发电厂电气部分课程设计报告

四川大学网络教育学院专业课程设计标题哈尔滨热电厂电气主接线系统学校运营大学四川大学电气信息来源学习中心黑龙江松花江森林五峰专业水平升级年薪0709学生名字张辉学号DH1072r70012011年2月18日一、设计标准和原始数据分析哈尔滨热电厂环境概述1.1地理位置哈尔滨热电有限公司位于哈尔滨市动力区安东街125号。哈尔滨是中国黑龙江省的首都，也是中国东北北部的政治、经济、文化中心，也是我国都城市中心地区最大、人口第二的大城市，哈尔滨位于东北亚中心，是欧亚大陆桥的明珠，是欧亚大陆桥和公共走廊的第一个重要枢纽。1.2交通条件铁路：铁路主要由滨田、滨水、滨州、滨湾、拉宾5条铁路连接国内。道路：102国道(京下高速公路)、202国道(哈-大连)、221国道(哈-东江)、301国道(满洲里-绥芬河)4国道，径向通往全国各地。有哈尔滨-大庆，齐哈尔；哈尔滨-牡丹江，绥芬河；哈扎穆斯，鹤岗三号高速公路。水路：哈尔滨水道横跨松花江、黑龙江、乌龙江、乌苏里江、余万江，与俄罗斯远东的部分港口连接，通过水路、江海运输线，从东到鞑旦海峡，船只可以直达日本、朝鲜、韩国、东南亚地区。1.3企业现状哈尔滨热电有限责任公司，我国第一家自行设计、制造和安装的高温、高压火力发电厂，股东分别是黑龙江省电力有限公司、哈尔滨能源投资公司、黑龙江电力开发公司、黑龙江电力股份有限公司等。1.4气象条件哈尔滨位于最北端，是我国纬度最高、气温最低的大城市。四季分明，冬天又长又冷，夏天看起来又短又凉爽。哈尔滨的集中降水从每年7月到8月，集中降雪从每年11月到第二年1月。年均气温为3.6 。最冷的一月份，平均气温在零下13.2 到零下24.8，最热的七月份，平均温度为18.1 到22.8 。2.原始数据2.1毕业设计原始资料：1.发电站以初级设计完成了3台100MW汽轮发电机。2.220KV和110KV两段电压连接到系统，有4个220KV插座，每个插座的最大进给容量为50MVA、220kv电压等级最大负载250MW、最小负载200MW、110KV插座3次，每个插座35MVA。工厂没有6-10kv和35KV插座。2.2毕业设计任务1.完成电气主接线形式的比较、选择。完成主变压器容量计算、表数和型号选择。执行完成电气设备选择所需的短路计算。2.3毕业设计的主要技术指标、要求和内容1.系统阻抗在最大操作模式下()，与110KV系统的接触阻抗为0.025，与220KV系统的接触阻抗为0.065，这两个系统均被视为无限容量系统。发电机参数：型号QFN-100-2。二、电气主接线设计主要电气布线是电厂电气设计的主要部分，也是构成电力系统的主要连接环节。2.1电气主接线的说明1.单元接线“无母线”是接线中最简单的形式，也是使用更多设备的所有主接线基本格式中最简单的一种。在本设计中，单位容量为300MW，因此发电机出口使用闭合总线，不需要安装断路器以减少分离点。此类设备布线可以避免由于额定电流或短路电流过大而在选择断路器时制造条件或价格高而引起的困难。带专用旁路断路器的单总线分段旁路总线布线优点：正常运行时，旁路断路器和每个插座电路的旁路隔离开关分开。旁路总线不带电，通常两侧的开关关闭，在维护时两个彼此是热备盘。维护QF时不要停电。可靠性高，操作简单。缺点：旁路断路器投资增加。3.单父段线路段断路器用作旁路断路器的接线优点：减少设备，节省投资。同样，可靠性高，操作容易。4.双母线接线优点：电源可靠，调度方法比较灵活，增设方便，考试方便。缺点：220KV电压等级容量大，停电影响广，双总线布线有局限性，操作复杂，对工作人员要求高。双总线带旁路总线接线优点：提高电源的可靠性，易于操作，维护断路器时防止停电，不影响双总线的正常运行。缺点：再装一个断路器，增加投资和安装空间，使故障更容易1 2 3。2.2制定两个方案第一种情况是在10.5KV侧使用单元布线，在110KV侧对单总线段使用专用旁路设备，在220KV侧使用双总线设计。主接线如图2-1所示。图2-1第一方案的主接线图第二种情况是在10.5KV侧使用单位布线，在110KV侧兼用单安培段断路器，使用旁路断路器，在220KV侧使用双总线带旁路。主接线如图2-2所示。图2-2第二方案的主接线图这两个方案综合比较如下(例如，表2-1)表2-1方案比较方案项目案例1案例2可靠性1)220KV布线简单，设备本身故障率低。2)220KV故障，停电时间长。1)220KV高可靠性；两个主变压器运行，防止在变压器维护或故障时关闭任何级别的电压，提高可靠性。灵活性1)220KV操作模式比较简单，灵活性差。2)各种电压等级布线方便扩展和发展。3)110KV操作过程复杂1)各电压等级接线的灵活性好。2)220KV电压级布线易于扩展和自动化。3)110KV的操作过程比较简单经济实惠1)220KV设备相对较少，投资小。2)110KV增加了对旁路断路器的投资1)220KV设备相对较多，投资大。