火电厂电气主接线设计

课程设计（2011—2012学年第一学期）名称：电气工程课程设计专业：电气工程及其自动化班级：电气08-3班姓名：王婷学号：20082101020时间：2011年12月指导教师：李凤婷新疆大学电气工程学院电气工程课程设计任务一任务名称：某大型火电厂电气主接线设计一电气主接线设计1.对原始资料的分析设计电厂为大型火电厂，其容量为4*300+2*600=2400MW，该厂为火电厂，主要承担基荷，从而该电气主接线设计务必考虑其可靠性。从电压等级及负荷特点可知，2台300MW机组接入220KV配电装置，架空线8回出线，为保证检修断路器不致对该回路停电，拟采用带旁路母线的接线方案为宜，500KV系统有3回出线，拟采用一台半断路器接线。发电机容量较大，拟采用单元接线。2主接线方案的拟定根据对原始资料的分析，现将各电压等级可能采用的较佳方案列出，进而以优化组合方式组成最佳可比方案。（1）220KV电压等级。出线回路数大于4回，为使其断路器检修时不停电，应采用单母线分段或双母线分段，以保证其供电的可靠性和灵活性。由于其容量较大，出线回路数超过四回，所以采用双母线带旁路母线的接线方案。2台300MW机组，采用发电机—变压器单元接线形式接至220KV母线上。（2）500KV电压等级。500KV发电机容量较大，可知其承担负荷较大，为保证可靠性，可能有多种接线方案，经定性分析筛选后，可选用的方案有：双母线带旁路母线接线和一台半断路器接线，通过联络变和220KV连接，以提高可靠性。3.方案的比较根据以上分析、筛选和组合，可保留的方案有：方案Ⅰ双母线带旁路母线接线和方案Ⅱ一台半断路器接线。方案Ⅰ双母线带旁路母线接线方案，断路器只用四个，大大减少了断路器的数量，节约了材料，经济上较优。方案Ⅱ一台半断路器接线运行方便、操作简单、在检修母线时不必用隔离开关进行大量的倒闸操作，并且调度和扩建也方便。4主接线方案的确定主接线需要从可靠性、灵活性等多方面综合评估，通过定性分析和可靠性及经济比较，在技术上方案Ⅰ明显占优势，这主要是由于500KV电压等级采用一台半断路器的可靠性指标，但在经济上不如方案Ⅱ。鉴于大型机组应以可靠性和灵活性为主，所以经综合分析，决定选方案Ⅱ。二选择变压器的台数和容量1.主变压器的选择由于采用的是发电机-变压器单元接线，所以主变压器的数量和发电机一样多，选择6台变压器。根据单元接线的主变压器的容量选择条件：发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后留有10%的裕度。所以对于300MW机组，厂用电负荷为40MW，选择主变压器的容量应该为1.2*（300-40）=286MW，对于600MW的机组，厂用电为40*2MW，主变压器的容量应该为1.1*（600-2*40）=572MW2.联络变压器的选择联络变压器的台数一般只设置一台，联络变压器的容量的选择应考虑一下两点：（1）联络变压器容量应能满足两种电压网络在各种不同运行方式下有功功率和无功功率交换。（2）联络变压器的容量一般不应小于接在两种电压母线上的最大一台机组容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器满足本侧负荷的要求：同时，也可在检修或故障时，通过联络变压器将剩余容量送入另一系统由以上条件可知，联络变压器的容量应该选择两电压等级母线上的最大一台机组的容量，所以应选择600MW。变压器容量选择表变压器T1T2T3T4T5T6发电机容量（MW）300300300300600600厂用电容量(MW)404040408080主变压器的容量(MW)300300300300600600联络变压器容量（MW）600MW电气工程课程设计任务二任务名称：中小型热电厂厂用电接线方案分析一厂用电设计要求：⑴供电可靠，运行灵活。厂用负荷的供电除了正常情况下有可靠的工作电源外，还应保证异常或事故下有可靠地备用电源，并可实现自动切换。另外，由于厂用电系统负荷种类复杂，供电回路多，电压变化频繁，波动大，运行方式的变化多样，检修以及机组启停情况下均能灵活的调整运行方式，可靠、不间断的实现厂用电负荷的供电。⑵各机组的厂用电系统应该是独立的，特别是200MW及以上机组应做到这一点。