凝汽式火電廠一次部分課程設(shè)計(jì)發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)word格式

1、發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)題 目 凝汽式火電廠一次部分課程設(shè)計(jì)學(xué)院名稱 電氣與信息工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 李梅 班 級(jí) 電氣083 組 別 第四組 目 錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)書····································

2、3;···············3 1.1原始資料·································&

3、#183;· ···············3 1.2設(shè)計(jì)任務(wù)·······························

4、83;·····················3 1.3.設(shè)計(jì)要求···························

5、;························4 2電氣主接線························

6、83;····························2.1 系統(tǒng)與負(fù)荷資料分析···················&#

7、183;························52.2主接線方案的選擇·······················&#

8、183;······················62.3主變壓器的選擇與計(jì)算·························

9、················93短路電流的計(jì)算································

10、83;···············113.1短路計(jì)算的一般規(guī)則································&

11、#183;···········113.2短路電流的計(jì)算····································&

12、#183;···········124電氣設(shè)備的選擇····································

13、83;···········174.1電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)則····································

14、;····174.2電氣選擇的條件············································

15、;····174.3電氣設(shè)備的選擇············································

16、;····19結(jié)束語(yǔ)·············································

17、·············21參考文獻(xiàn)····································

18、····················221 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1原始資料111 發(fā)電廠建設(shè)規(guī)模（1） 類型:凝汽式火電廠（2） 最終容量、機(jī)組的型式和參數(shù)：3*125MW、出口電壓：15.75KV，發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗：0.12,；額定功率因數(shù)：0.8。（3）機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)：6000h/a；廠用電率：8%。發(fā)電機(jī)主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0.1秒。112 電力負(fù)荷水平:（1） 220KV電壓等級(jí)：負(fù)荷容量260

19、MW，出線4回，無(wú)近區(qū)負(fù)荷，系統(tǒng)容量為無(wú)窮大，選取基準(zhǔn)容量為100MVA歸算到發(fā)電廠220KV母線短路容量為3400MVA.。 （2） 110KV電壓等級(jí)：出線4回（10KM），無(wú)近區(qū)負(fù)荷，系統(tǒng)容量為500MVA。1.13環(huán)境條件（1） 當(dāng)?shù)啬曜罡邷?0，年平均溫度20， （2） 氣象條件無(wú)其它特殊要求。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)（1） 發(fā)電機(jī)和變壓器的選擇表1.1, 汽輪發(fā)電機(jī)的規(guī)格參數(shù)型 號(hào)額定電壓額定容量功率因數(shù)接線方式次暫態(tài)電抗QFS-125-215.75KV125MW0.8YY0.12-發(fā)電機(jī)參數(shù)如上表，要求選擇發(fā)電廠的主變，聯(lián)絡(luò)110KV和220KV的聯(lián)絡(luò)變壓器的型號(hào)。（2） 電氣主接線選擇（

20、3） 短路電流的計(jì)算：在滿足工程要求前提下，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)短路電流進(jìn)行近似計(jì)算法。結(jié)合電氣設(shè)備選擇選擇短路電流計(jì)算點(diǎn)求出個(gè)電源提供的起始次暫太電流,沖擊電流，及計(jì)算短路電流熱效應(yīng)所需不同時(shí)刻的電流。（4） 主要電氣設(shè)備的選擇：要求選擇110KV母線側(cè)斷路器，隔離開(kāi)關(guān)，電流互感器。1.3設(shè)計(jì)要求（1） 短路電流計(jì)算及電氣設(shè)備選擇計(jì)算方法應(yīng)正確。（2） 主接線圖形符號(hào)，線條及標(biāo)題欄符合規(guī)范，接線正確，圖面布局合理， 參數(shù)標(biāo)注正確，圖形清晰美觀。 （3） 論文格式應(yīng)符合要求，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯性強(qiáng)，層次分明，文理通順，無(wú)錯(cuò)別字。2電氣主接線2.1 系統(tǒng)與負(fù)荷資料分析根據(jù)原始資料，本電廠是中型發(fā)電廠，比

