凝氣式火電廠一次部分課程設(shè)計(共30頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計題 目 凝氣式火電廠一次部分課程設(shè)計 指導(dǎo)教師 劉新 職 稱 講師 班 級 學(xué) 號 學(xué)生姓名 劉德華 2011年 12月22日凝汽式火電廠一次部分課程設(shè)計1原始資料11 發(fā)電廠建設(shè)規(guī)模1.1.1 類型:凝汽式火電廠1.1.2 最終容量、機組的型式和參數(shù)：2×300MW、年利用小時數(shù)：6000h/a12 電力系統(tǒng)與本廠的連接情況1.2.1 電廠在電力系統(tǒng)中的作用與地位：地區(qū)電廠1.2.2 發(fā)電廠聯(lián)入系統(tǒng)的電壓等級：220KV1.2.3 電力系統(tǒng)總裝機容量：16000MW，短路容量：10000MVA1.2.4 發(fā)電廠在系統(tǒng)中所處的位置、供電

2、示意圖13 電力負荷水平:1.3.1 220KV電壓等級：架空線8回，備用2回，I級負荷，最大輸送200MW，Tmax4000h/a1.3.2 110KV電壓等級：架空線8回，I級負荷，最大輸送180MW，Tmax4000h/a1.3.3 穿越本廠功率為50MVA。 1.3.4 廠用電率：8%1.4 環(huán)境條件1.4.1 當(dāng)?shù)啬曜罡邷?0，最低溫6，最熱月平均最高溫度28，最熱月平均最低溫度241.4.2 當(dāng)?shù)睾０胃叨葹?0m1.4.3 氣象條件無其它特殊要求。2.設(shè)計任務(wù)2.1 發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計2.2 廠用電設(shè)計2.3 短路電流的計算2.4 主要電氣設(shè)備的選擇25 配電裝置3.設(shè)計成果3.

3、1 設(shè)計說明書、計算書一份3.2 圖紙一張凝汽式火電廠一次部分課程設(shè)計摘要電能是一種清潔的二次能源。由于電能不僅便于輸送和分配，易于轉(zhuǎn)換為其它的能源，而且便于控制、管理和調(diào)度,易于實現(xiàn)自動化。因此，電能已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟、社會生產(chǎn)和人民生活的各個方面。絕大多數(shù)電能都由電力系統(tǒng)中發(fā)電廠提供，電力工業(yè)已成為我國實現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，得到迅猛發(fā)展。而在我國電源結(jié)構(gòu)中火電設(shè)備容量占總裝機容量的75%。本設(shè)計是對配有2臺300MW的汽輪發(fā)電機的大型火電廠一次部分的初步設(shè)計，主要完成了電氣主接線的設(shè)計，它主要包括了四大部分，分別為電氣主接線的選擇、短路電流的計算、電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的選擇。其中詳細描述

4、了主接線的選擇、短路電流的計算和電氣設(shè)備的選擇，從不同的短路情況進行分析和計算，對不同的短路參數(shù)來進行不同種類設(shè)備的選擇，并對設(shè)計進行了理論分析。本設(shè)計是對2×300MW總裝機容量為600MW的凝汽式區(qū)域性火電廠進行電氣一次部分及其廠用電高壓部分的設(shè)計，它主要包括了五大部分，分別為電氣主接線的選擇、短路電流的計算、電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的選擇、安全保護裝置。其中詳細描述了短路電流的計算和電氣設(shè)備的選擇，從不同的短路情況進行分析和計算，對不同的短路參數(shù)來進行不同種類設(shè)備的選擇，列出各設(shè)備選擇結(jié)果表。并對設(shè)計進行了理論分析。最后的設(shè)計總圖包括主接線，廠用電，斷路器，隔離開關(guān)等。關(guān)鍵詞：

5、 主接線 發(fā)電機 變壓器 短路電流 廠用電 廠備用 安全保護                      一電氣主接線1系統(tǒng)與負荷資料分析（1）工程情況由原始資料可知，。本設(shè)計根據(jù)電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃，擬在該地區(qū)新建一座裝機容量為1200MW的凝汽式火力發(fā)電廠，發(fā)電廠安裝2臺600MW機組，總?cè)萘空枷嗦?lián)電力系統(tǒng)總?cè)萘康?沒有超過電力系統(tǒng)檢修備用容量和事故備用容量的要求，這說明了該火電廠在未來電力系統(tǒng)中

6、的不占主導(dǎo)作用和地位，主要是負責(zé)地區(qū)供電，而且年利用小時數(shù)為6000>5000,又為火電廠，在電力系統(tǒng)中將主要承擔(dān)基荷，因此該電廠的電氣主接線要求有較高的可靠性。該發(fā)電機端額定電壓為20KV，電廠建成后以6KV電壓供+給本廠負荷，廠用電為8%。以220KV電壓等級供給系統(tǒng)，架空線8回，屬于I級負荷，最大輸送200MW，Tmax4000h/a并以110KV電壓等級供給負荷，架空線8回，也屬于I級負荷，最大輸送180MW，Tmax4000h/a。并且本設(shè)計需要做到的技術(shù)指標(biāo)要求保證供電安全、可靠、經(jīng)濟，且功率因數(shù)達到0.85。（2）電力系統(tǒng)情況該發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的作用與地位為地區(qū)電廠，地區(qū)

