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1、河南城建學(xué)院發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)報(bào)告熱電廠電氣一次部分設(shè)計(jì)姓 名: 王永杰 學(xué) 號: 091413138 專業(yè)班級: 電氣工程及其自動化 指導(dǎo)老師: 朱更輝 所在院系: 電氣與信息工程學(xué)院 2016年6月17 日成績評定一、指導(dǎo)教師評語(根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)報(bào)告質(zhì)量、答辯情況及其平時(shí)表現(xiàn)綜合評定)。成績等級: 指導(dǎo)教師簽字: 年 月 日目 錄前言3設(shè)計(jì)概述4第一篇 電氣一次部分.6第一章 電氣主接線設(shè)計(jì)6第一節(jié) 電廠總體分析與負(fù)荷分析.7第二節(jié) 主變壓器配置方案的確定.8第三節(jié) 各電壓等級接線方式的確定11第四節(jié) 高壓廠用電接線設(shè)計(jì).14第二章 短路電流計(jì)算16第一節(jié) 電路元件參數(shù)的計(jì)算.17第二節(jié) 短
2、路電流計(jì)算.19第三章 電氣設(shè)備的選擇.29第一節(jié) 最大長期工作電流的確定.30第二節(jié) 電氣設(shè)備的選擇.32第四章 屋內(nèi)配電裝置的設(shè)計(jì).36第五章 層外配電裝置的設(shè)計(jì).38參考文獻(xiàn).39結(jié)束語.40附圖一.41前 言 本次設(shè)計(jì)為一個(gè)總裝機(jī)容量為150MW熱電廠的電氣一次部分的初步設(shè)計(jì),并以此次設(shè)計(jì)為契機(jī),復(fù)習(xí)、回顧“電力系統(tǒng)自動化”專業(yè)所學(xué)的各專業(yè)課知識,結(jié)合電力系統(tǒng)的現(xiàn)場實(shí)際,理論聯(lián)系實(shí)踐,提高獨(dú)立分析和解決電力實(shí)踐問題的能力,從面更深刻的理解本專業(yè)所學(xué)知識,更好的服務(wù)于電力生產(chǎn),為電力系統(tǒng)的發(fā)展做出自已的貢獻(xiàn)!摘要:本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括電氣一次部分設(shè)計(jì)。其中電氣一次部分包括電氣主接線及高
3、壓廠用電接線設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算及主要電氣設(shè)備選擇、配電裝置設(shè)計(jì)等。關(guān)鍵詞:電氣設(shè)計(jì)、一次部分設(shè)計(jì)概述本次設(shè)計(jì)的項(xiàng)目為一個(gè)總裝機(jī)容量為150MW熱電廠,共有四臺機(jī)組,其中裝機(jī)容量為25MW的機(jī)組兩臺(型號:QF2-25-2),裝機(jī)容量為50MW的機(jī)組兩臺)型號:QFQ-50-2)。25MW機(jī)組的廠用電率為10%,50MW機(jī)組的廠用電率為8%。該項(xiàng)目廠址位于主要電、熱用戶附近,其服務(wù)對象是一個(gè)以輕工業(yè)為主的新興城市,交通方便、水源豐富、燃煤充足,屬于地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)型。該地區(qū)年最高溫度40度,年最低溫度零下16度,最熱月平均最高溫度32度,海拔高度200m,地震烈度6度。廠區(qū)無嚴(yán)得污染,土壤熱阻率
4、t=120cm/w,土壤溫度20度。廠址地理位置如附圖所示。該項(xiàng)目采用1 條110KV輸電線路(廠系線)直接與系統(tǒng)相聯(lián)系;另一條110KV輸電線路(廠甲線)經(jīng)過變電站甲與系統(tǒng)成環(huán)網(wǎng),該項(xiàng)目還設(shè)雙回110KV線路(廠乙線I、廠乙線II)向變電站乙供電。甲、乙變電站的主要用戶是煤礦、化肥廠、鋼鐵廠及一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)、農(nóng)副產(chǎn)品加工業(yè)、農(nóng)業(yè)、居民用電等。另外該項(xiàng)目還有11條10KV線路負(fù)荷。該項(xiàng)目所接負(fù)荷主要資料詳見附表1,該項(xiàng)目相關(guān)的電力系統(tǒng)接線簡圖。本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括電氣一次部分設(shè)計(jì)。其中電氣一次部分包括電氣主接線及高壓廠用電接線設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算及主要電氣設(shè)備選擇、配電裝置設(shè)計(jì)等。 電氣一次部分
5、第一章 電氣主接線設(shè)計(jì)電氣主接線主要是指發(fā)電三、變電所、電力系統(tǒng)中,為滿足預(yù)定的功率傳送和運(yùn)行等要求而設(shè)計(jì)的、表明高壓電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的傳送電能的電路。電路中的高壓電氣設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線路等。它們的連接方式對供電可靠性、運(yùn)行靈活性及經(jīng)濟(jì)合理性等起著決定性作用。對一個(gè)電廠而言,電主接線在電廠設(shè)計(jì)時(shí)就根據(jù)機(jī)組容量、電廠規(guī)模及電廠在電力系統(tǒng)中的地位等,從供電的可靠性、運(yùn)行的靈活性和方便性、經(jīng)濟(jì)性、發(fā)展和擴(kuò)建的可能性等方面,經(jīng)綜合比較后確定。它的接線方式能反映正常和事故情況下的供送電情況。電氣主接線又稱電氣一次接線。電氣主接線應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求:1)供電可靠性:
