发电厂电气主接线设计及主变压器的选择论文

1、前言 毕业设计是高职高专院校发电厂及电力系统专业的主干专业课局部之一是理论和实践并重的专业课程具有实践性强应用性广的特点本次设计的题目是 2x12000kw 火电厂电气局部设计设计任务是:设计发电厂主接线并论证设计的主接线是最正确方案选择主变压器的台数及容量设计发电厂厂用电接线并选择厂用变压器的台数及容量计算短路电流选择导体和主要电气设备电站防雷装置设计和继电保护配置. 此次设计的发电厂一方面供电给县办企业和农业用电另一方面还向电力系统送电且拥有 III 类重要负荷 所以发电厂是电力系统的重要组成局部也直接影响着整个电力系统的平安与运行在发电厂中一次接线和二次接线都是其电气局部的重要组成局部本

2、次设计中主要针对了一次接线的设计从主接线方案确实定到厂用电的设计从短路电流的计算到电气设备的选择以及配电装置的布置都做了较为详尽的阐述二次接线那么以继电保护配置的选择为专题做了深入细致的介绍.且在设计过程中综合考虑了经济性.可靠性和可开展性等多方面因素在确保可靠性的前提下力争经济性。 本次设计所要求的根本理论根本知识和根本技能是本专业学生毕业后从事电力行业运行维护检修管理工作所必备的专业根底. 编者 目录前言第 1 章 发电厂电气主接线设计及主变压器的选择 1.1 原始资料分析6 1.2 主变压器的选择6 1.2.1 主变压器容量的选择6 1.2.2 主变压器台数的选择6 1.2.3 主变压器

3、型号的选择及校验6 1.2.4 主变压器相数、绕组、连接方式的选择7 1.3 主接线的设计7 1.3.1 设计步骤7 1.3.2 初步设计方案7 1.3.3 最优方案确定9第 2 章 发电厂厂用电接线设计及厂用变压器选择 2.1 厂用变压器容量及台数的选择10 2.2 负荷的分类与统计11 2.3 厂用电接线设计11第 3 章 计算短路电流 3.1 短路电流计算的目的与步骤12 3.1.1 短路电流计算的目的12 3.1.2 计算步骤12 3.2 主变压器的参数计算及短路点确实定12 3.2.1 变压器、发电机、线路参数确定12 3.2.2 短路点确实定14 3.2.3 各短路点的短路计算15

4、 3.3 厂用电短路电流计算及等值电路图20 3.4 绘制短路电流计算结果表25第 4 章 选择导体 4.1 母线的选择25 4.1.1 6KV 母线选择及校验25 4.1.2 10KV 母线选择及校验26 4.1.3 110KV 母线选择及校验27 4.2 架空线选择及校验28 4.2.1 6KV 架空线选择及校验28 4.2.2 10KV 架空线选择及校验28 4.2.3 35KV 架空线选择及校验29 4.2.4 110KV 架空线选择及校验29 4.3 10KV 电缆选择及校验29第 5 章 高压电气设备的选择及校验 5.1 变压器侧高压开关和电气设备选择及校验30 5.1.1 高压隔

5、离开关和断路器的选择及校验30 5.1.2 高电压互感器选择及校验33 5.1.3 高压电流互感器选择及校验36 5.2 出线回路高压开关和电气设备选择及校验39 5.2.1 高压隔离开关和断路器的选择及校验39 5.2.2 高压电流互感器选择及校验40第 6 章 电站防雷装置设计 6.1 发电厂防雷设备的选择41 6.1.1 水塔的防雷41 6.1.2 烟囱的防雷41 6.1.3 厂房内电气设备的防雷41 6.1.4 变压器的防雷41 6.2 出线端的防雷措施41 6.3 变压台的防雷措施42第 7 章继电保护配置 7.1 变压器的继电保护42 7.1.1 瓦斯保护42 7.1.2 过电流保