7、電廠靠近城鎮(zhèn)。電力系統(tǒng)總裝機容量為16000 MW，短路容量為10000MVA。該發(fā)電廠聯(lián)入系統(tǒng)的電壓等級為220KV。(3)負荷分析該發(fā)電廠有兩個電壓等級，其負荷分析分別如下 ：220KV電壓等級：有架空線8回，備用兩回，即十回出線，負荷類型為一級負荷，最大輸送200 MW，最大負荷小時數(shù)為4000 h/a，功率因數(shù)為0.85。110KV電壓等級：有架空線8回，即8回出線，負荷類型為一級負荷，最大輸送180 MW，最大負荷小時數(shù)為4000 h/a，功率因數(shù)為0.85。由于兩個電壓等級所聯(lián)負荷均為一級負荷，且最大負荷小時數(shù)為4000 h/a，故對主接線的可靠性要求很高。（4）環(huán)境情況由原始資料

8、可知，當(dāng)?shù)睾０胃?0m，故可采用非高原型的電氣設(shè)備；當(dāng)?shù)啬曜罡邷囟葹?0度，年最低溫度為-6度，最熱月平均最高溫度為28度，最熱月平均最低溫度為24度，氣象條件無其他特殊要求。（5）設(shè)備情況原始資料中給出了兩臺發(fā)電機的容量，這里對單臺300 MW發(fā)電機設(shè)備的型號進行選擇。根據(jù)原始資料中給出了發(fā)電機的容量，課選擇出發(fā)電機的型號，選擇結(jié)果如表發(fā)電機代號發(fā)電機型號額 定電 壓(KV)額定功率(MW)功率因數(shù)同步電抗瞬變電抗超瞬變電抗臺數(shù)G-1G-2QFSN-300-2203000.85188.5919.6818.92型號含義； 22極 300額定容量 N氫內(nèi)冷 F發(fā)電機 Q汽輪機 S水內(nèi)冷2主接線方

9、案的選擇（1） 主接線方案的擬定1) 110KV電壓等級：出線為8回架空線路，I級負荷，最大輸送180MW，為實現(xiàn)不停電檢修出線斷路器，可采用單母線分段帶旁路或雙母線帶旁路接線形式。由于兩臺發(fā)電機組單機容量均為300MW，而110KV側(cè)的最大負荷為180MW，其全年平均負荷為330×4300÷8760=161.98MW。若接一臺300MW機組，其容量遠大于最大負荷330MW以及年平均負荷161.98MW，若當(dāng)聯(lián)絡(luò)變壓器出現(xiàn)故障時，會造成發(fā)電機大量積壓容量，可能引起發(fā)電機出現(xiàn)甩負荷現(xiàn)象，并且在選擇主變壓器時有一定困難，所以在110KV側(cè)不接發(fā)電機，而通過兩臺聯(lián)絡(luò)變壓器從220

10、KV側(cè)引接來給110KV側(cè)負荷供電。而且，最大輸送200MW，同型號的發(fā)電機一般接在同一電壓等級，因此為使聯(lián)絡(luò)變?nèi)萘烤箍赡苄?，對?10KV電壓等級，擬采用不接發(fā)電機組的方式。2) 220KV電壓等級：出線為10回架空線路，承擔(dān)一級負荷，為使其檢修出線斷路器時不停電，可采用雙母線或雙母分段接線形式，以保證供電的可靠性和靈活性。兩臺發(fā)電機的出口電壓均為220KV、單機容量均為300MW，其額定電流和短路電流都很大，發(fā)電機出口斷路器制造困難，價格昂貴，并且600MW及以上機組對供電可靠性要求級高，擬采用分相封閉母線直接與主變壓器連接，并構(gòu)成單元接線接至220KV母線上，可減少出口斷路器和隔離開關(guān)，

11、大大限制短路電流，提高可靠性與經(jīng)濟性，也減少事故的發(fā)生。綜上所述，可擬定兩種主接線方案：方案一： 發(fā)電機出口采用分相封閉母線；110KV電壓等級采用單母分段帶旁路接線形式，分段斷路器兼作旁路斷路器；220KV電壓等級采用雙母接線形式，兩臺發(fā)電機與分別與兩臺變壓器接成發(fā)電機-變壓器單元接線形式接至220KV電壓母線上；220KV電壓母線和110KV電壓母線之間設(shè)有兩臺聯(lián)絡(luò)變壓器；通過這兩臺聯(lián)絡(luò)變壓器由220KV電壓母線給110KV側(cè)負荷供電。方案二 發(fā)電機出口采用分相封閉母線；110KV電壓等級采用雙母線帶接線形式。220KV電壓等級采用雙母線帶接線形式。兩臺發(fā)電機與分別與兩臺變壓器接成發(fā)電機-

12、變壓器單元接線形式接至220KV電壓母線上；220KV電壓母線和110KV電壓母線之間設(shè)有兩臺聯(lián)絡(luò)變壓器；通過這兩臺聯(lián)絡(luò)變壓器由220KV電壓母線給110KV側(cè)負荷供電。（2） 主接線方案的比較原則對電氣主接線的基本要求，概括的說應(yīng)該包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三方面?？煽啃?安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。通常定性分析和衡量主接線可靠性時，從以下幾個方面考慮：斷路器檢修時，是否影響連續(xù)供電；線路、斷路器或母線故障，以及在母線檢修時，造成饋線停運的回路數(shù)多少和停電時間長短，能否滿足重要的一、二類負荷對供電的要求；本電廠有無全廠停電的可能性；大型機組突然停電對電

