2×200MW发电厂电气部分设计

发电厂电气部分课程设计发电厂电气部分课程设计 论文题目 论文题目 400MW 火力发电厂 系 部 电气工程系 专 业 供用电技术 班 级 2013 级 01 班 学生姓名 王炳银 学 号 130315147 指导教师 聂真 2016 年 4 月 30 日 目录 摘要 I 绪论 2 第 1 章 发电机和变压器的选择 3 1 1 发电机的选择 3 1 2 主变压器的选择 3 第 2 章 电气主接线设计 5 2 1 主接线的设计原则和要求 5 2 2 主接线设计步骤 6 2 3 发电厂电气主接线设计 6 第 3 章 电气设备的选择 9 3 1 电气设备的选择原则 9 3 2 高压断路器和隔离开关的选择及校验 10 3 3 互感器的选择 15 第 4 章 发电厂自用电接线设计 22 4 1 厂用电设计的基本要求和原则 22 4 2 高压厂用变压器的选择 22 第 5 章 短路电流计算 24 5 1 短路电流计算的目的 24 5 2 短路计算点的确定及短路电流的计算 24 展望 26 致谢 27 参考文献 28 附录 29 摘要 电力工业是国民经济的重要行业之一 它既为现代化工业 农业 科学技术 和国防提供必不可少的动力 且和广大人民群众的日常生活有着密切的联系 我 国具有丰富的能源资源 发电厂是把各种天然能源 如煤炭 水能 核能等转换 为电能的工厂 以满足人民生活的需要 关键词 断路器 变压器 母线 要求 题目 400MW 火力发电厂电气部分设计 原始资料 1 发电厂情况 装机两台 容量 2x200MW 发电机额定电压 15 75KV cos 0 85 机组 年利用小时数 5500h 厂用电率 5 5 发电机主保护时间 0 05s 后备保护时间 3 9s 环境条件可不考虑 2 接入电力系统情况 发电厂除厂用电外 剩余功率送入 220V 电力系统 架空线路 4 回 系统 容量 2500MW 通过并网断路器的最大短路电流 26 5IKA 2 29 1 S IKA 4 29 3 S IKA 3 厂用电采用 6kv 及 380 220 三级电压 绪论 随着社会的发展 电能被日益广泛的应用于工农业生产以及人民的日常工作 中 因为电能可以方便的转化为其他形式的能源 例如 机械能 热能 光能 磁能等等 并且电能的输送和分配易于实现 可以输送到需要它的任何工作场所 和生活场所 电能的应用规模也很灵活 以电作为动力 可以促进工农业生产的 机械化和自动化 保证产品质量 大幅提高劳动生产率 电力工业电能的生产 输送 分配和消费与其他工业的区别在于 1 与国民经济各部门的关系非常密切 2 电力系统从一种运行方式过度到另一种运行方式的过度过程非常短促 3 电能的生产 输送 分配和消费实际上是同时完成的 不能大量储存 根据电力工业的特点 对电力系统有以下要求 1 保证可靠的持续供电 2 保证良好的电能质量 3 保证电力系统运行的经济性 所以说 电力工业是 国家的基础行业 是国民经济发展的基础 我们就是要 运用所学习的知识为电力工业的发展作出贡献 根据突然中断供电所引起的损失程度分类 一般将电力负荷分为三级 一级负荷 是指突然中断供电将会造成人身伤亡或会引起对周围环境严 重污染的 突然中断供电将会造成经济上的巨大损失 突然中断供电将会造成社 会秩序严重混乱或在政治上产生严重影响的用电负荷 二级负荷 是指突然中断供电将会造成经济较大的损失 如生产的主要 设备损坏 产品大量报废或减产 连续生产过程需较长时间才能恢复 突然中断 供电将会造成社会秩序混乱或在政治上产生较大影响的用电负荷 三级负荷 是指不属于一级 二级负荷的其他负荷 对这类负荷 突然 中断供电所造成的损失不大或不会造成直接损失 第 1 章 发电机和变压器的选择 1 1 发电机的选择 发电机型号的选择 按照要求采用的发电机容量是 200MW 选取发出电压是 20KV 因此采用的 发电机的型号为 QFSN 200 2 其主要技术参数如下 发电机型号发电机 的额定 功率 发电机 的额定 电压 发电 机的 额定 电流 功率 因数 cos 转速 r min 同步 电抗 d x 瞬变 电抗 d x 超瞬 变电 抗 d x QFSN 200 220020101900 853000188 5919 6517 1 装机容量 2 x 200MW 台数 2 台 年利用小时数 5500h 年 1 2 主变压器的选择 1 为保证发电机电压出线供电可靠 接在发电机电压母线上的主变压器一 般不少于两台 在计算通过主变压器的总容量时 至少应考虑 5 年内负荷的发展 需要 并要求 在发电机电压母线上的负荷为最小时 能将剩余功率送入电力系 统 发电机电压母线上最大一台发电机停运时 能满足发电机电压的最大负荷用 电需要 因系统经济运行而需限制本厂出力时 亦应满足发电机电压的最大负荷 用电 2 对潮流方向不固定的变压器 经计算采用普通变压器不能满足调压要求 是 可采用有载调压变压器 2 厂用变压器容量选择 