發(fā)電廠電氣部分200MW地區(qū)凝氣式火力發(fā)電廠電氣設計

200MW地區(qū)凝氣式火力發(fā)電廠電氣設計 1 2 3 4 5主接線方案擬定 5主接線方案確定 5 主變壓器臺數(shù) 7主變壓器的容量 7主變壓器的形式 7 8短路計算的目的 8短路電流計算的條件 8短路電流的計算方法 8六、主要電氣設備的選擇 電氣設備選擇的原則 電氣設備選擇的條件 電氣設備選擇明細表 1、發(fā)電廠狀況：(1)200MW地區(qū)凝汽式火電廠；2、負荷與系統(tǒng)狀況：(3)剩余功率全部送入220kV系統(tǒng)，全部負荷中I類負荷比例為30%,Ⅱ類負荷為40%,Ⅲ類負荷為30%。(二)、設計目的發(fā)電廠電氣部分課程設計是學習電力系統(tǒng)基礎課程后的一次綜合性訓練，通過課程設計的實踐達到：2、熟識國家能源開發(fā)策略和有關的技術規(guī)范、規(guī)定、導則等。3、駕馭發(fā)電廠(或變電所)電氣部分設計的基本方法和內(nèi)容。4、學習工程設計說明書的撰寫。(三)、任務要求1、分析原始資料2、設計主接線3、計算短路電流4、電氣設備選擇及校驗(四)、設計原則電氣主接線的設計是發(fā)電廠或變電站電氣設計的主體。電氣主接線設計的基本原則是以設計任務書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設的方針、政策、技術規(guī)定、標準為準繩，結(jié)合工程實際狀況，以保證供電牢靠、調(diào)度敏捷、滿意各項技術要求的前提下，兼顧運行、維護便利、盡可能的節(jié)約投資，就近取材，力爭設備元件和設計的先進性與牢靠性，堅持牢靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。牢靠性、敏捷性、經(jīng)濟性二、原始資料分析1、本工程狀況：設計一座裝機容量為200MW的凝汽式火力發(fā)電廠。安排安裝兩臺50MW的汽輪發(fā)電機組，型號為QFQ-50-2,功率因數(shù)為0.8,安裝依次為#1、#2機；安裝一臺100MW的汽輪發(fā)電機組，型號為TQN-100-2,功率因數(shù)為0.85,安裝依次為#3機。2、電力系統(tǒng)狀況：率220-24-32-200×6%=152MW送入220kV系統(tǒng)。3、負荷狀況：50MW發(fā)電機電壓端電纜出線8回，100MW發(fā)電機端電壓電纜出線2回。每回負荷不等，平均在4MW左右，送電距離為3～6km;110kV端架空線出線3回；220kV端架空線出線24、環(huán)境條件：年平均溫度35℃。三、主接線方案確定中中中中中方案Ⅱ圖(2)方案I圖(1)方案Ⅱ圖(2)牢靠性220kV側(cè)采納單母線接線方式牢靠性較差220kV側(cè)采納單母分段接線，牢靠性較高220kV側(cè)接兩個變壓220kV側(cè)接三個變壓器，調(diào)度便利，但接線稍顯困難，經(jīng)濟性費低多的其他協(xié)助設備，花費高通過比較，由于此設計屬于中小型火電廠，所以著重考慮經(jīng)濟性，因方案I只用一臺雙繞組變壓器及其兩側(cè)的斷路器和隔離開關，220kV側(cè)采納單母線接線方式，均削減了的數(shù)量，配電裝置投資大大減小，且誤操作的可能性要相對較小，占地面積也相對減小。相對于方案Ⅱ,其操作簡潔。綜上考慮該電廠為地區(qū)電廠，且負荷為腰荷，所以主接線方式采納方案I。四、主變壓器確定1、主變壓器臺數(shù)：依據(jù)方案I,該發(fā)電廠裝設一臺三繞組變壓器和一臺雙繞組變壓器，以充分保證供電牢靠性。2、主變壓器的容量：3、主變壓器的形式：一般狀況下采納三相式變壓器，依據(jù)以上分析，具有三種電壓等級的發(fā)電廠，查220kV三繞組變壓器技術數(shù)據(jù)表，選擇型號為：SFPSLO-120000,查220kV雙繞組變壓器技術數(shù)型號連結(jié)組別名額定電低容量比短路電壓百分數(shù)雙繞組變壓器技術參數(shù)：型號連結(jié)組別名低短路電壓百分數(shù)短路電抗標幺值五、短路電流計算i——三相短路沖擊電流，用來校驗電器和母線的動穩(wěn)定。I三相短路全電流最大有效值，用來校驗電器和載流導體的熱穩(wěn)定。S三相短路容量，用來校驗斷路器和開斷容量以及推斷容量是否超過規(guī)定值，作為選擇限流電抗器的依據(jù)。U所在線路的平均電壓(kV)按電壓等級計算短路電流，該系統(tǒng)共有三個電壓等級，故有三個短路電流，短路電流的詳細計算過程見附錄A。