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文檔簡介
1、內(nèi)容提要我這次設(shè)計主要針對一次系統(tǒng)為主、二次設(shè)計為輔的原則,主要對2×200MW發(fā)電機組接線形式的選擇、220KV主接線形式的選擇、高壓斷路器、隔離刀閘的選擇、電壓互感器和電流互感器的選擇,以及進行了短路計算,并對發(fā)電機和變壓器的主保護進行了簡單的配置。在電力系統(tǒng)中,大、中型電廠起著舉足輕重的作用,一旦故障輕則引起大面積停電,重則可能引起電網(wǎng)崩潰。本次設(shè)計的電廠220KV變電站是豫北電網(wǎng)和河南主網(wǎng)聯(lián)系的紐帶,一旦發(fā)生事故將引起河南主網(wǎng)的解裂,所以對220KV變電站接線形式進行了詳細的分析比較,以期找到一種安全經(jīng)濟成熟的主接線形式。引言本次設(shè)計是在畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的基礎(chǔ)上進行的,依靠大專
2、三年所學(xué)的專業(yè)理論知識,結(jié)合自己參加工作幾年來的經(jīng)驗,旨在提高自己的技術(shù)理論水平,以達到理論聯(lián)系實際,學(xué)以致用的目的。本次設(shè)計參考電力工程電氣設(shè)計手冊、發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)分析、大型火力發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)等技術(shù)資料,對本設(shè)計進行經(jīng)濟技術(shù)上的選擇,主要是對電氣一次系統(tǒng)主接線及設(shè)備進行選擇。通過本次對發(fā)電廠發(fā)電機、變壓器、主接線的選擇及短路電流的計算、部分高壓設(shè)備的選擇,以達到理論聯(lián)系實際的目的。這次設(shè)計能夠順利完成,與指導(dǎo)老師的大力幫助是分不開的,同時也吸取了同學(xué)們的寶貴經(jīng)驗,在此向他們表示衷心的感謝。由于本人水平有限,設(shè)計中難免存在不足之處,希望大家不惜多加指正。2×200MW發(fā)電
3、廠電氣部分設(shè)計一、 原始資料:1發(fā)電廠類型:火力發(fā)電廠1、 本廠設(shè)計規(guī)模:根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃本廠 計劃安裝200MW汽輪發(fā)電機組兩臺,設(shè)計工作一次完成。2、 廠址地理條件:本廠廠址地勢平坦,平均海拔不超過50米,年最高溫度40度,本廠位于縣郊,距離負荷中心僅20余公里,供電半徑70公里,周圍有一些水泥廠,所以選擇應(yīng)選擇抗污能力強的電氣設(shè)備,并每年對220KV變電站進行帶電水沖洗。3、 系統(tǒng)參數(shù):當(dāng)裝機容量為2×200MW時,220KV母線系統(tǒng)正序阻抗為0.011;零序阻抗為0.03。根據(jù)系統(tǒng)220KV母線最低電壓為205KV,最高電壓為252KV。220KV引出線:根據(jù)用戶需要,工程引出線
4、為5回,發(fā)電機電壓無引出線向外供電。第一節(jié):發(fā)電機、主變壓器的選擇一、發(fā)電機的選擇:由火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程可知:1、 發(fā)電機的額定容量應(yīng)與汽輪機的額定出力相匹配;發(fā)電機的最大連續(xù)輸出容量應(yīng)與汽輪機的最大進汽量工況下的出力相匹配,其功率因數(shù)和氫壓均應(yīng)與額定值相同。2、 汽輪發(fā)電機的軸系自然扭振頻率應(yīng)躲開工頻及兩倍工頻。3、 汽輪發(fā)電機組應(yīng)有承受高壓輸電線出口單相重合閘能力。4、 發(fā)電機應(yīng)具有一定的吸收無功功率、調(diào)峰及失磁后短時異步運行的能力。5、 勵磁系統(tǒng)的參數(shù)、特性應(yīng)滿足電力系統(tǒng)各種運行方式的要求。6、 本廠設(shè)計規(guī)劃為2×200MW汽輪機組。經(jīng)選擇比較最終選擇QFSN2002型汽輪
5、發(fā)電機。其參數(shù):Pe=200MW Ue=15.75KV COS=0.85 n=98.7 接法YY Xd=22.2二、 主變的選擇容量:1、 主變壓器的容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外,還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大小;饋線回路數(shù)電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素,進行綜合分析和合理選擇。2、 單元接線時,變壓器的容量應(yīng)按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后,留有10的裕度來確定。3、 對于200MW發(fā)電機組一般采用發(fā)電機變壓器組單元接線。4、 我國國家標準GB1094電力變壓器確定R10容量系列。容量有100、125、160