13、力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響與產(chǎn)生的后果等因素。所以對大、中型發(fā)電廠電氣主接線，除一般定性分析其可靠性外，還需進行可靠性定量計算。靈活性：電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性包括以下幾個方面：操作的方便性；調(diào)度的方便性；擴建的方便性。經(jīng)濟性:在設(shè)計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性和經(jīng)濟性之間。通常設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟合理。經(jīng)濟性主要從以下幾個方面考慮：節(jié)省一次投資;占地面積少；電能損耗少。（3）主接線方案的比較與選定方案一110KV側(cè)采用單母分段帶旁路接線形式，220KV側(cè)采用雙母接線形式；方案二110KV側(cè)采用雙母接線形式，220KV側(cè)也采用雙

14、母接線形式，其對比如表電壓等級方案一方案二110KV單母分段帶旁路雙母線接線220KV 雙母線接線雙母線接線兩個方案發(fā)電機出口端都采用分相封閉母線，廠用電均從發(fā)電機出口端引接，所以不需要比較。對于110KV電壓等級接線形式，方案一采用的是單母線分段帶旁路接線形式，方案二采用的是雙母線接線形式。從經(jīng)濟性方面看，兩個方案中，方案二占地面積較大，但所用斷路器數(shù)量和方案一一樣，因此，在投資上，兩個方案基本相當(dāng)；從可靠性方面看，方案一可靠性相對較差；從靈活性方面看，方案一運行方式單一，靈活性最差。因此，110KV側(cè)應(yīng)選用雙母線接線形式，對于220KV電壓等級接線形式，方案一和方案二接線形式一樣，可靠性高

15、。因此，220KV側(cè)選用雙母線接線形式。 通過比較得出比較結(jié)果下表，兩種方案中方案二是最優(yōu)方案，所以選擇方案二作為該凝汽式火電廠的主接線方案。 方案項目方案一方案二 可靠性較差較高 靈活性較差較高經(jīng)濟性相對較高相對較低3主變壓器的選擇與計算變壓器的選擇包括容量、臺數(shù)、型式和結(jié)構(gòu)的選擇。(1) 單元接線的主變壓器容量的確定原則單元接線時主變壓器應(yīng)按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%的裕度來確定。采用擴大單元接線時，應(yīng)盡可能采用分裂繞組變壓器，其容量亦應(yīng)按單元接線的計算原則算出的兩臺機容量之和來確定。兩臺主變壓器的容量為300-300×8%=276MW，300MW發(fā)電機的

16、功率因素為0.85，所以這兩臺變壓器的容量為276×(1+0.1) /0.85=357.2MVA，因此可選取變壓器容量為360MW主變壓器型號（額定量360MW）額定電壓KV短路阻抗(%)空載電流(%)額定容量連接組標(biāo)號臺數(shù)空載損耗（KW）短路損耗（KW）高壓中壓/低壓SFP7-/220242±2×2.5%2014.00.7360MWYN d112195860(2) 連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡(luò)變壓器的確定原則聯(lián)絡(luò)變壓器容量應(yīng)能滿足兩種電壓網(wǎng)絡(luò)在各種運行方式下網(wǎng)絡(luò)間的有功功率和無功功率交換，一般不應(yīng)小于接在兩種電壓母線上最大一臺機組的容量，以保證最大一臺機組故障或檢

17、修時，通過聯(lián)絡(luò)變壓器來滿足本側(cè)負荷的要求；同時，也可在線路檢修或故障時，通過聯(lián)絡(luò)變壓器將剩余容量送入另一系統(tǒng)，設(shè)計題目中要求 220KV電壓等級架空線8回，備用2回，I級負荷，最大輸送200MW，要求110KV電壓等級架空線8回，I級負荷，最大輸送180MW，穿越本廠功率為50MVA。這里選擇兩臺三繞組變壓器，其容量按主變壓器最大的容量計算，因此查表可選擇三相三繞組變壓器額定容量為360MW聯(lián)絡(luò)變壓器型號額定電壓KV短路阻抗%額定容量連接組標(biāo)號空載電流%臺數(shù)高壓中壓/低壓SFPS7-/220242±2×2.5%121/15.75高中13.0高低12.0中低19.4360MW

18、（100/100/50）YN d11N00.72(3) 變壓器臺數(shù)的確定原則發(fā)電廠或變電所主變壓器的臺數(shù)與電壓等級、接線形式、傳輸容量以及和系統(tǒng)的聯(lián)系有密切關(guān)系。通常與系統(tǒng)具有強聯(lián)系的大、中型發(fā)電廠和重要變電所，在一種電壓等級下，主變壓器應(yīng)不少于2臺；而對弱聯(lián)系的中、小型發(fā)電廠和低壓側(cè)電壓為6-10KV的變電所或與系統(tǒng)只是備用性質(zhì)時，可只裝一臺主變壓器；對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，可設(shè)3臺主變壓器。(4) 主變壓器型式和結(jié)構(gòu)的確定原則選擇主變壓器型式時，應(yīng)從相數(shù)、繞組數(shù)、繞組接線組別、冷卻方式、調(diào)壓方式等方面考慮，通常只考慮相數(shù)和繞組數(shù)以及繞組接線組別。在330KV及以下電力

19、系統(tǒng)，一般都應(yīng)選用三相變壓器。因為單相變壓器組相對來講投資大、占地多、運行損耗也較大，同時配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了維修工作量。對于大型三相變壓器，當(dāng)受到制造條件和運輸條件的限制時，則宜選用兩臺小容量的三相變壓器來取代一臺大容量三相變壓器，或者選用單相變壓器。一般當(dāng)最大機組容量為125MW及以下的發(fā)電廠多采用三繞組變壓器，對于最大機組容量為200MW及以上的發(fā)電廠，通常采用雙繞組變壓器加聯(lián)絡(luò)變壓器，當(dāng)采用擴大單元接線時，應(yīng)優(yōu)先選用低壓分裂繞組變壓器，這樣，可以大大限制短路電流。變壓器三繞組的接線組別必須與系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星型“Y”和三角形“D”

