【《2×300MW 发电厂厂用电系统设计》8000字（论文）】

2×300MW发电厂厂用电系统设计摘要论文对2×300MW发电厂进行主接线的设计和选型、主变压器和厂用变压器的选型、厂用电控制系统的设计、自启动校对、短路计算、高低压侧电器装置的选型、配电装置的布局以及防雷设计。本设计的目的是进行2×300MW发电厂电气系统设计，以此了解国家及电力工业相关的政策、条例和设计准则，学习参考手册中的资料，运用本科阶段学习的发电厂电气知识进行电气设计，提高工程设计本领技能。关键词:2×300MW发电厂;火电厂;一次设计;厂用电目录第一章 电气主接线设计 [3]3.2容量表3-16kV厂用负荷及其厂高变选择39.4厂用工作变压器选择据上表选择分裂绕组变压器。根据设备手册选择型号SFF7-40000/20变压器，接线方式为（D，yn1-yn1）。其参数为：表3-2所选厂用工作变压器参数3.5厂用备用变压器选择电压等级额定容量根据设备手册选用型号为变压器。表3-3所选厂用备用变压器参数电动机自启动校验电动机自启动校验原则1.单个最大容量电动机自启动校验；2.单条最大容量母线上成套电动机的自启动校验；3.串联自启动校验；4.容量校验；5.厂用变压器：失压自启动校验；厂用备用变压器：失压、空载、带负荷自启动校验。4.2电动机自启动校验04.2.1厂用变压器成套电动机自启动校验厂用高压变压器失压厂用低压变压器失压4.2.2厂用变压器单台电动机自启动校验厂用高压变压器失压厂用低压变压器失压时4.2.3厂用备用变压器成套电动机自启动校验厂用备用高压变压器失压、空载 厂用备用低压变变压器失压、空载变压器容量校验厂用备用高压变变压器带负荷厂用备用低压变变压器带负荷变压器容量校验4.2.4厂用备用变压器单台电动机自启动校验厂用备用高压变变压器失压、空载厂用备用低压变变压器失压、空载变压器容量校验厂用备用高压变变压器带负荷厂用备用低压变变压器带负荷表4-1自启动校验结果汇总短路电流计算5.1短路电流计算的目的计算单相短路、三相短路的和，为后续选设备做准备。5.2短路计算方法1.无穷大电源系统。系统侧电抗，短路电流。2.简化电路，得到转移电抗，归算成计算电抗，查对应时间下的曲线，得到短路电流。3.厂用电动机的额定容量取最大一段厂用母线的总容量。5.3计算过程5.3.1参数计算1、发电机：正序负序零序2、主变压器：3、厂工作变压器：4、厂用备用变压器：6、电动机7、系统正序电抗、负序电抗5.3.2三相短路计算取三个短路点。其中在母线处；在发电机出口；在厂高变的低压侧。如下图所示。①点发生三相短路图5-1图5-2发电机转移电抗发电机计算电抗查曲线，发电机运算曲线得发电机短路电流标幺值系统侧短路电流发电机侧短路电流三相短路电流冲击电流②点发生三相短路系统侧短路电流标幺值转换为有名值发电机E1转移电抗2.242计算电抗=查t=0s,的发电机运算曲线，得发电机E1短路电流标幺值1.29转换为有名值发电机E2转移电抗0.4604计算电抗=查t=0s,的发电机运算曲线，得6.78转换为有名值总短路电流冲击电流③发生三相短路等值电路图如下：系统侧短路电流标幺值系统侧短路电流有名值发电机E1转移电抗6.7894计算电抗=发电机E1转移电抗33.0623计算电抗=查t=0s，=2.3961发电机运算曲线得发电机E1侧短路电流标幺值发电机E1侧短路电流有名值查t=0s，=2.3961发电机运算曲线得发电机E2侧短路电流标幺值发电机E2侧短路电流有名值电动机反馈电流标幺值电动机反馈电流总短路电流发电机冲击电流电动机冲击电流总冲击电流5.3.3单相短路计算①点单相短路正、负、零序图如下：正序：系统正序电抗发电机、变压器正序电抗负序：系统负序电抗发电机、变压器负序电抗=0.4337总负序电抗=0.1369零序：系统零序电抗变压器零序电抗总零序电抗合并正、负、零序：系统侧短路电流标幺值系统侧短路电流有名值发电机转移电抗发电机计算电抗查,的发电机运算曲线得发电机侧短路电流有名值单相短路电流冲击电流②点单相短路正、负、零序图如下：正序负序