4X200MW凝汽式火电厂电气部分设计.doc
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1、题目:4*200MW凝汽式火电厂电气部分设计目 录第一部分:概述03第二部分:分析负荷以及该厂所处的地位05第三部分:电气主接线的选择以及厂用高压部分接线05第四部分:发电机的选择05第五部分:主变的选择05第六部分:短路电流的计算08第七部分:电气设备的选择09第八部分:防雷保护初步设计,测量仪表, 继电保护自动装置规划10 第九部分;附录18附录1:短路电流计算过程以及等值电路简化图18附录2:电气设备选型过程 22附录3:毕业设计任务书1份 25 附录5:电气设备选型结果表1张 34附录6:电气主接线图1 张 35第一部分 概述一、设计任务、目的、要求本厂装机4*200MW,对电气部分初
2、步设计,前期安装发电机二台,后期扩建二台。既要达到满足供电可靠,运行灵活,操作方便,又要尽可能节约资金,便于扩建。二、设计原则以毕业设计任务书为依据,以国家经济建设的方针政策,技术规定,标准为准绳,结合工程实际情况,在保证可靠性,灵活性,兼顾运行、维护方便的情况下,尽可能节省投资,就近取材,坚持先进、可靠、经济、美观的原则。三、设计的原始资料1.本厂装机4*200MW,一次设计分期安装,每期二台;2.距本厂15KM处有一2*100MW区域性大电厂,一回110KV线路与本厂相连;3.负荷情况:110KV二回与系统相连 ,计算负荷为40MW,四回供地区负荷,计算负荷为160MW,扩建两回,计算负荷
3、为240MW,220KV三回与系统相连 ,计算负荷为540MW,二期扩建两回。4.运行方式下,110KV系统与本厂的阻抗标幺值为0.068,220KV系统与本厂的阻抗标幺值为 0.058 ( 以100MVA为基准)5.气象条件:最高40摄氏度,最低15摄氏度,最热月平均温度32摄氏度,最热月地下0.8M处温度为29摄氏度。6.厂用负荷见下表;负 荷 名 称容 量台 数备 发 注给水泵40003两工作一备用循环水泵12502一工作一备用凝结水泵3002一工作一备用引风机8502送风机12502排粉机6504磨煤机16004附水泵2202碎煤机5702厂外除灰电源8002电除尘变10002低压变1
4、0001四、设计内容1. 主接线;2. 用电高压部分;3. 短路计算;4. 电气设备选择;5. 防雷保护初步设计;6. 测量仪表、继电保护、自动装置规则。五、设计的步骤和方法 (一)、原始资料分析1.本次工程概况:发电厂类型、设计规划内容(近期、远期),主变容量及台数,最大负荷利用小时数以及可能的运行方式等;2.电力系统情况:发电厂所在电力系统中的位置和作用,系统近期远景规划,本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等;3.负荷情况:负荷的性质及其地理位置,输送电压等级,出线回数及输送容量等。电力负荷在原始资料中虽已提供,但设计时应予以辨证的分析,因为负荷的发展和增长受政治、
5、经济、工业水平和自然条件等制约。4.环境条件:当地的气温、湿度、覆水、污秽、风向、水文地质、海拔高度及地震等因素,对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。5.设备制造情况:为使所设计的主接线具有可行性,必须对各主要电器的性能、制造能力、和供货情况、价格等资料汇集并分析比较,保证设计的先进性、经济性和可行性。(二)、拟定接线方案根据设计任务书的要求,选择2-3个技术相当又能满足任务书要求的方案,其进行比较。(三)、短路电流计算对选定主接线,为选择合适电器,应进行短路计算。(四)、主要设备选择正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。(五)、绘制电气主接线图(六)、
6、设计文件:由文字说明书及所附设计图纸和概述组成,其中设计图纸有简化的电气主接线(包括厂用及附近地区供电)图。第二部分 负荷分析及该厂所处的地位一、负荷分析本厂负荷:S(110110KV)=2*20+4*40=200+240=440MW S(220KV)=3*180=540MW S(交换)=30MW S(厂用)=31.38MW1. 本厂110KV、220KV的出线均为I类负荷;2. 厂用电为I、II类负荷。二、本厂在系统中的地位根据本次设计任务书的原始资料得知;该厂为大机组中型发电厂,主要靠近城镇,接入220KV系统。在系统中占有举足轻重的作用。第三部分 电气主接线及厂用高压接线一、根据负荷分析
7、为依据,以国家经济建设方针、技术规定、规程为准绳,满足负荷的情况下,故出线采用双母线带专用旁路断路器接线,110、220KV接线方式均相同。发电机、变压器采用单元接线上双母。二、厂用高压采用分裂绕组变压器取发电机上电压,变为6.3KV,根据本厂的发电机台数推出厂用高压6KV段为单母接线共八段。第四部分 发电机的选择根据设计任务书得知:其单机容量为200MW,根据发电厂电气部分课程设计参考资料查出发电机型号及参数见下表: 型号额定容量(MW)额定电压(KV)功率因数(COS)短路电压(%)定子结线QFSS-220-220015.750.85Uk%=14YY第五部分 主变压器的选择一、选择原则及项