20、兩種。變壓器三相繞組的連接方式應(yīng)根據(jù)具體工程來確定。我國規(guī)定，110KV及以上電壓等級，變壓器三繞組都采用“YN”連接；35KV采用“Y”連接，其中性點通過消弧線圈接地；35KV以下高壓電壓，變壓器三繞組都采用“D”連接。在發(fā)電廠和變電所中，一般考慮系統(tǒng)或機組的同步并列要求以及限制三次諧波對電源的影響因素，根據(jù)以上繞組連接方式的原則，主變壓器接線組別一般選用YN，d11常規(guī)接線。由于廠用電率為8%，故廠用變壓器的最大容量為：=*8%/=300*8%*1.1/0.85=31.05MVA 所選變壓器的型號及參數(shù)另外，廠用備用電源可由聯(lián)絡(luò)變壓器從110KV和220KV的母線上所取得，同時也可以在某臺

21、發(fā)電機檢修時造成母線上功率供應(yīng)不足時，也可以起到功率傳送的作用，查表可得SFPF7-40000/220變壓器符合該要求。具體參數(shù)如下表： 變壓器型 號額定容量（KVA）額定電壓(KV)短 路阻 抗(%)空載電流(%)聯(lián)結(jié)組高壓中/低壓廠用變壓器SFF7-40000/20/2×20000202.5×2%6.3/6.3全穿越半穿越0.8D,d0-d09.515.3廠用變壓器SFF-31500/20/2×20000202.5×2%6.3/6.3全穿越半穿越1.45D,d0-d09.516.1二 廠用電接線方式的選擇廠用電接線除應(yīng)滿足正常運行安全、可靠、靈活、經(jīng)

22、濟和檢修、維護方便等一般要求外，尚應(yīng)滿足：(1) 充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、啟動等運行方式下的供電要求，盡可能地使切換操作簡便，啟動（備用）電源能在短時內(nèi)投入。(2) 盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障影響范圍，并應(yīng)盡量避免引起全廠停電事故。對于200MW及以上的大型機組，廠用電應(yīng)是獨立的，以保證一臺機組故障停運或其輔助機械的電氣故障，不應(yīng)影響到另一臺機組的正常運行。(3) 便于分期擴建或連續(xù)施工，不致中斷廠用電的供應(yīng)。對公用廠用負荷的供電，須結(jié)合遠景規(guī)模統(tǒng)籌安排，盡量便于過渡且少改變接線和更換設(shè)備。(4) 對200MW及以上的大型機組應(yīng)設(shè)置足夠容量的交流事故保安電源。(5) 積極慎重地采用經(jīng)過試

23、驗鑒定的新技術(shù)和新設(shè)備，使廠用電系統(tǒng)達到先進性、經(jīng)濟合理，保證機組安全滿發(fā)地運行。1火力發(fā)電廠廠用電接線的設(shè)計原則廠用電接線的設(shè)計原則基本上與主接線的設(shè)計原則相同。首先，應(yīng)保證對廠用負荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機安全運轉(zhuǎn)；其次，接線應(yīng)能靈活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運行方式的要求；還應(yīng)適當(dāng)注意其經(jīng)濟性和發(fā)展的可能性并積極慎重地采用新技術(shù)、新設(shè)備，使其具有可行性和先進性。實踐經(jīng)驗表明：對于火電廠，當(dāng)發(fā)電機容量在60MW及以下，發(fā)電機電壓為10.5KV時，可采用3KV作為廠用高壓電壓；當(dāng)容量在100MW300MW時，宜選用6KV作為廠用高壓電壓；當(dāng)容量在300MW以上時，若技術(shù)經(jīng)濟合理，可采用

24、3KV和10KV兩段電壓?；痣姀S廠用電率較大，為了保證廠用電系統(tǒng)的供電可靠性與經(jīng)濟性，且便于運行、檢修，一般都采用“按爐分段”的接線原則，即將廠用電母線按鍋爐的臺數(shù)分成若干獨立段，既便于運行、檢修，又能使事故影響范圍局限在一機一爐，不致影響正常運行的完好機爐。低壓380/220V廠用電的接線，對大型火電廠，一般采用單母分段接線，即按爐分段。2 廠用電接線形式的擬定600MW汽輪發(fā)電機組高壓廠用電系統(tǒng)常用的有兩種供電方案，見圖1.4。方案（圖1.4，a）為不設(shè)6KV公用負荷段，將全廠公用負荷分別接在各機組A、B段母線上，而方案II（圖1.4，b）為單獨設(shè)置二段公用負荷母線，集中供全廠公用負荷用電

25、，該公用負荷段正常由起動備用變壓器供電。廠用高壓變壓器啟動備用變壓器去啟動備用變壓器廠用高壓變壓器66666公用公用300300（a） （b）圖1.4 高壓廠用電系統(tǒng)供電方案（a） 不設(shè)公用負荷母線；（b）設(shè)置公用負荷母線方案II的優(yōu)點是公用負荷集中，無過渡問題，各單元機組獨立性強，便于各機組廠用母線清掃。其缺點是由于公用負荷集中，并因起動備用變壓器要用工作變壓器作備用(若無第二臺起動備用變壓器作備用時)，故工作變壓器也要考慮在起動備用變壓器檢修或故障時帶公用段運行。因此，起動備用變壓器均較方案I變壓器分支的容量大，配電裝備也增多，投資較大。方案I的優(yōu)點是公用負荷分接于不同機組變壓器上，供電可