6、主接線系統(tǒng)應(yīng)保證對用戶供電的可靠性,特別是保證對重要負(fù)荷的供電。2)運(yùn)行的靈活性:主接線系統(tǒng)應(yīng)能靈活地適應(yīng)各種工作情況,特別當(dāng)一部分設(shè)備檢修或工作情況發(fā)生變化時(shí),能夠通過倒換開關(guān)的運(yùn)行方式,做到調(diào)度靈活,不中斷向用戶的供電。在擴(kuò)建時(shí)應(yīng)能很方便的從初期建設(shè)至最終接線。3)主接線系統(tǒng)還應(yīng)保證運(yùn)行操作的方便以及在保證滿足技術(shù)條件的要求下,做到經(jīng)濟(jì)合理,盡量減少占地面積,節(jié)省投資。第一節(jié) 電廠總體分析與負(fù)荷分析根據(jù)電氣主接線設(shè)計(jì)原則,結(jié)合給寂靜接電廠容量2x25MW+2x50MW,機(jī)組臺數(shù)為4臺,根據(jù)原始資料中給出的4回110KV及11回10KV線路回?cái)?shù),在主要負(fù)荷中,對于印染廠、紡機(jī)廠等一級負(fù)荷必須
7、有兩個(gè)獨(dú)立電源供電,當(dāng)任何一個(gè)電源失去后,保證對其不間斷供電;對于棉一、二廠、食品廠、市區(qū)線等負(fù)荷只需一個(gè)電源供電,因此根據(jù)主要負(fù)荷性質(zhì)和要求以及接入系統(tǒng)情況、交通環(huán)境情況,作以下綜合分析:一、該項(xiàng)目的必要性分析:該電廠裝機(jī)空量為225MW+250 MW,項(xiàng)目投產(chǎn)后將占系統(tǒng)總?cè)萘浚?000MVA)比重為:因此建設(shè)該熱電廠很有必要性,該項(xiàng)目屬于地區(qū)性質(zhì)的中小規(guī)模的承擔(dān)重要供電任務(wù)的熱電廠。由于該項(xiàng)目所處城市交通便利,水源充足、煤炭資源豐富、相關(guān)資金可靠,因此該項(xiàng)目的建設(shè)可行。二、主要負(fù)荷分析:根據(jù)本項(xiàng)目所接帶負(fù)荷的同時(shí)率以及廠用電負(fù)荷,由于該項(xiàng)目出線回路較多,并且負(fù)荷性質(zhì)不同,因此同時(shí)系數(shù)取較小
8、值,Kt=0.9.1、10KV母線綜合最大負(fù)荷的計(jì)算:P10KVmax=KtPmaxi=0.9(3+3+3+2+2+2.5+2.5+3+3+2+3)=26.1MWS10KVmax=P10KVmax/COSp=26.1/0.8=32.625MVA2、10KV母線綜合最小負(fù)荷的計(jì)算:P10KVmin=0.7P10KVmax=0.726.1=18.27MWS10KVmin=P10KVmin/COSp=18.27/0.8=22.84MVA3、110KV母線綜合最大負(fù)荷的計(jì)算:P110KVmax=KtPmaxi=0.9(30+20)=45.1MWS110KVmax=P110KVmax/COSp=45.1
9、/0.8=56.25MVA4、110KV母線綜合最小負(fù)荷的計(jì)算:P110KVmin=0.7P110KVmax=0.745.1=31.5MWS110KVmin=P110KVmin/COSp=31.5/0.8=39.375MVA第二節(jié) 主變壓器配置方案的確定主變配置有以下兩種備選方案:分別對以上兩種方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析:在方案a中:4臺發(fā)電機(jī)組均連接于機(jī)端母線上,廠用負(fù)荷也同接于該母線上,通過兩臺升壓變壓器向系統(tǒng)送電,比較經(jīng)濟(jì),投資較小,一臺或兩臺機(jī)組停運(yùn),也不會造成多系統(tǒng)的危害,可以保證廠用電系統(tǒng)供電的可靠性。但該方案中系統(tǒng)送電方式可靠性差,靈活性差,若一臺主變檢修,另一臺一旦發(fā)生故障,此時(shí)該電
10、廠與系統(tǒng)解列,將會影響系統(tǒng)安全。并且選擇的主變壓器容量較大,故障的短路電流也很大,對其它設(shè)備的選擇要求較高,影響其經(jīng)濟(jì)性。在方案b中:據(jù)我國現(xiàn)行的火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程規(guī)定,接在機(jī)端母線的主要變壓器不能少于兩臺。因此采用兩臺25MW機(jī)組直接接在機(jī)端母線上,兩臺50MW機(jī)組采用單元接線方式,直接送入系統(tǒng),保證供電可靠性,提高其靈活性。若#1、#2或#3、#4機(jī)組退出系統(tǒng)檢修時(shí),另外兩臺可以向其廠用部分送電,保證了機(jī)組的安全。并且主變壓器的容量可以不必選擇太大,短路時(shí)的電流并不是很大,便于選擇配套裝置。缺點(diǎn)是主變臺數(shù)較多,投資較大。由于本項(xiàng)目所帶負(fù)荷較多,在系統(tǒng)中處于重要地位,一旦失去供電,將對社
11、會產(chǎn)生較大影響,對企業(yè)造成很大損失,因此根據(jù)上述分析,主案b應(yīng)為最佳方案。接地機(jī)端母線上主變壓器的容量選擇:根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊規(guī)定,連接在發(fā)電機(jī)機(jī)端母線與系統(tǒng)之間的主變壓器容量應(yīng)滿足以下要求:當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端母線上負(fù)荷最小是,能將發(fā)電機(jī)機(jī)端母線上的剩余有功和無功容量送入系統(tǒng),即:2SB2SG -(2S廠+ S10KVmin)-(*10%+22.84)33.41MVA故:SB16.705MVA2、發(fā)電機(jī)端母線與系統(tǒng)連接的變壓器一般為兩臺,當(dāng)其中一臺主變壓器退出運(yùn)行時(shí),別一臺變壓器應(yīng)能承擔(dān)70%的容量,即:SB0.7*SG1-(S廠G1+ S10KVmin)即SB0.7*((25/0.8) -(