8、目根据负荷的要求及与系统的连系,本厂在系统中的地位进行主变压器的选择。(一) 主变压器的电压确定1.压器对于负荷侧的电压,可根据给定的负荷送电电压来确定,若未规定具体电压,则可根据负荷量与送电距离即负荷距离来确定负荷的允许送电电压,继而确定变压器高压侧电压。2.变压器与系统联系侧的电压可概据本厂接入电网的电压来确定,若未明确规定时,可按本厂发电机的功率和功率因数来确定。3. 110KV和220KV之间需要交换功率时需联络变,选取自耦型变压器。(二)、主变容量的确定1.主变容量应能满足本厂供给最大负荷的要求,扣除厂变10%,又留有10%的余量,及系统要求的交换功率同时还应考虑5-10年的发展情况
9、及网络的功率损失。2.主变的台数的确定由于本厂采用发电机变压器单元接线,故有四台,联络变二台,厂用变四台,起备变一台,低压分裂变一台。3.变压器结构型式的选择当具有三个电压等级时,如果通过主变各侧的功率达到变压器额定容量的15%经上,一般应选择三绕组结构,变压器各侧的容量比可根据各侧负荷情况来选定,分别100/100/100,100/100/50,100/50/100等各种容量比。4. 变压器的型式根据变压器的容量,使用条件,冷却方式及系统要求情况,选择国家生产的标准产品。(二)、本厂的主变型号容量的选择1主变的选择Pe=200MW,COSe=0.85,故Se=235.2MVA。查手册发电厂电
10、气部分课程设计参考资料选出变压器型号及参数见下表: 型号额定容量(KVA)额定电压(KV)额定电流(A)短路电压(%)结线方式SFP-240000/22024000024222.5%/15.75572.6/8799.7Uk%=14Y0/-112.高厂变的选择根据发电厂电气部分教材指导,将厂用负荷算出其厂用负荷,然后根据重庆发电厂生产技术规程选取出其高厂变型号技术参数, 型号及参数见下表: 型号额定容量(MVA)额定电压(KV)额定电流(A)短路电压(%)结线方式SFF3-31500/15.7531500/15750/1575015.752.5%/6.3/6.31154.3/1443.7/144
11、3.718.5/-12-12 3.根据计算得知,为了让变压器安全可靠的运行,本厂将从110KV母线上邓一回线路作为高厂变的起动和备用,以及联络变的选型:根据重庆发电厂生产技术规程查出:110KV起备变型号及参数见下表: 型号额定容量(MVA)额定电压(KV)额定电流(A)短路电压(%)结线方式SFP3-31500/11031500/20000/200001102.5%/6.3/6.3165.3/1443.4/1443.418.5Y/-11-11联络变出来,35KV母线下的起备分裂变的选择:型号及参数见下表: 型号额定容量(MVA)额定电压(KV)额定电流(A)短路电压(%)结线方式SFP3-3
12、1500/3531500/20000/20000352.5%/6.3/6.3519.62/1443.4/1443.418.5Y/-11-114.联络自耦变的选择:型号及参数见下表: 型号调压范围高压中压低压容量比短路电压(高-中)%短路电压(高-低)%短路电压(中-低)%OSFPSL-180000/2202.5%242/22012135100/100/10012-148-1228-31第六部分 短路电流的计算一、 短路电流计算的依据电力系统中的所有电流均在额定负荷下运行;所有同步电动机都具有自动励磁调整装置(包括强行励磁);短路发生在短路电流为最大值的瞬间,所有电源的电动势相位角相同;应考虑对
13、短路电流值影响的所有条件,但不考虑短路电流点的电弧电阻,对异步电动机的作用,仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。二、 短路计算点在正常接线情况下,通过电器设备的短路电流为最大的地点,称为短路计算点。三、 短路电流的计算(见附录)1 选择短路计算点;2 画等值网络(次暂态网络)图;3 化简等值网络;4 求计算电抗Xjs;5 由运算曲线查出各电流供给的短路电流周期分量标幺值(运算曲线只作到Xjs=3.45)6 计算无限大容量(或Xjs3)的电源供给的短路周期分量。7 计算短路电流周期分量有名值和短路容量。8 计算短路电流冲击值短路电流计算结果表短路地点计算值IKAIKAichKA
14、d112.6815.2839.65d271.22112.08301.07d37.787.7819.84d46.26.215.81d58.0238.02320.458d618.4817.344.64d75.045.0412.859绘制短路电流计算结果表(见下表)第七部分 电器设备的选择一、 选择原则1. 正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求,并考虑远景发展的要求。2. 应当地环境条件考核。3应力求技术先进和经济合理。4选择导体时应尽量减少品种。5扩建工程应尽量使新老电器型号一致。6选用的新产品,均应具有可靠的试验数据,并经正式鉴定合格二、 选择内容1.正常工作条件选择电器1)电压和最高工作电