负序电抗零序零序电抗正序增广系统侧短路电抗标幺值系统侧短路电流标幺值系统侧短路电流有名值发电机E1短路电抗计算电抗查t=0s，发电机运算曲线得发电机E1侧短路电流标幺值发电机E1侧短路电流有名值发电机E2侧短路电抗计算电抗查t=0时刻发电机运算曲线得发电机E2侧短路电流标幺值发电机E2侧短路电流有名值总短路电流冲击电流③点单相短路正序负序零序正序增广网络负序电抗零序电抗系统侧短路电抗系统侧短路电流标幺值系统侧短路电流有名值冲击电流发电机E1侧短路电抗发电机E1侧短路电流标幺值发电机E1侧短路电流有名值发电机E2侧短路电抗发电机E2侧短路电流标幺值:发电机E1侧短路电流有名值电动机短路电抗电动机反馈电流标幺值电动机反馈电流短路电流发电机冲击电流总冲击电流表5-1各短路点电流汇总电气设备选择6.1电气设备选择条件6.1.1按工作条件选择额定电压：设备额压大于等于电网电压：额定电流：长期允许电流应满足：其中最大持续工作电流6.1.2按短路状态校验热稳定校验：当出现短路时，各电器元件的温度不能超出容许范围。应满足：电动力稳定校验：系统短路时，导线及电器元件的温度不得超出容许范围，需满足：6.2220kV断路器的选择6.2.1计算过程1.额定电压2.额定电流最大持续运行电流温度修正：40℃40℃-40℃=0℃温度修正系数K=1额定电流：根据要求，选择户外断路器。型号为：表6-1220kV断路器参数6.2.2开断电流校验额定开断电流其中短路全电流短路开断计算时间短路开断时间，.短路全电流额定开断电流，校验合格6.2.3热稳定校验短路电流热效应断路器全开断时间，非周期分量等效计算时间短路电流非周期分量热效应发电机侧短路电流系统侧短路电流单相短路电流查的发电机运算曲线得发电机侧短路电流系统侧短路电流单相短路电流短路电流周期分量热效应短路电流热效应热稳定校验合格6.2.4动稳定校验动稳定校验合格6.3220kV隔离开关选择6.3.1隔离开关的特点及作用1.特点。无灭弧装置，不能接通和切除短路电流。2.作用。将开关两侧电压隔离开，用于倒闸操作，开合小电流电路。6.3.2计算过程1.额定电压2.额定电流220kV隔离开关选择GW4-220D/1000-80型隔离开关表6-2220kV侧隔离开关参数6.3.3热稳定校验热稳定校验合格6.3.4220kV侧断路器、隔离开关总结表6-3220kV侧断路器及隔离开关参数总结6.4220kV侧电流互感器的选择6.4.1选择原则1、种类和型式的选择。35KV或更高电压——选油浸瓷箱式绝缘型。2、一次侧额定电压和电流须满足：6.4.2计算过程1.额定电压2.额定电流3.电流互感器的选择表6-4220kV侧电流互感器参数二次回路所接仪表电流线圈电阻接触电阻二次回路所接继电器电流线圈电阻二次导线得允许最小截面应选1.5mm2的铜线6.4.3热稳定校验热稳定校验合格。6.4.4动稳定校验动稳定校验合格。6.5220kV侧电压互感器的选择6.5.1选择原则110-220kV配电网的电压互感器，应选用电容式或油浸式。6.5.2互感器的选择1、所在电压等级220kV,故选用电容式2、额定电压：表6-5220kV侧电压互感器参数因为现在大多采用微机保护，并且负荷均小于50VA，远小于电压互感器二次负荷，所以可以省略校验过程。6.6220kV侧母线的选择6.6.1选择原则配电装置选管型母线。6.6.2计算过程按经济电流密度选择Tmax=5000h，查曲线的J=0.78选择为90/100(mm/mm)的铝锰管型导线截面为1491>1271.7949时，，集肤效应系数，截面系数温度修正系数实际载流量导体长期发热允许电流校验合格。6.6.3热稳定校验工作温度插值法得，热稳定系数导体最小截面积热稳定校验合格。6.6.4动稳定校验一阶固有频率在30~160Hz外，β=1正常状态下应力校验母线承受最大弯矩和应力(1) 母线自重产生的垂直弯矩查得均布荷载最大弯矩系数：0.125(2) 集中荷载产生的垂直弯矩集中荷载最大弯矩系数0.188(3) 最大风速产生的水平弯矩风速不均匀系数空气动力系数风压(材料允许应力)短路状态下应力校验母线所受最大弯矩和应力短路电动产生的水平弯矩短路电动力水平弯矩内过电压情况下，风速产生的水平弯矩及风压地震时最大弯矩及应力：地震时母线所受的最大弯矩由以下产生：导体自重；集中荷重；地震力；地震时的计算风速。