26、靠性高、投資省，但也由于公用負荷接于各機組公用母線上，機組工作母線清掃時，將影響公用負荷的備用。另外，由于公用負荷分接于兩臺機組的公用母線上，因此，在#1機發(fā)電時，必須也安裝好#2機的6kV廠用配電裝置，并用起動備用變壓器供電。由于二種方案各有優(yōu)、缺點，應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較后選定。而本設(shè)計采用上述方案II，廠用電壓共分兩級，高壓為6kV，低壓為380/220kV，廠用高壓設(shè)全廠6kV公用廠用母線。三 短路電流的計算短路計算在設(shè)計發(fā)電廠主接線的過程中有著重要作用，它為電氣設(shè)備的選型、動穩(wěn)定校正和熱穩(wěn)定校正提供依據(jù)。當(dāng)短路發(fā)生時，對發(fā)電廠供電的可靠性可能會產(chǎn)生很大影響，嚴(yán)重時，可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)失去穩(wěn)

27、定，甚至造成系統(tǒng)解列。因此，對短路事故的計算是非常有必要的，而且是必須進行一項工作短路電流由于其值很大，在極短的時間內(nèi)就能產(chǎn)生較大的損耗，由于來不急散發(fā)熱量而造成電氣設(shè)備的溫度急劇升高，引起設(shè)備的老化或損壞，對供電的可靠性產(chǎn)生影響。當(dāng)所選設(shè)備不能滿足短路電流的限制時，對供電的可靠性將產(chǎn)生極為嚴(yán)重的影響。為此，在設(shè)計主接線時，應(yīng)計算短路電流。短路電流計算的目的是為設(shè)備的選型提供依據(jù)；初步考察短路事故對發(fā)電廠以及系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性的影響，為電廠主接線形式的選定、繼電保護裝置的選擇和整定計算提供依據(jù)。此外，通過對短路電流的計算，還可初步確定系統(tǒng)的損耗，為發(fā)電廠的經(jīng)濟運行提供依據(jù)。本次短路計算中，選

28、取了兩個短路計算點，110KV母線和220KV母線上各一個；短路類型定為對系統(tǒng)影響最為嚴(yán)重的三相短路。詳細計算過程如下本次短路計算中，選取了兩個短路計算點，110KV母線和220KV母線上各一個；短路類型定為對系統(tǒng)影響最為嚴(yán)重的三相短路。系統(tǒng)的等效電路圖如圖設(shè)，計算各個元件標(biāo)幺值：系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值： 發(fā)電機電抗標(biāo)幺值： 主變壓器電抗標(biāo)幺值： 聯(lián)絡(luò)變壓器各繞組阻抗標(biāo)幺值：1 在110KV母線上f2點短路：系統(tǒng)的等效電路化簡圖如圖 各元件標(biāo)幺值如下：0.0547最后簡化到電源到短路點的轉(zhuǎn)移阻抗，如圖：基值的計算：系統(tǒng)：KA發(fā)電機：MVA計算電抗：根據(jù)轉(zhuǎn)移電抗結(jié)果，可求發(fā)電機G1和G2合并后對短路點的

29、計算電抗0秒時通過計算曲線求出短路電流標(biāo)幺值：系統(tǒng)： 發(fā)電機：1.1045總的短路電流：沖擊電流：短路容量：2 在220KV上f1點的短路計算：等值電路圖如圖 基值的計算：系統(tǒng)：KA發(fā)電機：計算電抗：發(fā)電機：0秒時通過計算曲線求出短路電流標(biāo)幺值：系統(tǒng)： 發(fā)電機：總的短路電流：沖擊電流：短路容量：同理，根據(jù)所得的計算電抗值，查計算曲線數(shù)字表得任意時刻短路周期電流的標(biāo)幺值，然后求得有名值，結(jié)果記入下表表專心-專注-專業(yè)短路點編號短路點平均電壓(kv)基準(zhǔn)電流IB(KA)分支線名稱 分支 電抗 xjs 分支 額定 電流IN(KA)短路電流標(biāo)么值短路電流值0s0.1s1s2s4s0s0.1s1s2s4

30、s d1 230KV0.753無限大系統(tǒng)0.030.75330.3 22.82300MW發(fā)電機分支0.3061.7723.5333.032.3552.3442.3386.2615.3694.1734.1544.143 d2115KV1.506無限大系統(tǒng)0.1050.7539.5214.765300MW發(fā)電機分支0.943.5541.1031.04341.09641.2161.2163.9223.7083.8974.3224.322四 電氣設(shè)備的選擇電氣設(shè)備的選擇是發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)計的主要內(nèi)容之一。正確的選擇電氣設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電氣設(shè)備選擇時，

31、應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。1電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)則(1)所選設(shè)備應(yīng)能滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展；在滿足可靠性要求的前提下，應(yīng)盡可能的選用技術(shù)先進和經(jīng)濟合理的設(shè)備，使其具有先進性；(2)應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件對設(shè)備進行校準(zhǔn)；(3)所選設(shè)備應(yīng)予整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致；(4)同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種；(5)選用新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應(yīng)經(jīng)過上級批準(zhǔn)。2電氣設(shè)備的選擇條件正確的選擇電器是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條

32、件。在進行電器選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。電器要能可靠的工作，必須按正常條件下進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。按正常工作條件選擇電氣設(shè)備（1）額定電壓和最高工作電壓 所選用的電器允許最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓，即UalmUsm。一般情況下，當(dāng)額定電壓在220KV及以下時電器允許最高工作電壓Ualm是1.15UN；額定電壓是330KV500KV時為1.1UN。而實際電網(wǎng)的最高運行電壓Usm不會超過電網(wǎng)額定電壓的1.1倍，因此在選擇電器時一般可按電器額定電壓UN不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓UN

