燕山大學(xué)發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計 大型骨干電廠電氣主接線

1、目錄第一章 原始資料的分析11.1電壓等級1第二章 電氣主接線方案12.1 電氣主接線設(shè)計的基本原則12.2 具體方案的擬定2第三章 主要電氣設(shè)備的選擇43.1 發(fā)電機43.2 主變壓器43.4 斷路器和隔離開關(guān)53.5電壓互感器83.6電流互感器的選擇93.7 母線的導(dǎo)體10第四章 方案優(yōu)化11第五章 短路電流計算125.1 等效阻抗網(wǎng)絡(luò)圖125.2阻抗標幺值計算125.3 短路點短路電流計算145.4 短路電流熱效應(yīng)的計算15第六章 校驗動、熱穩(wěn)定（設(shè)備）176.1斷路器穩(wěn)定校驗176.2 隔離開關(guān)穩(wěn)定校驗186.3電流互感器穩(wěn)定校驗196.4 母線導(dǎo)體穩(wěn)定校驗20第七章 心得體會20參考

2、資料21大型骨干電廠電氣主接線第一章 原始資料的分析1.1電壓等級根據(jù)原始資料的分析可知，需要設(shè)計的是一個大型骨干凝汽電廠，共有兩個電壓等級：220KV，500KV1.2 系統(tǒng)（電源）、負荷電壓等級進出線回數(shù)負荷(max)負荷(min)220kv4600MW300MW500kv61.3 發(fā)電機、主變壓器容量及臺數(shù)發(fā)電機容量和臺數(shù)為6× 300MW (QFSN-300-2）因此主變壓器的臺數(shù)選為6臺。1.4 聯(lián)絡(luò)變壓器選擇三繞組變壓器，連接兩個電壓等級，剩余一端引接備用電源。第二章 電氣主接線方案2.1 電氣主接線設(shè)計的基本原則電氣主接線設(shè)計的基本原則是以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，以國家的經(jīng)濟

3、建設(shè)方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標準為準繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù)要求的前提下、兼顧運行、維護方便，盡可能的節(jié)省投資，就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。 電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流，高電壓的網(wǎng)絡(luò)，它要求用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號，并按工作順序排列，詳細地表示電氣設(shè)備或成套裝置全部基本組成和連接關(guān)系，代表該變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。主接線設(shè)計的合理性直接影響電力系統(tǒng)運行的可靠性，靈活性及對電器的選擇、配電裝置、繼電保護、自動

4、控制裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。2.2 具體方案的擬定（1）220KV電壓等級。出線回數(shù)6回，大于4回，為使其出線斷路器檢修時不停電，應(yīng)采用單母線分段帶旁路或雙母線帶旁路，以保證其供電的可靠性和靈活性。220KV側(cè)最大負荷為600MW，其進線擬以3臺300MW機組按發(fā)電機變壓器單元接線形式接至220KV母線上，其剩余容量或機組檢修時不足容量由聯(lián)絡(luò)變壓器與500KV接線相連，相互交換功率。（2）500KV電壓等級。500KV負荷容量大，其主接線是本廠向系統(tǒng)輸送功率的主要接線方式，為保證可靠性，有多種接線方式，經(jīng)定性分析篩選后，可選用的方案為一臺半斷路器接線和雙母線帶旁路接線，通過聯(lián)絡(luò)變

5、壓器與220KV側(cè)連接，3臺300MW機組按發(fā)電機變壓器單元接線形式接至500KV側(cè)母線上。方案1，220KV母線選雙母線帶旁路，500KV母線選一臺半斷路器接線。方案2，220KV母線選單母線分段帶旁路，500KV母線選雙母線帶旁路。第三章 主要電氣設(shè)備的選擇3.1 發(fā)電機由原始資料可知，需選用6臺的發(fā)電機，型號為表3.1 的主要參數(shù)視在功率用功功率額定電壓額定電流功率因數(shù)35330020000101890.853.2 主變壓器300MW發(fā)電機組中發(fā)電機與主變壓器的接線采用發(fā)電機變壓器單元接線。主變壓器的容量為發(fā)電機的額定容量扣除本機組廠用負荷后，留有10%的裕度。發(fā)電機容量，廠用電率，功率