6、、200、250、315KV.A等。本機采用發(fā)電機變壓器組單元接線。235-235×7(235-235×7)×10=240MV.A。相數(shù):1、 變壓器采用三相或單相,主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素;2、 在330KV及以下電力系統(tǒng)中,一般都應(yīng)選用三相變壓器。因為單相變壓器組相對來講投資大,占地多,運行損耗也較大,同時配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,也增加維修工作;因本廠靠近京廣鐵路,所以不必考慮運輸條件限制。臺數(shù):1、 變壓器是一種靜止電器,運行實踐證明他的工作是比較可靠的。一般壽命為20年,事故率較小。通常設(shè)計時,不必考慮另設(shè)專用備用變壓器。2、 容量為
7、200MW及以上的機組在技術(shù)經(jīng)濟合理時,可采用發(fā)電機、變壓器、線路組的 單元接線。3、 本廠是2×200MW機組,且只有一種電壓等級,故本次設(shè)計為發(fā)電機、變壓器單元接線。繞組數(shù)和連接方式:1、對于200MW以上機組,其升壓變壓器一般不采用三繞組變壓器;對于最大機組為200MW以上的發(fā)電機,由于機組容量大,額定電流及短路電流都很大,發(fā)電機出口短路器制造困難,價格昂貴,且對供電可靠性要求較高。所以,一般在發(fā)電機回路及廠用分支回路均采用分相封閉母線,而封閉母線回路中一般不裝置斷路器和隔離開關(guān)。2、對于200MW以上機組,其升壓變壓器一般不采用三繞組變壓器;變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)
8、電壓相位一致,否則,不能并列運行。我國110KV及以上電壓,變壓器三相繞組都采用“YN”連接;35KV以下高壓電壓,變壓器三相繞組都采用“D”連接;在發(fā)電廠和變電所中,一般考慮系統(tǒng)或機組的同步并列要求以及限制三次諧波對電源的影響等因素,根據(jù)以上繞組連接方式的原則,主變壓器接線組別一般都選用Y,d11常規(guī)接線。 調(diào)壓方式的確定:1、 與發(fā)電機作單元連接的雙繞組變壓器,可以由發(fā)電機調(diào)壓,一般不須有載調(diào)壓。本廠發(fā)電機變壓器組采用單元接線,故由發(fā)電機調(diào)壓。型號選擇:SFP7240000/220額定電壓 242000/15750高壓 242±2×2.5/100高壓分接范圍:±
9、;2×2.5低壓 15.75KV空載損耗:176KW負載損耗:653KW空載電流:0.36阻抗電壓:13三、 高壓廠變的選擇:1、 高壓廠用工作變壓器的容量應(yīng)按在各種運行情況下滿足廠用電的要求來考慮;2、 為保證廠用電的可靠性,大中型的電廠高壓廠用工作變壓器多采用分裂變壓器;3、 機組通過升壓變壓器直接送入較高的電力電網(wǎng),則從發(fā)電機的出口引線處直接引取高壓電源;4、 各機組的高壓廠用電系統(tǒng)應(yīng)該相對獨立,這一條對200MW以上的機組尤為重要;5、 高壓負荷一般都比較重要,為使工作與備用設(shè)備不會因母線故障而全部停運,設(shè)計中又將母線分為兩段,把互為備用的設(shè)備接于不同段上;6、 為給發(fā)電機組
10、正常啟動時提供電源,必須提供一啟動電源,為保證高壓廠用電系統(tǒng)的運行安全,設(shè)置廠用備用電源也是非常必要的7、 200300MW機組高壓廠用電源由發(fā)電機的出口引接,經(jīng)一臺分裂變壓器降壓后,分別向兩段高壓廠用母線供電,兩段母線間無聯(lián)絡(luò)開關(guān);8、 高壓廠用電線的啟動/備用電源來向高壓啟動/備用變壓器,與廠用變壓器一樣,高壓啟動/備用變壓器也采用分裂變壓器,兩個低壓繞組分別向兩個廠用母線供給啟動/備用電源。由于系統(tǒng)電壓變動范圍較大,一般高壓啟動/備用變壓器多采用有載調(diào)壓器,而發(fā)電機的出口電壓穩(wěn)定,高壓廠用變壓器多采用無載調(diào)壓變壓器。因為我本次設(shè)計的為200MW機組,所以高壓廠用電源直接由發(fā)電機的出口15
11、.75KV處引接,經(jīng)一臺分裂變壓器降壓為6.3KV后,分別向兩段高壓廠用母線供電。高壓廠用變壓器容量的選擇:設(shè)備額定容量KW#1高壓廠用變壓器#2高壓廠用變壓器A段B段重復(fù)容量KWA段B段重復(fù)容量KW臺數(shù)容量KW臺數(shù)容量KW臺數(shù)容量KW臺數(shù)容量KW給水泵循環(huán)水泵凝結(jié)水泵P1550010004301215500200043079301115500100043069305500430593012155002000430793011155001000430693055004305930引風(fēng)機送風(fēng)機磨煤機排粉機碎煤機P216001250780440310122160012501560880529012
