厂用电流电气主接线设计毕业论文.docx

厂用电流电气主接线设计毕业论文目 录内容提要ISmmaryII第一部分 设计说明书11 电气主接线设计11.1 主接线的设计原则和要求11.2 电气主接线的设计21.3 发电机的选择51.4 主变压器的选择52 厂用电设计72.1 厂用电设计的要求82.2 厂用电设计的原则82.3 厂用电接线的最终确定93 短路电流计算113.1 短路电流计算的目的和规定113.2 短路计算步骤124 电气设备选择与校验154.1 电气设备选择的一般原则154.2 断路器的选择及校验174.3 隔离开关选择与校验194.4 电压互感器选择204.5 电流互感器的选择与校验224.6 高压熔断器的选择与校验234.7 母线的选择与校验244.8 500kV进出线的选择与校验264.9 接地开关的选择与校验275 配电装置设计295.1 配电装置的分类及其要求295.2 配电装置的设计原则及步骤306 防雷保护设计336.1 避雷器的类型及作用336.2 避雷器的选择337 发电机、主变保护设计357.1 发电机保护357.2 变压器保护41第二部分 设计计算书428 短路电流计算428.1 K1点短路电流计算428.2 K2点短路电流计算468.3 K3点短路电流计算479 电气设备的选择与校验计算519.1 断路器校验计算519.2 隔离开关校验计算529.3 互感器校验计算539.4 母线及接地开关校验计算53总 结56参考文献57致谢58附录59第一部分 设计说明书1 电气主接线设计1.1 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据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。因此，主接线的设计必须根据电力系统、发电厂或变电站的具体情况，全面分析，正确处理好各方面的关系，通过技术经济比较，合理地选择主接线方案。电气主接线设计的基本要求：主接线应满足可靠性、灵活性、经济性和发展性等四方面的要求。（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。 大型机组突然停运时，是否会危及电力系统稳定运行。（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。 扩建方便。在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过渡到最终接线，使在扩建时，一次和二次设备所需的改造最少。（3）经济性 在满足技术要求的前提下，做到经济合理。 节省一次投资：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。 占地面积少：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。（4）发展性主接线可以容易地从初期接线方式过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，完成过渡期的改扩建，且对一次和二次部分的改动工作量最少2。1.2 电气主接线的设计1.2.1 主接线的设计步骤首先分析原始资料，拟定可行的主接线方案。根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，拟定出若干可行方案，内容包括主变压器型号、台数和容量，以及各级电压配电装置的接线方式等。并根据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优缺点，淘汰较差的方案，保留较好方案。其次对技术上较好的方案进行经济计算，选出最佳方案。各主接线方案都应该满足系统和用户对供电可靠性的要求。最后绘制电气主接线图。按工程要求，绘制工程图，途中采用全国通用的图形符号和文字代号，并将所有设备的型号、发电机的主要参数、母线及电缆截面等标注在图上。图上还应示出电压互感器、电流互感器、避雷器等设备的配置及其一次接线方式，以及主变压器接线组别和中性点接地方式等2。