发电厂课程设计

火电厂电气主接线设计摘要由发电、变电、输电、配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。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。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。电能的使用已经渗透到社会、经济、生活的各个领域，而在我国电源结构中火电设备容量占总装机容量的75%。本文是对配有2台300MW汽轮发电机的火电厂一次部分的初步设计，主要完成了电气主接线的设计。包括电气主接线的形式的比较、选择；主变压器、启动/备用变压器和高压厂用变压器容量计算、台数和型号的选择；短路电流计算和高压电气设备的选择与校验;并作了变压器保护。关键词：火力发电厂；电气部分；变压器；主接线设计；电气设备。1目录摘要.........................................................11.发电厂课程设计任务书.......................................32.电气主接线.................................................32.1主接线方案的选择.......................................32.2厂用电接线方式的选择....................................72.3主变压器的选择与计算..................................93.电气设备的选择..........................................103.1电气设备选择的一般规则................................103.2电气选择的技术条件....................................113.3电气设备的选择.........................................133.4电气设备选择的结果表..................................13总结........................................................15参考文献...................................................1621、发电厂课程设计任务书设计题目：2*300MW火电厂主接线设计设计原始资料：1、厂用电为总容量7%2、两台主变,一台联络变。3、220KV5回出线4、110KV7回出线5．U=10.5KVCOSφ=0.85设计内容：1、对电气主接线进行论述2、选择电气主接线方式，并说明3、对主接线主要电气设备选型计算，校验计算*4、主要点短路电流计算*5、对主变保护进行论述6．对厂用电6KV段设计设计要求：1、主接线论证，方案比较2、主接线设计正确3、设备选型科学并有依据4、图纸规范5、独立完成6、参阅相关资料设计时间安排：1、主接线初步设计1天2、短路电流计算1天3、设备选择2天4、汇制图纸书写说明书2天2、电气主接线2.1主接线方案的选择2.1.1主接线概述电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，它反映各设备的作用、连接方式和回路的相互关系。所以，由文献[1]可知；它的设计直接关系到全厂电气设备的选择、配电装置的布置，继电保护、自动装置和控制方式的确定，对电力系统的安全、经济运行起着决定的作用。概括地说包括以下三个方面：31)可靠性：在研究主接线可靠性时应重视国内外长期运行的实践经验和其可靠性的定性分析；主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合，在很大程度上也取决于设备的可靠程度。可靠性的具体要求在于断路器检修时，不宜影响对系统的供电；断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。2)灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。在调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式的系统调度要求；在检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电；扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。3）经济性：要节省投资，主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备；要节省继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆；要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器；主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少；经济合理地选择主变压器的种类、容量、数量、要避免因两次变压而增加电能损失。电气主接线是发电厂电气设计的首要部分,也是构成电力系统的主要环节。2.1.2电气主接线的叙述1）单元接线其是无母线接线中最简单的形式，也是所有主接线基本形式中最简单的一种，此种接线方法设备更多。本设计中机组容量为400MW，所以发电机出口采用封闭母线，为了减少断开点，可不装断路器。这种单元接线，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得选择断路器时，受到制造条件或价格甚高等原因造成的困难。2）单母线分段带专用旁路断路器的旁路母线接线优点：在正常工作时，旁路断路器以及各出线回路上的旁路隔离开关，都是断开的，旁路母线不带电，通常两侧的开关处于合闸状态，检修时两两互为热备用；检修QF时，可不停电；可靠性高，运行操作方便。缺点：增加了一台旁路断路器的投资。43）单母分段线分段断路器兼作旁路断路器的接线优点：可以减少设备，节省投资；同样可靠性高，运行操作方便；4）双母线接线优点：供电可靠，调度方式比较灵活，扩建方便，便于试验。