发电厂电气部分课程设计2.doc
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1、真诚为您提供优质参考资料,若有不当之处,请指正。 烟 台 南 山 学 院 发电厂电气部分课程设计 题目火力发电厂电气部分初步设计 姓 名: 安佰船 所在学院: 工学院 所学专业:电气工程及其自动化班 级: 电气工程1401 学 号: 2017402011034 指导教师: 郭东旭 完成时间: 2017-6-2 27 / 35发电厂电气部分课程设计任务书题目:2X600MW火力发电厂电气部分初步设计原始资料:1. 发电厂情况装机两台,容量2X600MW,发电机额定电压20KV,cos=0.9,机组年利用小时数6500h,厂用电率5.5% ,发电机主保护时间0.05s,后备保护时间3.8s,环境条
2、件可不考虑。2. 接入电力系统情况发电厂除厂用电外, 剩余功率送入330kV电力系统,架空线路4回,系统容量6800MW,通过并网断路器的最大短路电流: 3、附近有110kV电源设计内容:1、发电机和变压器的选择(1)发电机型号、容量、台数、参数的选择(2 )主变压器,厂用变压器,启动/备用变压器型号、容量、台数、参数的选择2、电气主接线设计(1 )电气主接线方案比较(2)电气主接线方案确定(3)厂用电主接线设计3、主要电器设备选择与校验(1)断路器的选择与校验(2)隔离开关的选择与校验(3)电压互感器的选择(4)电流互感器的选择(5)高压熔断器的选择(6)避雷器的选择(7)发电机出口导体及封
3、闭母线的选择 4、发电厂电气部分主接线图一张摘 要电力工业是国民经济的重要行业之一,它既为现代化工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力,且和广大人民群众的日常生活有着密切的联系,我国具有丰富的能源资源,发电厂是把各种天然能源,如煤炭、水能、核能等转换为电能的工厂,以满足人民生活的需要。由发电、配电、输电、变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。本设计为 600MW火力发电厂电气部分初步设计,主要分为两部分,设计说明书和设计主接线图。设计说明书主要陈述了火电厂电气主接线方案设计方案。
4、确定了发电机、主变、启动变的选型;根据给出的短路电流和设备参数对断路器、隔离开关等电气设备进行选型和校验;用计算机绘制600MW火力发电厂电气主接线图。关键词:发电机 变压器 断路器 主接线 火力发电ABSTRACTThe electric power industry is one of the most important industries of the national economy, it not only for modern industry, agriculture, national defense and science and technology provide e
5、ssential power, and the daily life of the masses are closely linked, China has abundant energy resources, the power plant is a kind of natural energy, such as coal, hydropower, nuclear power such as conversion to electric power plant, in order to meet the needs of peoples life.Power generation and c
6、onsumption system consisting of power generation, power distribution, power transmission, power transmission and power consumption. Its function is to transform the primary energy of the nature into electrical energy through the power generation device, and then transmit the power to the load center
7、s through the transmission, substation and distribution systems.This design is the preliminary design of the electrical part of 600MW thermal power plant. It is mainly divided into two parts, the design instructions and the main wiring diagram. The design specification mainly states the design schem
8、e of main electrical wiring scheme in thermal power plant. Selection of generator, transformer, starting; according to the short-circuit current and the parameters of equipment selection and calibration of the circuit breaker, isolating switch and other electrical equipment; drawing of 600MW thermal
