【兩臺(tái)300MW火電機(jī)組的電氣一次主系統(tǒng)設(shè)計(jì)6000字（論文）】

兩臺(tái)300MW火電機(jī)組的電氣一次主系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u16547第1章情況簡(jiǎn)述 716141第1節(jié)全球范圍內(nèi)火電發(fā)展情況 712666第2節(jié)課題簡(jiǎn)介 712645第2章發(fā)電廠主接線 72943第1節(jié)總述 74428第2節(jié)規(guī)程介紹 77817第3節(jié)經(jīng)典方案介紹及論證 89823第3章發(fā)電廠主變壓器 1020571第1節(jié)規(guī)程簡(jiǎn)述 1021213第2節(jié)變壓器選型 1014053第4章故障電流計(jì)算 1116727第1節(jié)規(guī)程簡(jiǎn)述 1121201第2節(jié)各元件數(shù)值計(jì)算 1120128第3節(jié)短路計(jì)算過程 1217004第5章設(shè)備選型 192449第1節(jié)規(guī)程簡(jiǎn)述 191020第2節(jié)高壓斷路器 1916089第3節(jié)高壓隔離開關(guān) 21722第4節(jié)匯流母線 2230107第5節(jié)電流互感器 2511485第6節(jié)220kV電壓互感器 2724683第7節(jié)機(jī)組端部電壓互感器 2724564第6章配電裝置 2824618第1節(jié)規(guī)程簡(jiǎn)述 2821056第2節(jié)屋內(nèi)配電裝置 2821525第3節(jié)屋外配電裝置 281055結(jié)論 2912200參考文獻(xiàn) 30第1章情況簡(jiǎn)述第1節(jié)全球范圍內(nèi)火電發(fā)展情況現(xiàn)如今，人們的日常所需與電能關(guān)系密切，電能是維持人們正常生活的必需品之一。而火力發(fā)電作為已應(yīng)用多年，技術(shù)趨于成熟的發(fā)電模式，在世界大多數(shù)地區(qū)的發(fā)電結(jié)構(gòu)中，仍占有重要地位。經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電力先行。我國人口基數(shù)大，目前還屬于發(fā)展中國家，對(duì)發(fā)電量的需求與日俱增。因此，保證電能安全，能適應(yīng)人民正常生活用電需求和社會(huì)各部門發(fā)展規(guī)劃，是非常緊迫的。據(jù)報(bào)道，從世界范圍來看，通過傳統(tǒng)火力發(fā)電產(chǎn)出的總電量到2040年前仍將繼續(xù)增加。資料研究表明，在亞洲地區(qū)，傳統(tǒng)火力發(fā)電量占發(fā)電總量的比重會(huì)持續(xù)上升至50%左右。一些國家如印度、越南等，其經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)離不開傳統(tǒng)，廉價(jià)的火力發(fā)電。與之不同的是，美國和歐洲等西方發(fā)達(dá)國家，發(fā)展重心在知識(shí)、技術(shù)密集的新型產(chǎn)業(yè)，其發(fā)電方式轉(zhuǎn)向科技含量高，發(fā)電成本較貴的新能源發(fā)電方式。就我國目前發(fā)展來說，國家提出了節(jié)約能源，減少排放的“雙碳”計(jì)劃部署，加快了環(huán)境治理的步伐。各個(gè)發(fā)電企業(yè)積極響應(yīng)國家的環(huán)保政策，關(guān)閉小型火電機(jī)組，在役機(jī)組環(huán)保改造逐步完成。相比于歐美等國，我國的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格，技術(shù)指標(biāo)遠(yuǎn)高于西方國家。