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国产子午胎主电机系统改造设计开题报告.doc

国产子午胎LCZ-3（A）型两鼓成型机的主电机系统改造设计【1张CAD图纸+毕业答辩论文】

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关键词：: 国产子午 lcz 型两鼓成型电机机电系统改造设计全套 cad 图纸毕业答辩论文

资源描述：

前言1

1. 绪论2

1.1 国内外研究及发展现状2

1.2 焦作地理情况3

1.3 焦作电厂基本情况3

1.4 本课题的研究任务4

2. 电气主接线设计及变压器选择6

2.1电气主接线设计原则6

2.2 电气主接线设计的基本要求6

2.3电气主接线方案的确定7

2.3.1 对原始资料的分析8

2.3.2 110kV电气主接线8

2.3.3 发电机变压器组电气主接线10

2.4变压器的选择11

2.4.1 主变压器的选择11

2.4.2 厂用变压器的选择14

3. 短路电流计算15

3.1 短路电流计算的目的及短路电流计算条件15

3.2 电抗标幺值的计算15

3.3 短路电流计算17

3.3.1 发电机端短路（K1点）18

3.3.2 110kV母线短路（K2点）19

4. 电气设备的选择21

4.1 电气设备选择的一般条件21

4.2 电气设备选择24

4.2.1 断路器的选择24

4.2.2 隔离开关的选择26

4.2.3 发电机侧负荷开关和隔离开关的选择28

4.2.4 电流互感器的选择30

4.2.5 电压互感器的选择31

4.2.6 发电机电压互感器和电流互感器的选择32

4.2.7 避雷器的选择33

4.2.8 110kV架空输电线的选择34

4.2.9 110kV母线的选择37

4.2.10 发电机出口母线的选择39

4.2.11 110 kV母线支柱绝缘子41

4.2.12 发电机侧母线支柱绝缘子42

5. 配电装置43

5.1 配电装置的设计原则与设计要求43

5.1.1 配电装置的设计原则43

5.1.2 配电装置的设计要求43

5.2 配电装置的设计44

结束语46

致谢47

参考文献48

摘要

本设计主要是针对焦作电厂的110kV一次系统，概述了焦作电厂设计的基本过程和基本方法。第一章概括介绍了国内外电力工业的研究及发展现状和焦作电厂的基本情况，为后几章提供所需的基本资料。第二章是电气主接线和电气设备的选择，根据焦作电厂的原始资料拟定了主接线方

案，确定发电机、主变压器、高压厂用变压器和高备变压器的容量和型号。发电厂电气主接线是发电厂电气设计的主体，与电厂运行的可靠性、经济性要求等密切相关，对电器选择和布置，继电保护和控制方式等都有较大的影响。第三章对焦作电厂一次系统做了短路电流计算，为后面设备的选型提供了依据。第四章是一次系统电器设备的选择，并在正常工作条件下和短路条件下对其进行校验。第五章是针对配电装置的设计，同时也是对前几章内容的综合概括。

随着国民经济和科学技术的发展，发电机单机容量在不断扩大，这就对电厂的主接线形式和配套设备提出了更高的要求，同时也要求发电厂做到可靠、经济、合理地运行，满足人们对电能的基本需求。

关键词：一次系统主接线短路电流计算电气设备配电装置

Abstract

This design is to aim at making one subsystem of Jiaozuo power station 110 kV mainly. Chapter 1 has generalized to introduce research of domestic and international electric power industry and present conditions and basic circumstance of Jiaozuo power station that is basic data needed by several chapters later. Chapter 1 is a choice that connects line and the electricity equipments. According to the original data of Jiaozuo power station to draft connect line form, capacities and model numbers of generators, main transformers, the transformer the high pressure used by an factories, high the capacity transformers used in case. Connects the line is body of designs the power plant,. Credibility and economy standard of power station is closely related, it has bigger influence to choice and arrangement of the electric appliances, to the way of protection and control, etc. According to the technique data of chapter 2, do short-circuit electric current calculation of subsystem in chapter 3, provides base for the behind equipments. The choice of the subsystem in Chapter 4, it's carry on check electric of appliances equipments under the condition of normal hot-circuit condition. Chapter 5 is aim to the design of the power distribution equipment. Also is the summary of before part.

Along with the development of science and technology, single machine capacity of generator is extending continuously, it needs higher requests to connect the line form and the kit equipments of the power station, also request the power plant to attain the credibility, economy, reasonable movement, also satisfy the people's basic need that is the electric power.