6、护42 7.1.3 纵联差动保护43 7.1.4 过负荷保护43 7.1.5 零序接地保护43 7.2 发电机的继电保护43 7.2.1 纵联差动保护44 7.2.2 过电流保护44 7.2.3 定子绕组单相接地保护44 7.2.4 匝间短路保护44 7.2.5 转子一点接地保护44 7.2.6 失磁保护44 7.2.7 定子过电压保护44 7.2.8 定子过负荷保护457.3 线路的继电保护45 7.3.1 线路相间短路的电流电压保护45 7.3.2 线路的接地保护45 7.3.3 线路的距离保护46附图 1 发电厂电气主接线图47附图 2 发电厂厂用电接线图47附图 3 高压出线断面图48

7、附表 主要电气设备表49参考文献50第 1 章 发电厂电气主接线设计及主变压器的选择 1.1 原始资料分析 上册 资料分析：查?电力工程电气设计手册? ，知小型容量电厂一般指总容量在 200MW 以下，安装的单机容量一般不超过 30MW，而本设计电厂总容量 2x12MW在 200MW 以下，单机容量小于 30MW，为小型凝汽式火电厂。从负荷特点及电压等级可知，它有三个电压等级，110KV 与系统有四回馈线，是电厂向系统送电的主干线路是一级负荷；35KV 架空线有 2 回馈线，是电厂与地方电力网的连接线是二级负荷；10KV 侧共六回出线，其电压等级与发电机端相符，采用直馈线为宜是是二级负荷。 1

8、.2 主变压器的选择 1.2.1 主变压器容量的选择 据?电力电气一次局部?的公式 P 供P 发1Xehy1210.110.8MV P 负P 供1Xwt10.810.19.72MV STP 负/cos9.72/0.812.15MV12150KVA 注：Xehy 凝汽式火电厂用电率 810 Xwt 网损率 510 1.2.2 主变压器台数的选择 发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台， 对装设两台变压器的发电厂，当其中一台主变压器退出运行时，另一台变压器应能承当 70的容量。 本设计电站为小型凝汽式火电厂，为了满足运行的可靠性和灵活性，其主变压器共用 2 台，为保证发电机电压出线供电可靠性，

9、接在发电机电压母线上的主变压器满足用电负荷的可靠性要求。 1.2.3 主变压器型号的选择及校验 本设计有 3 个电压等级，两种升高电压。最高电压为 110KV，且最大机组容量为 2X1224MW，满足要求应选择两台三相三绕组主变压器，查课本?电气设备实用手册? 注：周文俊主编、中国水利水电出版社、上册P209。选其型号为：SFSL712500/110 额定容量 SNT12500KVA 额定电压：高压 中 低110KV、压 35KV、压 10.5KV。 短路损耗PK87KW 空载损耗：P023KW，阻抗电压 UK 上下：10.5、高中：17.5、中低：6.5 空载电流 I：1.2连接组标号：YN

10、yn0d11。 检验计算负荷：S 总2X41X21.5X31X317500KVA 任一台变压器单独工作时应满足全部总计算负荷 70的需要。本设计 中 SNT12500KVAS 总17500X0.712250KVA，满足全部总计算负荷 70的需要。 任一台变压器单独工作满足一、二类负荷的需要。 本设计 SNT12500KVASIII2000X41000X210000KVA 满足重要 负一、二级的需要。以上主变压器容量的选择，同时能满足两个条件的需要， 选择校验结果合格。 1.2.4 主变压器绕组、连接方式的选择 依据?电力工程电气设计手册?P216当不受运输条件限制时，在 330KV 及以下的发

11、电厂均选用三相变压器，依据?电力电气一次局部?P97，当电厂有三个电压等级时，一般可考虑采用三绕组变压器或自藕变压器。但中压侧电压为110KV 及以下时，多采用自藕变压器。依据?电力工程电气设计手册?P216，最大机组容量为 125MW 及以下的发电厂， 当有两种升高电压向用户供电或与系统连接时，为满足电网在不同功率运行状况下的潮流分布要求提高供电的可靠性和灵活性，减少电能损耗，宜采用三绕组变压器，每个绕组的通过容量应到达 。变压器额定容量的 15及以上两种升高电压的三绕组变压器一般不超过两台。 。因为三绕组变压器比同容量双绕组变压器价格高 4050 运行检修比拟困难，台数过多时会造成中压侧短