在任何运行方式下，一台机组故障或停运或其辅机的电气故障，不应影响另一台机组的运行，并要求受厂用电故障而停运的机组应能在短期内回复运行。⑶全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线。在厂用电系统接线中，不应存在可能导致切断多于一单元机组的故障点，更不应存在导致全厂停电的可能性，应急尽量缩小故障影响范围。⑷充分考虑发电厂正常、事故、检修、启停等运行方式下供电要求，一般均应配备可靠地启动/备用电源，尽可能地使切换操作简便，启动/备用电源能在短时投入。⑸供电电源应尽量与电力系统保持紧密联系。当机组无法取得正常的工作电源时，应尽量从电力系统取得备用电源，这样可以保证其与电气主接线形成一个整体，一旦机组故障时以便从系统倒送厂用电。⑹充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别要注意对公用负荷供电的影响，要便于过渡，尽量减少改变接线和更换位置。二厂用电接线的原则厂用电接线的设计原则与主接线的设计原则基本相同，主要有：①厂用电接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电，是发电厂主机安全运转。②接线应能灵活的适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求；③厂用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷由本机组供电，这样，当厂用系统发生故障时只会影响一台发电价的运行，缩小了故障范围，接线也简单④设计时还应适当注意其经济性和发展的可能性，并积极慎重的采用新技术、新设备。使厂用电接线具有可行性和先进性⑤在设计厂用电系统接线时，还应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引接和厂用电接线形式等问题进行分析和论证。三分析低压厂用电电压等级常常采用380v，高压厂用电压3、6、10kv。（1）按发电机电压选择高压厂用电等级。由于发电机出口电压为10.5kv，采用3kv作为高压厂用电压，以获得较高的经济效益。低压厂用电采用380v。（2）发电厂的厂用电源必须供电可靠，且能满足各种工作状态的要求，除应具有正常的工作电源外，还应设置备用电源、启动电源盒事故保安电源。一般电场中都以启动电源兼做备用电源。本图中，发电机的厂用工作电源有三个，T11、T12、T13是厂用电的工作电源。从发电机回路通过高压厂用变压器取得高压厂用工作电源，这样，即使发电机全部停止运行，仍可从电力系统倒送电能供给厂用电源，这种引接方式，供电可靠、操作简单、调度方便、投资和运行都比较省。备用电源有一个T10，用于当工作电源因事故或检修而失电时，替代工作电源，起后备作用。本线路中的备用电源为明备用电源，它经常处于备用状态，当工作电源因故断开时，由备用电源自动投入装置进行切换接通代替工作电源，承担全部常用负荷。（3）高压厂用工作电源从发电机的引接方式和主接线形式有密切关系。当主接线具有发电机电压母线时，则高压厂用工作电源一般直接从母线上引接，当发电机和主变压器为单元接线时，则厂用工作电源从主变压器的低压侧引接。本线路电气主接线采用的是双母线分段，具有发电机母线电压，所以厂用工作电源直接从母线上引出。（4）厂用分支上一般都应装设高压断路器，该断路器应按发电机机端短路进行选择，其开端电流可能比发电机出口处断路器还要大。（5）低压厂用电工作电源由高压厂用母线通过低压厂用变压器引接（6）发电厂厂用电系统接线通常采用单母线分段接线形式，并多以成套配置接受和分配电能。高压厂用母线均采用按锅炉分段的原则，即将高压厂用母线按锅炉台数分成若干独立段，凡属同一台锅炉的厂用负荷均接在同一段母线上。低压厂用母线一般也按锅炉分段，厂用电源由相应的高压厂用母线供电。电气工程课程设计任务三任务名称：发电机引出导体的选择设备选型C：发电机引出导体的选择已知：发电机容量为25MW、IN=1800A，最在负荷利用小时数为6200h，三相导体水平布置，相间距离a=0.35m，发电机出线短路持续时间为0.2s，短路电流I“=29KA，Itk/2=22KA，Itk=19.2kA，周围环境温度40°C，绝缘子跨距1.5m,试选择发电机引出导体。