发电厂课程设计[1]

1、精选文档目录摘要················································

2、3;······1发电厂课程设计任务书·······································3第一章 主接线的设计·

3、·······································41.1主接线的设计依据·········

4、·······························41.2主接线的基本形式·················

5、·······················51.3主接线的设计方案·························

6、···············6第二章 厂用电接线方式的择································

7、3;·82.1厂用电···············································

8、83;··82.2厂用电的分类············································92.3厂用电设计原则

9、··········································92.4厂用电源选择······&#

10、183;····································102.5厂用电接线形式···········&#

11、183;·····························10第三章 短路电流的计算··················&

12、#183;···················123.1短路电流的计算目的····························

13、;··········123.2 短路电流计算条件····································

14、3;···12第四章 电气设备的选择·····································134.1电气设备选择的一般规则·····

15、;····························134.2按正常工作条件选择电器···················&

16、#183;·············134.3热稳定和动稳定校验··································

17、;···144.4断路器的选择···········································154.5隔离开关的选择

18、··········································164.6电流互感器的选择······

19、;··································164.7 母线的选择··············

20、································174.8电缆的选择················&#

21、183;·····························174.9主变压器的选择··················&#

22、183;······················18总结··························

23、3;·····························20参考文献···················

24、3;································20 摘要由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通 过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。 

25、电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。电能的使用已经渗透到社会、经济、生活的各个领域，而在我国电源结构中火电设备容量占总装机容量的75%。本文是对配有2台300MW汽轮发电机的大型火电厂一次部分的初步设计，主要完成了电气主接线的设计。包括电气主接线的形式的比较、选择；主变压器、启动/备用变压器和高压厂用变压器容量计算、台数和型号的选择；短路电流计算和高压电气设备的选择与校验; 厂用电动机选择等

26、等。 关键词： 发电厂；双母线；厂用电；短路电流；电气设备。Abstract     By the power generation, substation, transmission, distribution and composition of energy consumption and other aspects of  production

27、60;and consumption systems. Its function is a natural energy through the powerplant into electricity generation, and then the transmission and substation systems and power distribu

28、tion systems will be supplied to the load center.       Main electrical wiring is power plant and substation electrical design of the first part, also 

29、;constitute an important part of the power system. Determine the main terminal of the power system as a whole and power plants, substations own operation reliability, fle

30、xibility and economy are closely related. And selection of electrical equipment, power distribution equipment configuration, relay protection and control of the development have a 

31、greater impact. Energy use has penetrated into the social, economic, all areas of life, and in the power structure of the capacity of the total installed capacity of

32、 thermal power equipment for 75%. This article is equipped with two sets of 300MW generator in a large part of the initial power plant design, primarily to comp

33、lete the electrical main wiring design. Including electrical wiring in the form of the main comparison of choice; the main transformer, start / standby transformer and hi

34、gh voltage auxiliary transformer capacity calculation, the number and types of choice sets; short-circuit current calculation and high-voltage electrical equipment selection and validation;&

35、#160;and made a transformer .  Keywords: power plant; Two-bus; Power plant; Short circuit; Electrical equipment发电厂课程设计任务书设计题目：2*300MW火电厂主接线设计设计原始资料：1、厂用电为总容量7%2、两台主变,一台联络变。3、220KV 5回出线4、110KV 7回出线设计内容：1、对电气主接线进行论述 2、选择电气主接线方式，并说明3、对主接线主要电气设备选型计算，校验计算4、主要点短路电流计

36、算5、对主变保护进行论述设计要求：1、主接线论证，方案比较2、主接线设计正确3、设备选型科学并有依据4、图纸规范5、独立完成6、参阅相关资料设计时间安排：1、主接线初步设计 1天 2、短路电流计算 1天3、设备选择 2天4、汇制图纸书写说明书 2天第一章 主接线的设计1.1主接线的设计依据1.1.1发电厂在电力系统中的地位和作用 电力系统中的发电厂有大型主力电厂、中小型地区电厂及企业自备电厂三种类型。大型主力火电厂靠近煤矿或沿海、沿江，并接入330500kV超高压系统；地区电厂靠近城镇，一般接入110220kV系统，也有接入330kV系统；企业自备电厂则以对本企业供电供热为主，并与地区1102

37、20kV系统相连。1.1.2发电厂的分期和最终建设规模 发电厂的机组容量应根据电力系统规划容量、负荷增长速度和电网结构等因素进行选择，最大机组的容量以占系统总容量的810%为宜。一个厂房1.1.3负荷大小和重要性（1）对于一级负荷必须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。（2）对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。（3）对于三级负荷一般只需一个电源供电。1.1.4系统备用容量大小 系统中需要有一定的发电机装机备用容量。运行备用容量不宜少于810%，以适应负荷突增、机组检修和故障停运几种情况。1.1.