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 确定变压器台数及容量 1 台数 根据原始资料 该厂除了本厂的厂用电外 其余向系统输送功率 所以不设发电机母线 发电机与变压器采用单元接线 保证了发电机电压出线的 供电可靠 200MW 发电机组的主变压器选用两绕组变压器 2 台 3 向本厂供电变 压器选用三相式两绕组变压器 2 台 厂用备用电源选用两绕组变压器 1 台 三个 电压等级的母线之间的母连变压器选用三相三绕组变压器 2 容量 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 为 G PNG N COS 1 1 1 S 发电机容量 通过主变的容量 NG N S 发电机的额定功率 厂用电率 G COS85 0 COS G 5 5 单元接线中的主变压器容量 应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷 N S 后 预留 10 的裕度选择 发电机 G 1 G 2 的额定容量为 200MW 扣除厂用电后经过变压器的容量为 MVA 245 85 0 055 01 2001 1 1 1 1 2 1 G PNG N COS S 经计算后选取变压器如下 1 200MW 发电机组所选变压器型号为 SFP 250000 220 两台 2 三个等级母线间的变压器型号为 SFPS 240000 220 一台 3 与 200MW 发电机组相连的厂用变压器型号为 SFF7 40000 20 两台 4 厂用备用电源变压器型号为 SF27 40000 20 一台 5 连接 6KV 与三绕组变压器的变压器型号为 SFF 31500 20 一台 第 2 章 电气主接线设计 2 1 主接线的设计原则和要求 发电厂电气主接线是电力系统接线的主要组成部分 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及可能的运行方式 从而完成发 电 变电 输配电的任务 它的设计 直接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 由于电能生产的特点是 发电 变电 输电和用电是在同一时刻完成 的 所以主接线设计的好坏 也影响到工农业生产和人民生活 因此 主接线的 设计是一个综合性的问题 必须在满足国家有关技术经济政策的前提下 力争使 其技术先进 经济合理 安全可靠 设计主接线的基本要求是 1 可靠性 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求 电气主接线也必须 满足这个要求 衡量主接线运行可靠性的标志是 断路器检修时 能否不影响供电 线路 断路器或母线检修时 停运出线回路数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 发电厂全部停运的可能性 对大机组超高压情况下的电气主接线 应满足可靠性准则的要求 2 灵活性 调度灵活 操作简便 应能灵活地投入某些机组 变压器或线路 调配电 源和负荷 能满足系统在事故 检修及特殊运行方式下的调度要求 检修安全 应能方便地停运断路器 母线及其继电保护设备 进行安全检 修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电 3 经济性 投资省 主接线应简单清晰 控制 保护方式不过于复杂 适当限制断路 器电流 占地面积小 电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件 电能损耗少 经济合理地选择主变压器的型式 容量和台数 避免两次变 压而增加电能损失 2 2 主接线设计步骤 电气主接线的选择原则是根据国家规定现行的 安全可靠 经济适用 符合 国情 的电力建设与发展方针 按照技术规定和标准 结合实际的特点步骤 1 原始资料分析根据任务书的要求 在分析基本资料的同时各级电压可拟订 数个主接线方案 2 对拟订的方案进行技术经济比较选出最佳方案 3 绘制电气主接线图 根据设计任务书的要求分析情况 现将各电压级可能采用的可行性方案列出 进而以优化组合的方式 确定最佳的电气主接线形式 220KV 出线回路数为 4 回 为了使进出线断路器在检修时不停电 经过初步 考虑采用单母线接线 双母线接线形式 单母线分段接线三种电气主接线形式比 较确定最佳的接线方式 2 3 发电厂电气主接线设计 2 3 1 基本接线的特点及使用范围 1 单母线接线 特点是整个配电装置只有一组母线 所有电源和出线都在同一组母线 上 有简单 清晰 设备少 投资少 运行操作且有利于扩建等优点 但可靠性 及灵活性较差 适用于出线较少的配电装置 2 双母线及其分段或带旁路的双母线接线 1 双母线 有两组母线 一组为工作母线 一组为备用 每一电源和出线 