發(fā)電廠220KV變電站課程設(shè)計

1、目錄一、 前言21、設(shè)計內(nèi)容：（原始資料16）22、設(shè)計目的23、任務(wù)要求34、設(shè)計原則、依據(jù)3原則：35、設(shè)計基本要求3二 、 原始資料分析3三 、 主接線方案確定41 主接線方案擬定42 方案的比較與最終確定5四、 廠用電（所用電）的設(shè)計5五、主變壓器的確定6六、短路電流的計算7七、 電氣設(shè)備的選擇8八、設(shè)計總結(jié)11附錄A 主接線圖另附圖12附錄B 短路電流的計算12附錄C：電氣校驗15一、 前言1、設(shè)計內(nèi)容：（原始資料16）（1）待設(shè)計的變電站為一發(fā)電廠升壓站（2）計劃安裝兩臺200MW汽輪發(fā)電機機組 發(fā)電機型號：QFSN-200-2 Ue=15750V =0.85 Xg=14.13%P

2、e=200MW（3）220KV，出線五回，預(yù)留備用空間間隔，每條線路最大輸送容量200MVA，Tmax=200MW（4）當(dāng)?shù)刈罡邷囟?1.7，最熱月平均最高溫度32.5，最低溫度-18.6，最熱月地面下0.8米處土壤平均溫度25.3。（5）廠用電率為8%，廠用電電壓為6KV，發(fā)電機出口電壓為15.75KV。（6）本變電站地處8度地震區(qū)。（7）在系統(tǒng)最大運行方式下，系統(tǒng)阻抗值為0.054。（8）設(shè)計電廠為一中型電廠，其容量為2200 MW=400 MW，最大機組容量200 MW，向系統(tǒng)送電。（9）變電站220KV與系統(tǒng)有5回饋線，呈強聯(lián)系方式。2、設(shè)計目的發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計是在學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)基

3、礎(chǔ)課程后的一次綜合性訓(xùn)練，通過課程設(shè)計的實踐達(dá)到： （1）鞏固“發(fā)電廠電氣部分”、“電力系統(tǒng)分析”等課程的理論知識。 （2）熟悉國家能源開發(fā)策略和有關(guān)的技術(shù)規(guī)范、規(guī)定、導(dǎo)則等。 （3）掌握發(fā)電廠（或變電所）電氣部分設(shè)計的基本方法和內(nèi)容。 （4）學(xué)習(xí)工程設(shè)計說明書的撰寫。 （5）培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題、解決問題的工作能力和實際工程設(shè)計的基本技能。3、任務(wù)要求（1）分析原始資料（2）設(shè)計主接線（3）計算短路電流（4）電氣設(shè)備選擇4、設(shè)計原則、依據(jù)原則：電氣主接線的設(shè)計是發(fā)電廠或變電站設(shè)計的主體。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)，以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實

4、際情況，以保證供電可靠、調(diào)度靈活，在滿足各項技術(shù)要求的前提下，兼顧運行方便、盡可能節(jié)省投資、就地取材，力爭設(shè)備原件和設(shè)計的先進(jìn)性與可靠性，堅持可靠、適用、先進(jìn)、經(jīng)濟、美觀的原則。依據(jù)：(1) 發(fā)電廠、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用(2) 發(fā)電廠、變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模(3) 負(fù)荷大小和重要性(4) 系統(tǒng)備用容量大小(5) 設(shè)計題目的原始資料5、設(shè)計基本要求設(shè)計要滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求二 、 原始資料分析 設(shè)計的變電站為一發(fā)電廠升壓站，其容量為2200=400（MW）。因為發(fā)電機組的總裝機容量為400MW，所以此發(fā)電廠為大中容量發(fā)電廠。該廠為火電廠，在電力系統(tǒng)中將主要承擔(dān)基荷，從而