12、(25/0.8)*10%+22.84)23.387MVA3、發(fā)電機(jī)機(jī)端母線上最大一臺發(fā)電機(jī)停用時(shí),變壓器能承擔(dān)系統(tǒng)供給發(fā)電機(jī)機(jī)端母線的最大負(fù)荷容量,即:2SBS10KVmax+S廠G1-SG133.41-25/0.8=2.15MVA故:兩臺主變可滿足該條件。 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果,接于#1,#2機(jī)組的主變壓器應(yīng)選SFL7-25000/110型變壓器兩臺。三、單元接線主變壓器容量選擇:由于#3、#4機(jī)組直接與110KV系統(tǒng)連接,具有單元接線的主變壓器容量應(yīng)滿足以下要求:按照發(fā)電機(jī)的額定容量扣除廠用電負(fù)荷后,應(yīng)留有10%的裕度,即:SB1.1*(SG3-S廠)1.1*(-*8%)=63.25MVA按照
13、發(fā)電機(jī)的最大連續(xù)輸出容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后能輸送容量,即:SBSmacks-S廠-*8%63.25MVA注:上式中發(fā)電機(jī)最大連續(xù)輸出容量按照過負(fù)荷10%考慮。根據(jù)上述計(jì)算,結(jié)合單元接線變壓器與發(fā)電機(jī)配套原則,根據(jù)變壓器的相關(guān)技術(shù)資料,選擇SFL7-63000/110型變壓器兩臺。第五節(jié) 各電壓等級接線方式的確定一、110KV主母線接線方式的設(shè)計(jì):根據(jù)“火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程”的相關(guān)規(guī)定,高壓配電裝置的接線方式,決定于電壓等級的出線回路數(shù):1、110KV配電裝置的出線回?cái)?shù)小于兩回,可采用單母線接線。2、110KV配電裝置的出線回?cái)?shù)為34回時(shí),可采用單母分段。3、110KV配電裝置的出線回?cái)?shù)為
14、5回及以上,或110KV配電裝置在系統(tǒng)中占重要地位,出線回?cái)?shù)為4回及以上時(shí),可采用雙母線接線,如下兩種備選方案:雙母線接線的優(yōu)點(diǎn):1、 供電可靠,通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作,可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷;一組母線故障后,能迅速恢復(fù)供電;檢修任一回路的母線隔離開關(guān),只停該回路。2、 調(diào)度靈活,各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配至某一組母線上,能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各個(gè)運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。3、 擴(kuò)建方便,向雙一的左右任何一個(gè)反向擴(kuò)建,均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷分配,不會引起原有回路的停電。4、 便于試驗(yàn),當(dāng)個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),可將該回路分開,單獨(dú)接至一條母線上。雙母線接線
15、的缺點(diǎn):1、 與單母線相比,增加一組母線使每個(gè)回路增加一個(gè)母線隔離開關(guān),使投資增大。2、 當(dāng)母線故障或檢修時(shí),隔離開關(guān)作為倒換操作電器,容易誤操作。為了辟免隔離開關(guān)誤操作,需要在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)聯(lián)鎖裝置,增加了投資。上述兩種方案的區(qū)別主要在于方案a增加了旁路母線,即出線開關(guān)故障檢修時(shí)可以用旁母連續(xù)供電,但是,由于增加了旁母線及相關(guān)設(shè)備,使香操作復(fù)雜,投資增加。針對本設(shè)計(jì)中允許線路停電檢修開關(guān),沒有必要增加旁路母線,故選擇上述方案b,即110KV選擇雙母線接線方式。二、10KV電壓等級母線接線方式的設(shè)計(jì):根據(jù)“為力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程”的相關(guān)規(guī)定,高壓配電裝置的接線方式,決定于電壓等級的出
16、線回路數(shù):1、610KV配電裝置的出線回路不超過5條,可采用單母接線。2、610KV配電裝置的出線回路為6回以上時(shí),可采用單母線分段接線。3、610KV配電裝置,當(dāng)短路電流大,出線需要帶電抗器時(shí)可采用雙母線接線。4、610KV配電裝置,進(jìn)出線回?cái)?shù)為1014回時(shí),在一組母線上用斷路器分開,即采用雙母線分段接線。根據(jù)以上原則,由于該項(xiàng)目的10KV線路負(fù)荷有11回,因此采用雙母線分段,如下圖所示:上述接線方式中,用分段斷路器把I段母線分段,每段分別用母聯(lián)斷路器與備用母線II相連。此種接線具有單母分段和雙母線兩者的優(yōu)點(diǎn),具有很高可靠性、靈活性,適用于大中型發(fā)電廠610KV廣泛采用。當(dāng)每段母線上發(fā)電機(jī)總