15、压在电网的运行电压因调节或负荷的变化,常高于电网的额定电压,故所选电器允许最高工作电压Valm得低于所接电网的最高工作电压Vsm,即ValmVsm,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1.15Vn,额定电压为330-500KV时为1.1VN,而实际电网的最高运行电压Vsm一般不超过1.1VN,因此在选择电器时,一般可按照电器的额定电压VN不低于装置地点电网额定电压VNS的条件选择,即VNVns.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INImax。3)按当地环境条件
16、校验 在选择电器时,应考虑当地气温,风速,污秽等级情况。三、 按短路情况校验1)热稳定校验2)电动力稳定校验3)下列几种情况可不校验动、热稳定:用熔断器保护的电器,其热稳定由熔断时间保证,故不校验收热稳定;采用有限流电阻的熔断器保护的设备,可不校验动稳定;装设在互感器回路中的裸导体电器可不校验热稳定。三、选择过程及校验(见附录)四、选择结果列表()第八部分 防雷保护初步设计、测量仪表、继电保护、自动装置规划(一) 测量仪表要据电气温设备书测量仪表的配置可得:1.发电子定回路。为了对发电机的动行参数进行测量,在定子回路内装设三个电流表,装设电压表,有功功率表,无功率表、有功电度表、无功电度表,自
17、动记录式有功功率表和自动记录式无功功率表各一个。(1)发电子转子回路。转子电路内只装直流电流表和直流电压表各一个(2)两绕组升压变压器回路。对可逆工作的变压器回路装入电流表具有双向标度的有功功率各一个及具有逆心的有功功率电度表两个对不可逆工作的变压器回路时,只需装高单向标度的功率表,有功率电度表各一个。发电机双绕组变压器的控制屏 根据以上原则,并参考发电厂电气部分课程设计参考资料P125页:火电厂发机变压器(双绕组)电气测量仪表配置图50000-125000KW机级控制屏要配的仪表有:定子电流表3块定子电压表一块无功功率表一块励仪电流表一块励磁调整装置输出电流表一块励磁电压表一块励磁调整装置输
18、出电流表一块励磁电压表一块负序电流表一块有功电度表一块无功电度表一块有功功率记录表一块以上仪表负荷均满足互感器负荷的要求发电机自耦变压器控制屏查发电厂电气部分课程设计参考资料P126页,火电厂发电机变压器(三绕组)组电气测量仪表配置图得:需配置: 高压侧电流表一只 中压侧电流表一个 中压侧有功功率表一只 中压侧无功功率表 中压侧有功电度表只 发电机定电流表3只 发电机定子电压表一块 发电机有功功率表一块 发电机无功功率表一只 发电机负序电流表 发电机励磁电流表 励磁调整装置输出电流表 发电机励磁电压表一块 发电机定子绝缘监测表 发电机有功电度表一块 发电机无功电度表一块 发电机有功功率记录表以
19、上表计均满足互感器负荷要求110KV、220KV线路屏:110KV、220KV线路屏分别安装电流表3个,有功功率一块,无功功率表一块,电压表一块母联屏:三相电流表各一个、电压表一个、频率表一块旁路断路器:三相电流表各一个,电压表一块,有功功率表各一块同期屏: 作为同期屏,系统侧和都应同时装: 电压表一块,频率表和整步表一块,装在同期屏上以供同期考虑,列本厂系统中的地位和作用,该厂应该设两套同期屏,以更加可靠(二) 继电器保护装置1、 发电机双绕组变压器单元接线保护配置需配置的保护有: 变压器零序过压保护 变压器中性点零序过流保护发电机交流序过流保护纵差保护横差保护重瓦斯保护轻瓦保护发电机静子接
20、地保护,保护范围100%强油保护转子一点接地保护转子二点接地保护继电强励保护过负荷保护失磁保护发信号2发电机自耦变压器单元接线、保护需要的保护有:发电机负序过流保护低压闭锁过流保护发电机横差保护发电机纵差保护横差断线保护过负荷保护发电机静子接地保护发电机转子一点接地强励保护变压器纵差保护重瓦斯保护强油保护110KV侧方向零序过流保护110KV侧方向零序过流保护110KV负序方向电流保护110KV侧低压闭锁保护公共线圈过负荷保护3110KV、220KV线路保护配置为报提高线路的输送功率,提高电力系统运行的稳定性,要求断电器保护能无延时地从线路两端切除线路内部任何一处的短路故障,为此110KV、2
21、20KV与系统的连接采用高频保护110KV引出线采用三段式电流保护为主保护,距离保护为后备保护220KV引出采用零序过流保护,距离保护4110KV、220KV母线保护配置母线上通常都有较多的连接元件,因此,对母线保护应特别强调可靠性的要求。另外,高压线保护如果动作迟缓,常常会导致电力系统的稳定性遭到破坏,从而使事故扩大化。因此,母线保护必须无延时动作由此110KV、220KV母线采用电流相位比较式母线差动保护它适用于并列运行的双母线,它能够在元件固定连接遭到破坏的情况下,保证有选择性的动作,因而在110KV220KV电力系统中得广泛的应用采用断路失灵保护考虑到本设计电厂在系统中的地位和作用,安
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