发电厂电气部分课程设计说明书0814111547.docx
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发电厂电气部分课程设计说明书0814111547
发电厂电气部分课程设计说明书
1.前言
电气主接线设计的主要内容有:
(1)电力系统分析
(2)负荷分析
(3)主变压器的选择
(4)主接线方案的设计
(5)中性点接地方式的人确定
(6)无功补偿
(7)厂用电或所用电的选择
(8)限制短路电流的措施
(9)短路电流计算及主要电气设备的选择
电气主接线的基本要求:
满足可靠性,灵活性,经济性
电气主接线的设计原则是:
应根据发电厂在电力系统的地位和作用,首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。
根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。
应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。
电气主接线的设计依据
负荷大小和重要性
(1)对于一级负荷必须有两个独立电源供电,切当任何一个电源失去后,能保证对全部一级负荷不间断供电。
(2)对于二级负荷一般要有两个独立电源供电,且当任何一个电源失去后,能保证全部或大部分二级负荷的供电。
(3)对于三级负荷一般只需一个电源供电。
2.原始资料分析
(1)、电厂规模:
装机容量:
装机4台,容量分别为
4X200MW,UN=
机组年利用小时数:
Tmax=6200h
气象条件:
年最高温度40度,平均气温25度,气象条件一般,无特殊要求
厂用电率:
8%。
(2)、主要技术指标:
(1)保证供电安全、可靠、经济;
(2)功率因数达到及以上
2.主接线方案确定
1)方案一
电压等级的方案选择
由于220KV电压等级的电压馈线数目是2回,所以220KV电压等级的接线形式可以选择单母线接线形式。
由于单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优点,采用设备少、投资省、操作方便、便于扩建和采用成套配电设备装置,所以220KV电压等
级的接线形式选择为单母线接线。
电压等级的方案选择。
由于110KV电压等级的电压馈线数目是6回,所以在本方案中的可选择的接线形式是单母线分段接线。
单母线的优点如下:
①母线经断路器分段后,对重要用户可以从不同段引出两个回路,有两个电源供电;②一段母线故障(或检修)时,仅停故障(或
检修)段工作,非故障段仍可继续工作。
电压等级的方案选择。
由于10KV电压等级的电压馈线数目是10回,所以在本方案中的可选择的接线形式是单母线分段接线。
用断路器把母线分段后,对重要的用户可以从不同的段引出两条回路,有两个电源供电;当一段母线发生故障,分段断路器会自动将故障段切除,保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。
所以可以将主接线形式表示如图2-6所示
110KV
1#
图2-6方案一接线图
(2)方案二
电压等级的方案选择。
由于220KV电压等级的电压馈线数目是2回,所以220KV电压等级的接线形式可以选择单母线接线形式。
由于单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优点,采用设备少、投资省、操作方便、便于扩建和采用成套配电设备装置,所以220KV电压等
级的接线形式选择为单母线接线。
电压等级的方案选择。
由于110KV电压等级的电压馈线数目是6回,所以在本方案中的可选择的接线形式是双母线接线形式。