的电路都经过一台断路器和两组母线隔离开关分别与两组母线连接 提高可靠性 和灵活性 便于扩建 但接线比较复杂 隔离开关数目多 增大投资 适用于 A 35 60KV 出线数目超过 8 回 B 110 220KV 出线数目为 5 回以上 2 双母线分段 为缩小母线故障的影响范围 用分段断路器将工作母线分 段 每段用母联断路器与备用母线相连 有较高的可靠性和灵活性 但投资较多 适用于配电装置进出线总数达 10 14 回时 一组母线分段 配电装置进出线总数 达 15 回以上时 两组母线分段 3 双母线带旁路接线 双母线接线可以用母联断路器临时代替出现断路器 工作 但出线数目较多时 母联断路器经常被占用 降低了工作的可靠性和灵活 性 为此可以设置旁路母线 3 一个半断路器接线 每一路经一台断路器接至一组母线 两回路间设一联络断路器 形成一个 串 两回路共用三台断路器 接线特点 1 3 2 接线兼有旁路环行接线和双母线接线的优点 有高的可靠性和灵活 性 2 与双母线带旁路相比它的配电装置结构简单 占地面积小 土建投资少 3 隔离开关仅做隔离电源用 不易产生误操作 在比较各种电气主接线方式的优劣时 应考虑其可靠性 灵活性 经济性三 个方面 2 3 2 主接线方案的选择 本次设计的 220KV 变电站 根据原始资料 安装两台 200MW 汽轮发电机组 此变电站为与电厂配套的升压变电站 以 220KV 的电压等级接入系统 电厂为区 域性电厂 远离负荷中心 所以必须满足供电可靠性和灵活性 保证系统的安全 稳定运行 目前在发电厂中广泛应用的基本接线形式分 有汇流母线的接线形式和无汇 流母线的接线形式 其中有汇流母线的接线形式有 单母线接线 单母线分段接 线 双母线接线 双母线分段接线 增设旁路母线或旁路隔离开关 无汇流母线 的接线形式有 发电机 双绕组变压器组成的单元接线 桥形接线 角形接线 2 3 3 发电机出口母线接线形式的选择 发电厂的电源即 2 台发电机 其端电压级只有厂用电负荷 而没有其他负载 所以不需要设置发电机端电压级汇流母线 且发电机容量较大 当这一级电压配 电装置处发生短路时 短路电流非常大 对发电机 主变及电网都会造成很大的 破坏 这是不能允许的 所以发电机出口主接线应选择接线简单 运行可靠性高 相间 相地间短路机率很小的主接线方式 根据 电力工程电气设计手册 电气 一次部分的规定 200 600MW 发电机出线母线应采用全连式分相封闭母线 其优缺点如下 运行可靠性高 能防止相间短路且外壳多点接地 可保障人体接触时的安全 但母线散热条件较差 对减小短路电动力有明显效果 但外壳产生损耗 外壳电流的屏蔽作用可改善母线附近钢构的发热 但金属消耗量增加 安装和维 护工作量小 故待设计变电站所属发电厂的发电机出口母线选择全连式分相封闭 母线 使每相母线各封装在单独的外壳内 外壳两端用短路板连接起来 分相封闭母线主要用于大型发电机组 对 200MW 及以上发电机引出线回路 中采用分相封闭母线的目的是 1 减少接地故障 避免相间短路 大容量发电机出口的短路电流很大 给 断路器的制造带来极大困难 发电机也承受不了出口短路的冲击 封闭母线因有 外壳保护 可基本消除外界潮气 灰尘以及外物引起的接地故障 提高发电机运 行的连续性 母线需要分相封闭 也基本杜绝相间短路的发生 2 消除钢构发热 敝漏的大电流母线使得周围钢构和钢筋在电磁感应下产 生涡流和环流 发热温度高 损耗大 降低构筑物强度 封闭母线采用外壳屏蔽 可以根本上解决钢构感应发热问题 3 减少相间短路电动力 当发生短路很大的短路电流流过母线时 由于外 壳的屏蔽作用 使相间导体所受的短路电动力大为降低 4 母线封闭后 便有可能采用微正压运行方式 防止绝缘子结露 提高运 行安全可靠性 为母线采用通风冷却方式创造了条件 5 封闭母线由工厂成套生产 质量较有保证 运行维护工作量小 施工安 装简便 而且不需设置网栏 简化了结构 也简化了对土建结构的要求 第 3 章 电气设备的选择 电气装置中的载流导体和电气设备 在正常运行和短路状态时都必须安全可 靠地运行 为保证电气装置的可靠性和经济性 必须正确选择电气设备和载流导 体 步骤是先按正常工作条件选择出设备 再按短路电流条件校验其动态稳定性 和热稳定性 选择时必须执行国家有关的经济政策 并做到技术先进 经济合理 安全可靠 运行方便为以后发展扩建留有余地 表 4 1 高压电气设备的选择与校验项目 3 1 电气设备的选择原则 短路电 流校验 电气设 备名称 额定电 压 额定电 流 开断能 力 动稳 定 热稳 定 环境条 件 断路器 负荷开 关 隔离开 关 熔断器 电流互 感器 电压互 感器 支柱绝 缘子 穿墙套 管 1 按正常运行条件选择 1 类型和型式的选择 根据设备的安装地点 使用条件等因素 确定选择 户内和户外 2 额定电压 按电气设备和载流导体的额定电压不小于装设地点的电网额 定电压选择 即 3 额定电流 额定电流或载流导体的长期允许电流不小于装设回路的最大 