我國火力發(fā)電起步早，在技術(shù)等方面有充足的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，受歷史因素、能源結(jié)構(gòu)的影響，時(shí)至今日火力發(fā)電仍然是我國生產(chǎn)電能的主要方式。隨著科技的進(jìn)步，21世紀(jì)是大數(shù)據(jù)的時(shí)代，現(xiàn)如今，網(wǎng)絡(luò)通信、在線計(jì)算分析已廣泛應(yīng)用于火電機(jī)組的運(yùn)行中。在此方面，我國已經(jīng)研發(fā)出了成熟的分析計(jì)算軟件。未來我國的火電機(jī)組將實(shí)現(xiàn)智能聯(lián)網(wǎng)，環(huán)境友好。正如習(xí)總書記所說：“綠水青山就是金山銀山”，將傳統(tǒng)火力發(fā)電改造的更加新型、高效、綠色、環(huán)保，是我們的責(zé)任和使命，更是我們努力的目標(biāo)。第2節(jié)課題簡(jiǎn)介1.2.1原始資料見任務(wù)書1.2.2原始資料分析本次設(shè)計(jì)對(duì)象是電、熱同時(shí)供給的火力發(fā)電廠，剛開始建設(shè)兩臺(tái)機(jī)組，后期投資建設(shè)至四臺(tái)。機(jī)組端口電壓20kV。220kV側(cè)出線兩回。本文依據(jù)規(guī)程規(guī)定，結(jié)合原始資料，對(duì)發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)主體進(jìn)行詳細(xì)論述。第2章發(fā)電廠主接線第1節(jié)總述本章主要說明發(fā)電廠主接線的選擇過程，并簡(jiǎn)單介紹各種接線方案的應(yīng)用場(chǎng)合和電氣主接線設(shè)計(jì)的要求。第2節(jié)規(guī)程介紹發(fā)電廠主接線的設(shè)計(jì)，主要從以下三方面考慮。在選定初步方案后進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。（1）可靠性電能具有同時(shí)性，生產(chǎn)和使用同步進(jìn)行。當(dāng)發(fā)生故障情況時(shí)，就會(huì)影響到社會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)的各個(gè)方面。所以，所設(shè)計(jì)的方案一定要滿足可靠性。（2）靈活性所選主接線方案應(yīng)能轉(zhuǎn)換各種狀態(tài)來適應(yīng)負(fù)荷波動(dòng)時(shí)的供電需求，在發(fā)生故障時(shí)影響范圍要小。還應(yīng)考慮到后期可能的擴(kuò)建，留有余地。（3）經(jīng)濟(jì)性所選擇的方案應(yīng)該通過經(jīng)濟(jì)比較，選擇經(jīng)濟(jì)性最好的方案。第3節(jié)經(jīng)典方案介紹及論證2.3.1原始資料分析據(jù)原始資料給定，本機(jī)組屬于大型機(jī)組，而且今后有擴(kuò)建需求。2.3.2可選方案討論電力系統(tǒng)接線方案有無母線和有母線兩種。兩種方案細(xì)分如下，下面做簡(jiǎn)要介紹：（1）單母線接線這種接線簡(jiǎn)易，占地面積小，投資成本低，缺點(diǎn)是一旦某一處出現(xiàn)故障時(shí)，或者檢修期間，全廠都會(huì)停電，可靠性很差，不滿足要求。（2）單母線分段接線這種接線相比于第一種可靠性有所提高，但如果分段處斷路器故障不動(dòng)作，兩回出線仍然有全停的可能，在小容量發(fā)電廠中使用。（3）雙母線接線雙母線接線有多種運(yùn)行方式，運(yùn)行方便，轉(zhuǎn)換靈活，擴(kuò)建對(duì)其供電無影響。因此該方案可選。（4）雙母線分段接線雙母線分段接線方案比雙母線方案更加可靠。