由于双母线接线的可靠性和灵活性高,它可以轮流检修母线,而不中断对用户的供电;当检修任意回路的母线隔离开关时,只需断开该回路;
工作母线故障时,可将全部回路转移到备用母线上,从而使用户迅速恢复供电;可用母联断路器代替任意回路需要检修的断路器,在种情况下,只需短时停电;
电压等级的方案选择。
10KV电压等级的接线形式仍然选择单母线分段接线形式。
因为在进行主接线的设计中,必须时时刻刻考虑到可靠性、灵活性和经济行动要求。
110KV
1
图2-7方案二接线图
方案的选择
设计发电厂的电气主接线时,首先应按技术要求确定可能选用
的方案。
当有多个方案在技术上相当时,则需进行经济比较。
技术上可行方案的选择
设计发电厂主接线时在技术上应考虑的主要问题是:
1)保证全系统运行的稳定性,不应再本厂、站内的故障造成系统的瓦解;2)
保证负荷、特别是重要负荷供电的可靠性及电能质量;3)各设备、特别要注意高、中压联络变压器的过载是否在允许范围内。
在上述两种方案,他们在技术上都是有显著差异的,在不同的技术等级中,都有差异。
单母线分段在投资上是比双母线接线的投入要小的,而双母线接线的可靠性又比单母线分段接线的可靠性高。
根据设计任务书中的要求,在110KV电压等级上的出线上为二类负荷,对这类用户可以进行短暂的停电,并不会造成人身危险以及设备的破坏,也不会给国民经济带来巨大的损失或造成巨大的政治影响。
综合考虑,则选择单母线分段的接线形式。
所以考虑将剩余两台发电机通过发电机-变压器接线方式连接到
220KV系统中。
由于发电机-变压器接线方式单元性强,可在机组单元控制室集中控制,不设网控室,使运行管理较灵活方便
通过对两方案比较,并且连同电气主接线的设计原则即可靠性、经济性和灵活性的综合考虑,选择出的最优方案是方案一。
3.厂用电(所用电)接线设计
5.主变压器(或发电机)的确定
主变压器的台数选择
(1)当有发电机电压直配线时,应设置发电机电压母线。
为保证供电可靠性,接在发电机电压母线上的主变压器一般不少于两台。
2)发电机与变压器直连的单元接线,变压器数等于发电机数。
所以综上述,主变压器4台
1.容量的计算及确定
连接在发电机电压母线与系统间的主变压器容量,应按下列条件计
(1)当发电机电压母线上负荷最小时,能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统,但不考虑稀有的最小负荷情况。
(2)当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时,能由系统供给发电机电压的最大负荷。
在电厂分期建设过程中,在事故断开最大一台发电机组的情况下,通过变压器向系统取得电能时,可以考虑变压器的允许过负荷能力和限制非重要负荷。
(3)根据系统经济运行的要求,而限制本厂的输出功率时能供给发电机电压的最大负荷。
(4)按上述条件计算时,应考虑负荷曲线的变化和逐年负荷的发展。
特别注意发电厂初期运行时当发电机电压母线负荷不大时,能将发电机电压母线上的剩余容量送入系统。
(5)发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。
对装设两台变压器的发电厂,当其中一台主变推出运行时,另一台变压器应承担70%的容量。
具体计算的过程如下:
电压等级下的最大容量
S=(SG^SgX8%-Smin)X
=(400-400xx
=352x
电压等级下的最大容量
S=Smax/=70/=
电压等级下的最大容量
S=(S
10m
10min
=(70+20)/
根据上面的计算可知道低压侧的容量为最大,所以,以此为基准可以选择一个三绕组的变压器.
相数选择
变压器有三相变压器和单相变压器组,在330kV及以下的发电厂和变电所中,一般选用三相变压器.