缺点：由于220KV电压等级容量大，停电影响范围广，双母线接线方式有一定局限性，而且操作较复杂，对运行人员要求高。5）双母线带旁路母线的接线优点：增加供电可靠性，运行操作方便，避免检修断路器时造成停电，不影响双母线的正常运行。缺点：多装了一台断路器，增加投资和占地面积，容易造成误操作。2.1.3主接线方案：1)根据变压器的组合方案拟定主接线的初步方案，并依据对主接线的基本要求，从技术上进行论证各方的优、缺点，淘汰了一些较差的方案，保留了两个技术上相对较好的方案，如下所示：表2.1主接线方案比较电压等级方案一方案二220KV双母分段带旁路接线双母线分段接线110KV单母线带旁路单母线分段接线2）10.5KV侧采用封闭母线封闭母线按结构式可分为：离相封闭母线、共箱封闭母线和金属箱式电缆母线。其中离相封闭母线适用于200MW及以上发电机引出线与主变压器、厂用变压器之间的连接。共箱封闭母线和金属箱式电缆母线主要用于厂用变压器至厂用配电室之间的引出线连接。全连型离相封闭母线的配套产品有发电机中性点柜、电压互感器、避雷器柜等，配套设备分别装于抽屉小车式的电气柜内，由生产厂家随封闭母线成批供货。本设计中由于发电机的的最大持续工作电流过大，不能选到适用它的断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等设备，所以采用了离相封闭母线，在其他设备选择时，就不用选10.5KV侧所设计到的设备，生产厂家已经随封闭母线成批供货。5图2.1：方案一220KV双母分段带旁路接线图2.2：方案二220KV双母线接线3)两种方案的比较：一、可靠性：方案一中220KV可靠性较高；在检修线路断路器时避免造成该回路停电，可靠性高；方案二中220KV接线简单，设备本身故障率少；220KV故障时，停电时间较长。二、灵活性：方案一各电压级接线方式灵活性都好；220KV电压级接线易于扩建和实现自动化；110KV操作过程相对简单；方案二中220KV运行方式相对简单，灵活性差；各种电压级接线都便于扩建和发展；110KV操作过程复杂。三、经济性：方案一的投资比方案二要大很多，增加了旁路间隔和旁路母线，每回间隔增加一把隔离开关，大大的增加了投资，同时多占用了土地。方案二中6220KV设备相对少，投资小；110KV只增加了一台旁路断路器的投资通过对两种主接线可靠性，灵活性和经济性的综合考虑，虽然方案一比方案二供电可靠，但是由于目前断路器采用的是六氟化硫断路器，它的检修周期长，不需要经常检修，所以采用旁路也就没有多大意义了，这样一来不仅仅节省了投资，也节约了用地，所以比较论证后确定采用了方案二。2.2厂用电接线方式的选择2.2.1厂用电的设计发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量由电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备（如锅炉、气轮机或水轮机、发电机等）和输煤、碎煤、除灰、除尘及水处理的正常运行。这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明用电设备等都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。2.2.2厂用电设计原则厂用电的设计原则与主接线的设计原则基本相同，主要有：（1）接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转。（2）接线应灵活的适应正常、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。（4）设计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、厂用电源及其引线和厂用电接线形式等问题，进行分析和论证。2.2.3厂用电源选择1）厂用电电压等级的确定：厂用电供电电压等级是根据发电机的容量和额定电压、厂用电动机的额定电压及厂用网络的可靠、经济运行等诸方面因素，经技术、经济比较后确定。因为发电机的额定容量为200MW，确定厂用电电压等级采用6kV的等级。2）厂用电系统接地方式：厂用变采用不接地方式，高压和低压都为三角电压，7当容量较小的电动机采用380V时，采用二次厂用变，将6kV变为380V，中性点直接接地；启备变采用中性点直接接地，高压侧为星型直接接地，低压侧为三角电压。3）厂用工作电源引接方式：因为发电机与主变压器采用单元接线，高压厂用工作电源由该单元主变压器低压侧引接。4）厂用备用电源和启动电源引接方式：采用两台启备变，独立从220kV母线引至启备变，启备变采用低压侧双绕组分裂变压器。5)确定厂用电系统：厂用电系统采用如图方案一和方案二，厂用电在两个方案中都是一样。2.2.4厂用变压器的选择1)厂用电主变选择原则：1、变压器、副边额定电压应分别与引接点和厂用电系统的额定电压相适应。2、连接组别的选择，宜使同一电压级的厂用工作、备用变压器输出电压的相位一致。3、阻抗电压及调压型式的选择，宜使在引接点电压及厂用电负荷正常波动范围内，厂用电各级母线的电压偏移不超过额定电压的±5％。4、变压器的容量必须保证常用机械及设备能从电源获得足够的功率。由本设计要求可知变压器所选型号是SFF10-31500/20。.2.2.5本设计的厂用电设计两台300WM的机组与两台600WM的机组的厂用电系统是独立的。300WM机组采用单独设置二段公用负荷母线，集中供全厂公用负荷用电，该公用母线段正常由启动备用变压器供电。如图所示。8300WM机组的厂用电接线形式优点：公用负荷集中，无过渡问题，各单元机组独立性强，便于各机组厂用母线清扫。缺点：由于公用负荷集中，并因启动备用变压器要用工作变压器作备用(若无第二台启动备用变压器作备用时)，因此，启动备用变压器和工作变压器均较方案I变压器的容量大，配电装置也增多，投资较大。2.3主变压器的选择与计算2.3.1主变压器的选择发电机—变压器单元接线中的主变容量应按发电机额定容量扣除本机组厂用电后，留有10%的裕度来确定。主变容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期10～20年的负荷发展。根据本设计具体情况，使用三绕组变压器比使用两台双绕组变压器经济，