地震力产生的水平弯矩为2）地震时计算风速所产生的弯矩风压弯矩3）地震时，最大弯矩、应力最大弯矩应力该应力小于地震允许应力，符合条件。4)挠度的校验①母线自重产生，时，均布荷重挠度的计算系数集中荷载产生，时，均布荷重挠度的计算系数合成挠度。此值小于，故满足要求6.7变压器中性点电流互感器1.额定电流表6-6变压器中性点电流互感器参数2.允许最小截面积二次回路所接仪表电流线圈电阻接触电阻二次回路所接继电器电流线圈电阻二次导线得允许最小截面应选1.5mm2的铜线3.热稳定校验4.动稳定校验6.8发电机出口电压互感器额定电压为20KV，选用型号：JDJJ-35表6-720kV侧电压互感器参数6.9发电机出口电流互感器1.额定电流表6-8发电机出口参数2.允许最小截面积二次回路所接仪表电流线圈电阻接触电阻二次回路所接继电器电流线圈电阻二次导线得允许最小截面应选2.5mm2的铜线3.热稳定校验4.动稳定校验6.10发电机出口封闭母线6.10.1封闭母线的作用1、防止接地故障;2、延缓母线的温度升高速度；3、减小相间电动力；4、避免绝缘子结露，提高了运行的稳定与安全。6.10.2计算与选择发电机出口：表6-9220kV封闭母线参数(一)导体的发散热、热平衡导体的发热(1)集肤效应系数=1.05(2)90时单位长度（1m）导体的电阻(3)导体的发热损耗量导体的散热系统黑度系数导体对外壳辐射散热量导体对流散热量定形尺寸定性温度物理参数。t=80，空气导热系数空气运动黏度普朗特尔常数Pr=0.692空气容积膨胀系数格拉晓夫准则数努谢尔特准则数当量导热系数单位长度导体3.导体的发散热、热平衡发热量与散热量比较而言是大致相等的，表明发热量与散热量是均衡的。（二）外壳的发散热、热平衡1.外壳的发热(1)外壳的集肤效应系数(2)外壳的电阻(3)70时外壳体发热损耗2.外壳的散热(1)外壳辐射散热。1）系统黑度系数2）遮挡系数遮挡系数3）中间相外壳的辐射散热量（2）外壳对流散热1）定型尺寸2）定性温度3）物理参数t=55℃时，空气导热系数空气运动粘度普朗特尔常数空气容积膨胀系数格拉晓夫准则数努谢尔特准则数对流散热系数对流散热量单位长度外壳对流散热量为3.外壳的热平衡外壳的发热量小于外壳的散热量由于发热量小于散热量，故符合要求。（三）封闭母线的发散热、热平衡封闭母线总发热量总散热量热平衡封闭母线的发热与散热能力满足设计要求。6.10.4封闭母线的电动力与热稳定外壳70℃电阻系数外壳涡流感应时间常数三相短路时的电动力由此查图三相短路时与关系曲线得，得查图三相短路时与关系曲线得电动力圆管母线的截面系数母线导体的最大应力动稳定符合要求6.11厂用高压分支封闭母线6.11.1计算与选择厂用高压分支：表6-10厂用高压分支封闭母线参数6.11.2热稳定校验(一)导体的发散热、热平衡1.导体的发热(1)集肤效应系数=1(2)时单位长度导体的电阻(3)导体的发热损耗量(2)时单位长度导体的电阻2.导体的散热系统黑度系数导体对外壳辐射散热量导体对流散热量定形尺寸定性温度物理参数。，空气导热系数空气运动黏度普朗特尔常数计算空气容积膨胀系数格拉晓夫准则数努谢尔特准则数当量导热系数每相每米导体对流散热量3.导体的发散热平衡导体的发热量小于散热符合要求。（二）外壳的发散热、热平衡1.外壳的发热(1)外壳的集肤效应系数(2)外壳的电阻(3)70时外壳体发热损耗2.外壳的散热(1)外壳辐射散热。1）系统黑度系数2）遮挡系数遮挡系数3）中间相外壳的辐射散热量(2)外壳对流散热1）定型尺寸2）定性温度3）物理参数t=55℃时，空气导热系数空气运动粘度普朗特尔常数。空气容积膨胀系数4）计算格拉晓夫准则数5）计算努谢尔特准则数6）计算对流散热系数7）对流散热量1m外壳对流散热量为3.