12、21160012501560880310560011221600125015608805290112211600125015608803105600Sh=P1+0.85P2(KVA)12426.511690593012426.5116905930除塵變化水變公用變輸煤變灰渣變空壓機碎煤機水源變照明變S12508001000800100010003106302001111111250800800100010002005050111111112508001000800100031063057901250100022501111250100020024501630630SL=0.85S(KVA)42
13、92.54921.51912.52082.5535.5分裂繞組負荷1.1Sh+SL(KVA)17961.6517780.58435.515751.6513394.56523高壓繞組負荷(KVA)17961.65+17780.5-8435.5=27306.6515751.65+13394.5-6523=22623.15選擇分裂繞組變壓器(KVA)31500/200001150031500/2000011500高壓廠用變壓器的型號:SFFL31500/15使用條件: 戶外容量KVA: 31500/2000011500KVA額定電壓KV: 15750/63006300損耗KW: 空載 25KW 負載
14、 158KW阻抗電壓: 半穿越阻抗電壓 高壓低壓1 15.8% 高壓低壓2 16.6%空載電流%: 0.4接線組別: D,d0,d0高壓備用變壓器的選擇: 高壓備用變壓器因與高壓廠用變壓器的負荷相同,故容量形式基本相同:SFPFZL31500/220容量KVA: 31500/2×20000KVA 額定電壓KV: 220±7×1.488% 220/6.36.3KV損耗KW: 穿越運行時 負載 94.9KW 空載 54.4KW阻抗電壓%: 高壓低壓1 17.7% 高壓低壓2 17.7%空載電流%: 0.78接線組別: Yn,d11,d11第三節(jié) 電氣主接線的設(shè)計一、電
15、氣主接線的設(shè)計依據(jù)1、地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)一般接入110220KV系統(tǒng);2、發(fā)電廠的機組容量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃容量、負荷增長速度和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等因素來考慮,系統(tǒng)最大機組容量不超過系統(tǒng)容量的10/100;3、對于一類負荷,當(dāng)失去一個電源時應(yīng)保證不停電;對于二類負荷,當(dāng)失去一個電源時應(yīng)保證不全部停電;對于三類負荷可以只有一個電源;4、系統(tǒng)中應(yīng)有一定的備用容量,運行備用容量不應(yīng)少于10/100,以適應(yīng)負荷突增、機組檢修和事故停運三種情況。設(shè)計主接線時,還應(yīng)考慮檢修母線或斷路器時是否允許線路故障、變壓器或發(fā)電機停運、故障時允許切除的線路、變壓器和機組的數(shù)量等;5、對于35220KV配電裝置的接線方式,應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠
16、在系統(tǒng)中的地位、負荷情況、出線回路數(shù)、設(shè)備特點、配電裝置形式及發(fā)電廠的單機、單機容量及規(guī)劃容量等條件來設(shè)計;6、當(dāng)配電裝置在電力系統(tǒng)中居重要地位、負荷大、潮流變化大且出線回路數(shù)多時,宜采用雙母線或雙母線分段的接線方式;7、采用單母線或雙母線的110220KV配電裝置,當(dāng)斷路器為少油或壓縮空氣型時縮空氣型時,除斷路器有條件停電檢修外,應(yīng)設(shè)置旁路設(shè)施;當(dāng)220KV出線在4回及以上、110KV出線在6回及以上時,宜采用帶專用旁路斷路器的旁路母線。當(dāng)斷路器為SF6時,可根據(jù)系統(tǒng)的實際情況,有條件的可不設(shè)旁路設(shè)施;當(dāng)需要設(shè)置旁路設(shè)施,且220KV出線在6回及以上,110KV出線在8回及以上時,可采用帶專
