中型发电厂电气主接线设计

电气主接线设计1.1原始资料分析设计发电厂为中型凝汽式发电厂，其容量为2100 2300=800MW，占电力系统总容量800/(3500 800)100%=18.6%，超过电力系统检修预备8%15%和事故预备容量10%的限度，说明该厂在未来电力系统中的作用和地位是很重要的， 年利用时数为5000h，小于电力系统电机组的平均最大负荷利用时数(2006年中国电力系统发电机组年最大负荷利用时数为5221h )。 该厂为凝汽式发电厂，电力系统主要承担腰部负荷，因此无需重视其可靠性。从负载特征和电压水平可知，10.5kV的电压下负载容量不大，共有6次电缆供电线，与100MW发电机的机端电压相同，最好采用直流供电线。 300MW发电机机端电压为20kV，预计采用单元布线形式，不设置发电机出口断路器，有助于节约投资和简化配电装置配置，110kV电压级的线路数为5次，为了保证检修线路断路器不停电， 最好采用带2母线旁路的母线接线形式，220kV和系统有4次路径，本公司发出最大可能电力的是800-200-25-8008%=511MW，预定采用双母线段接线形式。1.2主配线方案的制作在分析原始资料的基础上，根据电气布线的可靠性、柔软性、经济性等基本要求进行综合考虑。 满足技术要求，以积极的政策为前提，以该技术为先进、供电安全、经济合理的主接线方案为目标。发电、供电可靠性是发电厂生产的首要问题，主接线的设计首先要保证满载、供应充足、发电能力不会下降。 同时，为了保证电力供给的连续性，尽量减少传输能量的损失，根据原始资料的分析，制定主要的接线方案如下。(1)10.5kV电压级：线路多，考虑到发电机单体的容量为100MW，相关设计规程远大于选择单母线段接线的各段不得超过12MW的规定，应确定为双母线接线形式。 将100MW单元与2台母线连接，剩馀电力通过主变压器输送至高一级电压110kV。 2台100MW单元均与10.5kV母线连接，因此存在较大的短路电流，为了选择轻量电气设备，必须在各电缆馈线上设置导线电抗器。(2)110kV电压级：线路次数超过4次，线路断路器为了保证该电路不停电，采用带双母线旁路母线的接线形式，保证其供电的可靠性和灵活性。(3)220kV电压级：线为4次，考虑到目前断路器的免维护，减少投资，采用双母线分段接线。 用两台三绕组变压器连接10.5kV和110kV的电压，提高可靠性。 2台300MW单元与变压器构成单元配线，直接向220kV电力系统输送电力。1.3发电机和变压器的选择(1)发电机选型：通过查阅资料，两台100MW发电机选用QFQ-100-2型，两台300MW发电机选用QFSN-300-2型。 具体参数如下表所示表1-1发电机参数型号额定功率/MW额定电压/kV功率因数电抗(标准值) Xd 发电机G1、G2QFQ-100-210010.50.850.124发电机G3、G4QFSN-300-2300200.850.143(2)变压器选择： 220kV绕组变压器选择SFP7-360000/220、3绕组变压器选择SFPS7-180000/220/110/10。 具体参数如下表所示表1-2变压器参数型号额定容量连接组损失空载电流阻抗电压(% )无负荷短路双绕组变压器SFP7-360000/220360MVAYnd11战斗机180KW828KW0.7%13.1三绕组变压器SFP7-180000/220/110/10180MVAynynynynd11178KW650KW0.7%14.023.07.01.4年驾驶费用的计算(1)双绕组变压器P0=180KW Q0=2520KvarPK=828KW QK=47160KvarS=527MVA SN=360MVAtmax=4500h/a T=5000h/aK=0.02 n=2 =0.32元/(kWh )a1=n (p0kq0) tmax/n (PKKqk ) (s/sn )=10844166(kWh )(2)三绕组变压器P0=178KW Q0=1260KvarP1k=650KW P2k=650KW P3k=650KWq1k=27000 kvarq2k=-1800 kvarq3k=14400 kvar=5000 h/a=4500 h/a=5000 h/aT=5000h/a n=2 K=0.02a2=n (p0kQ0 ) t1/n (p1kq1k ) t1max (p2kq2k ) t2max (p3kq3k ) t3max =8733500(kWh )C=(A1 A2)=626.5万1.5电气主接线图见附录1短路电流计算2.1概要电力系统中常见的短路故障为三相对称短路、两相短路、单相接地故障。 其中三相短路电流的计算是为了选择QF、QS、母线等电气设备进行验证，二相短路电流用于调整继电保护装置。短路发生后，短路电流的值发生变化，变化的状况取决于系统电源容量的大小、短路点远离电源、系统内的发电机是否带有电压自动调整装置等。 根据短路电流的变化，电力系统通常分为无限电容系统和有限电容系统。无限电容系统的短路电流的计算，在使用短路电路总阻抗法计算的有限电容系统的短路电流的计算中采用运算曲线法，这需要网络的等效变换。在此次设计中，短路电流的计算涉及这两个方面。2.2系统电气设备电抗的标准值或值的计算系统基准值100MVA、基准电压=(1)发电机电抗值的计算是100MVA发电机的电抗值吗X*G1=0.1241000.85/100=0.105300MVA发电机的电抗值X*G2=0.1431000.85/300=0.422(2)变压器电抗值的计算双绕组变压器电抗的比例或值X*T1=0.131100/360=0.036(3)三绕组变压器电抗值uk1%=1/2 uk (1-2) % uk (3-1) %-uk (2-3) % =15uk2%=1/2 uk (1-2) % uk (2-3) %-uk (3-1) % =-1.0uk3%=1/2 uk (3-1) % uk (2-3) %-uk (1-2) % =8. 