发电厂电气部分课程设计 (2)

烟台南山学院发电厂电气部分课程设计题目火力发电厂电气部分初步设计姓名：安佰船所在学院：工学院所学专业：电气工程及其自动化班级：电气工程1401学号：2017402011034指导教师：郭东旭完成时间：2017-6-2发电厂电气部分课程设计第I页发电厂电气部分课程设计任务书题目：2X600MW火力发电厂电气部分初步设计原始资料：1.发电厂情况装机两台，容量2X600MW，发电机额定电压20KV，cosφ=0.9，机组年利用小时数6500h，厂用电率5.5%，发电机主保护时间0.05s，后备保护时间3.8s，环境条件可不考虑。2.接入电力系统情况发电厂除厂用电外，剩余功率送入330kV电力系统，架空线路4回，系统容量6800MW，通过并网断路器的最大短路电流：𝐼′′=31.𝐾𝐴𝐼2𝑠=7.1𝐾𝐴𝐼4𝑠=.8𝐾𝐴3、附近有110kV电源设计内容：1、发电机和变压器的选择（1）发电机型号、容量、台数、参数的选择（2)主变压器，厂用变压器，启动/备用变压器型号、容量、台数、参数的选择2、电气主接线设计（1)电气主接线方案比较（2）电气主接线方案确定（3）厂用电主接线设计3、主要电器设备选择与校验（1）断路器的选择与校验（2）隔离开关的选择与校验（3）电压互感器的选择（4）电流互感器的选择（5）高压熔断器的选择（6）避雷器的选择（7）发电机出口导体及封闭母线的选择4、发电厂电气部分主接线图一张发电厂电气部分课程设计第II页摘要电力工业是国民经济的重要行业之一，它既为现代化工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力，且和广大人民群众的日常生活有着密切的联系，我国具有丰富的能源资源，发电厂是把各种天然能源，如煤炭、水能、核能等转换为电能的工厂，以满足人民生活的需要。由发电、配电、输电、变电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。本设计为600MW火力发电厂电气部分初步设计，主要分为两部分，设计说明书和设计主接线图。设计说明书主要陈述了火电厂电气主接线方案设计方案。确定了发电机、主变、启动变的选型；根据给出的短路电流和设备参数对断路器、隔离开关等电气设备进行选型和校验；用计算机绘制600MW火力发电厂电气主接线图。关键词：发电机变压器断路器主接线火力发电发电厂电气部分课程设计第III页ABSTRACTTheelectricpowerindustryisoneofthemostimportantindustriesofthenationaleconomy,itnotonlyformodernindustry,agriculture,nationaldefenseandscienceandtechnologyprovideessentialpower,andthedailylifeofthemassesarecloselylinked,Chinahasabundantenergyresources,thepowerplantisakindofnaturalenergy,suchascoal,hydropower,nuclearpowersuchasconversiontoelectricpowerplant,inordertomeettheneedsofpeople'slife.Powergenerationandconsumptionsystemconsistingofpowergeneration,powerdistribution,powertransmission,powertransmissionandpowerconsumption.Itsfunctionistotransformtheprimaryenergyofthenatureintoelectricalenergythroughthepowergenerationdevice,andthentransmitthepowertotheloadcentersthroughthetransmission,substationanddistributionsystems.Thisdesignisthepreliminarydesignoftheelectricalpartof600MWthermalpowerplant.Itismainlydividedintotwoparts,thedesigninstructionsandthemainwiringdiagram.Thedesignspecificationmainlystatesthedesignschemeofmainelectricalwiringschemeinthermalpowerplant.Selectionofgenerator,transformer,starting;accordingtotheshort-circuitcurrentandtheparametersofequipmentselectionandcalibrationofthecircuitbreaker,isolatingswitchandotherelectricalequipment;drawingof600MWthermalpowerplant,themainelectricalwiringdiagrambycomputerKeywords:generatortransformercircuitbreakermainconnection发电厂电气部分课程设计第IV页目录第1章绪论11.1发电厂电气部分国内外现状及发展趋势11.2原始资料及分析11.2.1原始资料11.2.2对原始资料的分析2第2章发电机和主变压器的选择32.1发电机型号、容量、台数、参数的选择32.2主变压器选择32.2.1变压器的结构32.2.2绕组数与结构32.2.3绕组接线组别42.2.4调压方式42.2.5冷却方法42.2.6容量和台数的确定42.3发电