Keywords：the main system，forms of main connected lines, short-circuit calculation，electrical equipments, the power distribution equipments

前言

在高速发展的现代社会中，电力工业是国民经济的基础，在国民经济发展中的作用已为人所共知，它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大地影响着人民的物质和文化生活水平的提高，影响着整个社会的进步。

国民经济的发展和人们生活水平的提高对电能的需求量也大大增加,因此，电能生产与消耗增加的同时，更加要求在自力更生的基础上发展我国的电力工业。同时，为了减少传输损耗，特别是为了保证电力系统运行的安全稳定性，应尽可能地做到各大区电力系统发电功率与受电负荷的平衡。

近年来由于电力需求旺盛，为了满足人们生活的基本需要，各地纷纷上马了新的电厂。在新建的电厂中，多数是火电机组。从目前在建规模的结构来看，火电比重较大的局面今后很长时期可能不会有所改变。因此，大规模电厂将逐渐兴起，取代容量小，效率低，污染严重的小型发电厂。

本设计的对象是焦作电厂110kV一次系统，焦作电厂的设计与建设过程对我们以后的工作和学习有十分重要的意义和参考价值。

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内容简介：: 河南理工大学本科毕业设计（论文）中期检查表指导教师：王玉梅职称：副教授所在院（系）：电气工程与自动化学院教研室（研究室）：电气工程题目焦作电厂 110KV一次系统设计学生姓名余小闯专业班级电气 03 2班学号 03010050 一、选题质量：（主要从以下四个方面填写： 1、选题是否符合专业培养目标，能否体现综合训练要求； 2、题目难易程度； 3、题目工作量； 4、题目与生产、科研、经济、社会、文化及实验室建设等实际的结合程度） 1、本选题是对发电厂 110KV 一次系统的设计，符合电气专业培养目标，同时能体现本专业综合训练要求。 2. 题目难易程度适中，着重于基础知识的联系和灵活运用。 3. 题目需要查阅大量原始资料，既有以前学过的课本知识又有相关的技术资料、专业书籍，并且需要大量计算，工作量较大。 4、本设计主要是针对焦作电厂 110KV 一次系统，主要包括电气主接线设计、短路电流计算、电气设备选择及其校验等。在电厂现状基础上有所创新，设备选择更符合要求，更能满足发电厂的可靠、经济、合理运行。二、开题报告完成情况：开题报告已完成并上交到导师处，目前正按着开题报告的流程，按部就班的进行着本课题的设计工作。 nts 2 三、阶段性成果：通过这一阶段的准备和思考，以及到现场的实习，学习了许多新知识，对设计又有了新的认识，进一步明确了设计的目的和意义；设计思路已经明晰，论文的整体结构已经成型，并完成了主要部分：电气主接线方案已确定（双母带旁母）、短路电流计算（发电机出口处 K1和 110KV母线短路 K2两个短路点）、电气设备的选择。四、存在主要问题： 1、短路电流计算中某些参数的选择有待斟酌，计算过程需要再审查。 2、设计中所用到的焦作电厂 110KV一次系统图尚未完成。 3、需要对收集的技术资料进行整理，对所做好的内容进行修正。 4、论文尚需要在导师帮助下进行必要的修改和完善，以达到条理清晰明确，最终定稿。五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语指导教师：（签名）年月日 nts河南理工大学毕业设计（论文）说明书目录前言 1 1. 绪论 2 1.1 国内外研究及发展现状 2 1.2 焦作地理情况 3 1.3 焦作电厂基本情况 3 1.4 本课题的研究任务 5 2. 电气主接线设计及变压器选择 6 2.1 电气主接线设计原则 6 2.2 电气主接线设计的基本要求 6 2.3 电气主接线方案的确定 7 2.3.1 对原始资料的分析 8 2.3.2 110kV 电气主接线 8 2.3.3 发电机变压器组电气主接线 10 2.4 变压器的选择 11 2.4.1 主变压器的选择 11 2.4.2 厂用变压器的选择 14 3. 短路电流计算 15 3.1 短路电流计算的目的及短路电流计算条件 15 3.2 电抗标幺值的计算 15 3.3 短路电流计算 17 3.3.1 发电机端短路（ K1 点） 18 3.3.2 110kV 母线短路（ K2 点） 19 nts河南理工大学毕业设计（论文）说明书 4. 电气设备的选择 21 4.1 电气设备选择的一般条件 21 4.2 电气设备选择 24 4.2.1 断路器的选择 24 4.2.2 隔离开关的选择 26 4.2.3 发电机侧负荷开关和隔离开关的选择 28 4.2.4 电流互感器的选择 30 4.2.5 电压互感器的选择 31 4.2.6 发电机电压互感器和电流互感器的选择 32 4.2.7 避雷器的选择 33 4.2.8 110kV 架空输电线的选择 34 4.2.9 110kV 母线的选择 37 4.2.10 发电机出口母线的选择 39 4.2.11 110 kV 母线支柱绝缘子 41 4.2.12 发电机侧母线支柱绝缘子 42 5. 