其缺點(diǎn)是接線不清晰，保護(hù)難以配置。建設(shè)成本高，經(jīng)濟(jì)性差。故本設(shè)計(jì)不采用。（5）3/2斷路器接線這種接線形式實(shí)際為環(huán)網(wǎng)，可靠性，靈活性都很高，適宜采用該方案。（6）單元接線單元接線簡(jiǎn)便清晰，大型機(jī)組一般采用此種接線。本設(shè)計(jì)主變低壓側(cè)與發(fā)電機(jī)組接成單元接線。（7）橋形接線該種接線方式?jīng)]有母線，相同進(jìn)出線數(shù)的情況下少用一臺(tái)斷路器，經(jīng)濟(jì)性好但可靠性不高，常用于小容量發(fā)電廠。（8）多角形接線該種接線占地面積小，難以擴(kuò)建，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)兩處及以上故障時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)解環(huán)的情況，造成較大事故。應(yīng)用于無擴(kuò)建需求的中、小型電廠。所以不適合選用。2.3.3220kV側(cè)主接線方案確定經(jīng)過以上比較分析，本設(shè)計(jì)主接線方案見下圖1和圖2。圖1圖2經(jīng)比較論證，上述兩種接線形式均滿足本課題的技術(shù)要求，下面進(jìn)行兩種方案經(jīng)濟(jì)性比較。結(jié)果如表1可知：主體設(shè)備總投資總投資方案一:方案二：由上述計(jì)算可得，雙母線接線經(jīng)濟(jì)性更好，因此本設(shè)計(jì)選擇雙母線接線。表12.3.420kV側(cè)主接線方案分析原始資料可知，本次設(shè)計(jì)涉及兩種電壓等級(jí)，2臺(tái)容量為300MW的發(fā)電機(jī)，屬于大型機(jī)組。發(fā)電機(jī)端的斷路器難選。根據(jù)規(guī)程，本設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)端口裝設(shè)分相封閉母線，無斷路器。主變20kV側(cè)是單元接線。第3章發(fā)電廠主變壓器第1節(jié)規(guī)程簡(jiǎn)述發(fā)電廠主變壓器承擔(dān)著變換電壓的重要任務(wù)，也是輸送電能的重要載體。對(duì)主變壓器的選型應(yīng)綜合分析、合理選擇。除滿足原始資料給定要求外，也應(yīng)為系統(tǒng)未來發(fā)展規(guī)劃預(yù)留容量，安裝位置的是否具備相關(guān)運(yùn)輸條件等等。主變選型不合理，會(huì)使成本加大，還會(huì)使得用戶負(fù)荷需求不能保證，影響經(jīng)濟(jì)效益。第2節(jié)變壓器選型3.2.1變壓器的容量查閱規(guī)程，本設(shè)計(jì)為熱電聯(lián)供的火電廠，廠用電率按照10%計(jì)算。主變壓器的容量計(jì)算為：通過查閱規(guī)程，本設(shè)計(jì)的變壓器額定容量，共兩臺(tái)。3.2.2繞組和相數(shù)選擇主變壓器的相數(shù)時(shí)，要考慮到其電壓等級(jí)和所安裝位置是否滿足運(yùn)輸條件。選擇繞組數(shù)，要考慮到設(shè)備容量。根據(jù)原始資料給定條件，本設(shè)計(jì)選用三相式雙繞組變壓器。3.3.3繞組連接方式主變接入系統(tǒng)并列運(yùn)行，其電壓相量必須與系統(tǒng)電壓相量保持相角差為0。按照規(guī)程規(guī)定并結(jié)合原始資料分析，本設(shè)計(jì)主變壓器使用接法為YN，主變低壓側(cè)為20kV,其繞組應(yīng)接成△，以消除諧波影響。3.3.4電壓調(diào)整方式為滿足負(fù)荷波動(dòng)需求，提供符合要求的電壓質(zhì)量。電力變壓器需進(jìn)行電壓調(diào)整。