某火电厂电气部分设计.doc
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1、西安工程大学本科毕业设计(论文)摘 要 发电厂的能量转换:化学能热能机械能电能,发电厂电气部分就是关于电能这部分的设计,其中包括:电气主接线设计,主变压器的选择,短路电流计算,电气设备的选择。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50MW和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; 并作了变压器保护配置。 关键词 发电厂;变压器;电力
2、系统;继电保护;电气设备ABSTRACTEnergy conversion power plants: Chemical energy thermal mechanical electrical energy,Electric power plant part is this part of the design, including: the main electrical wiring design, the choice of the main transformer, short circuit current calculation, electrical equipment sel
3、ection.The use of power has infiltrated the social, economic, in all areas of life, and in the power structure of Chinas thermal power equipment capacity of the total installed capacity of 75%. This article is equipped with 2*50 and 2*300MW turbo-generator of large-scale thermal power plants a part
4、of the preliminary design of the main completed the main electrical wiring design. Including the electrical wiring of the main forms of comparison, the choice; main transformer, the start / stand-by transformer and the high-voltage transformer factory with the capacity of calculation, the number of
5、models and options; short-circuit current calculation and high-voltage electrical equipment selection and validation; and made the protection of transformer .Key words: power plant; transformer; power system; relay; electrical equipment.目 录第1章 发电厂概述11.1 原始资料11.2 对原始资料的分析2第2章电气主接线的设计42.1 概述42.1.1电气主接
6、线设计的重要性42.1.2电气主接线的基本要求42.2 电气主接线的基本接线形式52.3 主接线方案拟定:5第3章主变压器的选择83.1 变压器容量和台数的确定83.2具有发电机电压母线的主变压器83.2.1容量的计算及确定83.2.2.绕组接线组别的确定83.2.3.变压器调压方式的选择93.3主变压器确定9第4章短路电流计算114.1概述114.2短路电流计算条件124.3 系统电气设备电抗标幺值计算124.4 短路计算144.510kV母线侧短路计算154.6 110kV侧短路计算184.7 330kV侧短路计算21第5章 电气设备的选择265.1断路器的选择265.1.1 330kV侧
7、高压断路器的选择265.1.2 110kV侧高压断路器的选择295.1.3 10kV侧断路器的选择325.2 隔离开关的选择365.2.1 330kv侧隔离开关的选择365.2.2 110kV侧隔离开关的选择385.2.3 10kV隔离开关的选择415.3电流互感器的选择445.3.1 330kV侧电流互感器的选择455.3.2 110kV侧电流互感器的选择485.3.3 10kV侧电流互感器的选择495.4电压互感器的选择525.4.1 330kV侧电压互感器的选择535.4.2 110kV侧电压互感器的选择545.4.3 发电机电压互感器的选择555.5发电机端封闭母线的选择55第6章 配
8、电装置规划及布置566.1 概 述566.2 屋内配电装置586.3 屋外配电装置586.4 发电机与配电装置的连接59第7章 主系统保护配置整定617.1 系统防雷保护617.1.1 330kV侧避雷器的选择和校验627.1.2 110kV侧避雷器的选择和校验637.1.3 10kV侧避雷器的选择和校验647.2 输电线路保护65致 谢68参考文献69前言在高速发展的现代社会中,电力工业在国民经济中有着重要作用,它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展,同时也极大的影响人民的物质与文化生活水平的提高。发电厂是电力系统的重要组成部分,它直接影响整个电力系统的安全与经济。发电厂的作用是将其他形式的
9、能量转化成电能。按能量转化形式大体分为火力发电厂,水力发电厂,核能发电厂和风力发电场。而火力发电是现在电力发展的主力军,在现在提出和谐社会,循环经济的环境中,我们在提高火电技术的方向上要着重考虑电力对环境的影响,对不可再生能源的影响,虽然现在中国已有部分核电机组,但火电仍占领电力的大部分市场,近年电力发展滞后经济发展,全国上了许多火电厂,但火电技术必须不断提高发展,才能适应和谐社会的要求。设计工作是工程建设的关键环节。做好设计工作对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益,起着决定性作用。设计是工程建设的灵魂。设计的基本任务是,在工程建设中贯彻国家的基本建
10、设方针和技术经济政策,做出切合实际、安全实用、技术先进、综合效益好的设计,有效的为电力建设服务。1遵守国家的法律、法规,贯彻执行国家的经济建设方针、政策和基本建设程序,特别应贯彻执行提高综合经济效益和促进技术进步的方针。2要运用系统工程的方法从全局出发,正确处理中央与地方、工业与农业、城市与乡镇、近期与远期、技改与新建、生产与生活、安全与经济等方面的关系。3要根据国家规范、标准与有关规定,结合工程的不同性质、要求,从实际情况出发,合理确定设计标准。4要实行资源的综合利用,节约能源、水源,保护环境,节约用地等。设计要执行国家规定的基本建设程序。工程进入施工阶段后,设计工作还要配合施工、参加工程管