6、因數(shù)聯(lián)絡(luò)變壓器容量應(yīng)該不小于兩種電壓母線最大一臺機組容量（）查電氣工程電氣設(shè)備手冊選擇主變壓器及聯(lián)絡(luò)變壓器型號為表3.1 主變壓器和聯(lián)絡(luò)變壓器的參數(shù)用途型號連接組號額定電壓KV高/中/低阻抗電壓%空載電流%空載損耗kW負載損耗kW500KV側(cè)主變壓器SFP-360000YNd，d11高壓：525低壓：20162551060220KV側(cè)主變壓器SFP-360000YNd，d11高壓：低壓：2014.30.28190860聯(lián)絡(luò)變壓器ODFPSZ-360000/360000/4000YN，a0，d11高壓：550中壓：低壓：35高-低：26高-中：10中-低：411908003.4 斷路器和隔離開關(guān)

7、3.4.1斷路器的選擇除滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮到要便于安裝調(diào)試和運行維護，并經(jīng)濟技術(shù)方面都比較后才能確定。根據(jù)目前我國斷路器的生產(chǎn)情況，電壓等級在10KV220KV的電網(wǎng)一般選用少油斷路器，電壓110300KV的電網(wǎng)，當少油斷路器不能滿足要求時，可以選用SF6斷路器，大容量機組采用封閉母線時，如果需要裝設(shè)斷路器，應(yīng)選用發(fā)電機專用斷路器。(1)SF6斷路器的特點：1.滅弧能力強；介質(zhì)強度高，單元滅弧室的工作電壓高，開斷電流大然后時間短。2開斷電容電流或電感電流時，無重燃，過電壓低。3電氣壽命長，檢修周期長，適于頻繁操作。4操作功小，機械特性穩(wěn)定，操作噪音小。（2）選擇原則：1.2

8、. UNUSN 1）單元接線上的斷路器（主變壓器額定功率）220kV側(cè)發(fā)電機出口斷路器500kV側(cè)發(fā)電機出口斷路器2)聯(lián)絡(luò)變壓器出口側(cè)斷路器（聯(lián)絡(luò)變壓器各相對應(yīng)的繞組功率）220KV側(cè) 500KV側(cè) 35KV側(cè) 3)出線斷路器220KV側(cè)出線上 該出線側(cè)最大負荷500KV側(cè)出線上 送出廠的最大電力4)旁路斷路器 旁線上最大負荷電流與出線上最大負荷電流相等 220KV側(cè) 500KV側(cè) 5)220KV側(cè)母聯(lián)斷路器 (3) 查電氣工程電氣設(shè)備手冊選定斷路器表3.2高壓斷路器的參數(shù)型號額定電流（kA）額定電壓（kV）額定開斷電流IN6r （kA）額定關(guān)合電流Ires （kA）熱穩(wěn)定電流 （kA）固有分

9、閘時間（s）LW7-2203.152204010040（4S）0.043SFM25004010040(3S)0.02LW-2201.62204010040(3S)0.04LW8-351.636256325(4S)0.063.4.2隔離開關(guān)的選擇（1）隔離開關(guān)與斷路器相比，在額定電壓、額定電流的選擇是相同的。（2）選擇原則：1.2. UNUSN （3）查電氣工程電氣設(shè)備手冊選定隔離開關(guān)表3.3 屋外型高壓隔離開關(guān)的參數(shù)型號額定電流（kA）額定電壓（kV）動穩(wěn)定電流峰值 （kA）3s熱穩(wěn)定電流It （kA）GW4-220 DW2.522012550GW4-2201.252208031.5GW7-5

10、002.550010040GW4-35W1358025(4S)3.5電壓互感器(1)一次回路額定電壓和電流的選擇原則： 澆注式用于 335KV，油浸式主要用于110KV及以上，氣體絕緣電壓互感器一般為110KV及以上與GIS配套使用。（2）查電氣工程電氣設(shè)備手冊選定隔離開關(guān)表3.4電壓互感器的參數(shù)用途型號額定電壓（初級繞組）KV額定電壓（次級繞組）KV二次負荷(0.5級)VA絕緣方式發(fā)電機出口側(cè)JDJ2-35發(fā)電機出口350.1150油浸式220KV側(cè)母線TYD220-0.0052200.1150電容式500KV側(cè)母線TY5005000.1300電容式3.6電流互感器的選擇（1）一次回路額定電