配电装置 43 5.1 配电装置的设计原则与设计要求 43 5.1.1 配电装置的设计原则 43 5.1.2 配电装置的设计要求 43 5.2 配电装置的设计 44 结束语 46 致谢 47 参考文献 48 nts河南理工大学毕业设计（论文）说明书摘要本设计主要是针对焦作电厂的 110kV 一次系统，概述了焦作电厂设计的基本过程和基本方法。第一章概括介绍了国内外电力工业的研究及发展现状和焦作电厂的基本情况，为后几章提供所需的基本资料。第二章是电气主接线和电气设备的选择，根据焦作电厂的原始资料拟定了主接线方案，确定发电机、主变压器、高压厂用变压器和高备变压器的容量和型号。发电厂电气主接线是发电厂电气设计的主体，与电厂运行的可靠性、经济性要求等密切相关，对电器选择和布置，继电保护和控制方式等都有较大的影响。第三章对焦作电厂一次系统做了短路电流计算，为后面设备的选型提供了依据。第四章是一次系统电器设备的选择，并在正常工作条件下和短路条件下对其进行校验。第五章是针对配电装置的设计，同时也是对前几章内容的综合概括。随着国民经济和科学技术的发展，发电机单机容量在不断扩大，这就对电厂的主接线形式和配套设备提出了更高的要求，同时也要求发电厂做到可靠、经济、合理地运行，满足人们对电能的基本需求。关键词：一次系统主接线短路电流计算电气设备配电装置 nts河南理工大学毕业设计（论文）说明书 Abstract This design is to aim at making one subsystem of Jiaozuo power station 110 kV mainly. Chapter 1 has generalized to introduce research of domestic and international electric power industry and present conditions and basic circumstance of Jiaozuo power station that is basic data needed by several chapters later. Chapter 1 is a choice that connects line and the electricity equipments. According to the original data of Jiaozuo power station to draft connect line form, capacities and model numbers of generators, main transformers, the transformer the high pressure used by an factories, high the capacity transformers used in case. Connects the line is body of designs the power plant,. Credibility and economy standard of power station is closely related, it has bigger influence to choice and arrangement of the electric appliances, to the way of protection and control, etc. According to the technique data of chapter 2, do short-circuit electric current calculation of subsystem in chapter 3, provides base for the behind equipments. The choice of the subsystem in Chapter 4, its carry on check electric of appliances equipments under the condition of normal hot-circuit condition. Chapter 5 is aim to the design of the power distribution equipment. Also is the summary of before part. Along with the development of science and technology, single machine capacity of generator is extending continuously, it needs higher requests to connect the line form and the kit equipments of the power station, also request the power plant to attain the credibility, economy, reasonable movement, also satisfy the peoples basic need that is the electric power. Keywords： the main system， forms of main connected lines, short-circuit calculation ， electrical equipments, the power distribution equipmentsnts河南理工大学毕业设计（论文）说明书 1 前言在高速发展的现代社会中，电力工业是国民经济的基础，在国民经济发展中的作用已为人所共知，它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大地影响着人民的物质和文化生活水平的提高，影响着整个社会的进步。