绕组连接方式的确定
变压器的连接方式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丫型和△型,高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。
三相变压器的一组相绕组或连接成三相组的三相变压器的相同电压的绕组连接成星型、三角型、曲折型时,对高压绕组分别以字母Y、D或Z表示,对中压或低压绕组分别以字母y、d或z表示。
如果星型连接或曲折型连接的中性点是引出的,则分别以YNZN表
示,带有星三角变换绕组的变压器,应在两个变换间已“-”隔开。
我国110KV以上电压,变压器的绕组都采用丫连接。
35KV以下电压,变压器绕组都采用△连接。
变压器调整方式的选择
变压器的调压方式分带负荷切换的有励磁调压方式和不带负荷切换的无励磁调压方式两种。
无励磁调压变压器的分接头档位较少,电压调整范围一般只有10%以内,而有励磁调压变压器的电压调整范围大,能达到电压的30%,但其结构比无励磁调压变压器复杂,造价高。
对于110KV以下的变压器,设计时才考虑到变压器采用有载调压的方式。
综合考虑发电厂的发电机运行出力变化不大,所以在本次的设计中采用的变压器调整方式是无励磁调压。
变压器的冷却方式
变压器的冷却方式有自然风冷,强迫风冷,强迫油循环风冷,强迫油循环水冷和强迫导向油循环冷却等,它随变压器的型式和容量不同而异。
一般中小容量的变压器选择自然风冷和强迫风冷,大容量的变压器采用强迫油循环风冷。
变压器的选型
SSPSLO-3000/220
型号的含义:
S——三相风冷强迫油循环
F
——风冷
P
——无励磁调压
S
——为铜导线
L
——为铝导线
3000
——高压绕组电压等级
220
——额定容量
单元接线的主变压器
发电机与主变压器为单元接线时,发电机和变压器成为一个单元
组,电能经升压后直接进入高压电网。
这种接线由于发电机和变压
器都不能单独运行,因此,二者的容量应当相等。
所以这个双绕组变压器的容量等于所选发电机的额定容量,即
所选型号为:
SSP—26000型
6.短路电流计算.短路电流计算的方法
对应系统最大运行方式下,按无
限大容量系统,进行相关的短路点的三项短路电流计算,求得
X1X2X3X4XdSj0.14561000.062
Se200
XsX6
uk%Sj_14
100Se100
100
260
0.0538
3
x1
c
110KV
220KV
X7X8
丄(Ud高中%
200
ud高低%
Ud中低%)
0.0098
XgX10
Sj
Se
1
200
1
200
(Ud高中%
100
300
Sj
Ud中低%Ud高低%)—
Se
(13.111.6-18.8)
1
200
(13.1
0.0338
X11
X12
0.0288U*
1
200(Ud高低%
丛1Ip*
Ud
Ud中低%
Ud高中%)
Sj
Se
1
200
(18.8116-13.1)㈣
300
X*Ip*
X*X*
Id
iK
shsh
1PMKsh1p''2
1Ksh2
di
X13
■w、
X5X3
X15
X15
X16
I?
1〃
X6X4
VAVAr
X8X12X2
V'.*讥v.v
X7X11X1
1(X1珈3
1
X15
I?
X11
X5)
X16
Sj
G4
G2
G1
1
X7)-(X2X12
1-(X4X6)
2
11
X130.050
0.058
100
77.24
V3230
X8)
0.025
19.39KA
3Uav
.2I//Ksh219.391.8=49.35KA
X16
ish
d3
X17
X17
X19
11
X9X10
22
1
-(X1Xn)
2
0.0169
1(X2X12)0.0454
2
d2
X16
X13
1(0.062+0.02880.0098)
X19
….-
X18
G1
G3
0.050
0.058
20+17.24+40=77.24
0
X16
-VA0
X13
AW0
1
X18尹
X20X17X19
G1
G3
1X8
X17X19
0.0049
X18
0.22
d3
X20
X21
X17
X23
X21
X20
X21
X16
X18
X13
X13
X17X18
X19
0.024
d3
G1
X22
G3
X23
C
X
X21X16
G1
G3
计0138
if
X20
X22
I〃
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Sj
ish
In
X21X13
X16
0.059
X230.22
28.75
0.138
0.059
28.75
100
、3115
14.43KA
Uav
21〃Ksh214.431.8=36.74KA
Sn
70000
i3Un
0.85
3018.91A
12
100
0.157
10.52
100
10.52
C
X13
X16
X24
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X1
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G2
Un
Sj
XR*
12Un
100.34
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G1
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、X26.
-X27
C
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I
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G1G2
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2
F
X1
X26
X26X27=X7
X11
X27
X1
d3
X30
X31
X8X120.0386
X28=X26
X24
X26
◎0.0386+0.157+
X29=X27
X24
X27
X27X240.0386+0.157+
X26
X30
X25
X28
0.35260.01750.3701
I?
X30
X31
X10.37010.4146
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I?