17、容量或負(fù)荷為25MW及以上時(shí),都采用此接線方式。在10KV接線中,粗略估算其短路電流大小為:I=2225.27KA其中X為25MW發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗。根據(jù)可供選擇的10KV少油斷路器參數(shù),其開斷電流一般僅為16KA,因此需要加裝電抗器進(jìn)行限流,根據(jù)給定的可供先選擇的電抗器技術(shù)數(shù)據(jù)在分段開關(guān)處應(yīng)選擇NKL10-1500-10型,在各出線開關(guān)處應(yīng)加裝NKL-10-300-4型電抗器。根據(jù)以上綜合分析,10KV接線方式應(yīng)選擇為雙母分段帶電抗器接線。第六節(jié) 高壓廠用電接線設(shè)計(jì)一、 廠用電電壓等級的確定現(xiàn)代發(fā)電廠的廠用電,一般都是由主發(fā)電機(jī)通過廠用變壓器或電抗器由電纜線路供電,因此廠用電系統(tǒng)電壓等級要根據(jù)
18、發(fā)電機(jī)額定電壓、廠用電動機(jī)的額定電壓和廠用電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行可靠性等諸方面因素相互配合,經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合比較后確定。從廠用電動機(jī)方面來看,發(fā)電廠里拖動各種廠用機(jī)械設(shè)備的電動機(jī)其容量相差很大,從幾瓦到幾千千瓦,而電動機(jī)的電壓與容量有關(guān),因此只有一種電壓等級的電動機(jī)是不能滿足要求的,必須根據(jù)所拖動設(shè)備的功率以及電動機(jī)的生產(chǎn)情況來進(jìn)行電壓等級的選擇。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,電動機(jī)容量為75KW以下,采用380V電壓等級;100200KW,采用6KV電壓等極;1000KW以上應(yīng)采用10KV電壓等級是比較合理的。從廠用電供電網(wǎng)絡(luò)方面來看,廠用電系統(tǒng)的電壓最好采用上述電動機(jī)的推薦電壓,但電壓等級也不宜過多。否則,將使廠
19、用電供電網(wǎng)絡(luò)接線復(fù)雜,導(dǎo)致運(yùn)行、維修不方便,從而降低供電可靠性。經(jīng)過分析比較,目前在大中型火力發(fā)電廠中,廠用電系統(tǒng)一般都用6KV和380/220V兩種電壓等級。當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓為6KV時(shí),廠用電高壓系統(tǒng)也采用6KV,這是可以省去廠用高壓變壓器。同是盡可能將大容量廠用電動機(jī)都接于6KV母線上,以減少低壓電動機(jī)的數(shù)目,節(jié)省大截面電纜,減少廠用低壓變壓器容量,使廠用電低壓網(wǎng)絡(luò)接線簡化。當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓為10.5KV及以上是,可采用廠用高壓降壓變壓器來得到6KV廠用高壓電源。綜合以上分析,該熱電廠項(xiàng)目的高壓廠用電電壓等級選擇為6KV,低壓廠用電電壓選擇為380/220V。二、 高壓廠用工作電源引接方式的確定。
20、根所“火力發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)”規(guī)范,發(fā)電廠高壓廠用電源引接線方式主要根據(jù)以下要求選擇:1、 當(dāng)有發(fā)電機(jī)機(jī)端母線時(shí),高壓廠用工作電源由各母線段引接,供給接在該母線的機(jī)組的廠用負(fù)荷,25MW機(jī)組接在饋線不帶電抗器的6KV主母線上時(shí),采用輕型斷路器(SN10-10)即能滿足母線短路容量的要求。2、 當(dāng)發(fā)電機(jī)與主變壓器成單運(yùn)連接時(shí),高壓廠用工作電源一般由主變壓器低壓側(cè)分接,供給該機(jī)組的廠用負(fù)荷。3、 當(dāng)兼有發(fā)電機(jī)機(jī)端母線和單元連接機(jī)組時(shí),根據(jù)上述原則分接各自的高壓廠用工作電源。根據(jù)上述原則,該項(xiàng)目中225MW兩臺機(jī)組高壓廠用工作電源由雙母線分段中的一段母線引接,供給廠用負(fù)荷;另兩臺單元接線機(jī)組的高壓工作電
21、源由主變低壓側(cè)分接,供給該機(jī)組的廠用負(fù)荷。三、 高壓廠用備用電源引接方式的確定根據(jù)火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程規(guī)定,備用電源的引接應(yīng)保證其獨(dú)立性,避免與廠用工作電源由同一電源處引接,引接點(diǎn)電源數(shù)量應(yīng)有兩個(gè)以上,并有足夠的供電容量。一般情況下當(dāng)工作電源達(dá)到6個(gè)及以上時(shí)需要設(shè)置第二個(gè)備用電源,當(dāng)有發(fā)電機(jī)機(jī)端母線時(shí)應(yīng)從發(fā)電機(jī)的機(jī)端母線上引接備用電源。據(jù)上述原則,結(jié)合該項(xiàng)目實(shí)際情況,高壓廠用備用電源只需設(shè)置一個(gè)即可,并且應(yīng)在雙母線分段處引接備用電源。四、 高壓廠用母線的接線方式設(shè)計(jì)根據(jù)火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程規(guī)定,對于蒸發(fā)量在120220t/h的燃煤發(fā)電機(jī)組廠用電系統(tǒng)接線通常用單母線接線方式,為了保證 廠用電