33、s的條件選擇,即UNUNs。(2)額定電流 電器的額定電流IN是指額定周圍環(huán)境溫度下，電器的長期允許電流。IN應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax，即INImax。由于發(fā)電機、調(diào)相機和變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的Imax為發(fā)電機、調(diào)相機或變壓器的額定電流的1.05倍；若變壓器有過負荷運行可能時，Imax應(yīng)按過負荷確定（1.3-2倍變壓器額定電流）；母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的Imax；母線分段電抗器的Imax應(yīng)為母線上最大一臺發(fā)電機跳閘時，保證該段母線負荷所需的電流，或最大一臺發(fā)電機額定電流的50%80%；出線回路的Ima

34、x除考慮正常負荷電流外，還應(yīng)考慮事故時由其他回路轉(zhuǎn)移過來的負荷。此外，還與電器的裝置地點、使用條件、檢修和運行等要求，對電器進行種類和形式的選擇。（3環(huán)境條件對電氣設(shè)備選擇的影響在選擇電器時，還應(yīng)考慮電器安裝地點的環(huán)境條件，當(dāng)氣溫、風(fēng)速、溫度、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電器使用條件時，應(yīng)采取措施。例如：當(dāng)?shù)貐^(qū)海拔高度超過制造部門的規(guī)定值時，由于大氣壓力、空氣密度和濕度相應(yīng)減少，使空氣間隙和外絕緣的放電特性下降，一般當(dāng)海拔在10003500m范圍內(nèi)，若海拔比廠家規(guī)定值每升高100m，則電器允許最高工作電壓要下降1%。當(dāng)最高工作電壓不能滿足要求時，應(yīng)采取高原型電器，或

35、采用外絕緣提高一級的產(chǎn)品。對于110KV及以下電器，由于外絕緣裕度較大，可在海拔2000m以下使用。當(dāng)污穢等級超過使用規(guī)定時，可選用有利于防污的電瓷產(chǎn)品，當(dāng)經(jīng)濟上合理時可采用屋內(nèi)配電裝置。我國目前生產(chǎn)的電器使用的額定環(huán)境溫度為40，如周圍環(huán)境溫度高于40（但60）時，其允許電流一般可按每增高1，額定電流減少1.8%進行修正，當(dāng)環(huán)境溫度低于+40時，額定電流可增加0.5%，但其最大電流不得超過額定電流的20%。按短路狀態(tài)校驗(1)短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電器時,電器各部分的溫度應(yīng)不超過允許值.滿足熱穩(wěn)定的條件為×× ；式中為短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)，、t分別為電器允許通過的熱穩(wěn)

36、定電流和時間。(2)電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電器承受短路電流機械效應(yīng)的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為iesish，IesIsh；式中ish、Ish分別為短路沖擊電流幅值和有效值，ies、Ies分別為電器允許的動穩(wěn)定電流的幅值和有效值。電氣設(shè)備的具體選擇與動穩(wěn)定校驗和熱穩(wěn)定校驗過程見附錄I。3電氣設(shè)備選擇結(jié)果表表3.1 110 KV側(cè)的斷路器選擇110KV側(cè)計算值項目 LW11-110（P）UNs110KVUN110KV/126KVImax1.984KA、0.076KA、IN2.0KAI"18.675KAINbr31.5KAIsh48.85KAINcl80KAQk1452.96

37、8(KA)2·sIt2t3969(KA)2·sIsh48.85KAIes80KA表3.2 220 KV側(cè)的斷路器選擇220KV側(cè)計算值 項目LW12-220UNs220KVUN220KV/252KVImax0.992KA、0.138KAIN2.0KAI"40.460KAINbr50KAIsh76.07KAINcl125KAQk2818.282(KA)2·sIt2t6400(KA)2·sIsh76.07KAies125KA表3.3 110 KV側(cè)的隔離開關(guān)選擇110KV側(cè)計算值項目GW4-110DUNs110KVUN110KV/126KVImax

38、1.415KA、0.118KA、0.737KAIN2.0KAQk274.469(KA)2·sIt2t3969(KA)2·sIsh9.951KAies80KA表3.4 220 KV側(cè)的隔離開關(guān)選擇220KV側(cè)計算值項目GW4-200DUNs220KVUN220KV/252KVImax1.061KA、0.177KA、0.589KAIN2.0KAQk6053.673(KA)2·sIt2t6400(KA)2·sIsh105.86KAies125KA表3.5 各部分電壓互感器的選擇項目型號一次/KV二次/V剩余電壓繞組/VImaxA110KVJCC1M-11011

39、0/30.5100/30.51002000220KVJCC5-220220/30.5100/30.51002000聯(lián)絡(luò)變壓器低壓側(cè)JDZ8-35351001001000發(fā)電機出口端JDZ6-2018100100500表3.6 各部分電流互感器的選擇項目 型號額定電流比/A短時熱穩(wěn)電流/KA額定動穩(wěn)電流/KA滿匝額定輸出/VA110KVLCWB6-1102×300/5 31.5 80 50220KVLCWB7-2202×600/12×21 2×55 40 聯(lián)絡(luò)變低壓LZZB7-35800/5 31.5 80 50發(fā)電機出口LDZJ1-101500/5 80