9、 power plant, the main electrical wiring diagram by computerKey words: generator transformer circuit breaker main connection目 录第1章 绪 论11.1 发电厂电气部分国内外现状及发展趋势11.2 原始资料及分析11.2.1 原始资料11.2.2 对原始资料的分析2第2章 发电机和主变压器的选择32.1 发电机型号、容量、台数、参数的选择32.2主变压器选择32.2.1变压器的结构32.2.2绕组数与结构32.2.3绕组接线组别42.2.4调压方式42.2.5冷却方法42
10、2.6容量和台数的确定42.3发电厂厂用变压器选择52.3.1厂用变压器的台数选择62.3.2厂用变压器容量的选择62.3.3 厂用变压器型式的选择62.2.4 备用变压器选择7第3章 电气主接线设计83.1 600MW机组电气主接线基本接线形式83.1.1双母线接线83.1.2 二分之三断路器接线103.2 2600MW机组厂用电设计123.2.1 厂用电概述及设计原则123.2.2厂用电的电压等级确定133.2.3厂用电源及其引接方式133.2.4启动/备用电源及其引接143.2.5事故保安电源及其引接143.2.6厂用电接线设计143.2.7厂用负荷计算163.2.8厂用变压器的选择1
11、7第4章 电气设备的整定计算204.1电压互感器、电流互感器参数计算与选择204.1.1 电流互感器的选择204.1.2 电压互感器的选择214.2 母线的选择22课程设计总结24参考文献26附 录27第1章 绪 论1.1 发电厂电气部分国内外现状及发展趋势1987年,全国电力装机容量迈上1亿千瓦台阶;1995年突破2亿千瓦;到2000年底,全国电力装机容量已达3.19亿千瓦。从1949年到改革开放前的1978我国电力装机由185万千瓦增加到5712万千瓦,增长了29.9倍;年发电量由43亿千瓦时增加到2566亿千瓦时,增长了58.7倍。而从1978年到二十世纪末,我国电力装机和年发电量又分别
12、增长了4.58和4.33倍。目前发达国家电力技术发展比较成熟,都已经走向输电超高压化,变电所值班无人化,继电保护智能化等。而我国电力行业发展虽有了明显的进步,但与许多国家相比发展进度还比较迟缓,有许多的漏洞和问题。我国现在所设计的常规变电所最突出的问题是设备落后,结构不合理,占地多,投资大,损耗高,效率低,尤其是在一次开关和二次设备造型问题上,从发展的观点来看,将越来越不适应我国城市和农村发展的要求。所以,这就需要我们新一代的接班人努力研究、开拓创新,将问题减少,使我国电力技术的发展走向世界的前列1。我选择设计本课题,是对自己已学知识的整理和进一步的理解、认识,学习和掌握变电所电气部分设计的基
13、本方法培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。同时也是大学几年所学的有关理论知识,结合相关的参考资料,对所有知识的一次综合运用,把理论知识和实践相结合,根据国家电力行业相关规范,开拓新思维,总结和反映大学的收获,也起一个很好的见证。1.2 原始资料及分析1.2.1 原始资料 (1)发电厂情况装机两台,容量2x600MW,发电机额定电压20KV,机组年利用小时数6500h,厂用电率5.5% ,发电机主保护时间0.05s,后备保护时间3.8s,环境条件可不考虑。(2)接入电力系统情况发电厂除厂用电外,剩余功率送入330KV电力系统,架空线路4回,系统容量6800MW,通过并网断路
14、器的最大短路电流:(3)附近有110kV电源接入电力系统情况1.2.2 对原始资料的分析根据发电厂的情况可知,装机容量为2600MW。该火电厂年利用小时数6500h,因此,在电力系统中将主要担任基荷。装机容量是系统容量6800MW的17.6%,所以在电力系统中是重要发电厂。从而该厂主接线设计务必着重考虑其可靠性。拟采用单元接线形式,不设发电机出口断路器,有利于节省投资及简化配电装置布置,提高可靠性。当配电装置连接元件总数在6个及以上时,通常都采用一台半断路器接线或双母线分段带旁母的接线方式。第2章 发电机和主变压器的选择2.1 发电机型号、容量、台数、参数的选择设计电厂共安装2台600MW汽轮
15、发电机组,总容量为1200MW,总体一次设采用哈尔滨电机厂的QFSN-600-2-22B汽轮机。该发电机为水氢氢冷却方式,即:定子绕组水内冷,转子绕组和定子主出线氢内冷,铁心轴向氢冷。1根据原始资料可选发电机型号如表2-1所示:表2-1 发电机主要参数型号额定功率(MW)额定电压(kV)额定电流(A)功率因数转速(r/min)QFSN-600-2-22B60020192450.930002.2主变压器选择主变压器采用三相或是单相,主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。由于大型变压器随着容量的增大,尺寸和重量也增大。2.2.1变压器的结构所以当发电厂与系统连接的电压等级为330k
16、V时,600MW机组单元连接的主变压器综合考虑运输和制造条件,经技术经济比较,可采用单相组成的三相变压器。采用单相变压器时,由于备用单相变压器一次性投资大,利用率不高,故应综合考虑系统要求、设备质量以及按变压器故障率引起的停电损失费用等因素,确定是否装设备用单相变压器。若确需装设,可按地区(运输条件允许)或同一电厂23组的单相变压器(容量、变比与阻抗均相同),合设一台备用单相变压器考虑。22.2.2绕组数与结构电力变压器按每相的绕组数分为双绕组、三绕组或更多绕组等型式;按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。容量为200MW以上大机组都采用与双绕组变压器成单元接线,而不