21、較遠(yuǎn)離負(fù)荷中心。本電廠要與220KV系統(tǒng)相連，還要向110KV系統(tǒng)供電。由資料我們可知：220KV電壓等級(jí)：負(fù)荷容量260MW，出線4回，無(wú)近區(qū)負(fù)荷，系統(tǒng)容量為無(wú)窮大，選取基準(zhǔn)容量為100MVA歸算到發(fā)電廠220KV母線短路容量為3400MVA.。110KV電壓等級(jí)：出線4回（10KM），無(wú)近區(qū)負(fù)荷，系統(tǒng)容量為500MVA。2.1.1 220KV電壓等級(jí)架空線4回，輸送容量260MW，TMAX=6000h/a；cos=0.8。出線回路數(shù)等于4回，為使其出線斷路器檢修時(shí)不停電，應(yīng)采用雙母分段或雙母帶旁路，以保證其供電的可靠性和靈活性。2.1.2 110KV電壓等級(jí)架空線4回， TMAX=6000

22、h/a；cos=0.8。出線回路數(shù)等于4回，為使其出線斷路器檢修時(shí)不停電，應(yīng)采用雙母或雙母分段，以保證其供電的可靠性和靈活性。根據(jù)原始資料，本電廠是中型發(fā)電廠，其容量為3×125MW， 年利用小時(shí)數(shù)為6000h>5000h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的平均最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù),說(shuō)明該廠在未來(lái)電力系統(tǒng)中的作用和地位重要.該廠為火力發(fā)電廠，在電力系統(tǒng)中主要承擔(dān)基荷，從而該廠主接線設(shè)計(jì)務(wù)必著重考慮其可靠性。由資料可知發(fā)電廠與220KV的系統(tǒng)連接且與110KV的系統(tǒng)連接。對(duì)于最大機(jī)組為125MW的發(fā)電廠，一般以采用雙繞組變壓器加聯(lián)絡(luò)變壓器更為合理。其聯(lián)絡(luò)變壓器宜選用三繞組自耦變壓器。2.2

23、主接線方案的選擇 主接線概述電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，它反映各設(shè)備的作用、連接方式和回路的相互關(guān)系。所以它的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置，繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的確定，對(duì)電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著決定的作用。概括地說(shuō)包括以下三個(gè)方面：（1）可靠性：在研究主接線可靠性時(shí)應(yīng)重視國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期運(yùn)行的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和其可靠性的定性分析；主接線的可靠性要包括一次部分和相應(yīng)組成的二次部分在運(yùn)行中可靠性的綜合，在很大程度上也取決于設(shè)備的可靠程度?？煽啃缘木唧w要求在于斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電；斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并要保證對(duì)

24、一級(jí)負(fù)荷及全部或大部分二級(jí)負(fù)荷的供電。（2）靈活性：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性。在調(diào)度時(shí)，應(yīng)可以靈活地投入和切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式的系統(tǒng)調(diào)度要求；在檢修時(shí)，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供電；擴(kuò)建時(shí)，可以容易地從初期接線過(guò)渡到最終接線。（3）經(jīng)濟(jì)性：要節(jié)省投資，主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以節(jié)省斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備；要節(jié)省繼電保護(hù)和二次回路不過(guò)于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜；要能限制短路電流，以便于選擇價(jià)廉的電氣設(shè)備或輕型電器；

25、主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少；經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的種類、容量、數(shù)量、要避免因兩次變壓而增加電能損失。電氣主接線是發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)的首要部分,也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。 電氣主接線的敘述（1）單元接線其是無(wú)母線接線中最簡(jiǎn)單的形式，也是所有主接線基本形式中最簡(jiǎn)單的一種，此種接線方法設(shè)備更多。本設(shè)計(jì)中機(jī)組容量為125MW，所以發(fā)電機(jī)出口采用封閉母線，為了減少斷開(kāi)點(diǎn)，可不裝斷路器。這種單元接線，避免了由于額定電流或短路電流過(guò)大，使得選擇斷路器時(shí)，受到制造條件或價(jià)格甚高等原因造成的困難。（2）單母線分段帶專用旁路斷路器的旁路母線接線優(yōu)點(diǎn)：在正常工作時(shí)，旁路斷路器以及各出線回

26、路上的旁路隔離開(kāi)關(guān)，都是斷開(kāi)的，旁路母線不帶電，通常兩側(cè)的開(kāi)關(guān)處于合閘狀態(tài)，檢修時(shí)兩兩互為熱備用；檢修QF時(shí)，可不停電；可靠性高，運(yùn)行操作方便。缺點(diǎn)：增加了一臺(tái)旁路斷路器的投資。（3）單母分段線分段斷路器兼作旁路斷路器的接線優(yōu)點(diǎn)：可以減少設(shè)備，節(jié)省投資；同樣可靠性高，運(yùn)行操作方便；（4）雙母線接線優(yōu)點(diǎn)：供電可靠，調(diào)度方式比較靈活，擴(kuò)建方便，便于試驗(yàn)。缺點(diǎn)：由于220KV電壓等級(jí)容量大，停電影響范圍廣，雙母線接線方式有一定局限性，而且操作較復(fù)雜，對(duì)運(yùn)行人員要求高。（5）雙母線帶旁路母線的接線優(yōu)點(diǎn)：增加供電可靠性，運(yùn)行操作方便，避免檢修斷路器時(shí)造成停電，不影響雙母線的正常運(yùn)行。缺點(diǎn)：多裝了一臺(tái)斷路