持续工作电流 按 交流高压电器的长期工作时发热 规定 断路器 隔离开关 电抗器 设备在环境温度高于 140 而低于 60 时 每增高 1 额定电流减少 1 8 当低于 40 时每降低 1 额定电流增加 0 5 但是总的增加值不得超过额定电 流的 20 2 按短路状态校验 当电气设备和载流导体通过短路电流时 会同时产生电动和发热两种效应 一方面使电气设备和载流导体受到很大的电动力的作用 同时又使温度急速升高 使电气设备和载流导体的绝缘受到损坏 在进行电气设备和载流导体选择时必须 对短路电流进行电动力和发热计算 以校验动稳定和热稳定 3 2 高压断路器和隔离开关的选择及校验 在电力系统中 断路器的主要作用是 在正常情况下控制各电力线路和设备 的开断及关合 在电力系统发生故障时 自动切除短路电流 以保证电力系统正 常运行 按照 电力工程设计手册 高压断路器选择规定 断路器型式的选择除 应满足各项技术条件和环境条件外 还应考虑便于施工调试和运行维护 并经技 术经济比较后确定选择断路器 3 2 1 断路器选择内容 1 断路器种类和型式 按断路器采用的灭弧介质可分为油断路器 多油 少油 压缩空气断路器 SF6 断路器 真空断路器等 根据 电力工程电气设计手册 电气一次部分 规 定 10KV 及以下 可选用少油 真空 多油断路器等 应注意经济性 110KV 可选用少油 SF6 空气断路器等 本次设计的断路器全选择六氟化硫断路器 2 额定电压和额定电流选择 sNNUU axNImI 分别为电气设备和电网的额定电压 KV N U NS U 分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流 A N I MAX I 3 开断电流选择 高压断路器的额定开断电流 不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量 nbr I 即 nbr I I 4 短路关合电流的选择 断路器的额定关合电流不应小于短路电流最大冲击值 ncl i sh i 即 ncl i sh i 5 短路热稳定校验和动稳定校验 tIt 2 kz I t 2 es i ch i ches II 式中 由生产厂家给出的电气设备在时间 t 秒内的热稳定电流 t I 短路稳态电流值 I 与相对应的时间 tt I 短路电流热效应等值计算时间 kz t 短路冲击电流幅值及其有效值 ch i ch I 电气设备允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值 es i es I 6 短路计算时间 短路电流发热的等值时间 kkke tt t 曲线查出 其中 短路电流持续时间 10KV d t tft kzzk 可有 I I d t 侧一般取 1S 35KV 侧取 2S 110 220KV 侧一般取 4S 2 t fk T 表 4 2 非周期分量衰减时间常数 f T 短路点位置 S1 0td Std1 0 发电机出口及母线 0 150 2 发电机升高电压母线及出线发电机电压电 抗器后 0 080 1 变电所各级电压母线及出线 0 05 由于短路点在发电机升高电压母线所以 0 1 4 2 2 高压 220KV 侧断路器选择 SF 断路器 表 4 3 高压 220KV 侧断路器 型号 额定 电压 KV 最高 工作 电压 KV 额定 电流 A 额定 开断 电流 KA 额定 关合 电流 峰值 KA 动稳 定电 流峰 值 KA 热稳 定电 流 3S 固有 分闸 时间 S 合闸 时间 S 全开 断时 间 S LW 220I 2202521600409010040 04 0 15 0 06 0 额定电流的校验 axNImI Imax 1 05PN UNcos 1 05x200 x1000 0 85x3 x220 648 38A 648 38A 满足要求 AIN1600 开断电流校验 nbr I I 40KA 满足要求 KA03 13 短路关合电流的校验 ncl i sh i 90KA 满足要求 KA17 33 短路热稳定校验和动稳定校验 tIt 2 kz I t 2 短路电流发热的等值时间 kkke tt t 其中 则 I I 05 1 36 12 03 13 在 220KV 侧一般取 4S d t 曲线查得为 3 5S d t tft kzzk 可有 0 1S 2 t fk T 11 0 05 1 2 S ke 61 3 11 0 5 3t 61336 124800340 22 热稳定校验满足要求 es i ch i ches II 由计算得 ch i 33 17KA 100KA 动稳定校验满足要求 3 2 3 隔离开关的选择 隔离开关是高压设备的一种 在结构上 隔离开关没有专门的灭弧装置因此 不能用来拉合负荷电流和短路电流 正常分开位置时 隔离开关两端之间有符合 安全要求的可见绝缘距离 在电网中 其主要用途有 设备检修时 