40、 163 40五 配電裝置配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分。它是根據(jù)主接線的連接方式，由開關(guān)電器、保護和測量電器、母線和必要的輔助設(shè)備組建而成，用來接受和分配電能的裝置。按電器裝設(shè)的地點不同，配電裝置可分為屋內(nèi)型和屋外型。1配電裝置選擇的一般原則高壓配電裝置的設(shè)計必須認真貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，遵循上級頒發(fā)的有關(guān)規(guī)程、規(guī)范及技術(shù)規(guī)定，并根據(jù)電力系統(tǒng)條件、自然環(huán)境特點和運行、檢修以及施工方面的要求，合理指定布置方案和選用設(shè)備，積極慎重的采用新的布置、新設(shè)備、新材料、新結(jié)構(gòu)，使配電裝置設(shè)計不斷創(chuàng)新，做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、運行可靠、維護方便?；鹆Πl(fā)電廠及變電所的培植形式的選擇，應(yīng)考慮所在地區(qū)

41、的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，并結(jié)合運行、檢修和安裝要求，通過技術(shù)經(jīng)濟比較予以確定。配電裝置應(yīng)滿足以下四點要求：(1)節(jié)約用地：我國人口眾多，但耕地不多，因此節(jié)約用地是我國現(xiàn)代化建設(shè)的一項帶戰(zhàn)略性的方針。(2)運行安全和操作巡邏方便：配電裝置要整齊清晰，并能在運行中滿足對人身和設(shè)備的安全要求。使配電裝置在一旦發(fā)生事故時，也能將事故限制在最小范圍和最低程度，并使運行人員在正常的操作和處理事故中不致發(fā)生意外，以及在維修維護中不致?lián)p害設(shè)備。(3)便于檢修和安裝：對各種形式的配電裝置，都要妥善考慮檢修和安裝的條件。(4)節(jié)約材料，降低造價：在保證安全的前提下，配電裝置應(yīng)采用布置緊湊，力求節(jié)

42、約材料和降低造價。隔離開關(guān)的配置（1）中小型發(fā)電機出口一般應(yīng)裝設(shè)隔離開關(guān)；容量為200MW及以上大機組與雙繞組變壓器的單元連接時，其出口不裝設(shè)隔離開關(guān)，但應(yīng)有可拆連接點。（2）在出線上裝設(shè)電抗器的610KV配電裝置中，當(dāng)向不同用戶供電的兩回線共用一臺斷路器和一組電抗器時，每回線上應(yīng)各裝設(shè)一組出線隔離開關(guān)。（3）接在發(fā)電機、變壓器引出線或中性點上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)。（4）一臺半斷路器接線中，視發(fā)變電工程的具體情況，進出線可裝設(shè)隔離開關(guān)也可不裝設(shè)隔離開關(guān)。（5）斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時隔離電源。（6）中性點直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地；自耦變壓器的中性點

43、則不必裝設(shè)隔離開關(guān)。電壓互感器的配置（1）電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關(guān)，并應(yīng)滿足測量、保護同期和自動裝置的要求。電壓互感器的配置應(yīng)能保證在運行方式改變時，保護裝置不得失壓，同期點的兩側(cè)都能提取到電壓。（2）6220KV電壓等級的每組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。旁路母線上是否需要裝設(shè)電壓互感器，應(yīng)視各回出線外側(cè)裝設(shè)電壓互感順的情況和需要確定。（3）當(dāng)需要監(jiān)視和檢測線路側(cè)有無電壓時，出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。（4）當(dāng)需要在330KV及以下主變壓器回路中提取電壓時，可盡量利用變壓器電容式套管上的電壓抽取裝置。（5）發(fā)電機出口一般裝設(shè)兩組電壓互感器，供測量、保護和自動電壓調(diào)整裝置需

44、要。當(dāng)發(fā)電機配有雙套自動電壓調(diào)整裝置，且采用零序電壓式匝間保護時，可再增設(shè)一組電壓互感器。電流互感受器的配置（1）凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器，其數(shù)量應(yīng)滿足測量儀表、保護和自動裝置要求。（2）在未設(shè)斷路器的下列地點也應(yīng)裝設(shè)電流互感器；發(fā)電機和變壓器的中性點、發(fā)電機和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等。（3）對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相配置。（4）一臺半斷路器接線中，線路一線路串可裝設(shè)四組電流互感器，在能滿足保護和測量要求的條件下也可裝設(shè)三組電流互感器可以利用時，可裝設(shè)三組電流互感器。2配電裝置的選擇及依據(jù)配電裝置的型式的選擇，應(yīng)考慮所在地區(qū)的地

45、理情況及環(huán)境條件，因地制宜、節(jié)約用地，并結(jié)合運行及檢修要求通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。一般情況下，在大、中型發(fā)電廠和變電所中，35KV及以下的配電裝置宜采用屋內(nèi)式；110KV及以上多為屋外式。普通中型配電裝置國內(nèi)采用比較多，廣泛用于110500KV電壓級，在這方面我國已經(jīng)有豐富的經(jīng)驗。本設(shè)計的地理環(huán)境較好，沒有地震，雷暴日也很少，且沒有明顯的環(huán)境污染，所以綜合所有條件和技術(shù)，選用屋外式中型配電裝置。六 安全保護裝置在電力系統(tǒng)中，一定的保護裝置是必要的，主要是防雷保護和繼電保護。1避雷器的選擇避雷器應(yīng)按下列條件選擇：（1）型式：選擇避雷器型式時，應(yīng)考慮被保護電器的絕緣水平和使用特點，按下表選擇：型號型

