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

./目錄13649第一章原始資料的分析179931.1電壓等級(jí)125210第二章電氣主接線方案114062.1電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則1181882.2具體方案的擬定228613第三章主要電氣設(shè)備的選擇496943.1發(fā)電機(jī)4188013.2主變壓器4187013.4斷路器和隔離開(kāi)關(guān)559943.5電壓互感器8246293.6電流互感器的選擇9225013.7母線的導(dǎo)體1029074第四章方案優(yōu)化1132132第五章短路電流計(jì)算12320505.1等效阻抗網(wǎng)絡(luò)圖12185035.2阻抗標(biāo)幺值計(jì)算12109045.3短路點(diǎn)短路電流計(jì)算1448995.4短路電流熱效應(yīng)的計(jì)算1523675第六章校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定〔設(shè)備1790196.1斷路器穩(wěn)定校驗(yàn)1791006.2隔離開(kāi)關(guān)穩(wěn)定校驗(yàn)18118006.3電流互感器穩(wěn)定校驗(yàn)1942016.4母線導(dǎo)體穩(wěn)定校驗(yàn)2013897第七章心得體會(huì)209763參考資料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(jí)根據(jù)原始資料的分析可知,需要設(shè)計(jì)的是一個(gè)大型骨干凝汽電廠,共有兩個(gè)電壓等級(jí)：220KV,500KV1.2系統(tǒng)〔電源、負(fù)荷電壓等級(jí)進(jìn)出線回?cái)?shù)負(fù)荷<max>負(fù)荷<min>220kv4600MW300MW500kv61.3發(fā)電機(jī)、主變壓器容量及臺(tái)數(shù)發(fā)電機(jī)容量和臺(tái)數(shù)為6×300MW<QFSN-300-2因此主變壓器的臺(tái)數(shù)選為6臺(tái)。1.4聯(lián)絡(luò)變壓器選擇三繞組變壓器,連接兩個(gè)電壓等級(jí),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(jì)的基本原則電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù),以國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩,結(jié)合工程實(shí)際情況,在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下、兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便,盡可能的節(jié)省投資,就近取材,力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性,堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。電氣主接線是由高壓電器通過(guò)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(qiáng)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(hào),并按工作順序排列,詳細(xì)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(jì)的合理性直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,靈活性及對(duì)電器的選擇、配電裝置、繼電保護(hù)、自動(dòng)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〔1220KV電壓等級(jí)。出線回?cái)?shù)6回,大于4回,為使其出線斷路器檢修時(shí)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(fù)荷為600MW,其進(jìn)線擬以3臺(tái)300MW機(jī)組按發(fā)電機(jī)—變壓器單元接線形式接至220KV母線上,其剩余容量或機(jī)組檢修時(shí)不足容量由聯(lián)絡(luò)變壓器與500KV接線相連,相互交換功率。〔2500KV電壓等級(jí)。500KV負(fù)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(tái)半斷路器接線和雙母線帶旁路接線,通過(guò)聯(lián)絡(luò)變壓器與220KV側(cè)連接,3臺(tái)300MW機(jī)組按發(fā)電機(jī)—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(tái)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(jī)由原始資料可知,需選用6臺(tái)的發(fā)電機(jī),型號(hào)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(jī)組中發(fā)電機(jī)與主變壓器的接線采用發(fā)電機(jī)—變壓器單元接線。主變壓器的容量為發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組廠用負(fù)荷后,留有10%的裕度?！l(fā)電機(jī)容量,—廠用電率,—功率因數(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(tái)機(jī)組容量〔查《電氣工程電氣設(shè)備手冊(cè)》選擇主變壓器及聯(lián)絡(luò)變壓器型號(hào)為表3.1主變壓器和聯(lián)絡(luò)變壓器的參數(shù)用途型號(hào)連接組號(hào)額定電壓KV高/中/低阻抗電壓%空載電流%空載損耗kW負(fù)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(kāi)關(guān)3.4.1斷路器的選擇除滿足各項(xiàng)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(yùn)行維護(hù),并經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面都比較后才能確定。