22、系統(tǒng)的供電可靠性,一般都采用按爐分段、一爐一段的接線原則,即將廠用電母線按照鍋爐的臺數(shù)分成若干段,既便于運(yùn)行、檢修,又以使事故范圍局限在一機(jī)一爐;,不致過多干擾正常運(yùn)行機(jī)組。因此結(jié)合上述原則,該熱電廠共有四臺機(jī)組,因此6KV廠用電接線可分為四段,一臺機(jī)組一段,別外設(shè)置一個(gè)6KV電源備用段母線,也采用單母線接線方式。第二章 短路電流計(jì)算電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中進(jìn)行短路電流計(jì)算的主要目的有:1、 校驗(yàn)電氣設(shè)備的機(jī)械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。2、 校驗(yàn)開關(guān)的遮斷容量。3、 確定繼電保護(hù)及自動裝置的定值。4、 為系統(tǒng)設(shè)計(jì)用選擇電氣主接線提供依據(jù)。5、 進(jìn)行故障分析6、 確定輸電線路對相鄰?fù)ㄐ啪€路的電磁干擾。電氣設(shè)備要能
23、在實(shí)際運(yùn)行中可靠的工作,必須按照正常工作條件下進(jìn)行選擇,并按照短路狀態(tài)下來校驗(yàn)其性能。電力系統(tǒng)運(yùn)行中三相短路產(chǎn)生的危害最大,因此在本章中只對三相短路電流進(jìn)行計(jì)算,來校驗(yàn)電氣設(shè)備。第一節(jié) 電路元件參數(shù)的計(jì)算一、 基準(zhǔn)容量取Sb=100MVA.基準(zhǔn)電壓取平均電壓,即Ub= Uar(10.5KV,115KV)二、 各無件的電抗計(jì)算1、 發(fā)電機(jī):XG1*XG2*=X=0.4352XG3*XG4*=X=0.18562、 變壓器:XT1*XT2*=(10.5/100)(100/25)=0.42XT3*XT4*=0.1673、 電抗器機(jī)端母線分段開關(guān)處電抗器:XK1*=0.3496KV機(jī)端母線各饋線開關(guān)處電
24、抗器:XK2*=0.6984、 線路廠系線:XL1*X0L1=0.480=0.242廠甲線:XL2*X0L2=0.460=0.181甲系線:XL3*X0L3=0.450=0.1515、 系統(tǒng)XS*=X1=0.9=0.09三、 根據(jù)上述等效電抗畫出等值計(jì)算網(wǎng)絡(luò)電路圖如下:(其中d1、d2、d3、d4為短路計(jì)算點(diǎn))第二節(jié) 短路電流計(jì)算1、 設(shè)置d1點(diǎn)為短路點(diǎn),則等值網(wǎng)絡(luò)簡化如下:X1XS+XL1/(XL2+XL3)=0.09+=0.23X2=(XT3+XG3)/(XT4+XG4)= =0.1763X2=(XT1+XG1)/(XT2+XG2)= =0.4276則對應(yīng)的計(jì)算電抗: =0.23=2.3
25、=0.1763=0.22 =0.4276=0.267查汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)算曲線數(shù)字表,得:系統(tǒng):0.4348 I0.2*0.4348 I*0.4348發(fā)電機(jī)G1、G2: 4.167 I0.2*3.1 I*2.403發(fā)電機(jī)G3、G4: 4.938 I0.2*3.487 I*2.444所以短路電流為:系統(tǒng):I0.2*I*0.43482.1829KA發(fā)電機(jī)1、G2:=4.167=1.301KAI0.2= I0.2*=3.1=0.973KAI= I*=2.403=0.754KA發(fā)電機(jī)G3、G4:=4.938=3.101KAI0.2= I0.2*=3.487=2.189KAI= I*=2.444=1.535K
26、AD1點(diǎn)總的短路電流為:2.1829+1.301+3.1016.5849KAI0.22.1829+0.937+2.1895.3449KAI2.1829+0.754+1.5354.4719KAIimp=2.55=2.556.5849=16.7915KA2、 設(shè)置d2點(diǎn)為短路點(diǎn),則等值網(wǎng)絡(luò)簡化過程如下:X1=Xs+XL1/(XL2+XL3)=0.09+=0.23X2=(XT3+XG3)/(XT4+XG4)= =0.1763X3=0.148X4=0.123X5=X4=0.123X7=X2+X3+=0.1763+0.148+=0.435X8=X1+X3+=0.23+0.148+=0.571X9=X4+
27、XG2=0.123+0.4352=0.5582使用系數(shù)分布法:X10=0.1712X11=X10+X5=0.1712+0.123=0.29421=0.3 1=0.3936 1=0.3067X12=0.981 X13=0.745 X14=0.959對應(yīng)計(jì)算電抗:發(fā)電機(jī)G1:XG1JS=XG1=0.4352=0.136發(fā)電機(jī)G1:XG2JS=X14=0.959=0.3發(fā)電機(jī)G1:XG34JS=X13=0.745=0.931系統(tǒng):X系統(tǒng)JS=X12=0.981=9.81查汽機(jī)發(fā)電機(jī)運(yùn)行曲線表得:系統(tǒng):0.102 I0.2*0.102 I*0.102發(fā)電機(jī)G1: 7.718 I0.2*4.878 I*
28、2.526發(fā)電機(jī)G2: 3.603 I0.2*2.785 I*2.347發(fā)電機(jī)G3、G4: 1.1146 I0.2*1.0221 I*1.23所以短路電流為:發(fā)電機(jī)1:=7.718=13.26KAI0.2= I0.2*=4.878=8.39KAI= I*=2.526=4.345KA發(fā)電機(jī)2:=3.603=6.197AI0.2= I0.2*=2.785=4.79KAI= I*=2.347=4.04KA發(fā)電機(jī)G3、G4:=1.1146=4.904KAI0.2= I0.2*=1.0221=4.497KAI= I*=1.23=5.412KAd2點(diǎn)總的短路電流為:13.26+6.197+4.904+5.