46、式應(yīng)用范圍FS配電用普通閥型10KV以下配電系統(tǒng)、電纜終端盒FZ電站用普通閥型3220KV發(fā)電廠、變電所配電裝置FCZ電站用磁吹閥型1、  330KV及需要限制操作的220KV以及以下配電2、  某些變壓器中性點FCD旋轉(zhuǎn)電機用磁吹閥型用于旋轉(zhuǎn)電機、屋內(nèi)（2）額定電壓：避雷器的額定電壓應(yīng)與系統(tǒng)額定電壓一致。（3）滅弧電壓：按照使用情況，校驗避雷器安裝地點可能出現(xiàn)的最大導(dǎo)線對地電壓，是否等于或小于避雷器的最大容許電壓（滅弧電壓）。(4)工頻放電電壓Ugf：在中性點絕緣或經(jīng)阻抗接地的電網(wǎng)中，工頻放電電壓一般大于最大運行相電壓的3.5倍。在中性點直接接地的電網(wǎng)中，工頻放電電壓應(yīng)大

47、于最大運行相電壓的3倍。工頻放電電壓應(yīng)大于滅弧電壓的1.8倍。(5)沖擊放電電壓和殘壓：一般國產(chǎn)閥式避雷器的保護特性與各種電器的具有均可配合，故此項校驗從略。根據(jù)避雷器配置原則，配電裝置的每組母線上，一般應(yīng)裝設(shè)避雷器，變壓器中性點接地必須裝設(shè)避雷器，并接在變壓器和斷路器之間；110、35kv線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。本工程采用220KV、110KV配電裝置構(gòu)架上設(shè)避雷針，10KV配電裝置設(shè)獨立避雷針進行直接需保護。為了防止反擊，主變構(gòu)架上不設(shè)置避雷針?？紤]到氧化鋅避雷器的非線性伏安特性優(yōu)越于碳化硅避雷器，且沒有串聯(lián)間隙，保護特性好，沒有工頻續(xù)流、滅弧等問題，所以本工程220KV、110KV系統(tǒng)中

48、，采用氧化鋅避雷器。表5.1避雷器的選擇裝設(shè)地點型號額定電壓有效值（KV）滅弧電壓有效值（KV）工頻放電電壓峰值(KV)沖擊放電電壓峰值不大于（KV）不小于不大于220KV母線側(cè)FCZ2-20N220250340390520110KV母線側(cè)FCZ2-110N1102502552903452繼電保護的配備（1）變壓器繼電保護配置電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要電氣設(shè)備之一，它的安全運行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行，特別是大型電力變壓器，由于其造價昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦因故障而遭到損壞，其修復(fù)難度大，時間也很長，必然造成很大的經(jīng)濟損失。所以，本設(shè)計中主變保護配置如下：1）  縱聯(lián)差動保護2）

49、  非電量保護3）  過電流保護4）  過負荷保護和零序過流保護（2）220KV線路保護220KV線路的安全運行，對整個電力系統(tǒng)有著相當(dāng)重要的影響，所以，本工程為220KV（2）線路配置的保護如下：1）  光纖縱聯(lián)差動保護2）  距離保護3）  零序過流保護4）  過電流保護（3）110KV線路保護110KV由于直接連接在兩個工廠，輸電距離較短，但穩(wěn)定性同樣要求較高，所以，110KV線路保護配置如下：1）  距離保護2）  零序方向保護3） 過電流保護結(jié)束語課程設(shè)計已結(jié)束，通過對凝汽式地區(qū)發(fā)電廠一次部分的

50、設(shè)計，我對發(fā)電廠電氣部分有了更深刻的了解、掌握，初步學(xué)會了如何運用理論知識設(shè)計實際中需要的設(shè)備，即初步學(xué)會了把理論轉(zhuǎn)化為實踐。在此次設(shè)計中要求我們畫電氣主接線圖，我們深知電氣主接線圖是電氣技術(shù)人員和電氣工人分析實際機械設(shè)備電路的藍圖。這次設(shè)計要求我們自己設(shè)計、繪制電氣主接線圖，這對我們來說既是一種挑戰(zhàn)，也是一次練兵。我們對AutoCAD軟件理論知識只學(xué)習(xí)了幾個學(xué)時，上機練習(xí)也只去過三次。這次要求用AutoCAD軟件畫圖著實有點難度。通過這次設(shè)計，使我對AutoCAD軟件的應(yīng)用有了更多的了解。對于我們學(xué)習(xí)工科的學(xué)生來說，深知學(xué)習(xí)知識必須是理論指導(dǎo)實踐，實踐驗證理論。通過此次設(shè)計使我加深了對發(fā)電廠

51、電氣部分這門學(xué)科的認識，對主接線方案的選擇、主接線的連接方式、主變壓器、聯(lián)絡(luò)變壓器及各配電裝置的選擇都有了一定的了解，也同時加深了我對學(xué)習(xí)該學(xué)科興趣。通過對課本和參考書籍的翻閱，進一步提高了利用手頭所擁有的材料自習(xí)并完成設(shè)計的能力同時，在進行短路電流的計算時也進一步溫習(xí)了電力系統(tǒng)分析。在整個課程設(shè)計中，我再次也體會到了同學(xué)的關(guān)心，老師的關(guān)懷。由于這次課程設(shè)計的資料相當(dāng)少，一個班才幾本，而且還不是很全面，但同學(xué)們相互體諒，相互幫助，為那些沒有找到資料的同學(xué)提供資料。而老師們，他們不辭辛苦的在辦公室為我們答疑，幫我們找出問題并提出問題的相關(guān)解法，使我們的設(shè)計更加完整。特在此感謝盛義發(fā)老師給我們的幫助和指導(dǎo)，也感謝同學(xué)們給我的幫