根據(jù)目前我國(guó)斷路器的生產(chǎn)情況,電壓等級(jí)在10KV~220KV的電網(wǎng)一般選用少油斷路器,電壓110~300KV的電網(wǎng),當(dāng)少油斷路器不能滿足要求時(shí),可以選用SF6斷路器,大容量機(jī)組采用封閉母線時(shí),如果需要裝設(shè)斷路器,應(yīng)選用發(fā)電機(jī)專用斷路器。<1>SF6斷路器的特點(diǎn)：1.滅弧能力強(qiáng)；介質(zhì)強(qiáng)度高,單元滅弧室的工作電壓高,開(kāi)斷電流大然后時(shí)間短。2．開(kāi)斷電容電流或電感電流時(shí),無(wú)重燃,過(guò)電壓低。3．電氣壽命長(zhǎng),檢修周期長(zhǎng),適于頻繁操作。4．操作功小,機(jī)械特性穩(wěn)定,操作噪音小?！?選擇原則：1.≥2.UN≥USN1單元接線上的斷路器〔主變壓器額定功率220kV側(cè)發(fā)電機(jī)出口斷路器500kV側(cè)發(fā)電機(jī)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(duì)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(fù)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(fù)荷電流與出線上最大負(fù)荷電流相等220KV側(cè)500KV側(cè)5>220KV側(cè)母聯(lián)斷路器查《電氣工程電氣設(shè)備手冊(cè)》選定斷路器表3.2高壓斷路器的參數(shù)型號(hào)額定電流〔kA額定電壓〔kV額定開(kāi)斷電流IN6r〔kA額定關(guān)合電流Ires〔kA熱穩(wěn)定電流〔kA固有分閘時(shí)間〔sLW7-2203.152204010040〔4S0.043SFM25004010040<3S>0.02LW-2201.62204010040<3S>0.04LW8-351.636256325<4S>0.063.4.2隔離開(kāi)關(guān)的選擇〔1隔離開(kāi)關(guān)與斷路器相比,在額定電壓、額定電流的選擇是相同的?！?選擇原則：1.2.UN≥USN〔3查《電氣工程電氣設(shè)備手冊(cè)》選定隔離開(kāi)關(guān)表3.3屋外型高壓隔離開(kāi)關(guān)的參數(shù)型號(hào)額定電流〔kA額定電壓〔kV動(dòng)穩(wěn)定電流峰值〔kA3s熱穩(wěn)定電流It〔kAGW4-220DW2.522012550GW4-2201.252208031.5GW7-5002.550010040GW4-35W1358025<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3~35KV,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?！?查《電氣工程電氣設(shè)備手冊(cè)》選定隔離開(kāi)關(guān)表3.4電壓互感器的參數(shù)用途型號(hào)額定電壓〔初級(jí)繞組KV額定電壓〔次級(jí)繞組KV二次負(fù)荷<0.5級(jí)>VA絕緣方式發(fā)電機(jī)出口側(cè)JDJ2-35發(fā)電機(jī)出口350.1150油浸式220KV側(cè)母線TYD220／-0.005220／0.1／150電容式500KV側(cè)母線TY500／500／0.1／300電容式3.6電流互感器的選擇〔1一次回路額定電壓和電流的選擇原則：發(fā)電機(jī)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(cè)》選定隔離開(kāi)關(guān)表3.5電流互感器的參數(shù)型號(hào)額定電流比次級(jí)組合二次負(fù)荷〔0.5級(jí)VA準(zhǔn)確級(jí)次LMZB3-2015000／50.5／0.530.5級(jí)LRBT-2202500/1200.5級(jí)LRBT-5001200/1250.5級(jí)變壓器側(cè)電流互感器的選擇型號(hào)額定電流比準(zhǔn)確級(jí)數(shù)1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)LCWD3-2201200/50.5352.5×35型號(hào)額定電流比準(zhǔn)確級(jí)數(shù)短時(shí)熱穩(wěn)定電流KA動(dòng)穩(wěn)定電流KALB2-5002×1250/10.525~50<3s>62.5~12.53.7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(dāng)采用硬導(dǎo)線時(shí),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(jì)截面的導(dǎo)體,按經(jīng)濟(jì)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(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇的要求。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇查閱《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)參考資料》得,最大負(fù)荷利用小時(shí)在5000以上,鋁裸導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)電流密度J=0.9220KV側(cè)經(jīng)濟(jì)截面500KV側(cè)經(jīng)濟(jì)截面查閱《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知,沒(méi)有滿足導(dǎo)體截面小于經(jīng)濟(jì)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：<涂漆按導(dǎo)體長(zhǎng)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=0.72均滿足的要求。第四章方案優(yōu)化方案的經(jīng)濟(jì)比較項(xiàng)目〔1綜合總投資〔2運(yùn)行期的年運(yùn)行費(fèi)用其中：雙繞組變壓器三繞組變壓器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(jìn)行比較。抵償年限法計(jì)算公式： 由于兩種方案采用相同型號(hào),相同數(shù)量的變壓器,只能通過(guò)斷路器數(shù)量來(lái)比較經(jīng)濟(jì)性。1方案使用25個(gè)斷路器,而2方案只用22個(gè)斷路器,在經(jīng)濟(jì)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(píng)價(jià)。