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作电厂110kV一次系统设计【优秀机械机电毕业设计论文】【A6119】

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电厂 kv 一次 系统 设计 优秀 优良 机械 机电 电机 毕业设计 论文 a6119
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文档包括:

说明书一份,52页,19800字左右.

开题报告一份.

中期检查表一份.

翻译一份.


图纸共1张:电气接线图.dwg


内容简介:
本科毕业设计(论文) 中 英 文 对 照 翻 译 学 院 电气工程与自动化学院 专业名称 电气工程及其自动化 年级班级 2003 级 2 班 学生姓名 余小闯 指导老师 王玉梅 2007 年 06 月 13 日 1 东京电力 1000流输电工程系统设计 东京电力公司, 京 100本 ) 摘要 :东京电力公司是日本最大的电力公司。 1999 年,它建设完成 190 公里的1000电线路 (南北线 )和 240 公里的 1000电线路 (东西线 )。这些输电线路现在运行在 500会在 21 世纪 10 年代中叶升级到 1000这篇文章中,我们将介绍东京电力公司的特高压输电技术 和特高压系统设计 关键词 :交流特高压输电 (1,000:电力系统工程 :绝缘配合 :高速重合闸 1 简介 东京电力公司 (日本最大的电力公司,现在为包括日本首都东京在内的 39000平方公里的区域提供电力。电力销售量在 2001年一个会计年为 2760亿千瓦时,占整 个日本电力总需求的 33%,在 2001 年 7 月,最大电力高峰时达到了 东电的电力供电有以下几个特点 :首先,电力需求主要集中在首都东京,由于计算机的发展和普及,对电力质量的要求特别高。其次,发电厂的厂址必在远离过度拥挤的首都城区的地区。 过去的 20 年中,电力需求的发展已经超过了两倍。从七十年代中叶开始,东京电力公司就努力地扩大 500电网,但是在日本,要确保成倍的输电线路是非常困难的。在 500电线路增多的过程中需要解决短路容量问题。基于上述原因,决定建立输送容量是 500电线路的 3 到 4 倍的 1000输电线路。 图 1 受短路电流限制的输电容量提高的观念 2 东京电力在 1999 年建成了连接日本海边核电站和首都 (东京 )地区的1000电线路 (南北线 ),以及其它联接太平洋沿岸电厂的线路 (东西线 )。这些线路现在运行在 500等级,将会在 21世纪 10年代中叶提升到 1000 图 2 东京电力公司的 1000电线路 在 1000力系统设计中,很重要的就是通过使用避雷器来设置整个线路和变电站的绝缘配合。至于 1000电线路的结构方面,电晕放电导致的可听噪声 和无线电干扰的问题己经通过八分裂导线以及通过采用新高弹性的钢材料从而降低杆塔重量来解决。另一方面, 1000电站将建造在多山地区,由于环境融合和运输的原因必需考虑的尺寸的限制,所以有必要使设备尽可能紧凑。另外,还需要解决由于日本独特的环境条件带来的技术问题,如地震、盐污秽等。因此,从 1995 年就开始进行各种论证性试验。 在这篇论文里,将介绍我们日本的 1000电技术,如系统设计,输电线路结构以及变电站设备等。 2 1000电系统设计 为了实现 1000电系统,需要成熟的设计技术来处理我 们在较低电压系统没有碰到的由一些因素造成的现象,如随着电压等级提高,需要增加 而且 , 在 1000统中,经济、高可靠输电线路和变电站是最重要的。对设备的经济的绝缘设计,使其在系统产生的过电压必须抑制到范围从雷电冲 3 击到工频电压的合理的水平。东京电力进行了通过 拟程序对整个输电线路和变电站进行技术经济优化的 1000缘配合的研究。 此节,我们将介绍采用了高速接地开关的重合闸装置,作为解决 加问题和绝缘配合的措施之一。 图 3 使用了高速接地开关的快速重合闸 (1) 重合闸技术 快速 多相自动重合闸系统是减小双回 1000电线路损耗的可能性的最先进的技术。高速接地开关 (用来消除输电线路故障的二次电弧,在线路故障时对 1000换相双回路实现快速多相自动重合闸。 (2) 绝缘配合 (a)输电线路产生的过电压抑制为了减少 1000电系统的工程造价,很重要的就是使输电线路更加紧凑。决定杆塔尺寸主要因素就是系统中产生的操作冲击,包括合闸、分闸以及接地故障,必须尽可能地抑制这些操作冲击的水平。 在这些冲击中,接地故障冲击的产生和回路上的断路器的操作无关,还没有有效的方法来控 制它们,除非它们靠近变电站,可以在避雷器的帮助下减小(图 4)。相反,合闸和分闸冲击可以通过插入合闸电阻和分闸电阻来控制。这样,东京电力公司就可以控制合闸和分闸冲击在接地故障冲击以下的水平。 4 一般情况下,在 500统,通过增加合闸电阻,操作冲击可以控制在 2.0 在目前 1000统设计中,通过额外增加分闸电阻,使操作冲击水平已经降到接地故障冲击水平 (1.7 下。 图 4 接地故障冲击 图 5 带有分闸和合闸电阻的 b) 变电站产生的过电压的抑制 在变电设备的绝 缘设计中,主要考虑的过电压为雷电冲击过电压和暂态交流过电压 (关于雷电冲击,主要决定于安装经济合理尽可能多的高性能的避雷器来抑制过电压的水平。一般而言,安装越多的避雷器降低了雷电冲击水平和减少变电设备的成本,然而同时却使避雷器的成本增加。因此,这些成本需要好好核算,以决定避雷器的最经济的数量以及摆放位置。这样,试验设备的雷电冲击耐受试验电压就决定了。 暂态过电压 (括输电线路接地故障时健全相的过电压和甩负荷时的 5 暂态过电压。 因为东京电力 1000电系统的变电站间的线路相对比较短,主 要是甩负荷时的暂态过电压。