2×100_4×300MW发电厂电气部分初步设计 励磁系统.doc
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1、 ( 摘 要 此次设计的主要任务是 1125MW+4300MW 的火电厂电气部分的初步 设计。首先确定电气主接线方案,选择发电机、主变压器、联络变压器、厂用 变压器和启/备变压器。用所选择的发电机与变压器的参数进行标幺值的计算; 并做出可能发生各种短路的等值电路图,分别计算各电源对短路点的计算电抗, 列出短路计算结果表;通过对各设备最大持续电流的计算,分别对断路器、 maxg I 隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、熔断器、全连式分相封闭母线 等设备进行选择,并通过短路计算结果中的各短路值对所选的设备进行校验。 了解该电厂励磁系统的原理如设计方法。 关键词关键词:电气主接线;短路计算;设
2、备选择; 本科毕业设计说明书本科毕业设计说明书 Abstract The main assignment of the design is the initial plan of electric with regard to regional fossillfule plant (11250MW+3300MW). To begin with ,we must ensure the project of electric main line .What more ,we select the capacity of generator ,we select generator、transfor
3、mer、liasion transformer、transformer which used in the factory and enlighten spare transformer. We can carry out the short circuit calculation .The diagram of equivalent can be make out at the basic of transformer and generator data respectively. At last, we calculate the reactance which the point of
4、 short circuit to every power system and lay out the table of short circuit. Interrupter, disconnect switch, busbar, lighting arresters can be selected by way of the maxg I calculation. We can check the install we choose via the result of short circuit. Find out the protection principle of 600MW gen
5、erator and transformer, know the movement situation of the protection. Keywords: electric main line; short-circuit calculation; equipment choice; 符号说明 常用符号: -电流 -额定电流 基值电流(KA) I n I B I 基值电压(KV) -额定电压(一次侧) (KV) B U n U -二次侧额定电压(V) 电网工作电压 2n U g U (KV) -电压 -电抗 -电阻 UXR -容量 -负荷 -能量 SPW 电势 -系统基准容量(MVA)
6、-变压器额定容量E B S n S 专用符号 - 励磁电流 -短路电流冲击值(KA) f I ch I -最大持续工作电流 -稳态三相短路电流 max.g I I -0S短路电流周期分量(标幺值) -0S短路电流周期分量(有名值) * I I -断路器的额定开断路器(KA) -断路器极限通过电流峰值 br I max I (KA) -断路器实际开断时间 t 秒的短路电流周期分量(KA) dt I -断路器 t 秒热稳定电流 -短路容量(MVA) t I S -支路计算电抗(标幺值) -支路转移电抗(标幺值) js X fs X -短路电流发热等值时间(又称假象时间) (S) dz t -固有分
7、闸时间(S) -热稳定系数 kd tC W-母线截面系数 -经济电流密度J 目目 录录 引 言1 第一章 电气主接线设计2 1.1 主接线的设计原则和要求 2 1.2 电气主接线的设计步骤 2 1.2.2 主接线的类型与使用范围 4 1.2.3 设计方案的介绍 5 1.2.3 主接线方案的评定 .6 1.3 发电机和主变压器的选择 7 1.3.1 发电机的选择 7 1.3.2 主变压器和联络变压器的选择 7 第二章 厂用电设计.10 2.1 厂用电的设计原则和基本要求 .10 2.2 本厂厂用电主接线设计 .10 2.3 厂用变压器的选择 .11 第三章 短路电流计算.13 3.1 短路电流计
8、算的目的 .13 3.2 短路电流计算的一般规定 13 3.3 短路电流的计算步骤 .14 3.4 主接线及厂高压短路电流计算 14 3.4.1 发电机电抗标么值计算 14 3.4.2 变压器电抗标么值计算 15 3.4.3 发电厂电气一次部分各短路点短路电流计算 16 第四章 电气设备的选择与校验.28 4.1 电气设备选择的一般原则 28 4.2 断路器的选择与校验 29 4.2.1 断路器的选择原则 29 4.2.2 断路器的选择与校验 30 4.3 隔离开关的选择与校验 33 4.4 接地开关的选择与校验 34 4.4.1 接地开关的选择原则 34 4.4.2 接地开关的选择与校验 3