無勵(lì)磁調(diào)節(jié)的調(diào)壓范圍小，而對(duì)于負(fù)荷波動(dòng)范圍大的場(chǎng)合，則采用有載調(diào)壓。本電廠承擔(dān)向220kV系統(tǒng)供電任務(wù)，負(fù)荷變化范圍不大，功率流向固定，因此選擇無勵(lì)磁調(diào)壓方式。綜合上述論證，主變技術(shù)參數(shù)見表2表2第4章故障電流計(jì)算第1節(jié)規(guī)程簡(jiǎn)述4.1.1計(jì)算步驟規(guī)劃（1）計(jì)算各序網(wǎng)的正、負(fù)、零序阻抗。（2）畫出系統(tǒng)等值電路圖。（3）變換網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行計(jì)算。第2節(jié)各元件數(shù)值計(jì)算4.2.1各元件數(shù)值（1）發(fā)電機(jī)組：；；；（2）主變：；（3）高廠變：；；（4）備用變：；；4.2.2參數(shù)歸算取基準(zhǔn)值，，三相短路時(shí)，系統(tǒng)側(cè)等值阻抗：可知系統(tǒng)正序阻抗=負(fù)序阻抗依據(jù)單相短路序分量特征算得發(fā)電機(jī)組：主變：高廠變：備用變：第3節(jié)短路計(jì)算過程4.3.1短路點(diǎn)的選取圖2為系統(tǒng)等值電路霧化合物圖2此次計(jì)算設(shè)計(jì)3個(gè)短路處，分別是：f1(220kV母線)f2(發(fā)電機(jī)機(jī)端)f3(廠用電6kV母線)其中廠用電6kV母線分別通過高廠變f1.處短路電流（1）發(fā)電機(jī)側(cè)查運(yùn)算曲線可知，t=0時(shí)刻，（2）系統(tǒng)（3）由規(guī)程給定廠用負(fù)荷表知：廠用母線1A段：；廠用母線1B段：1A段倒送電流：1B段倒送電流：綜上，G1-G4系統(tǒng)沖擊電流：點(diǎn)短路沖擊電流2.點(diǎn)短路電流計(jì)算系統(tǒng)轉(zhuǎn)移阻抗:G1-G（1）G1通過查運(yùn)算曲線知，t=0時(shí)刻，（2）系統(tǒng)（3）G2-G通過查運(yùn)算曲線知t=0時(shí)刻:G2-G4點(diǎn)短路沖擊電流3.處短路電流計(jì)算系統(tǒng)轉(zhuǎn)移阻抗G1-G（1）G1-G（2）系統(tǒng)側(cè)電流標(biāo)幺值有名值系統(tǒng)側(cè)的沖擊電流：G1-G點(diǎn)短路沖擊電流4.點(diǎn)短路電流計(jì)算圖3(1)系統(tǒng)側(cè)電流標(biāo)幺值有名值(2)到短路點(diǎn)的計(jì)算電抗電流標(biāo)幺值有名值綜上，處三相短路電流4.f1（1）正序網(wǎng)絡(luò)圖同前述三相短路的圖（2）圖4、圖5、圖6分別是負(fù)序、零序、增廣網(wǎng)絡(luò)圖圖4圖5圖6依圖可知，附加阻抗圖7系統(tǒng)到處的轉(zhuǎn)移阻抗到處的轉(zhuǎn)移阻抗的計(jì)算電抗查運(yùn)算曲線得（2）系統(tǒng)短路電流因此，處的單相短路電流短路沖擊電流為第5章設(shè)備選型第1節(jié)規(guī)程簡(jiǎn)述1.所選設(shè)備能適用于系統(tǒng)的正常、故障狀態(tài)，不致?lián)p壞。2.選擇設(shè)備要滿足安裝位置具體的環(huán)境條件。3.同一類型設(shè)備應(yīng)品種一致。4.所選設(shè)備應(yīng)進(jìn)行且通過各種穩(wěn)定性校驗(yàn)。長期正常工作條件為設(shè)備的額定電流，為設(shè)備的額定電流，為安裝回路的最大持續(xù)工作電流K為校正系數(shù)，計(jì)及環(huán)境溫度及海拔影響。第2節(jié)高壓斷路器5.2.1選擇種類目前，我國常用的斷路器按其適用的電壓等級(jí)可分為：330kV及以上，全部使用SF6110kV-220kV,SF635kV及以下，使用真空斷路器依據(jù)原始資料分析可知，本設(shè)計(jì)選用戶外式SF65.2.2基本參數(shù)1.