用来隔离有 电和无电部分 形成明显的开断点 保证工作人员和设备的安全 和断路器相配 合 进行倒闸操作 以改变系统接线的运行方式 隔离开关与断路器相比 额定 电压 额定电流的选择及短路 热稳定校验的相同 但是 由于隔离开关不能用 来接通和切除短路电流 无须进行开断电流和短路关合电流的校验 表 4 4 隔离开关选型参照表 使用场合特点参考型号 屋内配 电装置成套 开关柜 三级 10KV 以下 GN2 GN6 GN8 GN19 单级 大电流 3000 13000A GN10 三级 15KV 200 600A GN11 三级 10KV 大电流 2000 3000A GN18 GN22 GN2 屋内 发电机 回路大电流 回路 单级 插入式结构 带封闭罩 20KV 大电流 1000 13000A GN14 220KV 及以下各型 配电装置 双柱式 220KV 及以 下 GW4 屋外 高型 硬母线布置 V 型 35 110KV GW5 硬母线 布置 单柱式 220 500KV GW6 表 4 5 高压 220KV 侧隔离开关的选择 型号 额定电压 KV 额定电流 A 极限通过 电流峰值 KA 4S 热稳 定电流 KA GW4 220 2000 220200010040 短路热稳定校验和动稳定校验 tIt 2 kz I t 2 短路电流发热的等值时间 kkke tt t 其中 I I 则05 1 36 12 03 13 d t在 220KV 侧一般取 4S d t tft kzzk 可有曲线查得为 3 5S 2 t fk T 0 1 11 0 05 1 2 S S ke 61 3 11 0 5 3t 16 3 36 126400440 22 热稳定校验满足要求 es i ch i ches II 由计算得 ch i 33 17KA 100KA 动稳定校验满足要求 3 3 互感器的选择 互感器是电力系统中测量仪表 继电保护等二次设备获取电气一次回路信息 的传感器 互感器将高电压 大电流按比例变成低电压和小电流 其一次侧接在 一次系统 二次侧接测量仪表 二次绕组必须有可靠的接地 以防止绕组间绝缘 损坏而使二次部分长期存在高电压 1 电压互感器选择 互感器的特点 1 容量很小 结构上要求有较高的安全系数 2 二次侧仪表和继电器的电压线圈阻抗大 互感器接近空载运行 电压互 感器将高电压转换成低电压 供各种设备和仪表用 2 互感器的用途 1 供电量计算用 2 做继电保护的电压信号源 3 用作合闸和重合闸检查同期 检无压信号 3 电压互感器的配制原则 1 电压互感器的数量和配置与主接线方式有关 并应满足测量 保护 同 期和自动装置的要求 电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时 保护装置 不得失压 同期点的两侧都能提取到电压 2 6 220kV 电压等级的每组母线的三相上应装设电压互感器 旁路母线上是否需要装设电压互感器 应视各回出线外侧装设电压互感器的情况 和需要确定 3 当需要监视和检测线路侧有无电压时 出线侧的一相上应装设电压互感 器 4 当需要在 330kV 及以下主变压器回路中提取电压时 可尽量利用变压器 电容式套管上的电压抽取装置 5 发电机出口一般装设两组电压互感器 供测量 保护和自动电压调整装 置需要 当发电机配有双套自动电压调整装置 且采用零序电压式匝间保护时 可再增设一组电压互感器 4 导体和电器选择技术规定 SDGJ14 86 电压互感器应按下列技术条件选 择和校验 1 一次回路电压 2 二次电压 负荷 3 准确度等级 4 继电保护及测量的要求 电压互感器的型式应按下列使用条件选择 3 20KV 屋内配电装置宜采用油 浸绝缘结构 也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器 110KV 及以上配 电装置 当容量和准确度等级满足要求时 宜采用电容式电压互感器 5 电压互感器的接线 在 3 220KV 系统中 广泛应用三台单相三绕组电压互感器构成 YN yn d0 或 YN y d0 接线 其二次绕组用于测量相间电压和相对地电压 辅助二次绕组 接成开口三角形 供接入交流电网绝缘监视仪表和继电器用 3 3 1 高压 220KV 母线电压互感器的选择 PT 选相同型号 1 电容式电压互感器 由于结构简单 重量轻 体积小 占地少 成本低 且电压越高效果越显著 此外 分压电容还可兼作载波通信的耦合电容器 故广泛应用于 110 500KV 中性 点直接接地系统 但其缺点是输出容量较小 误差较大 暂态特性不如电磁式电 压互感器 故选户外三只单相 TYD220 3 0 01H 型电容式电压互感器 一次额 定电压 220 3 KV 二次额定电压 a x 100 3 v a0 x0 100v 2 准确度级的选择 准确级 0 5 1 3P 因电压互感器主要负荷是保护及电度表等测量仪表 故选 0 5 级 与此对应 