Sj
21.199
ish
3Uav
迈1〃Ksh2116
100
.310.5
1800
3Un3Un
SN
8Un
100一34
G1
G2
G1
G2
0.03860.0157
0.0386
0.03860.0157
0.0386
X31
X29
X20.35260.062
0.062
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1.8=296.69KA
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10.52
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10
10.52
2.682.3916.13
0.105
0.4146
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C1
X13
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*.
X14
X11
X12
G1
X24
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X2
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X16
G2
G3
X16
d4
X14
X34X13
X33
G1
C1
X16
G3
X14
X34
X34X14
G1
C1
G3
G1
C1
X36
X37
X36
X13
X33
X36X13
0.0193
0.105+沁归
0.031
0.1897
X38
X36
X16
X16
X36X16
0.1897
0.025+咤輕
0.058
0.296
X13
0.1897
0.058+°.1897°.°58
0.025
0.688
3.721.453.288.449
//111111
*X^5X^7X^80.3050.2960.688
//
Sj
.3Uav
8.449
100
、、310.5
46KA
ish,21〃Ksh2461.8=118KA
选择电气一次设备遵循的条件
电气设备的选择是变电所电气设计的主要内容之一,正确的选择
电气设备的目的是为了使导体和电器无论在正常情况或故障情况下,均能安全、经济合理的运行。
电气设备的选择的一般要求是:
(1)满足工作要求。
应满足正常运行、检修以及短路过电压情况下的工作要求。
(2)适应环境条件。
阴干当地的环境条件进行校验
(3)先进合理。
应力求技术先进和经济合理。
(4)整体协调。
应与整个工程的建设标准协调一致。
(5)适应发展。
应适当考虑发展,留有一定的裕量。
按正常工作条件选择额定电压和额定电流,按短路条件校验热稳
定和动稳定。
按正常工作条件选择
1额定电压
电气设备所在回路的最高运行电压不得高于电气设备的允许最高工作电压。
即
UNeUNs
2.额定电流
在额定周围环境条件下,导体和电气设备的额定电流不应小于所在回路的最大工作电流,即
INIwmax
回路最大持续工作电流|wmax根据发电机,调相机,变压器容量和负荷等按下图原则确定。
各支路最大持续电流
回路名称
最大长期工作电流
变压器回路
~2倍的变压器额定电流
倍的变压器额定电流
出线回路
倍的线路最大负荷电流
母联回路
母线上最大台发电机或变压器的1wmax
发电机,调相机回路
倍的发电机,调相机额定电流
分段回路
变电所应满足用户的一级负荷和二级负荷
母线上最大一台发电机额定电流的50%
—80%
汇流回路
按实际潮流分布计算
表4-1
3.环境条件
选择电气设备时,还应考虑其安装地点的环境条件,当气温、风
速、污秽、海拔高度、地震烈度、覆冰厚度等环境条件超过一般电气的基本使用条件时,应采取相应的措施。
(1)空气温度。
标准的电气周围空气温度为40C。
若安装地点日最高温度高于40C,但不超过60C,则因散热条件较差,最大连续工作电流应适当减少,则设备的额定电流应按下式修正:
IalKtlNealNe)1Ne
式中,Ial――电气设备的额定电流经实际的周围环境温度修正后的允许电流(A)
K――温度修正系数
al――电气设备的长期发热最高允许温度(C)
——实际的周围环境温度,取所在地方最热月平均最高温度
(C)
Ne――电气设备的额定环境温度(C)
设备的额定环境温度一般取40C,如周围环境温度高于40C,但小于或等于60C时,其允许电流一般可按每增加1C,其额定电流减少%进行修正;当环境温度低于40C,每降低1C,额定电流可增加%,但其最大负荷不得超过其额定电流的20%。