国民经济的发展和人们生活水平的提高对电能的需求量也大大增加 ,因此，电能生产与消耗增加的同时，更加要求在自力更生的基础上发展我国的电力工业。同时，为了减少传输损耗，特别是为了保证电力系统运行的安全稳定性，应尽可能地做到各大区电力系统发电功率与受电负荷的平衡。近年来由于电力需求旺盛，为了满足人们生活的基本需要，各地纷纷上马了新的电厂。在新建的电厂中，多数是火电机组。从目前在建规模的结构来看，火电比重较大的局面今后很长时期可能不会有所改变。因此，大规模电厂将逐渐兴起，取代容量小，效率低，污染严重的小型发电厂。本设计的对象是焦作电厂 110kV 一次系统，焦作电厂的设计与建设过程对我们以后的工作和学习有十分重要的意义和参考价值。nts河南理工大学毕业设计（论文）说明书 2 1. 绪论 1.1 国内外研究及发展现状在 2005 年全国电力工业快速平稳发展，电力供需形势总体有所缓和的基础上， 2006 年电力建设速度继续加快，新增电源机组容量创历史最高水平，电网建设取得长足进展。继 2005 年全国电力装机突破 5亿千瓦，在不到一年的时间内，全国电力装机再上新台阶，突破了 6亿千瓦。同时首批国产超超临界百万 kW 机组相继投运，标志着我国电力工业技术装备水平和制造能力进入新的发展阶段。电网建设方面， 1000 千伏交流特高压试验示范工程和云南至广东 800 千伏特高压直流输电示范工程奠基仪式已分别举行，标志着交、直流特高压试验示范工程建设已拉开帷幕。从电力生产情况看，全国发电量达到 28344亿千瓦时，同比增长 13.5%。随着大批电源项目的相继建成投产，电力供需形势进一步缓和。2006 年，全国加快电源结构调整，优化节能环保经济调度，陆续关停凝汽式燃煤小机组和老小燃油机组，加大科学、精细和对标准管理实施力度，电力行业节能降耗取得持续进展。 2006 年全国供电煤耗为 366g /kW时，比 2005年降低 4g/kW时；电网输电线路损失率比去年减少 0.13个百分点，降为 7.08%。电力基建方面， 2006 年全国基建新增投运的发电装机 10117万千瓦，其中水电 971万千瓦，火电 9048 万千瓦，风电 92万千瓦；基建新增投运的 220 千伏及以上输电线路回路长度 3.51 万公里，基建新增投运的 220千伏及以上变电设备容量 15531 万千伏安。 2006 年，在党中央、国务院的正确领导下，在共创和谐电力目标的指引下，通过广大电力职工的共同努力，全国电力工业继续保持快速平稳发展，为 2007 年国民经济和社会又好又快的发展目标提供了坚实的基础。现在，电力工业在国际上发展迅速 ,其发展的特点是采用大容量发电机组 (单机容量 200 1300MW),超高压输电线路 (最高已达 1000kV)和巨大的水、火、核电联合电力系统。 nts河南理工大学毕业设计（论文）说明书 3 虽然，我国的电力工业目前已居世界前列，但与发达国家相比仍有一定的差距，今后还有待奋力追赶。就国民经济建设的情况来看，电力工业仍未能满足工农业生产和人民生活对用电的需求，有的地区缺电还比较严重，还将会阻碍国民经济的稳步发展。因此，我国必须加速电力工业的发展，以推动整个国民经济持续、稳步、快速地发展。 1.2 焦作地理情况焦作电厂位于河南省焦作市，眦邻郑州市，洛阳市，新乡市等城市，焦作电厂所在地的土质为砂质粘土，其冻土厚度 0.30m。常年主导风向为西北风，最大风力级数为西北风 8 级。气候情况四季分明，其年最高气温：max=37 C ，最热月室内最高气温月平均： o=30 C 。 1.3 焦作电厂基本情况焦作电厂隶属于河南省电力公司，始建于 1905 年，现总装机容量 132万 kW，职工 3581 人，是华中电网的主力发电厂之一，国家特大型企业。1992 年以来，该厂连年完成各项经营指标， 6 台机组累计完成发电量 915亿千瓦时，超计划发电 22.75 亿千瓦时，创产值 97.5327 亿元，为焦作地区乃至河南省及整个华中地区的经济发展做出了卓越的贡献。 1#到 6#发电机均采用东方电机厂制造的汽轮发电机，同轴交流励磁机和稀土钴永磁发电机组， 1998 年后经增容改造，发电机额定功率由 200 MW，增为220MW，同时也更换了幅励磁机。焦作电厂原始资料：（ 1）装机容量： 6 台， 6X220MW， UN =15.75kV， cos=0.85。发电机额定运行参数如表 1-1 所示。（ 2）机组每年利用小时为： Tmax=7200h。（ 3）气象条件为年最高温度 37，平均气温 25，条件一般，无特殊要求。（ 4）厂用电率占 6% 。（ 5）共有 6回进线， 14回出线，主要为一类、二类负荷供电。（ 6）有 110kV 和 220kV 两种电压等级，以承担基荷为主。 