互感器 3P 相总的额定容量为 Se2 150VA 表 4 6 各项负荷统计表 SUV SVW 22 78 2 54 2 3 77VA cos UV cos VW 2 54 3 77 0 6737 UV VW 47 64 U 相负荷 PU SUVCos 47 64 30 3 P0 3 77xCos17 64 3 0 3 2 37 W QU SSin 47 64 30 3 77x Sin17 64 0 66 Var UV 33 仪表名称 每个线 圈消耗 功率 cos P W UV Q Var UV P W VW Q Var VW 电 压 表0 310 30 3 无功电度表1 50 380 9250 571 391 39 有功电度表1 50 380 9250 571 391 39 有功功率表0 610 60 6 无功功率表0 510 50 5 总 计2 542 542 782 78 V 相负荷 PV SCos 47 64 30 S Cos 47 64 30 0 3 2 84 W UVVW 3 QV SSin 47 64 30 SSin 47 64 30 2 79 Var UVVW 3 显示易见 V 相负荷较大 故应按 V 相总负荷进行校验 SV 3 98 VA 150 3 VA 所选互感器满足要求 在 110KV 及以上配电装置中 考虑到互感器及配电装置可靠性较高 且高 熔断器制造比较困难 价格昂贵 厂家不生产 220KV 及以上的熔断器 故 220KV 电压互感器只经隔离开关与电网连接 3 3 2 发电机 15 75KV 侧电压互感器的选择 二台机选用相同型号 1 选户内型树脂灌注电磁式三只单相 JDZJ 15 型电压互感器 接线组别 1 1 1 12 12 一次额定电压 15 3 KV 二次额定电压 100 3 v 二次辅助线圈电压 100 3v 2 准确度级的选择 电压互感器主要负荷是保护及电度表等测量仪表 故选 0 5 级即可 额定负 荷为 100VA 开口三角形额定负荷为 200VA 3 3 3 电流互感器选择 电流互感器是专门用作变换电流的特种变压器 一次绕组串联在电力线路中 线路中的电流就是互感器的一次电流 二次绕组接有测量仪表和保护装置 作为 二次绕组的负荷 一 二次绕组之间有足够的绝缘 保证低压设备和高压相隔离 电力系统中的电流各不相同 通过电流互感器的一 二次绕组不同的闸数比的配 置 可以将大小悬殊的线路电流变换成大小相同 便于测量的电流值 1 特点 1 一次绕组串联在电路中 闸数少电流取决于被测电的负荷电流 与二次 电流大小无关 2 电流线圈的阻抗小 在正常情况下 接近于短路状态运行 2 根据 导体和电器选择设计技术规定 3 20KV 屋内配电装置的电流互感器 应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 及以上配电装置的电流互感器 宜采 用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器 在有条件时 应采用套管式电流互 感器 3 根据 电力工程电气设计手册 电气一次部分 1 凡装有断路器的回路均应装设电流互感器 2 发电机和变压器的中性点 发电机和变压器的出口 桥形接线的跨条上 等也应装设电流互感器 3 对直接接地系统 按三相配置 对非直接接地系统 依具体要求按两相 或三相装配 电流互感器的选择条件 NSN UU 1 MAXNI II 我们分别选出 220KV 电流互感 器 二次侧电流型号为 5A 4 电流互感器的选择 1 一次回路额定电压和电流 UN1 UNs IN1 Imax 式中 UN1 IN1为电流互感器一次额定电压和电流 2 二次额定电流的选择 有 5A 和 1A 两种 一般弱电系统用 1A 强电系统用 5A 当配电装置距离控制室 较远时 为使电流互感器能多带二次负荷或减小电缆截面 提高准确级 应尽量 采用 1A 1 当电流互感器用于测量时 其一次额定电流应尽量选择的比回路中正常 工作电流大 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 的指示 2 电力变压器中性点电流互感器的一次额定电流应按大于变压器允许的不 平衡电流选择 一般情况下 可按变压器额定电流的 1 3 进行选择 3 中性点非直接接地系统中的零序电流互感器 在发生单相接地故障时 通过的零序电流较中性点直接接地系统小得多 为保证保护装置可靠动作 应按 二次电流及保护灵敏度来检验零序电流互感器的变比 当标准产品的变比不能满 足要求时 应向制造厂特殊订货 同时注意 电缆式零序电流互感器窗口应能通 过一次回路的所有电缆 母线式零序电流互感器的母线截面应按一次回路的电流 选择 其窗口尚应考虑有一根继电保护用的二次电缆要从窗口穿过 4 电流互感器种类和型式的选择 应根据安装地点和安装方式选择其型式 选用母线型时应注意校核窗口尺寸 3 电流互感器准确级和额定容量的选择 