5、發(fā)電廠升壓站務(wù)必考慮其可靠性。 200的發(fā)電機出口電壓為15.75Kv，既無直接負(fù)荷，又無特殊要求，擬采用單元接線，可節(jié)省價格昂貴的發(fā)電機出口斷路器，又利于配電裝置的布置；220Kv出線五回，呈強聯(lián)系方式，可見該廠220Kv級的接線對可靠性要求應(yīng)當(dāng)很高。三 、 主接線方案確定1 主接線方案擬定：根據(jù)對原始資料的分析，現(xiàn)將可能采用的較佳方案列出，進(jìn)而一優(yōu)化組合方式，組成最佳可比方案。各種基本接線的的特點和使用范圍級各自的優(yōu)缺點a）單母線接線特點是整個配電裝置只有一組母線，所有電源和出線都在同一組母線上。有簡單、清晰、設(shè)備少、投資少、運行操作且有利于擴建等優(yōu)點，但可靠性及靈活性較差。適用于出線較少

6、的配電裝置。b）雙母線帶旁路接線：雙母線接線可以用母聯(lián)斷路器臨時代替出現(xiàn)斷路器工作，但出線數(shù)目較多時，母聯(lián)斷路器經(jīng)常被占用，降低了工作的可靠性和靈活性，為此可以設(shè)置旁路母線。220Kv電壓級：出線回路大于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接線或雙母線帶旁路接線，以保證其供電的可靠性和靈活性。其進(jìn)線僅是2臺200MW的機組按發(fā)電機-變壓器單元接線形式接至母線上。方案I（圖a）為旁路斷路器兼做分段斷路器的接線； 圖a方案II（圖b）為旁路斷路器兼做分段斷路器的接線； 圖b2 方案的比較與最終確定：在技術(shù)（可靠性和靈活性）上方案II明顯占優(yōu)勢，這主要是由于雙母帶旁路接線方式的

7、高可靠性指標(biāo)，但在經(jīng)濟上不如方案I.鑒于大中型發(fā)電廠機組應(yīng)以可靠性和靈活性為主，所以，綜合分析，決定選圖b所示的方案II為設(shè)計最終方案。四、 廠用電（所用電）的設(shè)計：a) 廠用工作電源引接：一次側(cè)接在發(fā)電機出口側(cè)上，二次側(cè)輸出為6kV電壓供廠用電負(fù)荷使用。b）廠用主變壓器的選擇： 1）變壓器、副邊額定電壓應(yīng)分別與引接點和廠用電系統(tǒng)的額定電壓相適應(yīng)。 2）連接組別的選擇，宜使用同一電壓級的廠用工作、備用變壓器輸出電壓的相位一致。 3）變壓器的容量必須保證常用機械及設(shè)備能從電源獲得足夠的功率。確定廠用變壓器的容量。c）確定廠用主變壓器的容量按廠用電率確定廠用電主變壓器的容量廠用電率確定為Kp=8%

8、，SNG=18.824 MVA所用電的變壓器選型號為SFF-31500/35.5，型號容量（KVA）高壓（kV）低壓（kV）連接組損耗（KW）空載電流阻抗電壓（高中）總重（t）空載短路SFF-31500/31.53150015.755%6.3D，d11-d11271750.451845.5五、主變壓器的確定：a） 主變壓器的高壓側(cè)與220kV母線相連。b） 容量單元接線中的主變壓器SN應(yīng)按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負(fù)荷后，留有10%的裕度。 SN=PNG-發(fā)電機容量；PNG =200MWSN -通過主變壓器的容量。-廠用電率；= 8%。 - -發(fā)電機的額定功率；=0.85. SN=238

9、.12MVA又發(fā)電機的參數(shù)和上述計算及變壓器的選擇規(guī)定，主變壓器選用2臺220kV雙繞組的變壓器。型號含義：S-三相 SP-強迫油循環(huán)水冷 L-鋁芯由文獻(xiàn)【2】可知 雙繞組主變壓器：SSPL1-260000/220額定容量（MVA）額定電壓連接組標(biāo)號損耗（kW）阻抗電壓（%） 空載電流（%）運輸重量（t）參考價格(萬元)綜合投資（萬元）高壓低壓空載短路26022015.75Y0d112321464140.96311991.7108.4六、短路電流的計算：a） 計算方法： 對應(yīng)系統(tǒng)最大運行方式，按無限大容量系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)短路點的電流計算，求得I、ish 、Ish 值。I-三相短路電流；ish-三相