1.2.2 原始资料给定工程情况（1）类型：区域性凝气式火电厂，远离负荷中心；（2）工程装机容量和台数：2600MW；（3）发电厂在电力系统中的地位和作用：承担基荷电厂；（4）发电厂联入系统的电压等级为500kV，出现回路数2回；（5）电力系统装机容量为10000MVA，系统短路容量或归算后的标幺值电抗为0.212（100MVA为基准）；（6）厂用电率：6%，COS=0.9，最大负荷利用小时数7000小时/年；（7）环境条件：当地年最高温度38，年最低温度-2，最热月平均最高温度2，最热月平均地下温度1，当地海拔高度100米，当地雷暴日14日/年。1.2.3 分析原始资料确定接线方式（1）为使生产管理 及运行检修方便，一个发电厂内单机容量以不超过两种为宜，台数以不超过6台为宜，且同容量的机组应尽量选用同一型式。（2）年最大负荷利用小时数在7000小时以上，其主接线应以保证供电可靠性为主进行选择。（3）发电厂远离负荷中心，绝大部分电能向系统输送，与系统之间则采用双回强联系方式。（4）500kV电网中性点采用直接接地，从而决定了主变压器中性点也采用直接接地。发电机中性点采用经接地变压器接地。（5）对500kV电压等级的主接线可以采用双母线四分段带旁路接线或二分之三断路器接线3。1.2.4 电气主接线方案方案一：500kV侧采用双母线四分段带旁路接线。方案一采用双母线四分段带旁路母线接线。在每一回路的线路侧装一组隔离开关接到旁路母线上，而旁路母线再经旁路断路器及隔离开关接至两组母线上。要检修某一线路断路器时，基本步骤是：先合旁路断路器两侧的隔离开关，再合旁路断路器对旁路母线进行充电与检查；若旁路母线正常，则待修断路器回路上的旁路隔离开关两侧已为等电位，可合上该旁路隔离开关；此后可断开待检修及其两侧隔离开关，对断路器进行检修。此时该回路已通过旁路断路器、旁路母线及有关旁路隔离开关向其送电。该接线型式的特点是：供电可靠。运行灵活，扩建方便。所用设备多，配电装置复杂。占地面积增加，且旁路断路器继电保护较复杂。方案二：500kV侧采用二分之三断路器接线。方案二采用二分之三断路器接线形式，即3/2接线。再接线中每2条回路共用3台断路器，每串中间的一台断路器为联络断路器。正常运行时，每组母线和全部断路器都投入工作，形成多环供电，因此，具有很高的可靠性和灵活性。其主要特点是，任一母线故障或检修，均不致停电，任一断路器检修也不引起停电，甚至两组母线同时故障的极端情况下，功率仍能继续输送。一串中任何一台断路器退出或检修时，此时仍不影响其他元件的运行。这种接线运行方便、操作简单，隔离开关只在检修时作为隔离电器用2。1.2.5 比较两个方案双母线四分段带旁路母线接线在正常时母线和分段断路器均合上，四个分段同时运行，每段母线上均接有1/4左右的机组和负荷。这样，当任意一段母线故障时只影响1/4电源和负荷停电；当任一母线或分段断路器故障时，只影响一半左右的电源和负荷停电。但是当母联断路器故障（短路）或一组母线检修而另一组母线故障（或出线故障，断路器拒动）时。这一缺点对于大容量电厂和500kV系统的影响尤为严重。在断路器的使用方面，如果采用专用旁路断路器或进出线数少于8回采用四分段接线方式时，每回线占用断路器数多于一个半。因此，在机组及出线数数较少时，不宜采用双母线四分段接线方式。此外，研究结果指出，四台机组和四回出线的电厂采用双母线四分段带旁路与二分之三断路器接线相比，无论是500kV送点线路还是发电机变压器回路，二分之三断路器接线的可靠性指标（包括故障和停运时间）都比双母线四分段带旁路母线要好。其次，就故障后果而言，二分之三断路器接线方式没有切除三个及以上回路的可能，而双母线四分段存在这种可能。二分之三断路器接线在国内330kV500kV系统中的应用日益增多，已显示出这种接线方式的优越性，并逐渐积累了不少运行经验。它既是一种双母线接线，又是一种多环接线。二分之三断路器接线与双母线带旁路母线比较，隔离开关少，配电装置结构简单，占地面积小，土建投资少，隔离开关不当作操作电器使用，不易因误操作造成事故。对于这两种电气主接线的技术经济比较，建设投资费Z与年运行费最小的方案优先选用。若投资Z大的方案而年运行费小，则应进一步计算比较。具体方法采用静态比较法。所谓静态比较法，其基本思想是：不考虑设备，材料，人工等费用随时间的变化，认为费用与时间是无关的，因而只是对各种费用按固定价值分析比较，包括抵偿年限法，年计算费用两种。此处采用抵偿年限法。