額定電壓2.額定電流斷路器型號(hào)見下表1表1查閱規(guī)程，主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。短路開斷計(jì)算時(shí)間：，需考慮非周期分量。短路計(jì)算時(shí)間：期分量熱效應(yīng)由上章短路計(jì)算得下表數(shù)據(jù)表2周期分量熱效應(yīng)：非周期分量熱效應(yīng)：綜上，短路電流熱效應(yīng)短路沖擊電流5.2.4熱穩(wěn)定校驗(yàn)查閱規(guī)程知，LW2-220型斷路器：校驗(yàn)通過5.2.5動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)查閱規(guī)程知，LW2-220型斷路器：額定動(dòng)穩(wěn)定電流校驗(yàn)通過第3節(jié)高壓隔離開關(guān)5.3.1選擇種類查閱規(guī)程，本設(shè)計(jì)選定：出線隔離開關(guān)選用GW4型，此型號(hào)為雙柱式；母線隔離開關(guān)選用GW6型，此型號(hào)為單柱式。5.3.2基本參數(shù)1.額定電壓2.額定電流5.3.4設(shè)備熱穩(wěn)定1.出線側(cè)隔離開關(guān)校驗(yàn)通過2.母線側(cè)隔離開關(guān)校驗(yàn)通過5.3.5設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定查閱規(guī)程知，型，型隔離開關(guān)額定動(dòng)穩(wěn)定電流校驗(yàn)通過查閱設(shè)備規(guī)程，兩種設(shè)備計(jì)算數(shù)據(jù)比較見下表：表35.3.7總述1.進(jìn)出線側(cè)斷路器，母聯(lián)斷路器均選擇LW2-220型2.母線側(cè)均選擇GW6-220型隔離開關(guān)，共計(jì)12臺(tái)。3.出線側(cè)均選擇GW4-220型隔離開關(guān)，共計(jì)2臺(tái)。第4節(jié)匯流母線5.4.1選擇導(dǎo)體種類匯流母線選用硬導(dǎo)體。導(dǎo)體按照截面形狀有三種。查閱規(guī)程可知，導(dǎo)體選用哪一種截面，要根據(jù)其裝設(shè)位置的電壓等級(jí)和通過電流的大小來確定。分析原始資料，本設(shè)計(jì)選用圓管形導(dǎo)體。5.4.2導(dǎo)體材料查閱規(guī)程，制成管型導(dǎo)體材料三種，純鋁和鋁鎂合金材料通流量小，材料強(qiáng)度不夠，因此本設(shè)計(jì)選用鋁錳合金管型導(dǎo)體。5.4.3導(dǎo)體截面積選擇導(dǎo)體的截面積，其計(jì)算式為查閱規(guī)程附表3，并根據(jù)原始資料給定，可以選得校正系數(shù)K=1，回路最大持續(xù)工作電流查閱導(dǎo)則，選得導(dǎo)體外徑,內(nèi)徑，導(dǎo)體截面選擇結(jié)果見下表4表45.4.4導(dǎo)體熱穩(wěn)定正常時(shí)導(dǎo)體溫度查閱教材，利用差值法計(jì)算的C=98.8，則符合熱穩(wěn)定要求的最小截面校驗(yàn)通過5.4.5導(dǎo)體動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算條件所給定計(jì)算條件見下表5表52.論證導(dǎo)體動(dòng)穩(wěn)定能力（1）正常時(shí)母線彎矩荷載彎矩風(fēng)壓則彎矩綜上，正常時(shí)情況因此滿足要求（2）短路情況短路時(shí)短路電動(dòng)力所產(chǎn)生力矩內(nèi)過電壓時(shí)風(fēng)壓彎矩綜上，短路時(shí)母線彎矩和應(yīng)力因此滿足要求（3）地震情況彎矩風(fēng)壓風(fēng)產(chǎn)生彎矩綜上，地震時(shí)母線彎矩和應(yīng)力此值滿足要求3.