27、器，增加投資和占地面積，容易造成誤操作。主接線方案：（1）根據(jù)變壓器的組合方案擬定主接線的初步方案，并依據(jù)對(duì)主接線的基本要求，從技術(shù)上進(jìn)行論證各方的優(yōu)、缺點(diǎn)，淘汰了一些較差的方案，最終選定220KV采用雙母線帶旁路接線，110KV 采用雙母線接線。（2）發(fā)電機(jī)采用單元接線經(jīng)過(guò)雙繞組變壓器升壓后送人系統(tǒng)母線，其中220KV側(cè)用2臺(tái)發(fā)電機(jī)供電，110KV側(cè)采用1臺(tái)機(jī)組供電，220KV系統(tǒng)與110KV系統(tǒng)之間用三繞組自耦變壓器連接，其低壓繞組引出作為廠用電備用電源。 主接線方式如下圖21所示：圖21 電氣主接線圖2.3 主變壓器的選擇與計(jì)算（1） 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇確定主變壓器臺(tái)數(shù)的因素很多，主要取

28、決于該電廠在系統(tǒng)中的重要性并結(jié)合電廠本身的裝機(jī)臺(tái)數(shù)。 由于本設(shè)計(jì)采用單元接線作為發(fā)電機(jī)送人系統(tǒng)接線形式，所以應(yīng)該用三臺(tái)雙繞組表變壓器作為主變和一臺(tái)三繞組自耦變壓器作為聯(lián)絡(luò)變壓器。（2） 主變壓器的選擇發(fā)電機(jī)變壓器單元接線中的主變?nèi)萘繎?yīng)按發(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組廠用電后，留有10%的裕度來(lái)確定。主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?10年的規(guī)劃負(fù)荷來(lái)進(jìn)行選擇。 根據(jù)本設(shè)計(jì)具體情況，使用三臺(tái)雙繞組變壓器一臺(tái)三繞組自耦變壓器，主變的容量計(jì)算如下：PN為發(fā)電機(jī)容量，8%為廠用電，COS為發(fā)電機(jī)功率因數(shù)。(1) 主變的選擇選擇SFP7-150000/220型三相雙繞組變壓器表31 主變的參數(shù)參數(shù)：額定容量（KVA

29、）額定電壓（KV）阻抗電壓（）150000220±2.5/13.81214(2)主變T的選擇 選擇SFP7-150000/110型三相雙繞組變壓器表32 主變的參數(shù)參數(shù)：額定容量（KVA）額定電壓（KV）阻抗電壓（）150000110±2.5/13.813（3）聯(lián)絡(luò)變壓器的選擇選擇SFPS7-150000/220型三繞組自耦變壓器表33 聯(lián)絡(luò)變器的參數(shù)參數(shù)：額定容量（KVA）額定電壓（KV）阻抗電壓（）150000220±2.5/121/13.8高低高中中低13.5238 3.短路電流的計(jì)算3.1短路計(jì)算的一般規(guī)則3.11 短路電流計(jì)算的目的在發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)

30、計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其計(jì)算的目的的主要有以下幾個(gè)方面：（1）在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采用限制短路電流的措施，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。（2）在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障狀況下都能安全、可靠的工作。同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要按短路情況進(jìn)行全面校驗(yàn)。（3）在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線相間和相對(duì)地安全距離。（4）在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。（5）接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。3.1.2 短路電流計(jì)算條件1基本假定：（1）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行（2）所有電

31、流的電動(dòng)勢(shì)相位角相同（3）電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行（4）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間（5）不考慮短路點(diǎn)的衰減時(shí)間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計(jì)。（6）不考慮短路點(diǎn)的電流阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流。（7）元件的技術(shù)參數(shù)均取額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。2一般規(guī)定：（1）驗(yàn)算導(dǎo)體電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開(kāi)斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本工程設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景的發(fā)展計(jì)劃。（2）選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電器連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫妱?dòng)機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流影響。（3）選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)選擇在