裸导体的额定环境温度一般取25C,如安装地点的环境温度在-5C~50C范围内变化时,其允许通过的电流可按上市进行修正。
(2)海拔高度。
在电气设备使用条件中,制造厂规定的基准海拔高度为1000没。
当海拔升高时,空气密度降低,散热条件变坏,是高压电器在运行中温升增加,但应空气温德随海拔高度升高而递减,其值足以补偿海拔升高对电气温升的影响,因而高压电在高海拔地区(不超过4000米)使用时,其额定电流可以保持不变。
当海拔高度超过规定值时,由于大气压力空气密度和湿度相应减少,使空气间隙和外绝缘的放电特性下降,显然对内绝缘影响较小,但对外绝缘影响较大。
在海拔高度为1000~3500米的范围内,海拔高度每升高100米,电器最高工作电压要下降1%,
按短路条件进行校验。
1、短路热稳定校验
热稳定是指电气设备承受短路电流热效应而不损坏的能力。
热稳定校验的实质是使电气设备承受短路电流热效应时的短时发热最高温度不超过短时最高允许温度。
满足热稳定的条件为
2短路动稳定校验
动稳定是指电气设备承受短路电流产生的电动力效应而不损坏的能力。
电器满足动稳定的条件为
电气设备的选择系统各个回路的最大工作电流
1、220KV侧各个回路的最大工作电流
(1)出线回路
SN
IN-=
.3Un
80018662210.67(A)
.32200.85
IWmax1.051N1.052210.672321.20(A)
(2)双绕组变压器回路
Sn260000
■.3Un3220
682.34(A)
Iwmax1.05In1.05682.34716.457(A)
(3)三绕组变压器回路
SN
3Un
300000
、3220
787.32(A)
Iwmax1.05IN1.05787.32826.69(A)
2、110KV侧各个回路的最大工作电流
(1)出线回路
IN11000
N..3Un31100.85
SN
67.93(A)
Iwmax1.05IN1.0567.93
71.33(A)
(2)三绕组变压器回路
300000
1574.64
、3Un-3110
SN
(A)
Iwmax1.05In1653.37(A)
(3)110KV等级下的分段回路
Sn70000
3Un.31100.85
351.44
(A)
IWmax1.05IN1.05351.44
369.01
(A)
3、10KV侧各个回路的最大工作电流
(1)出线回路
116.44
(A)
Sn1800
-3Un.310.50.85
1Wmax
1.05In
1.05116.44
122.27
(A)
(2)发电机回路
Sn
3Un
咒;55331.4(A)0
Iwmax1.051N1.055331.45597.95
(A)
(3)分段回路
I’
SN
20000
1293.82
(A)
N
.3Un
、310.50.85
IWmax
1.05In
1.051293.82
1358.51
(A)
高压断路器的选择高压断路器应根据其安装地点,环境条件和实用技术条件等进行选择,还应考虑便于施工调试和运行维护,并进行必要的技术经济比较。
6—10kV电网一般选择少油,真空和六氟化硫断路器。
35kV电网一般选择少油,真空和六氟化硫断路器,某些35kV屋外配电装置也可用
多油断路器。
110-330kV电网一般选择少油和六氟化硫断路器.500kV电网一般选择六氟化硫断路器。
断路器额定电压不得低于电网额定电压,额定电流不得小于所在回路最大持续工作电流,额定开断电流不
小于其触头刚刚分开时的短路电流有效值。
满足热稳定校验,动稳定校验等条件。
1、220KV侧断路器的选择
(1)双绕组变压器回路
最大工作持续电流:
拟选型号为LW1—220系列六氟化硫断路器
LW1—220系列六氟化硫断路器是断路器和电流互感器构成的
复合电器,它有较完善地二次控制和保护回路,可以有效防止断路器非全相动作。
双分闸回路可确保断路器放在故障时可靠动作。
LW12—220系列六氟化硫断路器为断口结构,可配用液压式或汽动操作机构。
LW1—220系列六氟化硫断路器采用具有优良灭弧性能和高绝缘强度的SF6气体作为灭弧和绝缘介质。
LW12—220系列六氟化硫断路器技术数据
额定工作
最高工作
额定电】
流4s热稳定
餡贞定动;
稳固有分闸
额定频率
(A)
电流(K
A定电流【
峰
电压
电压
值
时间(S
(HZ
(KV)
(KV
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