为保证测量仪表的准确度 互感 器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级 且互感器二次所接负荷应不大于该 准确级所规定的额定容量 3 3 4 高压 220KV 母线电流互感器的选择 额定电压为 220KV 计划选 LCWB7 220W 型电流互感器 其主要技术参数 如下表所示 表 4 7 LCWB7 220W 型电流互感器主要技术参数 型号 额定电 压 KV 最 高 工 作 电 压 KV 二 次 负 载 值 额定一 次电流 A 额定二 次电流 A 额定短时热稳 定电流 KA S 动稳定 电流 KA LCWB7 220W220 2 52 21250 5S440 20 50 100 其变比根据负荷电流的大小可选用 1250 5 2500 5 并应使 CT 一次额定电流 比正常工作电流大 1 3 热稳定电流 31 5KA 动稳定电流为 80KA 1 一次回路额定电压 220KV 2 一次回路额定电流的选择 变比的选择 仍选主变至 220KV 母线处的断路器所安电流互感器进行校验 此时 CT 的最 大持续工作电流在为 Imax 1 05PN UNcos 1 05x200 x1000 0 85xx220 648 38A3 CT 变比应选 1250 5 3 准确度级的选择 由于互感器要供给计费电能表用 所以全部选用 0 5 级即可满足 一般测量 仪表与保护装置宜分别接于不同的二次绕组 当一个二次绕组的容量不能满足要 求时 可将两个二次绕组串联使用或两个 CT 串联 4 母线 CT 二次负荷有 电流表 有功功率表 无功功率表 三相三线有功 电能表及三相三线无功电能表 最大相负荷阻抗 ra Pmax 2 55 25 0 102 2 2N I CT 为完全星形接线 连接线的计算长度为 LC L L 为电流互感器与测量仪表的距离 取 60 米 Z 2 2N S L Z ra rc 1 75x10 8 x60 2 0 102 0 1 2N 1 01 x10 6 m 2 1 01 mm 2 选用标准截面为 1 5mm 的铜线 2 3 3 5 发电机 15 75KV 出口电流互感器的选择 1 两台机均选用相同的 CT 且根据不同的用途 每台发电机分别在首尾端各 选用四组 CT 且准确度不同 Imax 200 x1000 0 85x15 75x 8625A Ue 15 75KV3 选用 LRZ 20 型电流互感器 其参数如下 电压 20KV 变比 12000 5 2 4 1s 热稳定倍数 40 动稳定倍数 90 2N Z 2 准确度级的选择 电度计量用电流互感器 选用 0 2 级 电流测量用电流互感器 选用 0 5 级 继电保护用电流互感器 选用 B 级 3 3 6 双绕组主变压器套管电流互感器的选择 1 高压套管电流互感器的的选择 1 选用 LRD 220 型套管 CT 变比 600 5 二次负荷 100VA 2 准确度级的选择 选用 0 5 级 2 高压中性点电流互感器的选择 1 选用 LRD 110 型套管 CT 变比 600 5 二次负荷 100VA 2 准确度级的选择 选用 D 级 4 4 7 三绕组高厂变高压主侧套管电流互感器的选择 选用 LR 35 B 型套管 CT 变比 1500 5 二次负荷 50VA 准确度级的选择 选用 0 5 级 第 4 章 发电厂自用电接线设计 4 1 厂用电设计的基本要求和原则 厂用变压器容量选择的原则 1 变压器原 副边额定电压必须与引接电源电压和厂用网络电压相一致 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 因此对高压厂 工作变压器的容量应按高压厂用电计算负荷的 110 与低压厂用电计算负荷之和 进行选择 4 2 高压厂用变压器的选择 分裂变压器正广泛运行于大型火电厂的厂用变压器和水电厂的升压变压器中 随 着电力工业的发展 发电机单机容量日趋增大 从而使厂用负荷增加 要求其厂用变 压器的容量增大 同时 由于目前一般都采用轻型的厂用断路器 出于安全和经济上 的考虑 又要求厂用容量 特别是短路容量要小 厂用接线尽可能的简单可靠 为了 减少短路电流 合理地选择轻型电器 可选择计算阻抗较大的接线和运行方式 在发 电厂厂用电接线中 厂高变采用低压分裂绕组变压器 由于分裂绕组变压器在正常和 低压侧短路时其电抗值不同 从而起到限制短路电流的效果 分裂变压器是多绕组变压器中的一种特殊形式 和普通多绕组变压器不同点 在于 它的低压绕组中有一个或几个绕组分裂成额定容量相等的几个支路 这几个支 路没有电气上的联系 而仅有较弱的磁的联系 在电力系统中 用得比较多的是双绕 组双分裂变压器 它有一个高压绕组和两个分裂的低压绕组 分裂绕组的额定电压和 额定容量相同 它们的总容量等于变压器的总容量 低压线圈分裂后 可以大大地增加高压线圈与低压线圈各分裂部分之间 以 及低压线圈分裂后的各部分之间的短路阻抗值 