等值電抗圖如下：短路電流計算結(jié)果表如下(計算過程見附錄A):短路點基準電流支路名稱出名值10kV發(fā)電機110kV發(fā)電機220kV發(fā)電機六、主要電氣設備選擇1、應能滿意正常運行、檢修、短路和過電壓狀況下的要求，并考慮遠景發(fā)展；2、應按當?shù)丨h(huán)境條件校核；3、應力求技術先進和經(jīng)濟合理；4、與整個工程的建設標準應協(xié)調(diào)一樣；5、同類設備應盡量削減品種；6、選用新產(chǎn)品均應具有牢靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特別狀況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應經(jīng)過上級批準。正確的選擇電器是使電氣主接線和配電裝置達到平安、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電器選擇時，應依據(jù)工程實際狀況，在保證平安牢靠的前提下，主動而穩(wěn)妥的采納新技術，并留意節(jié)約投資，選擇合適的電器。盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，詳細選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一樣的。電器要能牢靠的工作，必需按正常條件下進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。1、按正常工作條件選擇電器①額定電壓和最高工作電壓②額定電流最大一臺發(fā)電機跳閘時，保證該段母線負荷所需的電流，或最大一臺發(fā)電機額定電流的50%～80%;出線回路的Imax除考慮正常負荷電流外，還應考慮事故時由其他回路轉(zhuǎn)移過來實行措施。我國目前生產(chǎn)的電器運用的額定環(huán)境溫度θ?=+40℃,如四周環(huán)境溫度高于+40℃(但≤+60℃)時，其允許電流一般可按每增高1℃,額定電流削減1.8%進行修正，當環(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%。短路電流通過電器時，電器各部分的溫度應不超過允許值。滿意熱穩(wěn)定的條件為設備名稱型號主要參數(shù)設備臺數(shù)斷路器(QF)過電流峰值300kA,熱穩(wěn)定電流120kA(5s)隔離開關(QS)極限通過電流峰值200kA,熱穩(wěn)定電流100kA(5s)母線豎放允許電流為4243A2電纜10kV一般粘性浸紙絕緣三芯電纜8電抗器8電壓互感器一次繞組額定電壓10kV2電流互感器額定電流比(A)2設備名稱型號主要參數(shù)設備臺數(shù)極限通過電流峰值55kA、熱穩(wěn)定電流21kA(5s)4隔離開關(QS)熱穩(wěn)定電流21.5kA(5s)母線單條50mm×4mm矩形鋁導體2電壓互感器一次繞組額定電壓二次繞組額定電壓2電流互感器額定電流比4設備名稱型號主要參數(shù)設備臺數(shù)斷路器(QF)極限通過電流峰值熱穩(wěn)定電流21kA(5s)4隔離開關(QS)極限通過電流峰值熱穩(wěn)定電流23.7kA(4s)7母線鋁導體1電壓互感器一次繞組額定電壓二次繞組額定電壓1電流互感器額定電流比(A)2通過本次為期一周多的課程設計，我再一次細致的學習了《發(fā)電廠電氣部分》這門學科完成課程設計的過程中，我學習到如何從理論部分較好的過渡到實際設計當中，從分析原始資料到如何更加合理的選擇牢靠性高的接線方式、敏捷性高的運行方式以及好用性強和經(jīng)濟性好的設計方案。在這之間，我細致查閱了不少參考學習資料，依據(jù)我此次設計的內(nèi)容和聯(lián)系設備的一些實際參數(shù)狀況進而選擇主接線圖和主變壓器，雖然期間我也耗費了不少精力對其進行修改和變換，但卻為后來的選擇其他電器設備做好了鋪墊，沒有多走彎路，從而對于這次課程設計，我在獲得更多的專業(yè)學問之余，也加強了自己對理論學問的敏捷運用實力，而且我還應做到分析問題精確到位，原理敘述完整清楚，論證計算縝密無誤。以及當然，在整個設計中，也有我們組成員間的激烈探討，經(jīng)過溝通對比獲得不少學習方法和心得，大家同心協(xié)力在短短的一周多時間內(nèi)，完成了這個設計，雖不比完成一份畢業(yè)設計在設計時期，我嚴格要求自己，把這次設計當做是一項總結(jié)考核，細致負責的去完成設計任務。這對個人實力發(fā)展也非常有益，更有助于以后的生活和學習。所以，我很愉悅的完最終，因為我個人的學問淺薄和對電氣行業(yè)的相識有限，所以設計中的不完備處還請老附錄A短路電流計算選取基準容量為S,=100MVA,U,=UaU———所在線路平均電壓(kV)X?=0.117,X?=X?=X,=0.2,X?=0.02958,X?=0.07708,X?=0X?o=X?+X,=0.0588+0.2=X?=X?+X?o+X?*X??/X?X1?=X?+X1o+X?*X1?/X?二、各母線上短路時短路電流的計算X??=X?+X?+X?=0.117+0.02958+0.2588X??=X,+X?=0.217+0.1155=X??=X?+X??