38、5主接线的基本形式1）单母线及其分段或带旁路的单母线接线 A 单母线：特点是整个配电装置只有一组母线，所有电源和出线都在同一组母线上。有简单、清晰、设备少、投资少、运行操作且有利于扩建等优点，但可靠性及灵活性较差。适用于出线较少、电压等级较低610kv的配电装置。B 单母线分段：段数分得越多，故障是造成的停电范围越小，但使用的断路器的数量越多，且配电装置和运行也越复杂，通常以23段为宜。这种接线广泛用于中、小容量发电厂和变电站的610kv接线中。C 单母线带旁路接线：断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修。为了能使采用单母线分段的配电装置检修断路器时，不至中断该回路供电，可采用单母线

39、分段带有专用旁路断路器的旁路母线接线，这可以极大地提高供电的可靠性，但会增加爱一台旁路断路器的投资。2） 双母线及其分段或带旁路的双母线接线 A 双母线：有两组母线，一组为工作母线，一组为备用，任一电源和出线的电路都经过一台断路器和两组母线隔离开关分别与两组母线连接，提高可靠性和灵活性。便于扩建，但接线比较复杂，隔离开关数目多，增大投资。适用于A：35-60KV出线数目超过8回；B：110-220KV出线数目为5回以上。 B 双母线分段：为缩小母线故障的影响范围，用分段断路器将工作母线分段，每段用母联断路器与备用母线相连，有较高的可靠性和灵活性，但投资较多。适用于配电装置进出线总数达10-14

40、回时，一组母线分段，配电装置进出线总数达15回以上时，两组母线分段。 C 双母线带旁路接线：双母线接线可以用母联断路器临时代替出现断路器工作，但出线数目较多时，母联断路器经常被占用，降低了工作的可靠性和灵活性，为此可以设置旁路母线。3) 一台半断路器接线 每一路经一台断路器接至一组母线，两回路间设一联络断路器，形成一个“串”，两回路共用三台断路器。接线特点： A：3/2接线兼有旁路环行接线和双母线接线的优点，有高的可靠性和灵活性。 B：与双母线带旁路相比它的配电装置结构简单，占地面积小，土建投资少。 C：隔离开关仅做隔离电源用，不易产生误操作。1.2主接线的设计要求一 可靠性二 灵活性三 经济

41、性1.3 主接线的设计原则主接线设计是一个综合性问题，应该结合电力系统和发电厂或变电所的具体情况，全面分析有关因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方案。（1）以设计任务书为依据。（2）以国家经济建设的方针、政策、技术规范和标准为准则。（3）合理地确定发电机的运行方式。主接线的设计方案（1）根据本设计的要求，主接线设计如下两种接线形式： 表1.1主接线方案比较电压等级 方案一 方案二 220KV 双母分段带旁路接线 双母线分段接线 110KV 单母线带旁路单母线分段接线（2）10.5KV侧采用封闭母线本设计中由于发电机的的最大持续工作电流过大，不能选到适用它的断路器

42、、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等设备，所以采用了离相封闭母线。方案一220KV双母分段带旁路接线优点：（1）供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，把该母线上的全部回路倒换到另一组母线上，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。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，如可采用两组母线并列运行方式、两组母线分裂运行方式和一组母线工作而另一组母线备用的运行方式，其能灵活的适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的要求。 （3）扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷分

43、配，不会引起原有回路的停电。（4）便于试验。 缺点：（1）当一组母线故障时仍短时停电，影响范围较大。（2）检修任一回路的断路器时，该回路仍停电。（3）当母线故障和检修时，隔离开关作倒换操作电器，容易误操作，为避免应装闭锁装置。案二220KV双母线接线优点：（1）供电可靠。通过母线隔离开关的倒换操作，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，检修任一接入旁路进出线的断路器时，该回路不停电。 （2）调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活的适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的要求。 （3）扩建方便。 （4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，

44、可将该回路分开，单独接至一组母线上。 （5）此种接线可以保证使某一回路检修时，不中断对外供电及操作简便。 缺点： （1）增加一组母线、一台断路器和若干台隔离开关。 （2）增大了投资和占地面积.（3）当母线故障和检修时，容易误操作。 （4）接线所用设备多（特别是隔离开关），配电装置复杂，故经济性较差。经过两个方案的比较，双母线带旁母的接线与双母线相比，主要解决了双母接线的断路器检修时间长、停电影响较大的问题，但带旁母的接线大大增加了投资。双母线接线的缺点可在选择断路器时进行弥补，预选择的LW14型SF6断路器具有运行可靠，检修维护量小等优点。所以，最终确定本设计的主接线型式为双母线接线。第二章