甩负荷时的暂态过电压的峰值可以用避雷器来控制,然而它们的持续时间受到避雷器的能量吸收能力的限制 。 因此,很重要的是,采用继电保护系统设计来避开避雷器的热散失。 1000统的暂态过电压可以精确地模拟出由试验设备的试验电压中反映出来的暂态过电压水平。 3 输电线路技术 (1) 大容量输电技术 (a) 高电压大容量双回路输电技术的发展 东京电力己经使它的电力系统得到了很大发展,从边远地区大范围的发电厂用高效且可靠的方式输送到需求中心。正是由于这 个目的,东京电力的输电系统基本上由双回路输电线路组成。就 1000电线路而言,双回路方式的采用,是世界上首次进行的尝试。 可行性研究在不同类型的杆塔上进行,如自承重双回塔,自承重单回塔和拉线型杆塔。结果采用了自承重双回塔,原因如下 : 由于拉线型塔必须要有额外的区域用于拉线和拉线锚,由于可得到的土地资源的限制,这在日本是不适用的。而且,在陡峭多山地区拉线锚放置点的安全保证有技术上的困难。 当需要双回线路时,自承重双回杆塔与其它任何一种单回杆塔相比更加经济。 (b) 1000电线路的导线结构 1000电线路,很重要的就是,需要考虑减少由导线表面电场强度决定的电晕噪声。导线的分裂数和直径由雨中电晕特性、输电容量和导线机械强度决定。 随着分裂导线的数目和直径的增大,可以减少电晕噪声,然而由于支 持更重的导线和以及随之而来的机械负荷,需要更坚固的结构,从而使 (杆塔 )成本增加。因此,最优的导线结构由电晕特性和结构成本考虑比较得出。 6 另一方面 ,当安装旋转线以减少导线的风噪声时,需要考虑导线可听噪声的水平,特别是交流电晕噪声水平的增大。 电晕噪声的基本特性在电力中研的 验中心的一个 晕笼中进行研究,在电力中研 ( 验线路上进行了 3 年的论证试验。试验结果和 验线路上的测量值非常相符。 主要试验结果如表 1 所示。结果表明,最佳的导线设计是采用八角形的8 810 2线,其间距为 40用这种设计能使电晕噪声降到 50目前 500输电线路的电晕噪声处于同种水平。 在多山地区,由于很少考虑可听噪声的影响,而且 8 裂导线在机械性能方面的优异的性能,这种分裂导线被应用在覆冰和积雪严重的陡峭的多山地区,然而在居民区主要采用 8 分裂导线。 图 6 同塔双回杆塔结构 表 1 赤城 (试验线路的主要测量结果 注 50%的参数值是在降雨时,在线路正下方测得。所有的值都是系统运行在 7 最高电 压 1100测量的。 (c) 铁塔成本减少 (of 合理的绝缘设计和通过优化环境设计减少导线数量,使得 1000电线路尺寸的能够减小。而且,已经有高拉伸强度钢材,和框架结构也重新进行了检查和提高。 一种最新的高拉伸强度钢材 伸强度 590N/ 2代替了传统的钢材 伸强度 540N/ 2, 优化铁塔的结构和塔窗宽度。 铁 塔的部件间的紧凑连接发展,使铁塔更加紧凑。 (如图 5 所示 ) 采用这些技术,比采用传统技术的 500塔,铁塔重量减少 15%,结构成本降低了 3%. 图 7 使用偏心连接缩小结构尺寸 (2 ) 信息传输 为了使 1000电线路可靠的传送信息,采用了架空地线复合光缆,其光缆被封装在中间。 由于考虑到温升特性、导线表面电场强度、拉伸强度、和光缆的屏蔽水平的评估,以及考虑到线路的环境条件, 1000电线路基本上选用了 00 2 (3 ) 环境影 响考虑 在 1000电线路的建造中,对线路周围自然环境进行了调查,仔细小心的保护美丽的自然环境,使对它的破坏减小到最低的程度。 为了减小导线噪声,选用了低噪导线和地线。低噪导线和地线提高了风 8 噪声和电晕噪声特性。如果需要,也可以采取其它的抑制可听噪声的措施。 采用线路选择系统可以自动选择输电线路和输电杆塔,并考虑了自然环境,社会环境,地理特征和建设成本。这套系统可以自动地绘制出最优的垂直截面图。 当输电线路候选地区位于国家公园或其它风景区的时候,需采用风景评估系统通过合成风景照片和用计算机绘制的杆塔 和线路来评估风景。 图 6 低噪导线 图 8 低噪导线特性 5 结论 这篇论文,介绍了我们的 1000电技术,如系统设计,输电线路结构和变电设备。其中的一些技术已经和日本电力系统一样已经应用到其它国家的电力系统 (为 1994 年印度 800电工程进行的系统研究 ) 我们希望我们的技术,如在世界上首次尝试的 1000回路输电技术,为世界上电力系统可靠性作为贡献。为了准备将来 1000级,变电设备已经进行了超过 8 年的电场试验,没有出现大的问题。 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 110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 110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 110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。 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 102两个短路点)、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 110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 河南理工大学本科毕业设计(论文)开题报告 题目名称 焦作 电厂 110次系统 设计 学生姓名 余小闯 专业班级 电气 03 级 2 班 学号 03010050 一、 选题的目的和意义: 1、 目的 : (1)更进一步 了解和 学习发电厂电气主接线的设计 (2)熟悉并灵活运用所学过的发电厂电气部分及供电技术的 基本 理论知识 (3)提高整体设计与规划以及 解决实际问题 的能力 (4)了解现今我国电力行业的发展现状与发展前景 2、意义: (1)把书本知识与生产实践相结合 ,在实践中深化理论知识的 学习 (2 针对电力生产中存在的实际问题提出新的方案 ,有很强的实际意义 (3)深化对电力生产行业的认识 ,提高对专业的兴趣 (4)为进一步深造或工作积累经验 二、 国内外研究综述: 现代电力工业在国际上已经迅速发展 ,其发展的特点是采用大容量的发电机组 (单机容量 200 1300超高压输电线路 (最高已达 1000巨大的水电、火电、核电联合电力系统的形成。 