29、6129.971KAI0.28.39+4.79+4.497+5.615.3449KAI4.345+4.04+5.412+5.6119.407KAIimp=2.7=2.729.971=80.92KA3、設(shè)置d3點(diǎn)為短路點(diǎn),則等值網(wǎng)絡(luò)圖如下:用系數(shù)分布法:X15=0.175X16=X15+XK2=0.175+0.698=0.8731=0.402 2=0.178 3=0.235 4=0.182X17=2.17 X18=4.89 X19=3.72 X20=4.78對應(yīng)計(jì)算電抗:發(fā)電機(jī)G1:XG1JS=X17=2.17=0.7發(fā)電機(jī)G1:XG2JS=X20=4.78=1.5發(fā)電機(jī)G1:XG34JS=X1
30、9=3.72=4.65系統(tǒng):X系統(tǒng)JS=X18=4.89=48.9查汽機(jī)發(fā)電機(jī)運(yùn)行曲線表得:系統(tǒng):0.02 I0.2*0.02 I*0.02發(fā)電機(jī)G1: 1.492 I0.2*1.338 I*1.734發(fā)電機(jī)G2: 0.686 I0.2*0.644 I*0.713發(fā)電機(jī)G3、G4: 0.215 I0.2*0.215 I*0.215所以短路電流為:系統(tǒng): I0.2*I*0.02=1.45KA發(fā)電機(jī)1:=1.492=2.57KAI0.2= I0.2*=1.338=2.3KAI= I*=1.734=2.98KA發(fā)電機(jī)2:=0.686=1.18AI0.2= I0.2*=0.644=1.11KAI= I
31、*=0.713=1.23KA發(fā)電機(jī)G3、G4:=0.215=1.45KAI0.2= I0.2*=0.215=1.45KAI= I*=0.215=1.45KAd2點(diǎn)總的短路電流為:2.57+1.18+1.45+1.16.3KAI0.22.3+1.11+1.45+1.15.96KAI2.98+1.23+1.45+1.16.76KAIimp=2.55=2.556.3=16.07KA4、設(shè)置d4點(diǎn)為短路點(diǎn),則等值網(wǎng)絡(luò)圖簡化過程如下:化簡計(jì)算如下圖:X1XS+XL1/(XL2+XL3)=0.09+=0.23X2=(XT1+XG1+XT2+XG2)=0.42+0.4325=0.8552X3=XT3+XG3
32、=0.167+0.1865=0.3535使用系數(shù)分布法:X4=0.1198X5=X4+XT4=0.1198+0.167=0.28681=0.521 2=0.14 3=0.339X6=0.55 X7=2.05 X8=0.85對應(yīng)計(jì)算電抗:發(fā)電機(jī)G1G2:XG12JS=X7=2.05=1.3發(fā)電機(jī)G3:XG3JS=X8=0.85=0.53發(fā)電機(jī)G4:XG4JS=XG4=0.1865=0.12系統(tǒng):X系統(tǒng)JS=X6=0.55=5.5查汽機(jī)發(fā)電機(jī)運(yùn)行曲線表得:系統(tǒng):0.182 I0.2*0.182 I*0.182發(fā)電機(jī)G12: 0.793 I0.2*0.74 I*0.836發(fā)電機(jī)G3: 2.011 I
33、0.2*1.736 I*1.985發(fā)電機(jī)G3、G4: 8.963 I0.2*5.220 I*2.512所以短路電流為:系統(tǒng): I0.2*I*0.182=10KA發(fā)電機(jī)12:=0.793=2.275KAI0.2= I0.2*=0.74=2.543KAI= I*=0.836=2.873KA發(fā)電機(jī)3:=2.011=6.911KAI0.2= I0.2*=1.736=5.966KAI= I*=1.985=6.822KA發(fā)電機(jī)G4:=8.963=30.8KAI0.2= I0.2*=5.22=17.94KAI= I*=2.512=8.633KAd4點(diǎn)總的短路電流為:2.725+6.911+30.8+1050
34、.436KAI0.22.543+5.966+17.94+1036.449KAI2.873+6.822+8.633+1028.328KAIimp=2.7=2.750.436=136.1772KA短路計(jì)算結(jié)果列表如下:短路點(diǎn)I0.2IIimpd16.585.354.4716.79d229.9723.2819.4180.92d36.35.966.7616.07d450.4636.4528.328136.1772第三章 電氣設(shè)備的選擇正確地選擇高備是電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí),應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際性況,在保證安全、可靠的前提下,積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù),注意節(jié)約投資,選擇
