发电厂电气部分设计毕业论文

10万kvA发电厂一次部分设计第一章电气主接线的设计1.1电气主接线的设计1.1.1电气主接线设计的要求电气主接线图是由各种电气元件如发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线、电缆、线路等，接照一定的要求和顺序接起来，并用国家统一规定图形的文字符号表示的发、变、供电的电路图。电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线是的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择，配电装置布置，继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。1.1.2基本接线及适用范围1.35kV及110kV母线采用单母分段接线（1）优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。（2）缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该母线的回路都要在检修期间内停电；当出线为回路时，常使架空线路出现交叉跨跃。（3）适用范围：35－63kV配电装置的出线回路数不超过4-8回；110－220kV配电装置的出线回路数不超过3-4回。2.10kV母线采用双母分段接线3.110kV母线采用内桥接线（1）35－110kV线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组成或线路分支接线。（2）桥型接线：当只有两台主变压器和两回输电线路时，采用桥型接线。当只有两台变压器和两回输电线路时采用内桥形式（3）内桥使用范围：内桥接线适用于输电线路较长（则检修和故障机率大）或变压器不需经常投，切及穿越功率不大的小容量配电装置中。（4）外桥使用范围：外桥接线使用于输电线路较短或变压器需经常投，切及穿越功率较大的小容量配电装置中。1.2设计方案比较与确定1.2.1主接线设计方案图确定采用110kV内桥连接方式.图1-1接线方案的主接线图由图1-1可以看出该方案中：110kV侧选用内桥接线；35kV侧选用单母分段接线；10kV侧选用双母分段接线。变压器短路：变压器35kV,10kV侧QF110kV出线QF及联络QF跳闸。一回110kV出线暂停电，操作后可恢复送电。但有线路过负荷的可能性。桥开关一侧短路。一回110kV出线暂停电，出线开关变压器的开关均跳开，该侧出线停电至故障排除为止。变压器停运，需暂时使出出线停电，操作后才重新送电。经综合考虑，本方案完全符合要求，确定本方案为本设计的主接线方案。1.3主变压器容量的选择1.3.1主变压器选择原则1.对于中小型发电厂，主变压器应选用三相式。2.在发电机发电母线上的负荷为最小时，能将剩余功率送入电力系统。3.发电机电压母线上最大一台发电机停运时，能满足发电机电压的最大负荷用电需要。4.因系统经济运行而需要限制本厂出力时，亦应满足发电机电压的最大负荷用电。1.3.2三绕组变压器的选择原则1.由于次发电厂有三种电压，若采用双绕组变压器，则从6kV~110kV和6kV~35kV需要四台双绕组变压器。其经济性低于使用2台三绕组变压器，且占地面积大。2.在发电厂有两种升高电压的情况下，当机组容量为125MW及以下时，从经济上考虑，一般采用三绕组变压器。但每个绕组的通过功率应达到该变压器容量的15%以上。三绕组变压器一般不超过两台。1.3.3主变压器容量选择计算1.当10kV母线上负荷最小，且两台发电机满发时100-100×8%=100-8=92MW92-20=72MW72/0.8=90MVA90/2=45MVA=45000kVA(每台变压器的容量)又因为35KV恒定供电20MW，则每台承担10MW。10/=10/0.9=11.11MVA在发电厂有两种升高电压的情况下。当机组容量为125MW及以下时，一般采用三绕组变压器。但每个绕组的通过功率应达到该变压器容量的15%以上。（三绕组变压器一般不超过两台）∴35kV侧变压器绕组所占百分比：11.11/45=24.7%15%∴满足要求。2.当10kV母线上负荷最小且T1T2之一退出时有：SN=〔100-100×8%/0.9-20/0.9〕×0.7=(115-22.22)×0.7=64900kVA根据上边的计算结果应选63000kVA变压器，但考虑变压器的事故过负荷能力，选用50000kVA的变压器。选用SFSL1-50000型变压器，其参数见下表：表1-1变压器型号及参数额定电压（KV）损耗（W）阻抗电压Ug%空载电流I%高中低空载短路高—中高—低中—低0.853.2高—中高—低中—低12138.51135030025517.510.56.53.当10kV母线上负荷最大且G1G2之一退出时，应满足系统倒送电能。由于10kV母线上负荷最大为25MW切除一台发电机剩余总容量为：50-50×8%=46MW则没有变压器从系统倒送功率可能性。由于所选变压器容量小于计算值需进行过负荷校验。变压器事故过负荷倍数K=64900/50000=1.3当事故过负荷倍数K为1.3时允许过负荷时间为120min。可见当考虑过负荷能力的情况下，所选SFSL1-50000型变压器满足本条要求。1.4发电机型号的选择本厂发电机的容量为50MW，选择型号有如下两种：表1-2容量为50MW发电机的型号选择表型号超瞬Xd″QFS-50-214.75%0.8SQF-50-214.9%0.8查表可知SQF-50-2的各项参数绝大部分大于QFS-50-2的参数，且重量，体积也比QFS-50-2大因此选择QFS-5-2型号的发电机。1.5电抗器的选择因为主接线设计中有母联电抗器和出线电抗器，据母联电抗器电抗百分数为12%，出线电抗器电抗百分数为6%，选择型号电抗器的选择（110kVNKL型铝电缆水泥电抗器技术数据）表1-2电抗器型号及参数表型号额定电流（A）额定电压(U)通过容量额定电抗NKL-10-200-6200103×8666NKL-10-3000-1230001012第二章短路电流的计算2.1总系统中电抗值计算与合并总系统的电抗图如下：图2-1总系统的电抗图由于计算短路电流时，此图中的发电机将给发电厂系统中输送能量，并作为一个电源点，因此需将这些发电机合并为一个电源点，图中各元件的电抗值合并为一个总电抗值。