厂厂用变压器选择52.3.1厂用变压器的台数选择62.3.2厂用变压器容量的选择62.3.3厂用变压器型式的选择62.2.4备用变压器选择7第3章电气主接线设计83.1600MW机组电气主接线基本接线形式83.1.1双母线接线83.1.2二分之三断路器接线103.22×600MW机组厂用电设计123.2.1厂用电概述及设计原则123.2.2厂用电的电压等级确定133.2.3厂用电源及其引接方式133.2.4启动/备用电源及其引接14发电厂电气部分课程设计第V页3.2.5事故保安电源及其引接143.2.6厂用电接线设计143.2.7厂用负荷计算163.2.8厂用变压器的选择17第4章电气设备的整定计算204.1电压互感器、电流互感器参数计算与选择204.1.1电流互感器的选择204.1.2电压互感器的选择214.2母线的选择22课程设计总结24参考文献26附录27发电厂电气部分课程设计第1页第1章绪论1.1发电厂电气部分国内外现状及发展趋势1987年，全国电力装机容量迈上1亿千瓦台阶；1995年突破2亿千瓦；到2000年底，全国电力装机容量已达3.19亿千瓦。从1949年到改革开放前的1978我国电力装机由185万千瓦增加到5712万千瓦，增长了29.9倍；年发电量由43亿千瓦时增加到2566亿千瓦时，增长了58.7倍。而从1978年到二十世纪末，我国电力装机和年发电量又分别增长了4.58和4.33倍。目前发达国家电力技术发展比较成熟，都已经走向输电超高压化，变电所值班无人化，继电保护智能化等。而我国电力行业发展虽有了明显的进步，但与许多国家相比发展进度还比较迟缓，有许多的漏洞和问题。我国现在所设计的常规变电所最突出的问题是设备落后，结构不合理，占地多，投资大，损耗高，效率低，尤其是在一次开关和二次设备造型问题上，从发展的观点来看，将越来越不适应我国城市和农村发展的要求。所以，这就需要我们新一代的接班人努力研究、开拓创新，将问题减少，使我国电力技术的发展走向世界的前列[1]。我选择设计本课题，是对自己已学知识的整理和进一步的理解、认识，学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。同时也是大学几年所学的有关理论知识，结合相关的参考资料，对所有知识的一次综合运用，把理论知识和实践相结合，根据国家电力行业相关规范，开拓新思维，总结和反映大学的收获，也起一个很好的见证。1.2原始资料及分析1.2.1原始资料（1）发电厂情况装机两台，容量2x600MW，发电机额定电压20KV，cos𝜑=.9，机组年利用小时数6500h，厂用电率5.5%，发电机主保护时间0.05s，后备保护时间3.8s，环境条件可不考虑。（2）接入电力系统情况发电厂除厂用电外，剩余功率送入330KV电力系统，架空线路4回，系统容量6800MW，发电厂电气部分课程设计第2页通过并网断路器的最大短路电流：𝐼′′=31.𝐾𝐴𝐼2𝑠=7.1𝐾𝐴𝐼4𝑠=.8𝐾𝐴（3）附近有110kV电源接入电力系统情况1.2.2对原始资料的分析根据发电厂的情况可知，装机容量为2×600MW。该火电厂年利用小时数6500h，因此，在电力系统中将主要担任基荷。装机容量是系统容量6800MW的17.6%，所以在电力系统中是重要发电厂。从而该厂主接线设计务必着重考虑其可靠性。拟采用单元接线形式，不设发电机出口断路器，有利于节省投资及简化配电装置布置，提高可靠性。当配电装置连接元件总数在6个及以上时，通常都采用一台半断路器接线或双母线分段带旁母的接线方式。发电厂电气部分课程设计第3页第2章发电机和主变压器的选择2.1发电机型号、容量、台数、参数的选择设计电厂共安装2台600MW汽轮发电机组，总容量为1200MW，总体一次设采用哈尔滨电机厂的QFSN-600-2-22B汽轮机。该发电机为水氢氢冷却方式，即：定子绕组水内冷，转子绕组和定子主出线氢内冷，铁心轴向氢冷。[1]根据原始资料可选发电机型号如表2-1所示：表2-1发电机主要参数型号额定功率（MW）额定电压（kV）额定电流（A）功率因数cos𝜑转速（r/min）QFSN-600-2-22B60020192450.930002.2主变压器选择主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。由于大型变压器随着容量的增大，尺寸和重量也增大。2.2.1变压器的结构所以当发电厂与系统连接的电压等级为330kV时，600MW机组单元连接的主变压器综合考虑运输和制造条件，经技术经济比较，可采用单相组成的三相变压器。采用单相变压器时,由于备用单相变压器一次性投资大,利用率不高,故应综合考虑系统要求、设备质量以及按变压器故障率引起的停电损失费用等因素，确定是否装设备用单相变压器。若确需装设，可按地区（运输条件允许）或同一电厂2～3组的单相变压器（容量、变比与阻抗均相同），合设一台备用单相变压器考虑。[2]2.2.2绕组数与结构电力变压器按每相的绕组数分为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。容量为200MW以上大机组都采用与双绕组变压器成单元接线，而不于三绕组变压器组成单元接线。这是由于机组容量大，其额定电流及短路电流都很大，发电机出口断路器制造困难，价格昂贵，且对供电可靠性要求较高，所以，一般在发电机回路及厂用分支回路均采用分相封闭母线，而封闭母线回路中一般不装高断路器和隔离开关。发电厂电气部分课程设计第4页2.2.3绕组接线组别变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星形“Y”和三角形“d”两种。而在发电厂中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制3次谐波对电源的影响等因素，主变压器接线组别一般都选用YN，d11常规接线。全星形接线变压器用于中性点不接地系统时，3次谐波无通路，将引起正弦波电压畸