我国目前的电力工业情况是:单机容量 已达 6001000500压输电线路已投入运行。现在我 国最大的火电机组容量为 1000时,电力系统建设也取得显著成就,已形成东北、华北、华中、西北、西南、华南等七个跨省区域性电力系统,前四个电力系统装机容量均超过 2000 万 电力行业十五规划目标是: 2005 年发电量达到 16140 亿 h,发电机装机容量达到 2005 年火电占 水电占 核电占 、 。 2 三、 毕业设计(论文)所用的主要技术与方法: 1、 电气主接线设计原则 2、 短路电流计算 3、 电气设备选择的条件 四、 主要参考文献与资料获得情况: 主要参考文 献:发电厂电气部分、供电技术、电气设备应用手册、电气工程电气设计手册、工厂供电简明设计手册 资料获得情况:焦作电厂基本情况 、焦作电厂一次接线图 五、 毕业设计(论文)进度安排(按周说明) 第一周:搜集资料及计划 进度 第二周:设计思路与大纲 第三周:完成第一章概述 第四周:完成第二章电气主接线设计 第五周:完成第三章短路电流计算 第六周:完成第四章电气设备选择 第七周:完成第五章配电装置 + 第八周: 提交老师审查、 修改 、完善 ,写心得体会 六、 指导教师审批意见: 指导教师: (签名) 年 月 日 3 河南理工大学本科毕业设计(论文)中期检查表 指导教师: 职称: 所在院(系): 教研室(研究室): 题 目 学生姓名 专业班 级 学号 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) 二、开题报告完成情况: 4 三、阶段性成果: 四、存在主要问题: 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 1 目录 前言 错误 !未定义书签。 1. 绪论 错误 !未定义书签。 内外研究及发展现状 错误 !未定义书签。 作地理情况 错误 !未定义书签。 作电厂基本情况 错误 !未定义书签。 课题的研究任务 错误 !未定义书签。 2. 电气主接线设计及变压器选择 错误 !未定义书签。 错误 !未定义书签。 气主接线设计的基本要求 错误 !未定义书签。 接线方案的确定 错误 !未定义书签。 原始资料的分析 错误 !未定义书签。 10 错误 !未定义书签。 电机变压器组电气主接 线 错误 !未定义书签。 错误 !未定义书签。 变压器的选择 错误 !未定义书签。 用变压器的选择 错误 !未定义书签。 3. 短路电流计算 错误 !未定义书签。 路电流计算的目的及短路电流计算条件 错误 !未定义书签。 抗标幺值的计算 错误 !未定义书签。 路电流计算 错误 !未定义书签。 电机端短路( ) 错误 !未定义书签。 10 错误 !未定义书签。 2 4. 电气设备的选择 错误 !未定义书签。 气设备选择的一般条件 错误 !未定义书签。 气设备选择 错误 !未定义书签。 路器的选择 错误 !未定义书签。 离开关的选择 错误 !未定义书签。 电机侧负荷开关和隔离开关的选择 错误 !未定义书签。 流互感器的选择 错误 !未定义书签。 压互感器的选择 错误 !未定义书签。 电机电压互感器和电流互感器的选择 错误 !未定义书签。 雷器的选择 错误 !未定义书签。 10 错误 !未定义书签。 10 错误 !未定义书签。 电机出口母线的选择 错误 !未定义书签。 10 错误 !未定义书签。 电机侧母线支柱绝缘子 错误 !未定义书签。 5. 配电装置 错误 !未定义书签。 电装置的设计原则与设计要求 错误 !未定义书签。 电装置的设计原则 错误 !未定义书签。 电装置的设计要求 错误 !未定义书签。 电装置的设计 错误 !未定义书签。 结束语 错误 !未定义书签。 致 谢 错误 !未定义书签。 参考文献 错误 !未定义书签。 3 摘要 本设计主要是针对焦作电厂的 110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 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 目录 前言 1 1. 绪论 2 内外研究及发展现状 2 作地理情况 3 作电厂基本情况 3 课题的研究任务 5 2. 电气主接线设计及变压器选择 6 气主接线设计原则 6 气主接线设计的基本要求 6 气 主接线方案的确定 7 原始资料的分析 8 10气主接线 8 电机变压器组电气主接 线 10 压器的选择 11 变压器的选择 11 用变压器的选择 14 3. 短路电流计算 15 路电流计算的目的及短路电流计算条件 15 抗标幺值的计算 15 路电流计算 17 电机端短路( ) 18 10线短路( ) 19 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 4. 电气设备的选择 21 气设备选择的一般条件 21 气设备选择 24 路器的选择 24 离开关的选择 26 电机侧负荷开关和隔离开关的选择 28 流互感器的选择 30 压互感器的选择 31 电机电压互感器和电流互感器的选择 32 雷器的选择 33 10空输电线的选择 34 10线的选择 37 电机出口母线的选择 39 10 线支柱绝缘子 41 电机侧母线支柱绝缘子 42 5. 