12、路容量过大，且屋外配电装置布置复杂，故对其使用给予限制绕组连接方式。我国 110KV 系统及以上电压，变压器绕组采用 Y连接，35KV 采用 Y，其中性点多通过消弧线圈接地，35KV 及以下电压采用连接。 1.3 主接线的设计 1.3.1 设计步骤 电气主接线设计，一般分以下几步：1 拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的根底 上，拟定出假设干可行方案，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，并依据对主接线的要求，从技术上论证各 方案的优、缺点。2 对 3 个技术上比拟好的方案进行经济计算。3 对 3 个方案进行全面的技术，经济比拟，确定最优

13、的主接线方案。4 绘制最优方案电气主接线图。 1.3.2 初步方案设计 在对原始资料分析的根底上，结合对电气接线的可靠性和灵活性及经济性 等根本要求，综合考虑，在满足技术，积极政策的前提下力争使其技术先进， 供电平安可靠，经济合理的主接线方案。 发电、供电可靠性是发电厂生产的首要问题，主接线的设计，首先应保证 其满足，不积压发电能力，同时尽可能减少传输能量过程中的损耗，以保证供 电的连续性，因而根据对原始资料分析，现拟定以下三个主接线方案。 采用两台三相三绕组主变压器并联运行，发电机电压侧采用正常运行时互 为备用，而 35KV 高压侧采用变压器线路单元接线，1110KV 侧采用单母线 注：为限

14、制短路电流 分段。10KV 侧也采用单母线分段与发电机电压侧相接。 过大，在分段断路器 DQF 处加设电抗器 采用 2 台三相三绕组变压器并列运行，35KV 侧两回馈线采用变压器线 路单元接线。110KV 和 10KV 均采用单母线接线，两台发电机接在 10KV 侧电 压母线上。 方案三、 两台三相三绕组变压器并列运行，35KV 侧考虑用内桥接线，10KV 侧也 采用单母线与发电机电压侧相接，110KV 采用单母线分段，如下图 。 1.3.2 最优方案确定 三种方案在技术上是可行的，根据本设计要求分析，10KV 电压侧出线回路多，且有直线馈线，电压较低，宜采用屋内配电，其负荷为二、三级负荷，因

15、此采用单母线分段的接线形式， 查其?电力工程电气设计手册一次局部? P47 知，单母线分段接线可有两个电源供电， 断路器检修或母线故障尽量减少停运的回路数和停运时间，满足供电可靠性，且适用范围 610KV 配电装置的出线回数为 6回及以上时；3563KV 配电装置的出线回数为 48 回时；110KV220KV 配电装置出线回数为 34 回，两台 12MW 机组分别接在两段母线上，剩余功率通过主 由变压器送往高一级电压 35KV 和 110KV。 于 12MW 机组均接于 10KV 母线上，可选择轻型设备，在分段处DQF加装母线电抗器。 根据设计要求，为满足可靠性和灵活性，35KV 电压级出线

16、2 回，且有 2 台主变压器，各台变压器的 35KV 侧采用变压器线路单元接线桥型接线用于具有两路电源的工厂，为了使接线简单 。 110KV 电压级，出线回路 4 回，且是电厂向系统送电的主干线路，一级负荷对于二级负荷一般要求有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电，为保证任一母线或断路器故障检修时，不会停止对用户连续供电 ，且满足?手册?单母线分段接线适用范围，即 110220KV 配电装置出线回路为 3 回时，用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同引出两个回路，有两个电源供电， 即采用单母线分段。每段母线上发电机容量为 12MW时，一般采用单母线分段接

17、线。 比拟：综上分析所述，根据设计要求，比拟三种主接线方案，遵循了可靠 性、灵活性、经济性的要求，在确保可靠性、灵活性的同时，兼顾了经济性。 主接线方案一 10KV 采用单母线分段，35KV 变压器线路单元接线：接线最 简单，设备少，不需要高压配电装置；适用于只有一台变压器和一回线路时， 每台主变都有 35KV 侧，且共只有 110KV 侧 2 回路。110KV 采用单母线分段 是比拟合理的。在可靠性方面该主接线简单清晰，设备少，无论检修母线或设 备故障检修，均不致造成全厂停电，每一种电压级中均有两台变压器联系，保 证在变压器中损耗最小。在灵活性方面，运行方式比拟合理，调度灵活，各种 电压级接