nts河南理工大学毕业设计（论文）说明书 4 （ 7） 110kV 电压等级系统的短路容量为 4780.32kVA， 220kV 电压等级系统的短路容量为 16651.45kVA。根据焦作电厂的原始资料和系统容量，焦作电厂采用 6 台单机容量为220MW 的发电机组。表 1-1 1#， 2#， 3#， 4#， 5#， 6#发电机额定运行参数参数单位型号 QFSN 220 2 额定功率 kVA 220000 视在功率 kVA 258800 额定电压 V 15750 额定电流 A 9487 转子电压 V 443 转子电流 A 1845 空载励磁电流 A 640 空载励磁电压 V 151 满载励磁电流 A 1844.8 满载励磁电压 V 442.4 同步电抗 % 220.96 暂态电抗 % 27.29 次暂态电抗 % 15.63 转速转 /分 3000 频率 Hz 50 定子接法 2 Y 相数相 3 功率因数 0.85 焦作电厂是以煤炭作为燃料的凝汽式火力发电厂，电厂装机容量大，设备年利用率高，主要用于发电，是大型电厂。在电力系统中主要承担基荷，因此，在电力系统中的地位和作用都较为重要，所生产的电能除直接供地方企业使用外，以升高电压送往电力系统。六台发电机均采用三绕组变压器分别接成单元接线，单元接线省去了发电机出口断路器，为了检修调试方便，在发电机与变压器之间装设了隔离开关和负荷开关。 110kV 电压由于较为重要，出线较多，采用了双母带旁路母线接线。220kV 电压等级高，为了保证供电的可靠性，采用双母四分段带旁母接线。所有三绕组主变压器低压侧作为厂用电备用电源和启动电源。 nts河南理工大学毕业设计（论文）说明书 5 1.4 本课题的研究任务 1 发电厂 110kV 一次系统设计方案的比较与确定：包括发电机、主变压器的选择、接线方式的设计等。 2 短路电流计算：包括确定主接线的运行方式、绘制等值网、计算各短路点的三相短路电流。 3 选择主要电气设备：包括主变压器、厂用变压器、断路器、隔离开关、互感器、避雷器、绝缘子、导线等的选择及其校验。 4 绘制焦作电厂 110kV 一次系统图nts河南理工大学毕业设计（论文）说明书 6 2.电气主接线设计及变压器选择电气主接线是发电厂电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。本章以电气主接线的设计为中心，从工程的观点出发，介绍对主接线的设计原则和基本要求，并最终确定焦作电厂的 110kV 电压等级的电气主接线形式采用双母线带旁路母线接线形式。最后根据发电机的单机容量，并考虑留有 10%的裕度确定主变压器的型号。 2.1 电气主接线设计原则发电厂电气主接线是发电厂电气设计的主体，它与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电器选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主接线。主接线代表了发电厂电气部分主体结构，它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。它的设计直接影响电器设备运行的可靠性、灵活性，关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。因此，电气主接线的设计必须结合电力系统和发电厂的具体情况，全面分析有关因素，必须综合处理各个方面的因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济论证比较后方可合理地选择接线方案，在进行论证分析阶段，更应辨证地统一供电可靠性与经济性的关系，方能达到先进性和可靠性。 2.2 电气主接线设计的基本要求发电厂主接线的基本要求是可靠性，经济性和灵活性。 (1)可靠性：供电可靠性是电能生产和分配的首要任务，主接线应该满足这个要求。为了保证供电的可靠性，主接线应考虑到在事故或检修的情况下，应尽可能减少对用户供电的中断。特别重要的负荷，还应考虑设置备用供电电源。这样一来，在满足上述可靠性要求的nts河南理工大学毕业设计（论文）说明书 7 情况下，就必然增加设备和线路，使接线复杂。显而易见，提高可靠性是以增加投资为代价。由于接线复杂，会导致较复杂的操作，切换程序，有可能引起事故，反而降低了可靠性。因此，要综合考虑多种因素来对提高可靠性的措施做出合理选择。 (2)灵活性：主接线应满足在调度，检修及扩建时的灵活性。调度时，可以灵活地投入和切除发电机，变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式，检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。检修时，可以方便地停运断路器，母线及其继电保护设备，而不至于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。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新机组，变压器或线路，并对一次和二次部分的改建工作量最少。 (3)经济性：主接线在满足可靠性，灵活性要求前提下做到经济，合理和节约。主接线应力求简单，以节省断路器，隔离开关，电流和电压互感器以及避雷器等一次设备；必要时，要能限制短路电流，以便选择廉价的电气设备或轻型电器等等。