10、短路沖擊電流，用來校驗電氣的動穩(wěn)定。Ish-三相短路全電流最大值，用來校驗電器和載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定。注：SB-容量（MW）SB =100UB-基準(zhǔn)電壓UB1.05Ue1 等值阻抗圖： 220kV母線上發(fā)生短路 簡化圖 發(fā)電機-雙繞組變壓器發(fā) 簡化圖電機出口短路（d2）b）短路電流計算表：15.75220kV系統(tǒng)短路電流計算 短路點電流值 220kV母線上短路（d1）發(fā)電機-雙繞組變壓器發(fā)電機出口短路（d2）次暫態(tài)短路電流8.96kA99.97kA 短路沖擊電流24.09kA268.62kA 短路全電流的最大有效值14.5kA161.82kA七、 電氣設(shè)備的選擇：電氣設(shè)備選擇的要求a）選擇的一般要

11、求（1）、應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況的要求，并考慮遠(yuǎn)景的發(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)濟合理；（4）、與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致；（5）、同類產(chǎn)品應(yīng)盡量減少品種；（6）、選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在技術(shù)條件上，選擇的高壓電器能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。b）按正常工作條件選擇電器：1、額定電壓和最高工作電壓：所選電器允許最高工作電壓Ua1m不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓Usm，即：Ua1mUsm一般可按照電器的額定電壓UN不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓UNS的條件選擇，即UNUNS2、額定電流

12、：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,3、按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核：我國目前生產(chǎn)的電器使用的額定環(huán)境溫度040，如果周圍環(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(jìn)行修正，當(dāng)環(huán)境溫度低于40時，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額定電流的20。c）按短路情況校驗：1、短路熱穩(wěn)定校驗：短路電流通過電器時，電器各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值。It 2tQk式中：Qk短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)It 、t電器允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間2

13、、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Ies ies電器允通過的動穩(wěn)定電流的有效值及其幅值。Ish ish短路沖擊電流有效值及其幅值。下列幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定：1、用熔斷器保護的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故可不驗算熱穩(wěn)定。2、采用有限流電阻的熔斷器保護的設(shè)備，可不校驗動穩(wěn)定。3、裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電器可不驗算動、熱穩(wěn)定。d）15.75kV設(shè)備選擇：發(fā)電機的最大工作電流 Imax=1.05=1.05=9056A名稱型號主要參數(shù)發(fā)電機發(fā)電機型號：QFSN-200-2Ue=15750V

14、Co=0.85Xg=14.13%Pe=200M W 發(fā)電機側(cè)隔離開關(guān)GN14-20UN=20kV 額定電流10000A200MW發(fā)電機引出導(dǎo)線QLFM-10000/15.75-Z額定電壓(KV) 15.75額定電流(A) 10000外形尺寸(mm) 外殼850900 導(dǎo)體400重量(kg/m) 14015.75KV發(fā)電機電壓互感器JDZJ-15型電壓互感器接線組別：1/1/1-12/12一次額定電壓：15/ KV二次額定電壓：100/ v二次輔助線圈電壓：100/3v0.5級 （100VA）15.75KV發(fā)電機出口電流互感器LRZ-20型電流互感器電壓：20KV變比：12000/5Ze2=2.

15、41s熱穩(wěn)定倍數(shù)：40動穩(wěn)定倍數(shù)：90e）220kV設(shè)備選擇 220kV側(cè)母線上的最大工作電流為Ig.max220=1.05=1.05=2756A過斷路器的最大工作電流為Imax=9056/（220/15.75）=679.2A220kV側(cè)設(shè)備明細(xì)表名稱型號主要參數(shù)220kV側(cè)斷路器LW6-220/3150UN=220（kV） IN=3150A額定斷流量 50kA極限通過電流125kA固有分閘時間0.03s合閘時間0.09s220側(cè)高壓側(cè)隔離開關(guān)GW4-220W/1000-80UN=220（kV）IN=1000A極限電流峰值80kA熱穩(wěn)定電流（4s）23.7kA220kV側(cè)母線1258mm雙條