外壳的热平衡发热量散热量由于发热量小于散热量，故符合要求。（三）封闭母线的发散热、热平衡总发热量总散热量热平衡故其的发、散热均衡，符合相关规定。6.11.3动稳定校验封闭母线的电动力与动稳定外壳70℃电阻系数外壳涡流感应时间常数三相短路时的电动力由此查图三相短路时与关系曲线得，得查图三相短路时与关系曲线得计算电动力计算圆管母线的截面系数计算母线导体的最大应力动稳定符合要求6.12发电机中性点接地变压器变压器变比短路电流限制在一次侧电阻二次侧电阻取变压器容量选择单相干式变压器，参数如下。表6-11发电机中性点变压器参数6.136KV高压开关柜1.最大负荷S=5500kVA时，高压开关柜选择应满足：选择型号为KYN3-10的高压开关柜表6-12最大负荷6kV高压开关柜参数热稳定校验，热稳定校验满足条件。动稳定校验，热稳定校验满足条件。2.最小负荷S=260kVA时，高压开关柜选择应满足：表6-13最小负荷6kV高压开关柜参数热稳定校验，热稳定校验满足条件。动稳定校验，热稳定校验满足条件。6.146KV侧母线的选择6.14.1选择及计算过程35kV以下，选择矩形导体按长期发热允许电流选择温度修正系数选双条、竖放矩形铝母线截面积1600，25时载流量2373A,集肤效应系数=1.306.14.2热稳定校验插值法得，热稳定系数满足热稳定要求。6.14.3动稳定校验截面惯性矩一阶固有频率条间短路电动力因为所以=1相间应力临界跨距最大跨距因为衬垫跨距，所以衬垫数为1.条件应力合格6.156KV侧断路器的选择6.15.1选择及计算过程1、额定电压2、额定电流最大持续运行电流环境温度温度修正系数额定电流选择型号为ZN-10的断路器表6-126KV断路器参数6.15.2开断电流校验额定开断电流.短路开断计算时间短路开断时间,短路全电流额定开断电流，校验合格。6.15.3热稳定校验短路电流热效应断路器全开断时间发电机E1短路电流标幺值发电机短路电流有名值查的发电机运算曲线得发电机E1短路电流标幺值发电机短路电流有名值短路电流周期分量热效应短路电流切除时间，短路电流非周期分量热效应短路电流热效应热稳定校验合格6.15.4动稳定校验动稳定校验合格6.166KV侧隔离开关的选择6.16.1选择及计算过程1、2、.选择得隔离开关表6-136KV隔离开关参数6.16.2热稳定校验热稳定校验合格。表6-146kV断路器及隔离开关参数总结6.176KV侧电流互感器的选择6.17.1选择及计算过程1.额定电流额定电压2.选LMC-10的6KV电流互感器表6-156kV电流互感器参数3.允许最小截面积应选2.5mm2的铜线6.17.2热稳定校验,热稳定校验合格。6.17.3动稳定校验,动稳定校验合格。防雷设计7.1防雷保护的设计原则7.1.1避雷方式感应雷防护的方法：①将露出来的金属接地。②将建筑物内所有金属都接地，将钢筋回路闭合。装设避雷器时，引出地线之间间隔为20m，合理选择接地电阻。③对于平行铺设的长距离管道（净距离小于100mm），隔20-30用金属线跨接，防止雷电过电压产生火花。直击雷防护原理：把直击雷扩散到地面，主要有避雷网、针、线等装置。7.2避雷器选择7.2.1220kV避雷器选择额定电压持续运行电压选用型号Y10W5-200/520氧化锌避雷器表7-1220kV避雷器参数1、雷电冲击残压校验：BIL:绝缘全波雷电冲击耐压水平:雷电冲击绝缘配合系数220kV对应BIL:8502.操作冲击残压校验3.陡波冲击残压校验7.2.2变压器中性点避雷器额定电压：持续运行电压：选Y1.5W-144/320表7-2变压器中性点避雷器参数雷电冲击残压校验满足校验操作冲击残压校验满足校验7.2.3发电机出口避雷器选择额定电压：持续运行电压：选Y5WD-27.5/58表7-3发电机出口避雷器参数雷电冲击残压校验满足校验操作冲击残压校验满足校验陡波冲击残压校验满足校验7.2.46kV侧避雷器选Y5WZ-7.6/27表7-46kV避雷器参数雷电冲击残压校验满足操作冲击残压校验满足陡波冲击残压校验满足7.3避雷针的保护范围当取长边