11、理、试运行和验收,最后进行总结,从而完成设计工作的全过程。随着我国电力工业的技术水平和管理水平不断提高,现在已有许多电厂实现了集中控制和采用计算机监控电力系统也实现了分级集中调度,所有电力企业都在努力增产节约,降低成本,确保安全远行。随着我国国民经济的发展,电力工业将逐步跨入世界先进水平的行列。火力发电厂是生产工艺系统严密、土建结构复杂、施工难度较大的工业建筑。电力工业的发展,单机容量的增大、总容量在百万千瓦以上火电厂的建立促使火电厂建筑结构和设计不断地改进和发展。第1章 发电厂概述1.1 原始资料一、题目:总装机容量为700MW火力发电厂电气部分设计二、设计原始资料1、对设计原始资料的分析:
12、1)设计电厂总容量2台50MW+2台300MW=700MW。并且330kV电压级与容量为3500MW的电力系统相连。当本厂投产后,将占系统总容量为700/(3500+700)100%=16.7%15%,超过了电力系统的检修备用容量和事故备用容量,说明该电厂在未来供电系统中的地位和作用很重要,而且Tmax=6500h/a5000h/a,又为火电厂,在电力系统中将主要承担基荷,从而该电厂主接线的设计务必着重考虑其可靠性。从负荷特点及电压等级可知,它具有10kV,110kV,330kV三级电压负荷,其中40%700MW=280MW供给地区负荷,110kV负荷为180MW,10kV负荷为100MW,其
13、余420MW地区330kV电网。2) 计划安装发电机的技术参数具体如下:发电机型号台数视在功率(MVA)额定功率(MW)功率因数额定电流(A)电抗(标幺值)额定电压(kV)QFS-50-2,260500.8113210.16710.5QFS-300-223533000.8534370.195318表1-1 发电机技术参数3)按负荷供电可靠性要求及线路传输能力已确定各级电压出现列于下表:表1-2 各级电压与回路数10kV110kV330kV名称回路数名称回路数名称回路数厂用变电站2市区4系统4 工厂 6工厂 2合计8合计6合计4 4)计算短路电流资料: 330kV电压级与容量为3500MW的电力
14、系统相连,以100MVA为基准值归算到本厂,系统功率因数为0.85。5)厂址条件:厂址位于煤矿边,煤矿资源充足,周围地势平坦,具有铁路与外相连。6)气象条件:绝对最高温度为400C;最高月平均温度为260C;年平均温度为10.7;风向以东北风为主。2、设计基本内容:1)发电厂电气主接线的设计;2)短路电流计算;3)主要电气设备选择;4)发电机、变压器的保护设计;5)配电装置。1.2 对原始资料的分析根据原始资料,本电厂是大型发电厂,离负荷中心较远。本电厂与330kV系统相连,承担着该地区军工、航天、科研、纺织、医药、学校、医院等130余家企事业单位的生产、生活用汽和近15万户居民冬季采暖及部分
15、用户夏季集中制冷任务。根据资料我们可知,10kV侧可以不用变压而直接接向厂用变电站,本电厂还通过升压,以110kV的电压等级向用户和工厂送电,330kV电压等级送向系统。330KV有4回出线,全部负荷有、级负荷。第2章电气主接线的设计2.1 概述 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。电气主接线:由电气设备通过连接线,按其功能要求组成接受和分配电能的电路,成为传输强电流、高电压的网络,故又称为一次接线或电气主系统。主接线电路图:用规定的电气设备图形符号和文字符号并按工作顺序排列。详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的接线图。2.1.1电气主接
16、线设计的重要性主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构,是电力系统网络结构的重要组成部分,直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此,主接线的正确、合理设计,必须综合处理各个方面的因素,经过技术、经济论证比较后方可确定。2.1.2电气主接线的基本要求 电气主接线的基本要求概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性三方面。1、可靠性 安全可靠是电力生产的首要任务,保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。停电不仅给发电厂造成损失,而且给国民经济各部门带来的损失将更加严重。2、灵活性 电气主接线应能适应各种运行状态,并能灵活地进行运行
17、方式的转换。灵活性包括以下几个方面: (1)操作的方便性。 (2)调度的方便性。 (3)扩建的方便性。3、经济性 通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几方面考虑: (1)节省一次投资。 (2)占地面积少。 (3)电能损耗少。2.2 电气主接线的基本接线形式主接线的基本形式,就是主要电气设备常用的几种连接方式,它以电源和出线为主体。由于各个发电厂的出线回数和电源数不同,且每路馈线所传输的功率也不一样,因而为便于电能的汇集和分配,在进出线数较多时(一般超过4回),采用母线作为中间环节,可使接线简单清晰,运行方便,有利于安装和扩建。而与有母线的接线相比,无汇流母线的接
18、线使用电气设备较少,配电装置占地面积较小,通常用于出线回路少,不再扩建和发展的发电厂。有汇流母线的接线形式可概括地分为单母线接线和双母线接线两大类;无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。2.3 主接线方案拟定:综上所述:发电、供电可靠性是发电厂生产的首要问题,主接线的设计,首先应保证其满发,满供,不积压发电能力。同时尽可能减少传输能量过程中的损失,以保证供电的连续性,因而根据对原始资料的分析,现将主接线方案拟订如下:(1)10kV:出线为8回,鉴于出线回路多,且发电机单机容量为50MW,远大于有关设计规程对选用单母线分段接线不得超过24MW的规定,应确定为双母线分段接线形式,
19、两台50MW机组分别接在两段母线上,剩余功率通过主变压器送往高一级电压110kV。由于50MW机组均接于10kV母线上,可选择轻型设备,在分段处加装母线电抗器,各条电缆出线上装出线电抗器。如图2-1图2-1 10kV出线(2)110kV:出线6回,采用双母线带旁路接线形式。进线从10kV侧送来剩余容量250-(7006%)+20=38MW,不能满足110kV最大及最小负荷的要求。为此以一台300MW机组按发电机一变压器单元接线形式接至110kV母线上,其剩余容量或机组检修时不足容量由三绕组变压器与330kV接线相连,相互交换功率。如图2-2:图2-2 110kV出线(3)330kV:出线4回,
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- 火电厂 电气 部分 设计