0X*T2.1=0.15100/180=0.083X*T2.2=(-0.01)100/180=-0.006X*T2.3=0.08100/180=0.044(4)系统换算为220kV侧的电抗的比例或值：2.3短路电流计算2.3.1系统简图2.3.2 220KV母线短路等效电路图如下所示简化后：短路电流的标准值： I*1=1/O.014 1/0.116=80.48短路电流： I1=I*1100/(3220)=21.1KA短路冲击电流： Ish1=1.92I1=56.7KA2.3.3 110KV母线短路等效电路图如下所示简化后：短路电流的标准值： I*2=1/0.029=36.2短路电流： I2=I*2100/(3110)=11.1KA短路冲击电流： Ish2=1.92I2=29.8KA2.3.4 10.5KV母线短路等效电路图如下所示简化后：短路电流的标准值： I*3=1/0.053 1/0.077=33.4短路电流： I3=I*3100/(310.5)=183.6KA短路冲击电流： Ish3=1.92I3=494.1KA第三章电气设备的选择3.1断路器的选择断路器的选择，不仅要满足各项技术条件和环境条件，还要考虑使设置的调整和运行的维护变得容易，在技术方面进行比较才能确定。 现在，根据我国断路器的生产情况，在电压电平为10kV220kV的电网中，通常选择少油断路器，但在少油断路器不能满足要求的情况下，可以选择SF6断路器。断路器选型的具体技术条件如下1 )额定电压检查：2 )额定电流选择：3 )切断电流： (短路电流有效值)4 )动作稳定： (短路冲击电流)5 )热稳定：隔离开关的选择检测条件与断路器相同，可适当降低要求。3.1.1 220KV侧断路器选择(1)双绕组变压器出口最大电流：I1max=1.05360000/(3220)=992A(2)三绕组变压器220KV侧最大电流：I2max=1.05180000/(3220)=496A流过母线的最大电流=2I1max=1984A短路电流：=21.1KA短路冲击电流： Ish1=56.7KA易于检测和验证，可选择SFM-220型断路器。表3-1 SFM-220型号断路器参数表型号额定电压额定电流额定切断电流额定接通电流热稳定电流3S投入时间固有栅极时间SFM-220战斗机220KV2000A40kA100kA40kA0.10.253.1.2 220kV断路器检查额定电压： UNUNS=220kV额定电流： IN=2000AImax=1984A额定切断电流： inbr=40ka=21.1 ka额定接通电流： INcl=100kAIsh1=56.7kA动态稳定检查： Ies=INcl=100kAIsh1=56.7kA热稳定检查： Itt=4800(kAS )tk=tpr2 ta tin=2.35s根据调查资料，Itk=18.4KA，Itk/2=17.45kAQk=(10Itk Itk/2)=749.8(kAS )，因此It t Qk选定断路器的热量稳定地满足需求。这个断路器满足了系统的需要。3.1.3 110KV侧断路器选择(1)母线最大电流：Imax=300000/(0.81103)=1968 A(2)三绕组变压器110KV侧最大电流：Imax=1.05180000/(3110)=992A短路电流： I2=11.1 KA短路冲击电流： Ish2=29.8 KA检测和检查简单，可选择LW6-110型断路器。表3-2 LW6-110型断路器参数表型号额定电压额定电流额定切断电流额定接通电流热稳定电流3S投入时间固有栅极时间LW6-110110KV2000A31.5kA80kA31.5kA0.040.0253.1.4 110kV断路器检查额定电压： UNUMS=110kV额定电流： IN=2000AImax=1968A额定切断电流： INbr=31.5kAI2=11.1kA额定接通电流： INcl=80kAIsh2=29.8kA动态稳定检查： Ies=INcl=80kAIsh2=29.8kA热稳定检测： It t=2976.8(kAS )tk=tpr2 ta tin=2.065s根据调查资料，Itk=19.28 kA Itk/2=18.0kAQk=630.3(kAS )所以It t Qk选定断路器的热量稳定地满足需求。这个断路器满足了系统的需要。3.1.5 10.5KV侧断路器选择(1)发电机出口侧最大电流IMAX=1.05100000/(310.50.85 )=6792 a(2)负载线的最大电流：Imax=42000/(310.50.8)=2886A(3三绕组变压器10.5KV侧的最大电流：Imax=1.0590000/(310.5)=5196A短路电流： I3=183.6 KA短路冲击电流： Ish3=494.1 KA易于检测和验证，可选择SN10-10型断路器。表3-3 SN10-10型号断路器参数表型号额定电压额定电流额定切断电流额定接通电流热稳定电流4S投入时间固有栅极时间SN10-10战斗机10.5KV8000A100kA230kA100kA0.10.153.1.6 10.5kV断路器检查额定电压： UNUNS=10.5kV额定电流： IN=8000AImax=6792A额定切断电流： INbr=100kAI3=183.6kA额定接通电流： INcl=230kAIsh3=494.1kA动态稳定检查： Ies=INcl=230kAIsh3=494.1kA热稳定性检查： It t=40000(kAS )tk=tpr2 ta tin=2.25s根据调查资料，Itk=192