2)110KV设备少，投资小综合考虑了两种主要接线的可靠性、灵活性和经济性，通过辨证，确定了第二种方案为设计最终方案。三、短路电流计算3.1短路电流计算的目的在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流表是重要的连接环节。计算的目的主要是：1.选择电力的主接线时，将进行必要的短路电流计算，以比较各种接线方式或确定接线是否需要采取限制短路电流的措施。2.选择电气设备时，为了确保设备在正常运行及故障情况下的安全可靠的工作。另外，如果努力节约资金，就要按照段落条件彻底验证。3.设计住宅外高压配电装置时，应根据短路条件验证双绞线之间和相对安全距离。4.继电保护方法的选择和设定计算基于各种短路的短路电流。接地装置设计，还需要短路电流。3.2短路电流计算条件1.基本假设：(1)正常运行时，三相系统对称运行(2)所有电流的电动势相位角度相同(3)电源系统中的所有电源均在额定负载下工作(4)段落发生在短路电流最大的瞬间(5)不考虑短路点的衰减时间常数和低压网络的短路电流，省略元件的电阻(6)不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流(7)组件的技术参数是额定值，与参数错误和调整范围无关(8)省略了输电线路的电容2.一般规定(1)导体电气装置动态稳定性、热稳定性和断电电流使用的短路电流根据本工程设计计划容量进行计算，应考虑电力系统远景开发计划。(2)选择导体和电气用短路电流，应考虑在电气设备连接的网络中起反馈作用的异步电动机的影响和电容器补偿装置中放电电流的影响。(3)选择导线和电气装置时，对于没有电抗回路的计算短路，必须在正常布线模式下选择最大短路电流位置(4)导体和电的动态稳定性、热稳定性和电的截止电流一般计算为三相短路。3 4系统原理图等效电路图3-1:图3-1等效电路图设定MVA。计算每个元件的座标或值。发电机：110KV和220KV:双绕组t:由于三面容量相同，主变压器绕组的阻抗计算如下：变压器绕组阻抗标准或值：点短路时，简化电路图如下：每个元件标记或值为：图3-2简化的等效电路图图3-3简化的等效电路图图3-3的分支执行y-转换，如图3-4所示将图3-4的分支转换为星形网络，以找到每对电源点的旋转、移动电抗(图3-5):图3-4星形网络转换图3-5为每个电源单独计算的等效电路图)，以获取详细信息)，以获取详细信息根据无限大功率电源，处理220KV和110KV侧时，电流标准值为：发电机计算电抗：汽轮发电机计算电抗计算曲线、电流标准或值如下：0s时：所以：著名的值：冲击电流：段落容量：MVA1.65s时：有名的值是：KA对于0.825s:有名的值是：KA(2)如果点短路，则图3-6、图3-7和图3-8可以简化为图3-9所示的计算。图3-6等效电路图图3-7简化的等效电路图图3-8简化的等效电路图图3-9简化的等效电路图220KV和110KV侧，短路电流标准值，取决于无限大功率电源：发电机计算电抗：汽轮发电机计算电抗计算曲线、电流标准或值如下：0s时：所以：著名的值：冲击电流：段落容量：MVA1.54s时：有名的值是：KA0.77s时：有名的值是：KA(3)点短路时简化为图3-10的图3-11:图3-10等效电路图图3-11 y-转换图3-12简化的等效电路图切换图3-11中的分支，然后断开c电源，如图3-12所示。转换分支，如图3-13所示。)，以获取详细信息图3-13每个电源单独计算的等效电路图)，以获取详细信息)，以获取详细信息根据无限大功率电源，处理220KV和110KV侧时，短路显示值如下：发电机计算电抗：发电机计算电抗检查计算曲线、电流标准或值如下：0s时：冲击电流：段落容量：1.55s时：有名的值是：KA对于0.775s:有名的值是：KA(4)如果点短路，则在图3-14和图3-15中，y-转换执行到图3-16所示的：图3-14等效电路图图3-15简化的等效电路图图3-16 y-转换图点b假定为无限大功率电源，可以分离，如图3-17所示。图3-17分割电源图然后执行分支的-y转换，如图3-18所示。图3-18 -y转换图整理图3-18，然后将其中的分支转换为y-，图5-19:图3-19分割电源图图3-19中的分为无限大功率电源。使用单位电流法寻找传输阻抗。电动势为0，假设为点供电，每个分支通过单位电流，如图3-20所示。假定为电抗，不考虑相位问题时，电压和电流的有效值为：5.646图3-20找到传输阻抗和电流分布系数图表：其中电源被视为无限大功率电源。电流标准或值如下：发电机计算电抗：根据汽轮发电机计算电抗计算曲线，电流标准或值为：0s时：有名的值：冲击电流：段落容量：1.65s时：有名的值是：KA对于0.8255s:有名的值是：KA(5)点的短路计算与点的计算相同。短路计算结果如下：表3-1短路计算结果段落点基准电压短路电流(0小时)冲击电流短路容量短路电流(小时)短路电流(小时)(KV)(卡)(卡)(MVA)(卡)(卡)K110.572.482