16、豎放 鋁母線允許載流量：2900AKf=1.4220kV的電壓互感器20 TYD-220/ /-0.01H型電容式電壓互感器一次繞組220/ （kV） 二次繞組0.1/（kV） 輔助繞組0.1（kV）準(zhǔn)確等級0.5（120VA） 1級（220VA）3級（400VA）最大容量1200（VA）220kV的電流互感器LCWB2-220W型電流互感器LCW-220額定電流比4*200/5220kV串聯(lián)電抗器CKSC-225/10-4.5 K%=4.5 In（A）=2430八、設(shè)計總結(jié)： 本次課程設(shè)計主要是對15.75/220kV發(fā)電廠升壓站電氣部分的一次設(shè)備進(jìn)行設(shè)計。主要包括電氣主接線的設(shè)計、所用電設(shè)

17、計、主變壓器的選擇、短路電流計算和電氣設(shè)備的選擇。在這次課程設(shè)計的過程中，自己能夠查閱了相關(guān)資料，對課程設(shè)計的題目、要求和具體內(nèi)容深刻的分析，并完成了此次設(shè)計。通過本次設(shè)計，我能夠鞏固所學(xué)的基本理論、專業(yè)知識，并綜合運用所學(xué)知識來解決實際的工程問題，學(xué)習(xí)工程設(shè)計的基本技能和基本方法。采用的電氣主接線具有供電可靠、調(diào)度靈活、運行檢修方便且具有經(jīng)濟性等特點。選擇的電氣設(shè)備能夠提高運行的可靠性，節(jié)約運行成本。但由于設(shè)計時間較短，且經(jīng)驗不足，許多方面考慮不太全面，有待進(jìn)一步改進(jìn)。總之，此次課程設(shè)計，使我能把在課堂上學(xué)習(xí)的理論知識應(yīng)用到實踐中，更好的發(fā)現(xiàn)了自己在學(xué)習(xí)中的不足之處。在設(shè)計中，通過查閱資料，

18、咨詢老師，解決了在設(shè)計中所遇到的一些問題。通過此次課程設(shè)計，我受益匪淺，學(xué)到了很多東西。參考文獻(xiàn)：姚春球. 發(fā)電廠電氣部分. 中國電力出版社 熊信銀.發(fā)電廠電氣部分. 中國電力出版社 黃純?nèi)A.發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計參考資料. 中國電力出版社附錄A 主接線圖另附圖附錄B 短路電流的計算 短路電流計算實際手算采用近似計算，即忽略綜合負(fù)荷，且認(rèn)為短路前電源電動勢及至網(wǎng)絡(luò)各點電壓均為1，a） 電抗的計算選取的基準(zhǔn)容量SB=100MW UB-基準(zhǔn)電壓UB1.05UN以下各式中 Uk%-變壓器短路電壓的百分?jǐn)?shù)（%） SN-最大容量繞組的額定容量（MVA）均采用標(biāo)幺值計算 發(fā)電機：X1=X2=Xg=0.14

19、13=0.06變壓器X3= X4 =UB（%） =0.14 =0.054廠用變壓器 X5=X6=UB（%） =0.18=0.571b）短路計算：1）220kV母線上發(fā)生短路(d1點)的計算： 220kV母線上發(fā)生短路 簡化圖（最終簡化圖）X8=X9=（X1+X3）=（0.06+0.054）=0.114X10= X8=0.114=0.057X11=（X10/X7）=0.028If =35.71 有名值的表示： If =35.71= 8.96kA短路沖擊電流ish=ksh If=1.98.96=24.09kA短路電流最大有效值 IM= If=14.5kA2）發(fā)電機-雙繞組變壓器發(fā)電機出口短路（d2

20、）的計算： 發(fā)電機：X1=X2=Xg=0.1413=0.06變壓器X3= X4 =UB =0.14 =0.054X8=（X1+X3）=（0.06+0.054）=0.057X12=（X8/X5）=0.028X12= X11+X2=0.028+0.054=0.082X13=（X12/X1）=0.035If=28.57有名值表示: If=28.57=99.97kAish=ksh If=1.999.97=268.62kAIM= If= 99.97=161.82kA附錄C：電氣校驗：a）15.75kV側(cè)的隔離開關(guān)的校驗（a）額定電壓為15.75KV UNUNs 滿足電壓選擇條件（b）過隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流 Imax=1.05