一、可靠性：1方案中220KV母線可靠性較高,無(wú)論是母線或者斷路器檢修都不至于部分線路停電；500KV一臺(tái)半斷路器可靠性較高。二、靈活性：2方案中500KV母線在檢修時(shí)基本無(wú)需操作,而方案II中500KV操作復(fù)雜,容易誤操作。 通過(guò)定性分析和可靠性及經(jīng)濟(jì)計(jì)算,在技術(shù)上〔可靠性、靈活性1方案明顯占優(yōu)勢(shì),但在經(jīng)濟(jì)上則不如2方案。鑒于本課題設(shè)計(jì)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(jì)方案。第五章短路電流計(jì)算5.1等效阻抗網(wǎng)絡(luò)圖5.2阻抗標(biāo)幺值計(jì)算取聯(lián)絡(luò)變壓器電抗標(biāo)幺值等效電路圖計(jì)算時(shí),可將母線兩側(cè)等值阻抗并聯(lián)計(jì)算,如圖5.3短路點(diǎn)短路電流計(jì)算取<1>K1點(diǎn)短路：總值阻抗三相短路斷流周期分量有效值標(biāo)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(diǎn)短路：總值阻抗三相短路斷流周期分量有效值標(biāo)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(jì)算已知：發(fā)電機(jī)出口處后備保護(hù)時(shí)間,斷路器燃弧時(shí)間一般為。短路電流作用時(shí)間,短路電流的熱效應(yīng)〔1220KV母線側(cè),斷路器固有分閘時(shí)間額定容量下的計(jì)算電抗〔各電源合并后的計(jì)算電抗標(biāo)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(jì)手冊(cè)》的汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線得：t=0s時(shí),各電源合并后總的額定電流為：,〔2500KV母線側(cè),斷路器固有分閘時(shí)間額定容量下的計(jì)算電抗〔各電源合并后的計(jì)算電抗標(biāo)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(jì)手冊(cè)》的汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線得：t=0s時(shí),各電源合并后總的額定電流為：第六章校驗(yàn)動(dòng)、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(guò)的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間一次額定電流一次額定電流的倍數(shù)動(dòng)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(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值及有效值；動(dòng)穩(wěn)定電流倍數(shù)6.1斷路器穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn)220kV電壓等級(jí)由第五章中短路電流熱效應(yīng)的計(jì)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(yàn)500kV電壓等級(jí)由第五章中短路電流熱效應(yīng)的計(jì)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(yàn)〔2動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)由第五章短路沖擊電流的計(jì)算可知均成立,即所選斷路器滿足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。6.2隔離開(kāi)關(guān)穩(wěn)定校驗(yàn)〔1熱穩(wěn)定校驗(yàn)220kV電壓等級(jí)由第五章中短路電流熱效應(yīng)的計(jì)算可知,在220kV母線上∴成立,則220kV母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。500kV電壓等級(jí)由第三章中熱穩(wěn)定校驗(yàn)Qk的計(jì)算可知,在220kV母線上∴成立,則500kV母線側(cè)隔離開(kāi)關(guān)滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)?！?動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)由第五章短路沖擊電流的計(jì)算可知均成立,即所選隔離開(kāi)關(guān)滿足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。6.3電流互感器穩(wěn)定校驗(yàn)〔1熱穩(wěn)定校驗(yàn)220KV電壓等級(jí)=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(yàn)。500kV電壓等級(jí)=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(yàn)?！?動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)220kV電壓等級(jí)=×2.5×35×1200=148KA∴成立,則220kV電流互感器滿足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。500kV電壓等級(jí)∴成立,則500kV電流互感器滿足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。6.4母線導(dǎo)體穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn)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(huì)這次《發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)的題目是大型骨干電廠電氣主接線的設(shè)計(jì)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì),讓我收獲了很多——不僅鍛煉了思維能力,還鍛煉了動(dòng)手能力。使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要