占地面积小。主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少，电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。年运行费用少。年运行费用包括年电能损耗和设备的维修费用等，应经济合理选择主变压器的容量和台数，要避免因二次变压而增加电能损耗。 2.3 电气主接线方案的确定主接线的基本形式可概括地分为两大类：有汇流母线的接线形式无汇流母线的接线形式；有汇流母线的接线形式可概括地分为单母线接nts河南理工大学毕业设计（论文）说明书 8 线和双母线接线两大类；无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。发电厂电气主接线的基本环节是电源（发电机）、母线和出线（馈线）。发电厂的出线回路数和电源数不同，且各路馈线所传输的功率也不一样。在进出线数较多时，为了便于电能的汇集和分配，采用母线作为中间环节，起到联络作用可使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。其缺点是：有母线后，配电装置占地面积较大，使用断路器、隔离开关等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电器较少，占地面积小，但只适用于进出线回路少，不再扩建和发展的发电厂。 2.3.1 对原始资料的分析焦作电厂为大型电厂，其单机容量为 220MW，总装机容量为 6220MW，年利用小时数为 7200h，为火电厂，在电力系统中承担基荷，从而该电厂的设计要着重考虑可靠性。由于该电厂共有 6 回进线， 14 回出线回路，机组容量大，可靠性要求高，所以 110kV 母线采用双母接线或双母带旁母接线，发电机出口母线采用单元接线。 2.3.2 110kV 电气主接线通过对原始资料进行分析，根据主接线的基本要求，对 110kV 一次系统的主接线形式拟定以下两种：双母线接线如图 2-1 所示：双母线接线具有两组母线 W1， W2，每一回路经一台断路器和两组隔离开关分别与两组母线连接，母线之间通过母线联络断路器 QF（简称母联）连接。双母线接线的优点： nts河南理工大学毕业设计（论文）说明书 9 （ 1）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。（ 2）调度灵活。各个电源和各个负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化需要。（ 3）扩建方便。向双母线的左右任何方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中不会造成原有回路的停电。双母线接线的缺点：（ 1）每回进出线均要多加一组隔离开关。（ 2）当母线故障或检修时，隔离开关做倒闸电器，容易误操作。双母线带旁路母线接线如图 2-2 所示：右图是具有专用旁路断路器 QF2 的双母线接线示意图， QS3， QS4 为线路的旁路隔离开关，在检修任一出线的断路器时，都可以由旁路断路器 QF2 及相应线路上的旁路隔离开关代替，而不必中断该回路的连续供电。双母接线有这么多的优点，在考虑经济合理配置的情况下加装旁路母线则可避免检修断路器时造成短时停电。双母带旁母接线方式运行操作方便，不影响双母线正常运行，缺点是多装了一台断路器，增加了投资和配电装置的占地面积。且旁路断路器的继电保护为适应各回路出线的要求，其整定也较复杂。根据以两种接线方式的优缺点，现初步确定发电厂的 110kV 电压等级的电气主接线形式采用双母线带旁路母线接线形式。 110kV 电压等级采用双母线带旁路母线接线能保证母线在发生故障时，仍有一段母线正常工nts河南理工大学毕业设计（论文）说明书 10 作，经过实践证明可提高供电的可靠性，并且具有经济性和可靠性，能够提供给重要的负荷七回馈电线路，保障社会生产生活的正常进行。并且两个电压等级采用双母线带旁路母线分段接线形式，虽然在初期投资上进行较大的投入，但随社会生产的发展，并根据 510 年规划的发展可以进行扩建。 2.3.3 发电机变压器组电气主接线没有汇流母线的接线，其最大的特点是使用断路器数量最少，一般采用断路器数都等于或少于出线回路数，从而结构简单，投资小，一般在6220kV 电压等级电气主接线中广泛采用。常见有以下几种形式： a.单元接线； b.角形接线； c.桥形接线。其中单元接线常用于发电厂中。单元接线如图 2-3 所示：发电机与变压器直接连接成一个单元，组成发电机变压器组，称为单元接线。它具有接线简单，开关设备少，操作简便，以及因不设发电机电压母线，使得在发电机和变压器低压侧短路时，短路电流相对于具有母线时，有所减小等特点。如图所示发电机和三绕组变压器组成的单元接线。扩大单元接线如图 2-4 所示：为了减少变压器台数和高压侧断路器数目，并节省配电装置占地面积，在系统允许时将两台发电机与一台变压器相连接，组成扩大单元接线。这种接线简单，使用设备最少。线路故障或检修时，变压器停运；反过来，变压器故障或检修时，线路停电。适用于只有一台变压器和一回线路时或当发电厂内不设高压配电装置，直接将电能送至系统枢纽变电站时的情况。