具体计算如下：设基准容量为Sb=100MVA基准电压Ub=115kV(已知正序阻抗为X0=0.4Ω/km1.线路阻抗的换算(1)168KM长线路XL1*=X0l1×Sb/Ub2=0.4×168×100/1152=67.2×0.00756=0.508(2)14KM长线路XL2*=X0l2×Sb/Ub2=0.4×14×100/1152=5.6×0.00756=0.0423(3)78KM长线路XL3*=X0l3×Sb/Ub2=0.4×78×100/1152=31.2×0.00756=0.236(4)26KM长线路XL4*=X0l4×Sb/Ub2=0.4×26×100/1152=10.4×0.00756=0.0786(5)18KM长线路XL5*=X0l5×Sb/Ub2=0.4×18×100/1152=7.2×0.00756=0.0544(6)2KM长线路XL6*=X0l6×Sb/Ub2=0.4×2×100/1152=0.8×0.00756=0.00605(7)12KM长线路XL7*=X0l7×Sb/Ub2=0.4×12×100/1152=4.8×0.00756=0.0363(8)5KM长线路XL8*=X0l8×Sb/Ub2=0.4×5×100/1152=2×0.00756=0.00512.系统中发电机阻抗标幺值（Xd″查表发电机型号与参数）（1）LQ:容量为25MW的发电机查表得：次暂态电抗XF1*=Xd″×/Sn=0.1215×4×0.8=0.486×0.8=0.3888容量为12MW的发电机查表得：次暂态电抗XF2*=Xd″×Sb/Sn=0.1133×8.3×0.8=0.7554（2）YM:同*（3）HLR:同*（4）YKSJ:容量为6MW的发电机查表得：次暂态电抗XF3*=Xd″×Sb/Sn=0.1239×100×0.8/6=2.065×0.8=1.652容量为1.5MW的发电机查表得：次暂态电抗XF4*=Xd″×Sb/Sn=0.184×100×0.8/1.5=12.26×0.8=9.81363.系统中变压器阻抗标幺值计算.双绕组:（1）T2容量为31.5MVA的变压器Xb2*=0.105×100/31.5=0.105×3.1746=0.3333（2）T4容量为31.5MVA的变压器Xb4*=0.105×100/15=0.105×6.66=0.7（3）T6容量为8MVA的变压器Xb6*=0.105×100/8=0.105×12.5=1.3125（4）T8容量为10MVA的变压器Xb8*=0.105×100/10=0.105×10=1.05三绕组：容量为31.5MVA的变压器总系统图化简为下图：图2-2总系统图化简图LQ:YM:HLR:YKS:系统图中，系统所给的电抗值转换为基准电抗：2.2发电厂中各元件阻抗标幺值的计算：1.容量为50MW的发电机XG1*=XG2*=××=0.1475×100/50×0.8=0.1475×2×0.8=0.295×0.8=0.2362.电抗器的标幺值。(1)出线电抗器:电抗百分数UR1%=6%(2)母线电抗器:UR3%=12%（按该母线上事故切除最大一台发电机时，可能通过电抗器的电流计算。一般取该台发电机50~80%In）In查50MW发电机参数为3440A=3.44kA(按80%计算)∴选3000A得XR3*=0.2093.三绕组变压器电抗值计算三绕组变压器容量为50MVA2.3发电厂中的短路电流计算2.3.1短路电流计算步骤1.选择计算短路点画等值网络（次暂态网络）图，首先去掉系统中的所有负荷分支，线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗Xd。选取基准容量Sb和基准电压Ub(一般取后级的平均电压),将各元件电抗换算为同一基准值的标么值。2.给出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。3.化简等值网络，为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辅射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗Xnd。4.计算无限大容量(或=3)的电源供给的短路电流周期分量。5.计算短路电流周期分量有名值和短路容量。6.计算短路电流冲击值。7.计算异步电动机供给的短路电流。8.绘制短路电流计算结果表。发电厂短路点的选择图:图2-3短路点的选择图2.3.2短路电流的计算1.各电源点的计算：SZ=133/0.8=166.25MVASS=500MVASG1=50/0.8=62.5MVASG2=50/0.8=62.5MVA2.当d1点发生短路时短路电抗图如下图2-4d1点短路电抗图图2-5d1点短路电抗化简图图2-6电源点到d1点转移电抗图X9=0.5572+0.215=0.7727X10=0.1+0.215=0.315X11=0.7727+0.135+0.7727×0.135/0.236=0.9077+0.442=1.3497X12=0.135+0.236+0.135×0.236/0.7727=0.371+0.0962=0.4672X13=0.315+0.135+0.315×0.135/0.236=0.45+0.1802=0.6302X14=0.135+0.236+0.135×0.236/0.315=0.371+0.1011=0.4721（1）①SZ→d1点的转移电抗Xnd=1.3497②计算电抗Xjs=1.3497×166.25/100=2.2439用等微分法：0.4550.465(2.242.20)0.4650.4650.0080.4572.252.20t=0S时t=0.2S时t=4S时④有名值''(0)0.457166.251.1855337I''(0.2)0.435