17、于三绕组变压器组成单元接线。这是由于机组容量大,其额定电流及短路电流都很大,发电机出口断路器制造困难,价格昂贵,且对供电可靠性要求较高,所以,一般在发电机回路及厂用分支回路均采用分相封闭母线,而封闭母线回路中一般不装高断路器和隔离开关。2.2.3绕组接线组别变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致,否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星形“Y”和三角形“d”两种。而在发电厂中,一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制3次谐波对电源的影响等因素,主变压器接线组别一般都选用YN,d11常规接线。全星形接线变压器用于中性点不接地系统时,3次谐波无通路,将引起正弦波电压畸变,并对通信
18、设备发生干扰,同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响。在我国,全星形接线变压器均为自耦变压器,电压变比多为220/110/35、330/220/35、330/110/35、500/220/110kV,由于500、330、220、110kV均系中性点直接接地系统,系统的零序阻抗较小,所以自耦变压器设置三角形绕组用以对线路3次谐波的分流作用已显得不十分必要。2.2.4调压方式调压是通过变压器的分接开关切换,改变变压器高压侧绕组匝数,从而改变其变比,实现电压的调整。切换方式有两种:一种是不带电切换,称为无激磁调压,调整范围通常在以内;另一种是带负荷切换,称为有载调压,调整范围可达,但结构复杂、价
19、格昂贵。2.2.5冷却方法电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异,一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却,在发电厂水源充足的情况下,为压缩占地面积,也可采用强迫油循环水冷却。强迫油循环水冷却的散热效率高,节省材料,减小变压器本体尺寸,但要一套水冷却系统和有关附件,在冷却器中,油与水不是直接接触,在设计时和运行中,以防止万一产生泄漏时,水不至于进入变压器内,严重地影响油的绝缘性能,故对冷却器的密封性能要求较高。2.2.6容量和台数的确定主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。如果变压器容量
20、选得过大、台数过多,不仅增加投资,增大占地面积,而且也增加了运行电能损耗,设备未能充分发挥效益;若容量选得过小,将可能“封锁”发电机剩余功率的输出,这在技术上是不合理的,因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦的变电设备投资。为此,必须合理地选择变压器。对单元接线的变压器,其容量应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后,留有的裕度来确定,即变压器的容量: (2-1)式中:为变压器的计算容量MV;为发电机的额定功率kW;为发电机的厂用电率为5.5%;发电机的功率因数为。由于本工程采用发电机变压器单元接线,主变压器容量一般按变电所建成后510年的规划负荷来进行选择,并适当考虑远期1020年的负荷发展
21、根据DL50002000火力发电厂设计技术规定:“主变压器的容量可按发电机的最大连续容量扣除一台厂用变压器的计算负荷后留有10%的裕度选择。参见GBT_6451-2008_三相油浸式电力变压器技术参数和要求3规定,主变压器容量选择720MVA可以满足要求。考虑到运输条件的限制主变压器选用三相双绕组强迫油循环风冷铜线圈720MVA无励磁调压电力变压器,电压变比330 22.5%/22kV,连接组标号:YN,d11,空载损耗360kW,负载损耗1620kW,空载电流0.15%,阻抗电压16%。主变压器SFP10-720000/330主要技术参数如表2-2所示。表2-2 主变压器主要技术参数型号:
22、SFP10-720000/330额定容量720MW连接组标号YN,d11高 压55022.5%kV低 压20kV阻抗电压14.5%空载损耗360kW负载损耗1620kW空载电流0.15%kA2.3发电厂厂用变压器选择厂用变压器选择的基本原则和应考虑的因素:(1)变压器原、副边额定电压应分别与引接点和厂用电系统的额定电压相适应。(2)连接组别的选择,宜使用同一电压级的厂用电工作、别用变压器输出电压的相位一致。(3)阻抗电压及调整型式的选择,宜使在引接点电压及厂用电负荷正常被动范围内,厂用电各级母线的电压偏移不超过额定电压的5%。(4)变压器的容量必须保证厂用机械及设备能从电源获得足够的功率。2.
23、3.1厂用变压器的台数选择根据资料:2600MW机组的厂用电率为5.5%。本厂每台机组选用四段高压母线,1台高压厂用电源包括工作电源和备用电源,两者又各分为高、低压两部分。对单机容量在200MW及以上的发电厂还应考虑设置启动电源和事故保安电源。厂用电源必须满足供电可靠,且满足各种工作状态的需求。厂用电应尽量缩小厂用电系统的故障影响范围,避免引起全厂停电事故,各机组厂用电系统应相互独立,以保证一台机组故障停运或其辅机发生电气故障时,不影响其他机组正常工作。因为电厂有两台机组同时工作,考虑到供电的可靠性,故每台机组配置一台高压厂用变压器和一台公共变压器,两台机组设一台备用变压器。2.3.2厂用变压
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