32、正常接線方式時(shí)短路電流最大地點(diǎn)。（4）導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和以及電器的開(kāi)斷電流，一般按三相短路計(jì)算。3.2 短路電流的計(jì)算等值網(wǎng)絡(luò)：圖31 系統(tǒng)的接線圖選擇：=100MvA =計(jì)算 （1）系統(tǒng)的電抗： =0.0294 (2)系統(tǒng)的電抗：=0.2(3)發(fā)動(dòng)機(jī)、的電抗由X=0.12 則 =X =0.12*=0.0768變壓器、的電抗： = =×=0.0867變壓器的電抗：= =×=0.0867變壓器T4的阻抗：高低：XT41=高中：XT42=中低：XT43=圖32 等值電路變換為：圖33 化簡(jiǎn)后的網(wǎng)絡(luò)合并電源：圖34 合并電源后的網(wǎng)絡(luò)星網(wǎng)變換：圖34 星網(wǎng)變換則轉(zhuǎn)移阻抗：

33、圖35 變換后的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算電抗：查表得：表31 短路電流短路時(shí)間0s1s2s標(biāo)幺值0.500.5070.507有名值0.820.83150.8315系統(tǒng)的短路電流標(biāo)幺值：有名值:：系統(tǒng)的短路電流標(biāo)幺值：有名值:：短路電流： 4電氣設(shè)備的選擇正確選擇電氣設(shè)備是電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行電器選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電氣設(shè)備。盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對(duì)它們的基本要求確是一致的。電氣設(shè)備要可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校

34、驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)，電氣設(shè)備的選擇包括：斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇，電流、電壓互感器的選擇、導(dǎo)線的選擇。4.1電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)則（1） 應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。（2） 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。（3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。（4）與正個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致。（5） 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。（6） 用新的產(chǎn)品均應(yīng)有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。4.2電氣選擇的技術(shù)條件4.2.1按正常工作條件選擇電器 （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(yùn)行電壓，即Ualm Usm 。一般電器允許的最高工作電壓：當(dāng)額定電壓

35、在220KV及以下時(shí)為1.15UN；額定電壓是330500KV時(shí)是1.1UN。而實(shí)際電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓Usm一般不會(huì)超過(guò)電網(wǎng)額定電壓的1.1UNs，因此在選擇電器時(shí)，一般可按電器額定電壓UN不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓UNS的條件選擇,即：UNUNs。（2）額定電流電器的額定電流IN是指在額定周圍環(huán)境溫度。下，電器的長(zhǎng)期允許電流。IN不應(yīng)該小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax，即IN Imax由于發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器在電壓降低5%時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的Imax為發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)或變壓器的額定電流的1.05倍；若變壓器有過(guò)負(fù)荷運(yùn)行可能時(shí)，Imax應(yīng)按過(guò)負(fù)荷確定；母聯(lián)斷

36、路器回路一般可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)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(tái)發(fā)電機(jī)跳閘時(shí)，保證該段母線負(fù)荷所需的電流，或最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流的50%80%；出線回路的Imax除考慮正常負(fù)荷電流外，還應(yīng)考慮事故時(shí)由其他回路轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷。此外，還與電器的裝置地點(diǎn)、使用條件、檢修和運(yùn)行等要求，對(duì)電器進(jìn)行種類和形式的選擇。（3）按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核在選擇電器時(shí)，還應(yīng)考慮電器安裝地點(diǎn)的環(huán)境（尤須注意小環(huán)境）條件，當(dāng)氣溫，風(fēng)速，溫度，污穢等級(jí)，海拔高度，地震列度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過(guò)一般電器使用條件時(shí)，應(yīng)采取措施。我國(guó)目前生產(chǎn)的電器使用的額定環(huán)境溫度 040，如周圍環(huán)境溫度高于4

37、0（但60）時(shí)，其允許電流一般可按每增高1，額定電流減少1.8進(jìn)行修正，當(dāng)環(huán)境溫度低于40時(shí)，環(huán)境溫度每降低1，額定電流可增加0.5，但其最大電流不得超過(guò)額定電流的20%。4.2.2 按短路情況校驗(yàn)（1）短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)：短路電流通過(guò)電器時(shí)，電器各部分的溫度應(yīng)不超過(guò)允許值。即It2 t Q k式中 Q k 短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng) It、t電器允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間。（2）電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)定是電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，亦稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定條件為：I esI sh式中 I sh短路沖擊電流有效值； I es電器允許 的動(dòng)穩(wěn)定電流的有效值；4.3電氣設(shè)備的選擇4.3.1斷路器：斷路器的選擇，除滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，