9、4 4.5 电压互感器的选择与校验 35 4.5.1 电压互感器的选择原则 35 4.5.2 电压互感器的选择与校验 36 4.6 电流互感器的选择与校验 36 4.6.1 电流互感器的选择原则 36 4.6.2 电流互感器的选择与校验 .38 4.7 高压熔断器的选择与校验 39 4.7.1 高压熔断器的选择原则 39 4.7.2 高压熔断器的选择 39 4.8 避雷器的选择 40 4.8.1 避雷器的选择原则 .40 4.8.2 避雷器的选择 41 4.9 母线与架空线的选择与校验 41 4.9.1 母线与架空线的选择原则 .41 4.9.2 母线的选择与校验 .42 4.9.3 架空线的
10、选择 .42 4.9.4 封闭母线的选择 .43 第五章 励磁系统的设计45 5.1 励磁系统的主要作用 45 5.2 励磁系统的初步设计 45 5.2.1 发电机励磁方式的选择 45 5.2.2 自并励励磁系统原理及优缺点 46 5.2.3 100MW 发电机微机型自并励励磁系统的设计.47 六章 发电机的主保护设计49 6.1 发电机保护配置原则 49 6.2 发电机的纵差动保护 50 6.3 发电机 100%定子绕组单相接地保护51 6.4 发电机定子绕组匝间短路保护 52 6.5 发电机励磁回路接地保护 53 6.6 发电机失磁保护 54 第七章 配电装置的设计56 7.1 设计原则与
11、要求 56 7.1.1 配电装置的设计原则 56 7.1.2 配电装置设计必须满足的要求 56 7.2 610 KV 配电装置 56 7.3 220 KV 配电装置 57 结 论.58 参考文献.59 谢 辞.60 引 言 电力自从应用于生产以来,已成为现代化生产、生活的主要能源,在工农 业、交通运输业、国防、科学技术和人民生活等方面都得到了广泛的应用。电 力工业发展水平和电气化程度已经成为衡量一个国家国民经济发展水平的重要 标志。 至 2001 年,我国已投产和正在建设的 100 万 kW 及以上的电厂达 113 座, 其中火电厂为 85 座。随着经济的不断发展,我国的电力工业已经进入了大机
12、组、 大电厂、大电网、超高压、自动化、信息化发展的新时期。 电力工业的迅速发展,对发电厂的设计提出了更高的要求。随着一次能源 的不断减少,对能源的利用率要求也越来越高;而大机组的能源利用率高、在 环境污染方面较小机组要小;因此,在火电厂的设计中,大机组的设计已经成 为现在设计的主流。 这就引出了本次设计的主要内容,某地区 2*100MW+4*300MW 火力发电厂的电气 部分进行初步设计。 第一章 电气主接线设计 1.1 主接线的设计原则和要求 发电厂电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。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及可能的运行方式,从而完 成发电、变电、
13、输配电的任务。它的设计,直接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,主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家 有关技术经济政策的前提下,力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。 设计主接线的基本要求是: (1)可靠性 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求,电气主接线也必须 满足这个要求。衡量主接线运行可靠性的标志是: 断路器检修时,能否不影响供电。 线路、断路器或母线检修时,停运出线回路数的多少和停电时间的长 短,以及能否保证对重要用户的供电。 发电厂全部停运的可能性。 对大机组超高压情况下的电气主接线,应满
14、足可靠性准则的要求。 (2)灵活性 调度灵活,操作简便:应能灵活地投入某些机组、变压器或线路,调 配电源和负荷,能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。 检修安全:应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备,进行安 全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电。 (3)经济性 投资省:主接线应简单清晰,控制保护方式不过复杂,适当限制断路 器电流。 占地面积小:电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件。 电能损耗少:经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数,避免两 次变压而增加电能损失。 1.2 电气主接线的设计步骤 电气主接线的设计伴随着发电厂或变电所的整体设计,即按照工程基本建 设
15、程序,历经可行性研究阶段、初步设计阶段和施工设计阶段等四个阶段。在 各阶段中随要求、任务的不同,其深度、广度也有所差异,但总的设计 思路、方法和步骤相同。 具体步骤如下: (1)本工程情况 发电厂类型: 区域性凝气式火电厂,设计规划容量 1125+3300。远离 负荷中心。 (2)电力系统情况 系统的电压等级:电厂联入系统的电压等级为 330KV, 330KV 架空线 4 回,负荷为 466640MW,为 I、II 级负荷, cos=0.85.Tmax=6500h; 110KV 架空线 6 回,负荷为 80120MW,为 I、II 级负荷, cos=0.85.Tmax=6000h,其余送 22
