以上 II t 电压等级取 1 35kV 及以下电压等级取 1 5 3 3 2 特殊选择条件 断路器和隔离开关型式的选择 除需满足各项技术条件和环境条件外 还 考虑便于安装调试和运行维护 并经技术经济比较后才能确定 开关电流具体选择条件如下 额定电压选择 1 11 15 eN UU 3 5 式中为设备的额定电压 kV 网络工作电压 kV e U N U 额定电流选择 maxeg IIK 3 6 式中为设备本身的额定值 kA e I 变压器回路最大工作电流 max 1 053 gBN ISU 3 7 大学本科学生毕业设计 论文 主接线与厂用电接线形式的确 定 16 式中为变压器额定容量 MVA 为回路额定电压 kV B S N U 馈电回路最大工作电流 max 3cos giN IPU 3 8 式中为负荷 i 的有功功率 MW 为回路额定电压 kV 为功率系 i P N Ucos 数 校验 断路器还要进行开断电流校验 对于慢速动作开关 有延时切断 开断电流校验式为 dl II 3 9 式中次暂态电流 kA 为断路器的额定开断电流 kA I dl I 母线导体 母线导体按最大经济电流密度选择型号 校验如下 热稳定校验 minfj I SSK t C 3 10 式中为导体截面 为热稳定性最小截面 为稳S 2 mm min S 2 mmI 态电流 kA 为导体耐热系数 铝材 C 97 为导体集肤效应系数C f K 取 1 为发热时间 s j t 动稳定校验 max 222 max 2 1 7310 6 ch xu i laW Wbh 3 11 式中为许用应力 铝 6860 为导体截面上的最大应力 xu N cm max 为冲击电流 kA 为跨距 cm 为相间距 cm 抗弯截 N cm ch ilaW 面系数 分别为导体截面长度和宽度 cm 3 cmbh 3 3 3 开关柜的选择 低压开关柜的选择主要涉及技术参数 实际使用要求 电器元件选型 投 资总价控制等 选择低压开关柜要求我们对低压开关性能指标 结构特点 系 统的具体接线形式等有全面了解 再依据不同柜型特点选择 高压开关柜按结构形式可分为固定式 移开式 固定式开关柜中主要有 KGN 和 XGN 系列 旧型号 GG 1A 型基本淘汰 移开式开关柜主要有 JYN 和 KYN 系列 移开式开关柜中没有隔离开关 因为断路器在移动后能形成断开点 故不需要隔离开关 高压开关柜按作用分为进线柜 馈线柜 电压互感器柜 高压电容器柜 GR 1 型 电能计量柜 PJ 系列 高压环网柜 HXGN 型 等 选择高压开关柜一定要保证高压开关柜中高压电器元件在正常运行 检修 大学本科学生毕业设计 论文 主接线与厂用电接线形式的确 定 17 短路和过电压情况下的安全 选择高压开关柜型号 主要根据负荷等级选择高 压开关柜的型号 一般情况下 一 二级负荷选择移开式开关柜 如 KYN2 JYN1 型开关柜 三级负荷选择固定式开关柜 如 KGN 型开关柜 3 4 配电设备的选择结果 本次设计选用的开关柜型号为 KYN2 10 08 KYN2 10 24 KYN2 10 20 6kV 母线型号为 裸铝导线 导体尺寸 h b mm mm 为 63 10 mm mm 配电设备的型号的选择结果见表 3 1 表 3 1 配电设备型号的选择结果表 支路名称断路器型号隔离开关型号电压互感器电流互感器 联络变高压侧SW4 220 1000GW4 220D 600LCWDL 220 220kV 母联支路SW4 220 1000GW4 220D 1000YDR 220LCWDL 220 220kV 出线支路SW4 220 1000GW4 220D 600LCWDL 220 220kV 旁路支路GW4 220D 600YDR 220 联络变中压侧SW6 110 1200GW4 110 1250LCWDL 110 110kV 母联支路SW6 110 1500GW4 110 1250YDR 110LCWDL 110 110kV 出线支路SW4 110 1000GW4 110D 600LCWDL 110 110kV 旁路支路GW4 110D 600YDR 110 双绕组变高压侧SW4 110 1000GW4 110D 600LCWDL 110 厂用备用变高压 侧 SW4 110 1000GW4 110D 600LCWDL 110 联络变侧厂用变 高压侧 HEC7 24 28000CN10 20 8000LAJ 10 联络变侧发电机 出口 SN4 20G 8000GN10 20 8000JDZJ 10LAJ 10 双绕组变侧厂用 变高压侧 SN4 10G 5000GN10 10T 5000LAJ 10 双绕组变侧发电 机出口 GN10 20 8000JDZJ 10LAJ 10 双绕组变侧厂用 变低压侧 LAJ 10 大学本科学生毕业设计 论文 主接线与厂用电接线形式的确 定 18 4 主接线设计计算 4 1 各负荷站出线导体的选择和校验 4 1 1 负荷 1 站 查表得 max 4000hT 2 1 15mm n JA 正常工作最大工作电流 max 20 2 65 61 3 110 0 8 g IA 经济截面 2 65 61 1 1557 05mmS 导体取型号 LJ 50 屋外载流量 环境温度 最高允许215 e IA 25 e C 温度 实际最高环境温度 70 g xu C 35 C 发热校验 实际温度允许电流 7535 215189 61 7525 xu IA 故障最大工作电流 max 20 3 110 0 8 131 21 g IA 有 满足条件 max xug II 电压损耗校验 0 64 45 28 8R 0 4 45 18X 20PMW15QMW 正常时 2 28 818 2015 22 100 3 5 5 110 U 故障时 2 28 8 20 18 15 100 7 0 10 110 U 满足条件 机械强度 满足条件 22 50mm240mmS 所以导体取型号 LJ 50 4 1 2 负荷 2 站 查表得 max 4500hT 2 1 15mm n JA 正常工作最大工作电流 max 30 2 98 41 3 110 0 8 g IA 经济截面 2 98 41 1 1585 58mmS 导体取型号 LJ 95 屋外载流量 环境温度 最高允许325 e IA 25 e C 温度 实际最高环境温度 70 g xu C 35 C 发热校验 大学本科学生毕业设计 论文 主接线与厂用电接线形式的确 定 19 实际温度允许电流 7535 325286 62 7525 xu IA 故障最大工作电流 max 30 3 110 0 8 196 82 g IA 有 满足条件 max xug II 电压损耗校验 0 34 40 13 6R 0 4 40 16X 30PMW22 5QMW 正常时 2 13 616 3022 5 22 100 3 17 5 110 U 故障时 2 13 6 30 16 22 5 100 6 35 10 110 U 满足条件 机械强度 满足条件 22 95mm240mmS 所以导体取型号 LJ 95 4 1 3 负荷 3 站 查表得 max 5