撓度校驗(yàn)（1）母線撓度（2）荷載的撓度（3）合成撓度，滿足要求5.4.6發(fā)電機(jī)端部的母線已知選擇結(jié)果見表2:表2第5節(jié)電流互感器5.5.1概述本設(shè)計(jì)電流互感器裝設(shè)三處：分別是220kV母線側(cè)、主變壓器中性點(diǎn)處、發(fā)電機(jī)端口。5.5.2選擇種類電流互感器種類很多，按照規(guī)程，本次設(shè)計(jì)所選電流互感器型號(hào)為LCLWD3-220。5.5.3基本參數(shù)選擇1.額定電壓2.額定電流5.5.4準(zhǔn)確級(jí)220kV回路裝設(shè)測(cè)量保護(hù)裝置的準(zhǔn)確級(jí)一般為0.5-1級(jí)，因此本設(shè)計(jì)選用0.5級(jí)。5.5.5互感器二次電纜截面的選擇0.5級(jí)下額定二次負(fù)荷阻抗為20Ω二次側(cè)所接儀表和繼電器負(fù)荷分別為2VA、3VATA為星形接線，Lc具體型號(hào)見下表3：表3可算得二次電纜截面因此可以選擇的銅線5.5.6熱穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn)通過5.5.7動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)通過（2）主變壓器中性點(diǎn)處TA基本參數(shù)選擇計(jì)算所選擇型號(hào)為LCLWD3-220，同220kV處（3）發(fā)電機(jī)出口處TA表4因此選擇截面的導(dǎo)線熱穩(wěn)定校驗(yàn)：動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：校驗(yàn)滿足條件第6節(jié)220kV電壓互感器5.6.1選擇種類電壓互感器種類很多，本次所選型號(hào)如下表5表5電壓互感器不做穩(wěn)定校驗(yàn)第7節(jié)機(jī)組端部電壓互感器5.7.1選擇種類依據(jù)原始資料給定和規(guī)程，本設(shè)計(jì)選用電壓互感器為油浸式戶外型、電磁感應(yīng)變壓的產(chǎn)品。5.7.2所選型號(hào)和參數(shù)表6第6章配電裝置第1節(jié)規(guī)程簡(jiǎn)述配電裝置是把選定的發(fā)電廠主接線方案，加裝開關(guān)、保護(hù)、測(cè)量等相關(guān)電氣設(shè)備后的整體裝置。有屋內(nèi)式和屋外式兩種。具體方案的選擇應(yīng)依據(jù)電壓等級(jí)，考慮地形環(huán)境等因素后確定。第2節(jié)屋內(nèi)配電裝置配電裝置應(yīng)該綜合考慮地理、環(huán)境條件等因素來選擇。分析原始資料，本設(shè)計(jì)有兩個(gè)電壓等級(jí)綜合比較技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，本設(shè)計(jì)20kV側(cè)選用屋內(nèi)式，220kV側(cè)選用屋外式。屋內(nèi)式分三種布置。根據(jù)規(guī)程，本設(shè)計(jì)20kV側(cè)選用成本較低，占地面積相對(duì)較小的二層式布置。并且有“五防”措施。第3節(jié)屋外配電裝置屋外式有三種，其設(shè)備的裝設(shè)位置各不相同?，F(xiàn)如今，高型布置因檢修困難、難以擴(kuò)建等缺點(diǎn)已逐步淘汰。半高型具備高型的優(yōu)點(diǎn)，適用于臨近市區(qū)等人員密集的地方，建設(shè)成本也比較高。中型則建筑成本低，易巡視，可靠性高。考慮到本電廠將向220kV區(qū)域變電站供電，要求可靠性等級(jí)較高，且有擴(kuò)建要求，所以本設(shè)計(jì)屋外選擇可靠性高的普通中型方