=0.02958+0.2588=0三、各母線上短路點電流的折算1、各點基準電流：3、各點沖擊電流：一、10kV側(cè)設備選擇及校驗過程1、選擇過程(1)、50MW發(fā)電機最大持續(xù)工作電流(2)、10kV出線最大持續(xù)工作電流(3)、1號主變低壓側(cè)最大持續(xù)工作電流依據(jù)以上計算數(shù)據(jù)，設備選擇如下：①10kV斷路器查10kV高壓斷路器技術數(shù)據(jù)，選擇SN4-10G/5000型斷路器，其主要參數(shù)額定開斷電流105kA,極限通過電流峰值300kA,熱穩(wěn)定電流120kA(5s)。②10kV隔離開關查10kV高壓隔離開關技術數(shù)據(jù)，選擇GN10-10T/5000型隔離開關，其主要參數(shù)極限通過電流峰值200kA,熱穩(wěn)定電流100kA(5s)。③10kV母線I"=24.309kA④10kV出線電纜選擇10kV一般粘性浸紙絕緣三芯電纜。⑤10kV出線電抗器查10kV電抗器技術數(shù)據(jù)，選擇NKL-10-400-3型電抗器，其主要參數(shù)通過容量3×2310kVA。⑥10kV電壓互感器查10kV電壓互感器技術數(shù)據(jù)，選擇JDJ-10型電壓互感器，其主要參數(shù)一次繞組額定電壓10kV,二次繞組額定電壓0.1kV。⑦10kV電流互感器查10kV電流互感器技術數(shù)據(jù)，選擇LMC-10型電流互感器，其主要參數(shù)額定電流比(A)4000,5000/5。2、校驗過程滿意熱穩(wěn)定要求。(2)、隔離開關校驗熱穩(wěn)定校驗：滿意熱穩(wěn)定要求。i=189.488kA,i=200kA,ies>i,(3)、母線校驗當環(huán)境溫度為35℃時，查表得出溫度修正系數(shù)K=0.88,則熱穩(wěn)定校驗。正常運行時導體溫度查表C=89,則滿意短路時發(fā)熱的最小導體截面為Smm=√Qk·K,/C=546.2<2400(mm2)滿意熱穩(wěn)定要求動穩(wěn)定校驗。E=7×1010(Pa),N,=3.56二、110kV側(cè)設備選擇及校驗過程1、選擇過程2號主變壓器110kV側(cè)最大持續(xù)工作電流7(A),110kV出線最大持續(xù)工作電流依據(jù)以上計算數(shù)據(jù)，設備選擇如下：(1)、110kV斷路器查110kV高壓斷路器技術數(shù)據(jù)，選擇SW4-110/1000型斷路器，其主要參數(shù)額定開斷電流18.4kA,極限通過電流峰值55kA,熱穩(wěn)定電流21kA(5s)。(2)、110kV隔離開關查110kV高壓隔離開關技術數(shù)據(jù)，選擇SW4-110D/1000-80型隔離開關，其主要參數(shù)極限通過電流峰值80kA,熱穩(wěn)定電流21.5kA(5s)。I"=2.177A(4)、110kV電壓互感器查110kV電壓互感器技術數(shù)據(jù)，選擇JCC2-110型電壓互感器，其主要參數(shù)(5)、110kV電流互感器查110kV電流互感器技術數(shù)據(jù)，選擇LCWD-110型電流互感器，其主要參數(shù)額定電流比(2×200)~(2×600)/5。2、校驗過程I=5.551kA,故(1)、斷路器校驗熱穩(wěn)定校驗：滿意熱穩(wěn)定要求。滿意熱穩(wěn)定要求。(3)、母線校驗當環(huán)境溫度為35℃時，查表得出溫度修正系數(shù)K=0.88,則熱穩(wěn)定校驗。正常運行時導體溫度查表C=94,則滿意短路時發(fā)熱的最小導體截面為Smim=√Qk·K,/c=46.3<200(mm2),滿意熱穩(wěn)定要求動穩(wěn)定校驗。E=7×101?(Pa),N,=3.56,f=150(Hz)取L=1.2m,a=0.75m三、220kV側(cè)設備選擇及校驗過程1、選擇過程2號主變壓器220kV側(cè)最大持續(xù)工作電流18(A),220kV出線最大持續(xù)工作電流依據(jù)以上計算過程，設備選擇如下：(1)、220kV斷路器查220kV高壓斷路器技術數(shù)據(jù)，選擇SW4-220/1000型斷路器，其主要參數(shù)額定開斷電流18.4kA,極限通過電流峰值55kA,熱穩(wěn)定電流21kA(5s)。(2)、220kV隔離開關查220kV高壓隔離開關技術數(shù)據(jù)，選擇GW4-220D/1000-80型隔離開關，其主要參數(shù)極限通過電流峰值80kA,熱穩(wěn)定電流23.7kA(4s)。(3)、220kV母線I"=2.2068kA查表，選用單條50mm×4mm矩形鋁導體，豎放允許電流為586A,k,=1。查220kV電流互感器技術數(shù)據(jù)，選擇YDR-220型電壓互感器，其主要參數(shù)一次繞組額定電壓220/√3kV,二次繞組額定電壓0.1/√3kV。(5)、220kV電流互感器查220kV電流互感器技術數(shù)據(jù)，選擇LCW-220