配电装置 43 电装置的设计原则与设计要求 43 电装置的设计原则 43 电装置的设计要求 43 电装置的设计 44 结束语 46 致 谢 47 参考文献 48 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 110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 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 is to at 10 kV to of is by is a to to of by an in is of of is it to of to of to of , do of in , of , its on of of is to of is of of of is it to of to s is of 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 110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。河南理工大学毕业设计(论文)说明书 2 1. 绪论 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 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 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 / 2005年降低 4g/网输电线路损 失率比去年减少 为 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 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 1300超高压输电线路 (最高已达 1000巨大的水、火、核电联 合电力系统 。 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。 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 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 :37 C , 最热月室内最高气温月平均 : =30 C 。 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 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 千瓦 时,创产值 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 为220时也更换了幅励磁机 。 焦作电厂原始资料: ( 1)装机容量: 6 台, 6 发电机额定运行参数如表 1示。 ( 2)机组每年利用小时为: 200h。 ( 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 110 220种电压等级, 以 承担基荷为主。 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 4 ( 7) 110压等级系统的短路容量为 220压等级系统的短路容量为 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220 发电 机组。 表 1 1#, 2#, 3#, 4#, 5#, 6#发电机额定运行参数 参数 单位 型号 220 2 额定功率 20000 视在功率 58800 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 载励磁电压 V 步电抗 % 态电抗 % 暂态 电抗 % 速 转 /分 3000 频率 0 定子接法 2 Y 相数 相 3 功率因数 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。 110压由于较为重要,出线较多,采用了双母带旁路母线接线。220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。 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 5 课题的研究任务 1 发电厂 110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 110次系统图河南理工大学毕业设计(论文)说明书 6 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 110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。 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。 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。 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。 原始资料的分析 焦作 电厂为大型电厂,其单机容量为 220装机容量为 6220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 110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。 