焦作电厂有 110kV 和 220kV 两种电压等级，发电机发出的电能通过在满足本地企业对电能需求的情况电能按负荷分配直接送往两级电压系统，其电能主要以升高电压送往电力系统。发电机容量nts河南理工大学毕业设计（论文）说明书 11 较大，出线回路数又多，为了减少故障，为了提高供电的可靠性，通过经济计算比较，可靠性计算比较，选用桥行接线运行方式增加了投资，从经济性来说是不太符合实际情况的。根据焦作电厂输送容量大小，电压等级，出线回路数以及在电力系统中的位置和重要作用，最终确定为发电机变压器单元接线运行方式。 2.4 变压器的选择在发电厂中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为变压器。变压器的容量，台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统 5 10 年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。变压器容量的选择应遵循以下原则： (1)应尽量采用三相变压器。 (2)容量为 200MW 及其以上的发电机与变压器为单元接线时，按发电机额定容量扣除本机组厂用负荷，留有 10%的裕度且变压器绕组的温升在标准环境温度或冷却温度下不超过 55 C 。 2.4.1 主变压器的选择发电机单机容量为 220MW，考虑留有 10%的裕度，则焦作电厂选择主变压器的计算数据如表 2-1 所示。 1#、 2#主变压器的技术参数分别如表2-2、表 2-3 所示。表 2-1 焦作电厂选择主变压器的计算数据发电机厂用电率（ %）厂用负荷(MW) 110%送出功率主变压器选择容量（ MW） PN(MW) 功率因数 SN(MW) 220 0.85 258.8 6 13.2 227.5 240 表 2-2 1#主变压器铭牌参数型号 SSPS3 240000/220 频率 50Hz 额定容量 240000/240000/240000kVA 额定电压 242 2 2.5%/121/15.75kV 冷却方式强迫油导向风冷式 nts河南理工大学毕业设计（论文）说明书 12 线圈连接组别 Y0/Y0/ 12 11 相数 3 器身约重 181.5t 运输重约 203.5t 总重约 263t 高压电压电流分接开关位置开关连接 V A NA NB NC 254100 546 1 A2 A3 B2 B3 C2 C3 248050 559 2 A3 A4 B3 B4 C3 C4 242000 573 3 A4 A5 B4 B5 C4 C5 235950 586 43 A5 A6 B5 B6 C5 C6 229900 603 5 A6 A7 B6 B7 C6 C7 中压电压（ V）电流（ A） 121000 1146 低压电压（ V）电流（ A） 15750 8800/5080 运行方式短路损耗阻抗电压 (%) 容量（ kVA）损耗（ kW）（ 240000 kVA）时高压中压 240000 1243 27.6 高压低压 240000 1016.1 16.56 中压低压 240000 822 9.25 空载损耗 245（ kW）空载电流 0.54% 套管型电流互感器技术数据：互感器型号电流比准确级次负荷欧倍数10% 连接端高压 LR 220 B 1000/5 0.5 2 1K1 1K4 LRD 220 B 1000/5 D 4 29 2K1 2K4 中压 LRD 110 B 1200/5 0.5 2 4K1 4K5 LRD 110 B 1200/5 D 4 28 5K1 5K5 高压中性点 LRD 110 B 600/5 1.0 2 3K1 3K2 中压中性点 LR 35 B 1200/5 0.5 2.4 6K1 6K5 表 2-3 2#主变压器铭牌参数型号 SSPSB 240000/220 频率 50Hz 额定容量 240000/240000/240000kVA 额定电压 242 /121/15.75kV 冷却方式强迫油导向风冷式线圈连接组别 Y0/Y0/ 12 11 nts河南理工大学毕业设计（论文）说明书 13 相数 3 器身约重 179t 总重约 272.8t 高压调压范围 % 电压电流分接开关位置开关连接 V A NA NB NC + 5 254100 546 1 A2 A3 B2 B3 C2 C3 + 2.5 248050 559 2 A3 A4 B3 B4 C3 C4 额定 242000 573 3 A4 A5 B4 B5 C4 C5 2.5 235950 586 43 A5 A6 B5 B6 C5 C6 5 229900 603 5 A6 A7 B6 B7 C6 C7 中压电压（ V）电流（ A） 121000 1145 低压电压（ V）电流（ A）电流（ A） 15750 8797.5 a y b z c x 运行方式短路损耗阻抗电压 (%) 容量（ kVA）损耗（ kW）（ 240000 kVA）时高压中压 240000 1004.8 23.9 高压低压 240000 904 14 中压低压 240000 726.8 8.67 空载损耗 293（ kW）空载电流 0.57% 套管型电流互感器技术数据：互感器型号电流比准确级次负荷欧倍数10% 出现端标志连接端高压 LR 220 B 1200/5 0.2 A E 1K11K2 2K12K2 3K13K2 LRB 220 B 1000/5 4 29 A D 中性点 LRB 110 B 600/5 4 15 A E 7K17K2 中压 LR 110 B 1200/5 2 28 A E 4K14K2 5K15K2 6K16K2 LRB 110 B 1200/5 4 21 A E 中性点 LRB 35 B 1200/5 4 A E 8K18K2 nts河南理工大学毕业设计（论文）说明书 14 2.4.2 厂用变压器的选择由于厂用电率为 6%，根据 1#， 2#厂用变压器各自承担的负荷则 1#，2#厂用变压器的参数如表 2-4 所示。