45、厂用电接线方式的选择2.1厂用电发电厂中为了保证主要设备正常运行设置了许多辅助机械设备，它们大都是由电动机拖动的。数量多，容量大小不等，这些电动机以及运行、操作、试验、修配、照明等用电设备的总耗电量，统称为厂用电或自用电。厂用电系统的可靠性，对发电厂乃至整个电力系统的可靠运行都有直接的影响。任何情况下，厂用电都是最重要的负荷，必须能满足发电厂正常运行、事故处理和检修试验等的需求，尽量缩小厂用电系统发生故障时的影响范围，避免因此造成全厂停电事故。厂用电耗电量占同一时期发电厂全部发电量的百分数，称为厂用电率。一般凝汽式火电厂厂用电率为5%8%，热电厂为8%10%，水电厂为0.5%2%。厂用电率是发

46、电厂的一项重要经济指标。降低厂用电率即可降低发电成本，增大对系统的售电量，有着巨大的经济效益2.2厂用电的分类（1）I 类负荷短时停电会造成人身伤亡或设备安全，机组停运或出力降低的负荷。如火电厂中的给水泵、凝结水泵、循环水泵、吸风机、送风机、给粉机以及水电厂中的调速器、压油泵、润滑油泵等。通常设置两套设备，互为备用，分别接到两个独立电源的母线上。要求有两个电源供电，采取自动投入方式。（2）II类负荷允许短时停电(几秒至几分钟)，但较长时间的停电有可能损坏设备或影响机组的正常运行。如火电厂中的输煤设备、工业水泵、疏水泵、灰浆泵和化学水处理设备，水电厂中的吊车、整流设备、漏油泵等。类负荷一般由两段

47、母线供电，采用手动切换。（3）III类负荷允许较长时间停电而不会直接影响生产。如试验室、油处理室及中央修配厂的用电设备等。由一个电源供电。（4）事故保安负荷在200MW及以上机组的大容量电厂中，自动化程度较高，要求在事故停机过程中及停机后的一段时间内，仍必须保证供电，否则可能引起主要设备损坏、重要的自动控制失灵或危及人身安全的负荷，称为事故保安负荷。（5）不间断供电负荷在机组运行期间，以及正常或事故停机过程中，甚至在停机后的一段时间内，需要连续供电并具有恒频、恒压特性的负荷，称为不间断供电负荷。2.3厂用电设计原则厂用电的设计原则与主接线的设计原则基本相同，主要有：（1）接线应保证对厂用负荷可

48、靠和连续供电，使发电厂主机安全运转。（2）接线应灵活的适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求。（3）厂用电源的对应供电性。（4）设计还应适当注意其经济性和发展的可能性并积极慎重的采用新技术、新设备，使厂用电接线具有可行性和先进性。（5）在设计厂用电接线时，还应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引线和厂用电接线形式等问题，进行分析和论证。2.4厂用电源选择1）厂用电电压等级的确定：厂用电供电电压等级是根据发电机的容量和额定电压、厂用电动机的额定电压及厂用网络的可靠、经济运行等诸方面因素，经技术、经济比较后确定。因为发电机的额定容量为300MW，确定厂用电电压等级采用6kV的等级。

49、2）厂用电系统接地方式：厂用变采用不接地方式，高压和低压都为三角电压，当容量较小的电动机采用380V时，采用二次厂用变，将6kV变为380V，中性点直接接地；启备变采用中性点直接接地，高压侧为星型直接接地，低压侧为三角电压。3）厂用工作电源引接方式：因为发电机与主变压器采用单元接线，高压厂用工作电源由该单元主变压器低压侧引接。4）厂用备用电源和启动电源引接方式：采用两台启备变，独立从220kV母线引至启备变，启备变采用低压侧双绕组分裂变压器。5)确定厂用电系统：厂用电系统采用如图方案一和方案二，厂用电在两个方案中都是一样。2.5厂用电接线形式300WM机组采用单独设置二段公用负荷母线，集中供全

50、厂公用负荷用电，该公用母线段正常由启动备用变压器供电。如图所示。300WM机组的厂用电接线形式优点：公用负荷集中，无过渡问题，各单元机组独立性强，便于各机组厂用母线清扫。缺点：由于公用负荷集中，并因启动备用变压器要用工作变压器作备用(若无第二台启动备用变压器作备用时)，因此，启动备用变压器和工作变压器均较方案I变压器的容量大，配电装置也增多，投资较大。第三章 短路电流的计算3.1短路电流的计算目的（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采用限制短路电流的措施，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障状况下都能安全、可靠的工作

51、。同时又力求节约资金，这就需要按短路情况进行全面校验。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对于地的安全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算，需以各种短路时的短路电流为依据。（5）接地装置的设计，也需用短路电流。3.2 短路电流计算条件 本次设计短路电流计算只考虑三相短路为最严重的情况，只对三相短路进行详细计算。1.基本假定：（1）正常工作时，三相系统对称运行（2）所有电流的电动势相位角相同（3）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行（4）短路发生在短路电流为最大值的瞬间（5）不考虑短路点的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计（6）