11、壓和電流的選擇原則：發(fā)電機出口側(cè)20KV側(cè) 220KV側(cè)母線 500KV側(cè)母線 （2）查電氣工程電氣設(shè)備手冊選定隔離開關(guān)表3.5電流互感器的參數(shù)型號額定電流比次級組合二次負荷（0.5級）VA準確級次LMZB3-201500050.50.530.5級LRBT-2202500/1200.5級LRBT-5001200/1250.5級變壓器側(cè)電流互感器的選擇型號額定電流比準確級數(shù)1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)LCWD3-2201200/50.5352.5×35型號額定電流比準確級數(shù)短時熱穩(wěn)定電流KA動穩(wěn)定電流KALB2-5002×1250/10.52550(3s)62.512.53.7

12、母線的導(dǎo)體110KV及以上高壓配電裝置，一般采用軟導(dǎo)線。當采用硬導(dǎo)線時，宜采用鋁錳合金管型導(dǎo)體。 選擇原則： 為節(jié)約投資允許選擇小于經(jīng)濟截面的導(dǎo)體，按經(jīng)濟電流密度選擇的導(dǎo)體截面的允許電流還必須滿足按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇的要求。（1） 按經(jīng)濟電流密度選擇 查閱發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料得，最大負荷利用小時在5000以上，鋁裸導(dǎo)體的經(jīng)濟電流密度J=0.9 220KV側(cè) 經(jīng)濟截面 500KV側(cè) 經(jīng)濟截面 查閱電力工程電氣設(shè)計手冊可知，沒有滿足導(dǎo)體截面小于經(jīng)濟截面要求的導(dǎo)體，則選擇導(dǎo)體截面最小的導(dǎo)體。選擇結(jié)果： (涂漆）（2） 按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇 查閱發(fā)電廠電氣部分附表3可知K=0.7

13、2均滿足的要求。 第四章 方案優(yōu)化方案的經(jīng)濟比較項目 （1）綜合總投資（2） 運行期的年運行費用 其中：雙繞組變壓器三繞組變壓器 （3） 抵償年限法如果比較方案的產(chǎn)量不同，可用抵償年限法用產(chǎn)品單位和單位成本進行比較。抵償年限法計算公式：由于兩種方案采用相同型號，相同數(shù)量的變壓器，只能通過斷路器數(shù)量來比較經(jīng)濟性。1方案使用25個斷路器，而2方案只用22個斷路器，在經(jīng)濟上方案II最優(yōu)；然而，主接線最終方案的確定，還必須從可靠性、靈活性等多方面綜合評價。一、可靠性：1方案中220KV母線可靠性較高，無論是母線或者斷路器檢修都不至于部分線路停電；500KV一臺半斷路器可靠性較高。二、靈活性：2方案中5

14、00KV母線在檢修時基本無需操作，而方案II中500KV操作復(fù)雜，容易誤操作。通過定性分析和可靠性及經(jīng)濟計算，在技術(shù)上（可靠性、靈活性） 1方案明顯占優(yōu)勢，但在經(jīng)濟上則不如2方案。鑒于本課題設(shè)計大型骨干電廠，應(yīng)以可靠性和靈活性為主，所以經(jīng)綜合分析，決定選1方案為最終設(shè)計方案。第五章 短路電流計算5.1 等效阻抗網(wǎng)絡(luò)圖5.2阻抗標幺值計算取聯(lián)絡(luò)變壓器電抗標幺值等效電路圖計算時，可將母線兩側(cè)等值阻抗并聯(lián)計算，如圖5.3 短路點短路電流計算 取 (1) K1點短路：總值阻抗 三相短路斷流周期分量有效值標幺值三相短路電流周期分量有效值 三相短路沖擊電流 (2) K2點短路：總值阻抗 三相短路斷流周期分