10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 110次系统的主接线形式拟定以下两 种: 双母线接线如 图 2示: 双母线接线具有两组母线 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 称母联) 连接。 双母线接线的优点: 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示: 右 图是具有专用旁路断路器 双母线接线示意图, 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 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 110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。 110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。 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6220压等级电气主接线中广泛采用。 常见有以下几种形式: 中单元接线常用于发电厂中。 单元接线 如 图 2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 110 220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 。 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 200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 。 变压器的选择 发电机 单机 容量为 220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示 。 1#、 2#主变压器的技术参数分别如表2 2示。 表 2 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(110%送出功率 主变压器选择容量( W) 功率因数 W) 220 40 表 2 1#主变压器铭牌参数 型号 240000/220 频率 50定容量 240000/240000/240000定电压 242 2 121/却方式 强迫油导向风冷式 河南理工大学毕业设计(论文)说明书 12 线圈连接组别 0/ 12 11 相数 3 器身约重 输重约 重约 263t 高压 电压 电流 分接开关位置 开关连接 V A B 54100 546 1 2 2 48050 559 2 3 3 42000 573 3 4 4 35950 586 43 5 5 29900 603 5 6 6 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( 损耗( ( 240000 高压 中压 240000 1243 压 低压 240000 压 低压 240000 822 载损耗 245( 空载电流 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 220 B 1000/5 11220 B 1000/5 D 4 29 22压 110 B 1200/5 44110 B 1200/5 D 4 28 55压中性点 110 B 600/5 33压中性点 35 B 1200/5 66 2 2#主变压器铭牌参数 型号 240000/220 频率 50定容量 240000/240000/240000定电压 242 /121/却方式 强迫油导 向风冷式 线圈连接组别 0/ 12 11 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 压 调压范围 % 电压 电流 分接开关位置 开关连接 V A B 5 254100 546 1 2 2 48050 559 2 3 3 定 242000 573 3 4 4 35950 586 43 5 5 5 229900 603 5 6 6 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( 损耗( ( 240000 高压 中压 240000 压 低压 240000 904 14 中压 低压 240000 载损耗 293( 空载电流 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 220 B 1200/5 A E 1220 B 1000/5 4 29 A D 中性点 110 B 600/5 4 15 A E 7压 110 B 1200/5 2 28 A E 4110 B 1200/5 4 21 A E 中性点 35 B 1200/5 4 A E 8南理工大学毕业设计(论文)说明书 14 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示。 表 2 1#, 2#高厂变铭牌数据 型号 31500/20 相数 3 额定容量 31500/15750 15750定电压 5%/却方 式 油浸风冷 连接组别 / 12 12 无吹风时容量 21000/10500 10500载损耗 35载电流 器身约重 重 品代码 压 电流 电压 开关位置 开关连接 V A B 6538 1100 1 2 2 5750 1154 2 3 4 4962 1215 3 4 5 压 电压( V) 电流( A) 6300 1442
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