35、合適的電氣設(shè)備。在具體進(jìn)行設(shè)備選型及技術(shù)參數(shù)的先擇時(shí)應(yīng)保證發(fā)電廠的安全運(yùn)行和供電可靠性,并留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展裕度,盡量選用輕型設(shè)備和常用產(chǎn)品。在同一發(fā)電廠中,應(yīng)量減少設(shè)備和材料的種類。根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊相關(guān)規(guī)定,要保證所選擇的電氣設(shè)備能夠可靠工作,必須按照正常工作條件進(jìn)行選擇,并按照短路狀態(tài)來校驗(yàn)其短路的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定性。即:1、 所選擇的電氣設(shè)備和電纜的最高允許工作電壓,不得低于裝設(shè)回路的最高運(yùn)行電壓。UeUew2、 所選擇的電氣設(shè)備的額定電流Ie或載流導(dǎo)體的長期允許電流Iy不得小于裝設(shè)回路的最大持續(xù)工作電流Imax,即Ie(或Ig) Imax3、 所選擇的電氣設(shè)備必須通過短路狀態(tài)校驗(yàn),即
36、熱穩(wěn)定校驗(yàn):QdQy或QdIt;動穩(wěn)定校驗(yàn):ichidw或IchIdw4、 短路校驗(yàn)時(shí)短路電流的計(jì)算條件:必須使用電路可能發(fā)生的最大短路電流的接線方式計(jì)算,一般按照電路三相短路來校驗(yàn)。第一節(jié) 最大長期工作電流的確定1、 發(fā)電機(jī):G1和G2:Ig1max=Ig2max=1.8KAG3和G4:Ig3max=Ig4max=3.6KA2、 變壓器:T1和T2:IgT1max=IgT2max=1.44KAT3和T4:IgT3max=IgT4max=3.64KA3、10KV主母線及母聯(lián)、分段回路:10KV主母線及母聯(lián)回路:Igmax=Ig1max=1.8KA母線分段回路:Igmax=0.8Ie=0.8=1
37、.37KA4、110KV系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線:Igmax=0.547KA5、 用戶線路:1) 單回路線路:廠甲線:Igmax=棉一廠線、棉二廠線、農(nóng)機(jī)廠線、市區(qū)I線、市區(qū)II線、食品廠線:Igmax=市區(qū)III線:Igmax=2)雙回路線線路:廠乙線:Igmax=印染廠線路:Igmax=紡機(jī)廠線路:Igmax=第二節(jié) 電氣設(shè)備的選擇一、10.5KV機(jī)端母線的選擇:10.5KV機(jī)端母線為匯流母線,一般按照長期發(fā)熱允許電流選擇截面。1、已知當(dāng)?shù)仄骄鶞囟葹?2度則溫度修正系數(shù)0.92因 則1.96KA故選擇單片矩形鋁導(dǎo)體,單條豎放,導(dǎo)體尺寸125*8mm2,集膚系數(shù)Kf=1.08,額定電流Ie=2087A2、
38、熱穩(wěn)定校驗(yàn):用最小截面法校驗(yàn)Smin=而tb=0.03S,tgf=0.06S,則tkd=0.03+0.06=0.09STb=tb1=0.05S,tr=tb1+tkd=0.05+0.09=0.14S則tfz=0.05=0.12S查曲線tz=f(,tr)得tz=0.25S故tdz=tz+tfz=0.25+0.12=0.37SSmin=821.131258mm2因此選擇該類型母線符合熱穩(wěn)定要求3、短路動穩(wěn)定校驗(yàn):icj=80.9271KA相間電動力:fx=1.7310-7最大旁矩:MW相間應(yīng)力:因此選擇該類型母線符合動穩(wěn)定要求。二、110KV主母線的選擇:已知當(dāng)?shù)仄骄鶞囟葹?2度則溫度修正系數(shù)0.9
39、2因 則0.595KA故選擇LGJ-240型剛芯鋁絞線,Kf=1因110KV軟母線可不進(jìn)行電暈校驗(yàn)的最小導(dǎo)體型叼為LGJ-70,因此該選擇不需要進(jìn)行電暈校驗(yàn)。校驗(yàn)短路穩(wěn)定:有前述計(jì)算可得tdz=0.37S 則:Smin=30.72mm2Igmax=1.8KAIekd=40KAI=20.971KAQy=402tQd=29.9712t所以選擇SN10-110III型斷路器滿足要求。2、隔離開關(guān)選擇:GN2-10/2000型,其Ue=10KV,Ie=2000A, I動穩(wěn)85KA ,I熱穩(wěn)51KA,操作機(jī)構(gòu)為CS6-2校驗(yàn):Ue=10KV=UewIe=2KAIgmax=1.8KAQy=512tQd=2