52、不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流（7）元件的技术参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围（8）输电线路的电容略去不计2.一般规定（1）验算导体的电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统远景的发展计划。（2）选择导体和电器用的短路电流，在电器连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流影响。（3）选择导体和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大地点（4）导体和电器的动稳定、热稳定和以及电器的开断电流，一般按三相短路计算。第四章 电气设备的选择4.1电气设备选择的一般规则（1）

53、 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。（2） 应按当地环境条件校核。（3） 应力求技术先进和经济合理。（4） 与正个工程的建设标准应协调一致。（5） 同类设备应尽量减少品种。（6） 用新的产品均应有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。4.2按正常工作条件选择电器 （1）额定电压和最高工作电压所选用的电器允许最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压，即Ualm Usm 。一般电器允许的最高工作电压：当额定电压在220KV及以下时为1.15UN；额定电压是330500KV时是1.1UN。而实际电网的最高运行电压Usm一般不会超过电网额定电压的1.1UNs，因此在选择电器

54、时，一般可按电器额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNS的条件选择,即UNUNs（2）额定电流电器的额定电流IN是指在额定周围环境温度。下，电器的长期允许电流。IN不应该小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即IN Imax由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的Imax为发电机、调相机或变压器的额定电流的1.05倍；若变压器有过负荷运行可能时，Imax应按过负荷确定；母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的Imax；母线分段电抗器的Imax应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电流的

55、50%80%；出线回路的Imax除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。此外，还与电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对电器进行种类和形式的选择。（3）按当地环境条件校核在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境（尤须注意小环境）条件，当气温，风速，温度，污秽等级，海拔高度，地震列度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取措施。我国目前生产的电器使用的额定环境温度 040，如周围环境温度高于40（但60）时，其允许电流一般可按每增高1，额定电流减少1.8进行修正，当环境温度低于40时，环境温度每降低1，额定电流可增加0.5，但其最大电流不得超过额定电流的2

56、0%。4.3.热稳定和动稳定校验（1）热稳定校验。1）导体和电缆满足热稳定的条件为 SSmin （mm2） （4-8）式中S按正常工作条件选择的导体或电缆的截面积，mm2； Smin按热稳定确定的导体或电缆的最小截面积，mm2。2）电器满足热稳定的条件为 It2Qk （kA）2s （4-9）式中 It制造厂规定的允许通过电器的热稳定电流，kA； t制造厂对定的允许通过电器的热稳定时间，s； Qk短路电流通过电器时所产生的热效应，（kA）2s。（2）动稳定校验。动稳定就是要求电气设备能承受短路冲击电流所产生的电动力效应。1）硬导体满足动稳定的条件为 almax （Pa） （4-10）式中al导体

57、材料最大允许应力，Pa；max导体最大计算应力，Pa；2）电器满足动稳定的条件为 iesish （kA） （4-11）式中ies电器允许通过的动稳定电流（或称极限通过电流）幅值，kA；ish短路冲击电流幅值，kA。3.4断路器的选择断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并经济技术方面都比较后才能确定。根据目前我国断路器的生产情况，电压等级在10KV220KV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时，可以选用SF6断路器。(1)SF6断路器的特点：1.灭弧能力强；介质强度高，单元灭弧室的工作电压高，开断电流大然后时间短。2开断电容电流或电

58、感电流时，无重燃，过电压低。3电气寿命长，检修周期长，适于频繁操作。4操作功小，机械特性稳定，操作噪音小。（2）选择原则： 1. Imax1.05IN 2. UNUNs因此，220KV处断路器的额定电压取220kV，最高工作电压选用252kV，额定电流选用1600A，开断电流选用40 kA，采用LW-220；110KV处断路器的额定电压取110KV，最高工作电压选126KV，额定电流采用1600，开断电流采用31.5KA，采用LW11-110。4.5隔离开关的选择采用GW7-220和GW5-110W，GW7-220额定电流为1250A，动稳定电流为80KA；GW5-110W额定电流为1600A

59、，动稳定电流为80A。4.6电流互感器的选择电流互感器的选择和配置应按下列条件：（1）型式：电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。对于620KV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35KV及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。（2） 一次回路电压：UNUNs（3）一次回路电流：I1NImax（4）准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。（5）二次负荷：互感器按选定准确级所规定的额定容量S2N应大于或等于二 次侧所接负荷I22NZ2L，即S2NI22NZ2LZ2L=ra+rre+rL+rc式中，ra、rre分别为二次侧回路中所接仪表和继电器的电流线圈电阻（忽略电抗）；rc为接触电阻，一般可取0.1；rL为连接导线电阻。（6）动稳定： 内部动稳定校验式为：iesish或I1NKesish式中 ies、Kes电流互感器的动稳定电流及动稳定电