这对限制网络的短路电流 节省建设 投资与占地面积有着一定的实际经济意义 因而分裂变压器正在电力工业中被广泛采 用 分裂变压器与普通变压器 按其结构看 几乎没有什么区别 其区别仅仅是在各铁 芯柱上的低压圈线本身 没有串联或并联而将其始端和终端各自引出 无论采取哪种 结构方式 其分裂的二次绕组之间磁的耦合是比较弱的 因此 对分裂变压器的基本 要求是 1 低压绕组线圈分裂的几个部分与高压线圈的绝缘结构 要求有足够的电气强 度 2 低压线圈每一部分与高压线圈之间的阻抗值要相等 3 使用时 低压线圈的每一部分可分别接到发电机或电动机上 且可同时运 行 也可单独运行 具有相同额定电压的分裂线圈可以并联运行 4 结构要简单 尽可能接近无分裂线圈变压器的结构 当然 分裂变压器比起普通 无分裂 变压器 在相同容量 电压等级 调压范围 及级数 总损耗和短路电压等情况下 相比 材料消耗较多 包括硅钢片 线圈用铜 铝 量等 从而使变压器的成本有所增加 4 2 1 高压厂用变型号的选择 对于分裂式变压器 其容量有如下关系 高压绕组 Sts1 SC St 分裂绕组 Sts2 SC 其中 SC 厂用变压器分裂绕组计算负荷 KVA St 分裂绕组 2 分支重复计算负荷 KVA Sts1 厂用变压器高压绕组额定容量 KVA Sts2 厂用变压器分裂绕组额定容量 KVA 高压绕组 200 x7 x110 0 85 20 70MVA 低压绕组 200 x4 x110 0 85 10 355MVA 所以 查阅 电气设备手册 后 本次设计的两台高厂变的容量均选择为 25MVA 接线组别为 12 12 其冷却方式为自然循环风冷 高厂变型号为 SFF3 25000 15 户外型 4 2 2 厂用高压备用变压器的选择 根据厂用高压备用变压器的容量不应小于最大一台高压厂用工作变压器的容量 所以高备变的容量选择为 31 5MVA 为了能更好的调整异常情况下高压厂用段的电 压 高备变的高压侧应设置能远动带电调压装置 所以高压侧应为星形接线 调压范 围应为 7x2 5 接线组为 Y0 11 12 其冷却方式为自然循环风冷 高备变的型 号为 SFFZ3 31500 220 户外型 高厂变 高备变的参数 第 5 章 短路电流计算 所选发电机的主要技术参数 表 6 1 发电机的参数 型号 额定功 率 MW 额定电 压 KV 额定电 流 A 功率因 数 XdX d X d QFQS200 220015 7586250 851 940 240 14 QFQS200 2 北京重型电机厂生产 发电机冷却方式为水氢氢型 即定子绕组为 水直接冷却 转子绕组为氢直接冷却 定子铁心为氢表面冷却 5 1 短路电流计算的目的 在电力系统中 短路故障造成发电机功率不平衡而失去同步 给系统带来很大危害 其中短路的形式分为三相短路 两相短路 单相短路接地 两相短路接地 在四种短路形式 中 三相短路时短路电流最大 短路故障使电源供电回路的总阻抗减小 产生暂态过程 电 流增加超过额定电流值很大 短路点产生电弧烧坏电气设备 并引起电力网络中电压降 低 在靠近短路点部分用户的用电设备破坏 功率发生变化 当机械功率大于输出的电 磁功率时 发电机的转速增加 破坏电力系统的稳定性 引起大片地区的停电 计算短路 电流的目的是选择电气设备的依据 是比较选择电力系统接线图的依据 5 1 1 短路电流计算的基本情况 1 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行 相位角相等 频率相同在短路前电 力系统的电势和电流是对称的 2 以变压器为理想变压器 铁心处于饱和状态 电抗值不随电流的变化而变化 3 输电线路的分布电容可省略不计 4 应考虑对短路电流值有影响的所有元件 不考虑短路点的电弧电阻 5 采用平均电压 这样在计算短路电流时 可减小误差 计算发电机 变压器 线路等元件的电抗 5 2 短路计算点的确定及短路电流的计算 1 发电机出口发生短路 d1 2 高压母线上发生短路 d2 3 双回线路末端发生短路 d3 设计技术条件 技术参数如下 1 发电厂建设规模 1 类型 凝汽式火电厂 坑口电厂 2 最终容量 台数 2 200MW Un 15 75kv Tmax 7000h 年 2 本厂与电力系统的连接情况 1 本厂在电力系统中的作用 承担全部负荷 为主力电厂 2 本厂与系统以 220kv 两回线长 220km 的线路连接 3 系统运行容量 S max 1223MVA S min 1023MVA X max 0 09229 3 发变组保护出口 出口过流保护整定时间 4s 后备保护 主保护开断时间由 选出的设备而定 厂用电率 7 4 环境条件 海拔高度 1000m 雷暴日数 30 日 年 地震烈度 3 级 土壤电阻率 p 1 1000 cm 污秽等级 0 级 该地区人少地多 电厂不占用良田 有出线走廊 交通方便 系统各元件电抗标幺值的计算 选取基准功率 SB