18、线都便于扩建和开展在经济性方面，投资少，占地面积少 ，故方 案一较合理。发电机和变压器型号参数如下： 发电机 G1，G2 QF2122 变压器 T1、 U 12 T2， SFSL712500/110， K 17.5UK236.5UK3110 第二章 发电厂厂用电接线设计及厂用变压器选择 2.1 厂用变压器容量及台数的选择 1、厂用变压器型式选择 由于本设计电厂是小型凝气式火电厂，尘埃较多，且考虑到经济性，应选用油侵式双绕组变压器。 2、厂用变压器容量选择厂用变压器容量选择的根本原那么：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 变压器容量必须满足厂用机械从电源获得足够的功率；

19、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，当装设两台厂用变时，对油侵式变压器，每台可带 70的计算负 荷来选择，其中同主变停止运行时，另一台厂用变压器暂时过负荷 30。 根据本设计要求，有 6KV 厂用电负荷和 380/220V 厂用电负荷，又因变压 器是发电装置，故求计算负荷时变压器不乘 70。6KV PT 厂290X2220X2220X2160X2120X2X70400 1414400 1814KV STPT 厂/cos1814/0.82267.5KVA 查?电气设备实用手册? 周文俊主编、中国水利水电出版社上册P182，应选 610KV 级铝绕组配电及电

20、力变压器， SL72500/10 额定电压： 高压 10.5、低压 6.3 或 3.15KV 连接组标号 Y， d11 短路损耗PK23KV 空载损耗P03.65 空载电流 I1 阻抗电压 UK5.5。 380/220V 级时，设计给出 STP/cos400/0.8500KVA。同上，查?手册?应选 610KV 级 SL7500/10额定电压：高压 6.3KV、低压 0.4KV PK6.9KV P01.08 I1.9UK4 连接组标号 YYn03、台数选择 根据设计要求，厂用电负荷有两个电压级即 6KV 和 380/220V，为保证对用电负荷可靠性和连续供电，使发电厂主机平安运转，采用 3 台

21、厂用变压器，据设计要求 6KV 厂用变压器安装 2 台，互为备用，380/220V 采用一台，故根据厂用负荷的分类统计?设计手册?厂用电接线共用 4 台变压器。 2.2 负荷的分类与统计 发电厂在电力生产过程中，有大量的电动机械，用以保证主要设备和辅助设备的正常运行，这些电动机及全厂的运行操作、实验、修照明等用电设备的总耗电量统称厂用电或自用电。 查?设计手册?知厂用负荷，按其用电设备在生产中的作用和突然中断供电时造成危害程度分为四类： 1 I 类厂用负荷：短时停电会造成设备损坏，危及人身平安，主机停运 或发电量大幅度下降的负荷，如：给水泵、凝结水泵、送风机、循环 水泵等。通常都设有两套设备互

22、为备用，分别接在两个独立的电源母 线上。 2 II 类厂用负荷：允许短路时停电，恢复供电后，不制造成产生紊乱的 厂用负荷，如火电厂的工业水泵，疏水泵、输煤设备和化学水处理设 备等，一般应由两段母线供电，并采用手动切换。 3 III 类厂用负荷：较长时间停电，不会影响生产，仅造成生产上的不方 便者， 如实验室中央修配厂，油处理室等负荷，通常由一个电源供电。 4 事故保安负荷， 指在停机过程中及停机后一段时间内仍应保证供电的 负荷，否那么将引起主要设备损坏，重要的自动控制装置失灵或推迟恢 复供电，甚至可能危及人身平安的负荷称为事故保安负荷。它分为直 流保安啊负荷，如发电机组的直流润滑油泵等，其直流电源由蓄电池 组成供电，交流保安负荷，如盘车电动机，实时控制用的电子计算机 等。 2.3 厂用电接线设计 厂用电接线的设计原那么根本上与主接线的设计原那么相同， 首先应保证对厂用电负荷可靠和连续供电，使发电厂主机平安运转，其次接线应能灵活地适应正常