目前我国的标准抵偿年限为5-8年。当N小于5-8，选用投资大的方案一；反之则选用年运行费低的方案二。抵偿年限法：即两方案比较时，若投资Z1Z2,而年运行费1SDL=640(VA) SN为电压互感器额定容量,满足要求，合格9。4.7 母线的选择与校验4.7.1 分相封闭母线的选择与校验（1）发电机出口分相封闭母线的选择发电机出口处最大持续工作电流的确定：已知PNG=600(MW) UNG=20(kV) cosNG=0.9所以发电机出口处最大持续电流为Ig.max=PNG3UNGcosNG=6003200.9=19.25(kA)封闭母线的额定电流：INF=K1.K2.IN K1=1.05 （发电机电压波动修正值） K2=1.05 （裕度）所以 INF=1.051.0519.25=21.23(kA)则可选择如表4-7所示型号。表4-7 封闭母线型号绝缘水平(kV)型号额定电流（A）动稳定电流(kA)4s 热稳定电流(kA)尺寸(mm)导体90016外壳直径相间距离中心高度24外壳140082200056022014001800970（2）厂用变高压侧封闭母线的选择厂用变高压侧最大持续工作电流的确定是根据厂用主变的额定电流确定的。，UN=22(kV)Ig.max=1.0550322=1.378(kA)则可选择如表4-8所示型号9。表4-8厂用变高压侧封闭母线的型号型号额定电流(A)动稳定电 流(kA)2S热稳定电流(kA)外壳尺寸母线导体尺寸外壳厚度导体15010外壳70051200209 209650515010厂用高压侧封闭母线的校验与发电机出口封闭母线的校验方法相同。4.7.2 500kV母线的选择与校验一般规定，20kV及以下回路正常工作电流在4000A及以下时，宜选用矩形导体；40008000A时，宜选用槽形导体。110kV及以上高压配电装置，当用硬导体时，宜选用铝合金管形导体。500kV硬导体可采用铝锰合金管形导体，固定方式采用支持或吊式。主变压器出口最大持续工作电流：根据最大持续工作电流和母线的位置，选择铝锰合金管形导体，型号如表4-99。表4-9 500kV母线的型号导体尺寸 (mm)导体截面(mm2)导体最高允许温度为下值时的载流量（A）截面系数W(cm3)惯性半径ri(cm)惯性矩Ff(cm)+70+8060/54539124010727.292.0221.94.8 500kV进出线的选择与校验4.8.1 500kV出线选择本电厂采用500kV两回出线，电厂出线回路的最大持续工作电流Ig.max，除考虑正常负荷电流外，还考虑事故状态下两台600MW机组用一回线送出功率。单台发电机的额定容量：SN1=666.67(MVA)高压厂用工作变压器额定容量：（共2台工作）500KV出线负荷：S=SN1-SN2-S厂用=2666.671-6%=1253.3(MVA)出线负荷电流：Ig.max=2S3Ubn=21253.3335002=1.4472(kA)按经济电流密度选择截面： Sj=Ig.maxj （j经济电流密度；Sj经济截面）由查得根据最大持续工作电流选择钢芯铝绞线，型号为LGJQ-400，参数如下表4-109。表4-10 500kV出线的型号导线型号最高允许温度 股数/股径（mm）截面(mm)直流电阻/kM拉断力（9.8N）安全电流（A）+70+80铝钢铝钢综合LGJQ-40082583654/3.047/3.0439249.54410.08119008454.8.2 500kV主变压器进线选择由于发电机和变压器在电压降低5%时，其出力不变，故进线最大工作电流为1.05。根据上求出的最大持续工作电流求导体的截面：（取1108mm2）选择单根导体：LGJQ-600，安全电流为1090A.校验略，方法同上9。4.8.3 高压厂备用变压器进线选择最大持续工作电流：导体经济截面：选择导线型号：LGJ-95，安全电流：330A。校验略9。4.9 接地开关的选择与校验4.9.1 选择原则为保证检修安全在断路器的两侧和母线等处，皆应装有手动或电动的接地开关。快速接地开关的作用相当于接地短路器，可就地和远方控制。一般下列情况需要装设快速接地开关。停电回路的最先接地点，用来防止可能出现的带电误合接地造成封闭电器的损坏。利用快速接地开关来短路封闭电器内部的电弧，防止事故扩大，一般为分相操作