15、量有效值標幺值三相短路電流周期分量有效值 三相短路沖擊電流 5.4 短路電流熱效應(yīng)的計算已知：發(fā)電機出口處后備保護時間，斷路器燃弧時間一般為。短路電流作用時間，短路電流的熱效應(yīng)（1）220KV母線側(cè)，斷路器固有分閘時間 額定容量下的計算電抗（各電源合并后的計算電抗標幺值，各電源合并后總的額定容量MVA）根據(jù)的值，查閱電力工程電氣設(shè)計手冊的汽輪發(fā)電機運算曲線得：t=0s時，各電源合并后總的額定電流為：， （2）500KV母線側(cè)，斷路器固有分閘時間額定容量下的計算電抗（各電源合并后的計算電抗標幺值，各電源合并后總的額定容量MVA）根據(jù)的值，查閱電力工程電氣設(shè)計手冊的汽輪發(fā)電機運算曲線得：t=0s時

16、，各電源合并后總的額定電流為： 第六章 校驗動、熱穩(wěn)定（設(shè)備）熱穩(wěn)定的條件為 或 式中 短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)； ，t電氣設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間 一次額定電流 一次額定電流的倍數(shù)動穩(wěn)定的條件為 式中 -短路沖擊電流幅值及其有效值； -電氣設(shè)備允許通過的動穩(wěn)定電流幅值及有效值； 動穩(wěn)定電流倍數(shù)6.1斷路器穩(wěn)定校驗（1） 熱穩(wěn)定校驗220kV電壓等級由第五章中短路電流熱效應(yīng)的計算可知，在220kV母線上 成立，則220kV母線側(cè)斷路器滿足熱穩(wěn)定校驗 500kV電壓等級 由第五章中短路電流熱效應(yīng)的計算可知，在500kV母線上 成立，則500kV母線側(cè)斷路器滿足熱穩(wěn)定校驗 （2）動穩(wěn)定校驗由第五

17、章短路沖擊電流的計算可知均成立，即所選斷路器滿足動穩(wěn)定校驗。6.2 隔離開關(guān)穩(wěn)定校驗 （1）熱穩(wěn)定校驗220kV電壓等級由第五章中短路電流熱效應(yīng)的計算可知，在220kV母線上 成立，則220kV母線側(cè)隔離開關(guān)滿足熱穩(wěn)定校驗。 500kV電壓等級 由第三章中熱穩(wěn)定校驗Qk的計算可知，在220kV母線上 成立，則500kV母線側(cè)隔離開關(guān)滿足熱穩(wěn)定校驗。 （2）動穩(wěn)定校驗由第五章短路沖擊電流的計算可知均成立，即所選隔離開關(guān)滿足動穩(wěn)定校驗。6.3電流互感器穩(wěn)定校驗 （1）熱穩(wěn)定校驗220KV電壓等級 =1764上述求得220KV母線上 成立 ，則220kV側(cè)電流互感器滿足熱穩(wěn)定校驗。500kV電壓等級

18、=625上述求得500KV母線上 成立 ，則500kV電流互感器滿足熱穩(wěn)定校驗。 （2）動穩(wěn)定校驗220kV電壓等級=×2.5×35×1200=148KA 成立，則220kV電流互感器滿足動穩(wěn)定校驗。 500kV電壓等級 成立，則500kV電流互感器滿足動穩(wěn)定校驗。6.4 母線導(dǎo)體穩(wěn)定校驗熱穩(wěn)定校驗查閱發(fā)電廠電氣部分可知，均成立，滿足要求。第七章 心得體會 這次發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)課程設(shè)計的題目是大型骨干電廠電氣主接線的設(shè)計。通過這次課程設(shè)計，讓我收獲了很多不僅鍛煉了思維能力，還鍛煉了動手能力。 使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正學(xué)以致用，從而提高自己的實際設(shè)計分析能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)課程設(shè)計是發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是對學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)的綜合性訓(xùn)練。在以前從來沒有真正的搞過這樣的實踐設(shè)計,所以我非常珍惜這次做課程設(shè)計的機會。 完成這一個課題要涉及到許多方面的知識。通過上網(wǎng)查詢和查閱相關(guān)書籍資料，向?qū)W習(xí)好的同學(xué)請教，知道了很多關(guān)于設(shè)備選擇和校驗的知識，同時又重新將從前學(xué)過的知識看了一遍。做到對各個模塊功能和工作原理都很清晰。從而讓我更深一步