表 2-4 1#， 2#高厂变铭牌数据型号 SFFL3 31500/20 相数 3 额定容量 31500/15750 15750kVA 额定电压 15.75 5%/6.3 6.3kV 冷却方式油浸风冷连接组别 / 12 12 无吹风时容量 21000/10500 10500kW 空载损耗 35kW 空载电流 0.533% 器身约重 23.6t 总重 44.51t 产品代码 1ET.710.991.1 高压电流电压开关位置开关连接 V A NA NB NC 16538 1100 1 A2 A3 B2 B3 C2 C3 15750 1154 2 A3 A4 B3 B4 C4 C5 14962 1215 3 A4 A5 B4 B5 C5 C6 低压电压（ V）电流（ A） 6300 1442 套管型电流互感器技术数据：互感器型号电流比准确等级负荷 VA 连接端高压 LR 35 B 1500/5 0.5 50 1K1 1K2 2K1 2K4 2 K1 2K2 LRB 35 B 1500/5 60 阻抗电压高压（低压 1+低压 2）在 31500 时 10.16% 高压低压 1 在 31500kVA 时 18.85% 高压低压 2 在 31500kVA 时 18.85% 低压低压 2 在 31500kVA 时 36.3% 短路损耗高压（低压 1+低压 2）在 15750kVA 时 186kW 高压低压 1 在 15750kVA 时 91kW 高压低压 2 在 15750kVA 时 85kW 低压 1 低压 2 在 15750kVA 时 160kW nts河南理工大学毕业设计（论文）说明书 15 3.短路电流计算在供电系统中，出现次数比较多的严重故障是短路。所谓短路是指供电系统中一切不正常的相与相或相与地在电气上被短接。本章通过短路电流计算确定最大短路电流，为后面电气设备的选择提供依据。 3.1 短路电流计算的目的及短路电流计算条件为了保证电力系统安全、可靠地运行，在电力系统设计和分析中，不仅要考虑系统在正常状态下的运行情况，还应该考虑系统发生故障时的运行情况及故障产生的后果，短路电流直接影响电器的安全，危害主接线的运行。为了使电气设备能承受短路电流的冲击，提高电能的质量，往往通过短路电流计算选用适当容量的电气设备。短路电流计算条件：容量和接线。按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（一般为本工程建成后 510 年）；其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换中可能短时并列的接线方式。短路种类。一般按三相短路验算，若其它种类短路较三相短路严重时，则应按照最严重的情况计算。计算短路点。选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。 3.2 电抗标幺值的计算采用近似计算法，则：取基准容量 Sb=100MVA 基准电压 Ub=各额定电压平均值则基准电流 Ib=bbUS3（ 3-1）基准电抗 Xb =bbIU3=bbSU2 （ 3-2）六台变压器单机容量 ST=240MVA，六台发电机单机容量 SG=258.8MVA (1)对于 110kV 系统 ,系统短路电流 I1=24 kA nts河南理工大学毕业设计（论文）说明书 16 系统短路容量 S1 =4780.32 MVA 系统电抗标幺值 *1X =1SSb = 32.4780100 =0.021 (2)对于 220kV 系统 ,系统短路电流 I2=41.8kA 系统短路容量 S2=16651.45MVA 系统电抗标幺值 2X =2SSb = 45.16651100 =0.006 (3)对于 1#， 2#， 3#， 4#发电机，其次暂态电抗 dX =15.63% 电抗标幺值 *GX= dXGbSS=0.15638.258100=0.0604 (4)对于 1#主变压器， 1 代表高压， 2 代表中压， 3 代表低压 21U (%)=27.6 31U (%) =16.56 32U (%) =9.25 1KU (%)= )(21 323121 UUU =21 (27.6+16.56-9.25)=17.46 2KU (%)= )(21 313221 UUU =21 (27.6+9.25-16.56)=10.15 3KU(%)= )(21 213231 UUU=21(16.56+9.25-27.6)= 0.895 *1TX =11100(%)TbK SSU =0.1746

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