要求：分别用手算和E&P软件进行软件的选型和校验一手算选择解：(一)选择导体1.按导体长期发热允许电流选择当环境温度为40°C时，K=0.81IN=1800A,则错误!未找到引用源。A根据错误!未找到引用源。,得出错误!未找到引用源。得出Ial≥2545.5/0.81=3142.7A,查附表一，选择125错误!未找到引用源。8平放3条,kf=1.60，或者错误!未找到引用源。平放三条,kf=1.80。2.按经济电流密度进行选择根据负荷利用小时数6200h，查书205，可得J=0.65,错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。由1.2可知应选择3条错误!未找到引用源。平放导线,其中kf=1.80（二）热稳定校验错误!未找到引用源。查表6-12，C=93满足短路时发热最小导体截面积为错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。/93=144mm23750mm2满足条件（三）动稳定校验错误!未找到引用源。(Kg/m)错误!未找到引用源。m4错误!未找到引用源。155HZ可见，对该母线可不计共振影响。取发电价出口短路时，冲击系数K=1.9，则错误!未找到引用源。(KA)母线相间应力错误!未找到引用源。(N/m)按所采用的放置母线的方式，抗弯矩为错误!未找到引用源。(Pa)母线相间作用力计算错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。由导体形状系数曲线查的K12=0.37，K13=0.57,则有错误!未找到引用源。(Pa)临界跨距及条间衬垫最大跨距分别为错误!未找到引用源。m错误!未找到引用源。m所选衬垫跨距Lb应小于错误!未找到引用源。及错误!未找到引用源。，为了方便安装，每跨距绝缘子中3个衬垫，Lb=1.5/3=0.5m二用软件选择校验硬导体校验工程：设计阶段：单位：设计人：计算时间：2011年12月29日17时25分11秒1.3(125x8)通过.经济电流:S=3000≥Sj=Ig/J=2769.23A通过.热稳定:本程序只计算无穷大系统,短路周期分量不衰减,Iz3=Izt/2=IQz=(Iz3×Iz3+10(Izt/2)×(Izt/2)+I×I)t/12=Iz3XIz3Xt=73.73Qf=I0s×I0s×T=18.43Qt=Qz+Qf=92.16S=3000.00≥1000*sqrt(Qt)/C=110.34热稳定校验通过.动稳定:相间应力σx-x=(17.248×0.001×L×L×ich×ich×β)/(α×W)=1133.32自振频率Fm=(112×Ri×ε)/(L×L)=278.76β=0.35×Nm=1.05材料系数ε=15500.0片间应力σx=(Fx×Fx×L×L)/(h×b×b)=0.25电动力Fx=(0.098Kx×ich×ich)/b=4.46形状系数Kx=0.06总应力σ=σx-x+σx=1133.57σxu=6860.00≥σ=1133.57通过.机械强度允许最大跨距:片数N=3Ljmax=(Xjmax×sqrt(a×σxu))/ich=376.92Ljmax=376.92≥L=150.00通过.共振允许最大跨距:Lzmax=201.00≥L=150.00通过.共振允许最大同相片距:Lzmax=54.00≥Lc=10.00通过.2.3(100x10)通过.经济电流:S=3000≥Sj=Ig/J=2769.23A通过.热稳定:本程序只计算无穷大系统,短路周期分量不衰减,Iz3=Izt/2=IQz=(Iz3×Iz3+10(Izt/2)×(Izt/2)+I×I)t/12=Iz3XIz3Xt=73.73Qf=I0s×I0s×T=18.43Qt=Qz+Qf=92.16S=3000.00≥1000*sqrt(Qt)/C=110.34热稳定校验通过.动稳定:相间应力σx-x=(17.248×0.001×L×L×ich×ich×β)/(