16、0KV 系统。厂用电率 8% 。 (3)环境条件 当地年最高温度 36,年最低温度29,最热月平均最高温度 29,最热月平 均地下温度 15,当地海拔高度 1000 米,当地雷暴日 14 日年 1.2.1 大、中型 发电厂及配电装置的接线要求 4技术要求: (1)电气主接线设计、厂用电设计,要满足可靠性、灵活性、方便性、经济性 等要求; (2)主变和厂用变型号容量选择要按照新型设备选择,主要电气设备尽量选新 型设备并要求校验,要求绘制电气设备选择结果总表。 (3)短路电流计算要准确无误,并要求绘制短路计算结果表; 5220KV 主保护动作时间为 0.02s,后备保护动作时间为 1s, 110K
17、V 主保护动作 时间为 0.03s,后备保护动作时间为 2s, 大型发电厂(总容量 1000MW 及以上,单机容量 200MW 以上) ,一般距负荷 中心较远,电能须用较高电压输送,故宜采用简单可靠的单元接线方式,直接 接入高压或超高压系统。其主接线的特点是: (1)在系统中的地位重要、主要承担基本负荷、负荷曲线平稳、设备利用 小时数高、发展可能性大,因此,其主接线要求较高。 (2)不设发电机电压母线,发电机与主变压器采用简单可靠的单元接线, 发电机出口至主变压器低压侧之间采用封闭母线。除厂用电外,绝大部分电能 直接用 220KV 及以上的 12 种升高电压送入系统。附近用户则由地区系统供电。
18、 (3)升高电压部分为 220KV 及以上。220KV 配电装置,一般采用双母线带 旁路母线、双母线分段带旁路母线,接入 220KV 配电装置的单机容量一般不超 过 300MW; 中型发电厂(总容量 2001000MW、单机容量 50200MW)和小型发电厂 (总容量 200MW 以下、单机 50MW 以下) ,一般靠近负荷中心,常带有 610KV 电压级的近区负荷,同时升压送往较远用户或与系统连接。发电机电压超过 10KV 时,一般不设机压母线而以升高电压直接供电。 对于 6220KV 电压配电装置的接线,一般分为两大类:其一为母线类,包 括单母线、单母线分段、双母线、双母线分段和增设旁路母
19、线的接线;其二为 无母线类,包括单元接线、桥形接线和多角形接线等。 1.2.21.2.2 主接线的类型与使用范围主接线的类型与使用范围 1.不分段的单母线:(1)610KV 配电装置,出线回路数不超过 5 回。 (2)3563KV 配电装置,出线回路数不超过 3 回。 (3)110220KV 配电装置, 出线回路数不超过 2 回。 2.分段的单母线:(1)610KV 配电装置,出线回路数为 6 回及以上。 (2)3563KV 配电装置,出线回路数为 48 回时。 (3)110220KV 配电装置,出线回路数为 34 回时。 3.单母线带旁路母线接线:(1)610KV 配电装置,和 3563KV
20、 配电装置, 一般不设旁路母线。 (2)110220KV 配电装置,当 110KV 出线为 7 回及以上 220KV 出线为 5 回及以上时或对在系统中居重要位置的配电装置,110KV 出线为 6 回及上,220KV 出线为 4 回及以上时。 4.一般双母线:(1)610KV 配电装置,当短路电流较大,出线需带电抗 器时。 (2)3563KV 配电装置,出线回路数超过 8 回或连接的电源较多、负荷 较大时。 (3)110220KV 配电装置,出线回路数为 5 回及以上或该配电装置在 系统中居重要地位、出线回路数为 4 回及以上时。 5.一般双母线带旁路接线:(1)663KV 配电装置,一般不设
21、旁路母线。 (3)110220KV 配电装置,出线回路数为 34 回时。 6.分段的双母线接线:(1)发电机电压配电装置,每段母线上的发电机容 量或负荷为 25MW 及以上时。 (2)220KV 配电装置,当进出线回路数为 1014 时,采用双母三分段带旁路;当进出线回路数为 15 回及以上时,采用双母四分 段带旁路接线。 7.一台半断路器接线:用于大型电厂和变电所 220KV 及以上、进出线回路 数 4 回及以上的高压、超高压配电装置中。对于 220KV 系统,DL5000-2000火 力发电厂设计技术规程中有如下规定:若采用双母分段接线不能满足电力系 统稳定和地区供电可靠性要求,且技术经济
22、合理时,容量为 300MW 及以上机组 发电厂的 220KV 配电装置也可用一台半断路器接线方式。a 8.43 台断路器接线:可靠性降低,布置比较复杂,很少采用。 1.2.31.2.3 设计方案的介绍设计方案的介绍 本厂为 110KV 和 220KV 电压等级,单机容量为 100 和 300MW,故宜采用可 靠的单元接线,直接接入系统。对于 220KV 配电装置的接线,我们选择了双母 线分段、双母带旁路分段接线两种方案。 KV 110 220 KVKV 220 回11回 6回 4回 MW100100MW300MWMW300 MW300MW300 图 1-1 方案一 110 KV 6回1回1回4
23、回 220 KV 300MW 100MW100MW 300MW300MW300MW 图 1-2 方案二 我们初步拟定了两种方案,下面对其进行比较: 表 1-1 方案比较 方案 项目 方案一: 双母线分段 方案二: 双母分段带旁路 可靠性 1.任何断路器检修,影响用 户的供电。 2有四回出线,任一台断 路器检修和另一台断路器故 障或拒动相重合时,切除两 回以上线路。 3.母线检修将导致一半容量 停运。 1.220KV 任一段母线故障时, 只有的电源和负荷停电。41 2.220KV 任一分段断路器故障 时,只有左右的电源和负21 荷停电。 3.220KV 母线,故障范围小, 避免全场停电的可能。
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