40、9.9712tI動穩(wěn)85KAIch=80.927KA所以選擇GN2-10/2000型隔離開關(guān)滿足要求。四、10KV棉一線回路中斷路器與隔離開關(guān)選擇:故斷路器選為SN10-10I型,其Ie=630A,Iekd=16KA,I動穩(wěn)=40KA, I熱穩(wěn)16KA ,t固分0.06S,t固合0.2S校驗(yàn):Ue=10KV=UewIe=630AIgmax=220AIekd=16KAI=6.3KAQy=162tQd=6.32tIdf40KAIch=16.07KA所以選擇SN10-10I型斷路器滿足要求。2、隔離開關(guān)選擇:GN6-10T/600型,其Ue=10KV,Ie=600A, I動穩(wěn)52KA ,I熱穩(wěn)20K
41、A校驗(yàn):Ue=10KV=UewIe=600AIgmax=220AQy=202tQd=6.32tIdf52KAIch=16.07KA所以選擇GN6-10T/600型隔離開關(guān)滿足要求。五、110KV系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線回路中斷路器與隔離開關(guān)選擇:1、因廠甲線Igmax=0.2KA,Ue=110KV,廠乙線Igmax=0.22KA,Ue=110KV故均選擇SW6-110型斷路器,其其Use=110KV,Ie=1200A, Eked=21KA I動穩(wěn)53KA ,I熱穩(wěn)21KA校驗(yàn):Use=110KV=HewIe=1200AIgmax=200AQy=212tQd=6.58392tIf53KAich=16.7915
42、KA所以選擇SW6-110型斷路器滿足要求。2、隔離開關(guān)選擇:GW4-110G(D)/1000型,其Use=110KV,Ie=1000A, I動穩(wěn)50KA ,I熱穩(wěn)14KA校驗(yàn):Use=110KV=HewIe=1000AIgmax=200AQy=142tQd=6.58392tIf50KAIch=16.7915KA所以選擇GW4-110G(D)/1000型隔離開關(guān)滿足要求。第四章 屋內(nèi)配電裝置的設(shè)計(jì)屋內(nèi)配電裝置的機(jī)構(gòu)型式與電氣主接一和電壓等級,母線容量、斷路器型式、出線回?cái)?shù)和方式,在無電抗器等有著密切的關(guān)系。此外,還與施工、檢修條件、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等因素有關(guān)。隨著新設(shè)備和新技術(shù)的采用,運(yùn)行、檢修經(jīng)驗(yàn)的
43、不斷豐富,配電裝置的結(jié)構(gòu)和型式將會不斷發(fā)展。發(fā)電廠和變電所中610KV屋內(nèi)配電裝置,按照其布置型式的不同,一般可分為三層、二層和單層式。三層式是將所有電氣設(shè)備按照輕重和接線順序分別布置于三層中,具有安全、可靠、占地面積小等優(yōu)點(diǎn),但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工時(shí)間長、造價(jià)較高、檢修和運(yùn)行不大方便。二層式是將所有電氣設(shè)備布置在二層中,與三層相比,它的造價(jià)較低,運(yùn)行和檢修方便,但點(diǎn)地面積有所增加。三層式和二層式均用于出線有電抗器的情況。單層式是將所有的設(shè)備布置在一層,適用于出線無電抗器的情況。單層式占地面積較大,如容量不太大,通常采用成套配電裝置以減少占地面積。35220KV的屋內(nèi)配電裝置,只有二層和單層式。屋
44、內(nèi)配電裝置的總體布置原則是:1、 既要考慮設(shè)備的重量,把最重的設(shè)備(如電抗器)放在底層,以減輕樓板荷重和方便安裝,又需要按照主接線圖的順序來考慮設(shè)備的連接,做至進(jìn)出線方便。2、 同一回路的電氣和導(dǎo)體應(yīng)布置在同一個(gè)間隔(小間)內(nèi),而各回路的間隔則相互隔離以保證檢修時(shí)的安全及限制故障范圍。3、 在母線分段處要用墻把各段母線隔開,以防止母線事故的蔓延,并保證檢修安全。4、 布置要盡量對稱,以便利操作。5、 充分利用各間隔的空間。6、 容易擴(kuò)建。屋內(nèi)配電裝置通常包括下列間隔:1)發(fā)電機(jī)。2)變壓器。3)線路。4)母線聯(lián)絡(luò)斷路器。5)電壓互感器和避雷器。此次設(shè)計(jì)項(xiàng)目中,因10KV系統(tǒng)有出線電抗器,故設(shè)計(jì)采用屋內(nèi)兩層式,母線和隔離開關(guān)裝在母線下面的敞開小室內(nèi),用隔板隔開,防止事故蔓延。斷路器和電抗器較笨重,設(shè)置在第一層,按雙列布置,中間為操作通道,斷路器和隔離開關(guān)的操作機(jī)構(gòu)集中在第一層打操作通道內(nèi)操作,操作比較方便,出線電抗器布置在小室內(nèi),設(shè)有通風(fēng)道改善冷卻條件。這種兩層通道式配電裝置,操作地點(diǎn)集中,巡視路線短。斷路器布置在一層,對檢修、運(yùn)行維護(hù)比較方便;母線單列
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