17、用旁路斷路器的旁路母線;二、電氣主接線的基本要求可靠性:1、斷路器檢修時,應(yīng)不影響供電;2、線路、斷路器或母線故障時以及母線或母線隔離開關(guān)檢修時,盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間,并要保證對一類負荷及部分二類負荷的供電;3、盡量避免發(fā)電廠或變電站全部停電的可能;靈活性:1、主接線應(yīng)滿足調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性;2、調(diào)度時應(yīng)可以靈活的投入和切除發(fā)電機、變壓器和線路,調(diào)配電源和負荷,滿足系統(tǒng)在事故運行 、檢修運行方式及特殊運行方式下的調(diào)度要求:修時可以方便的停運斷路器、母線及其他繼電保護設(shè)備,進行安全檢修而不影響電網(wǎng)的運行和對用戶的供電;擴建時可以容易的從初期接線過度到最終接線,在不影響連續(xù)供電或
18、停電時間的情況下,投入新裝機組變壓器或線路而不互相干擾,并且對一次和二次部分改建的工作量最少;經(jīng)濟性:1、 主接線應(yīng)力求簡單,以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備;2、 繼電保護和二次回路不過于復(fù)雜,以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜;3、 能夠限制短路電流,以便選擇廉價的電氣設(shè)備或輕型設(shè)備;4、 能滿足系統(tǒng)安全和繼電保護要求;5、 發(fā)電廠投入系統(tǒng)的電壓等級一般不超過兩種;火電機組高壓接線可靠性的幾點特殊要求:1、 任何斷路器檢修時,不影響對系統(tǒng)的連續(xù)供電;2、 對于單機容量為200MW的電廠,在保證系統(tǒng)穩(wěn)定和發(fā)電廠不全停的條件下,允許切除兩臺以上機組。主接線形式:1、 單母線接線
19、只設(shè)一條母線,發(fā)電機和線路接在一條母線上。單母線接線具有簡單清晰、設(shè)備少、投資少、運行操作方便且有利于擴建等優(yōu)點,但可靠性和靈活性差。當(dāng)母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或檢修時,必須斷開全部電源,造成全廠停電;此外,在檢修斷路器,也應(yīng)停止該回路工作。這種接線只適用于6220KV系統(tǒng)中只有一臺發(fā)電機或一臺主變壓器,且出線回路數(shù)又不多的中、小型發(fā)電廠或變電所。故不采納。2、 單母線分段接線單母線分段接線用分段斷路器對單母線進行分段,可以提高供電可靠性和靈活性。對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路,由兩個電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障,分段斷路器自動將故障段隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停
20、電。這種接線廣泛用于中、小容量發(fā)電廠的610KV接線和6220KV變電所中并且一段母線檢修時會造成該母線上的發(fā)電機停運,這是不能允許的,故不采納。3、 單母線分段帶旁母接線在單母線分段接線的基礎(chǔ)上加裝一條旁路母線,可以在檢修出險斷路器時不致中斷該回路供電,提高了供電的可靠性。但倒閘操作復(fù)雜,可靠性差,對于出線回路數(shù)較多,容量較大的發(fā)電廠不能達到可靠性和靈活性的要求,故不采納。4、 雙母線接線雙母線接線具有兩組母線,每回線路都經(jīng)一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)分別和兩組母線相連,母線之間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器連接,有了兩組母線后運行的可靠性和靈活性得到了大大的提高。檢修任意母線時可以把全部電源和線路倒換到另
21、一條線路上,不會停止對用戶的供電。線路斷路器停電檢修時,可臨時用母聯(lián)斷路器代替。但必須將該回路短時停電,用“跨條”將斷路器遺留缺口接通,然后投入母聯(lián)斷路器向該回路供電,對可以短時停電的負荷比較合適。但操作比較復(fù)雜,須接“跨條”,安全可靠性差,同時并不能避免對線路的停電;雙母線接線使用設(shè)備多,配電裝置復(fù)雜,投資較多,在運行中隔離開關(guān)作為操作電器,容易發(fā)生誤操作。故不采納。5、 雙母線帶旁母接線在雙母線線接線方式的基礎(chǔ)上增加 旁路母線的接線方式不僅具有雙母線的所有優(yōu)點,而且可以不免雙母線檢修斷路器時必須進行短時停電的缺點,充分保證供電的可靠性。對于出線較多的變電站由于斷路器檢修故障較多,母聯(lián)斷路器
22、長期被占,對變電站的安全不利??梢栽黾右粭l旁路斷路器替代檢修或故障的斷路器,由于現(xiàn)在220KV線路保護都采用微機保護,跟改定植十分方便,使旁路斷路器可以發(fā)揮很大的作用。可見雙母線帶旁母接線方式具有供電可靠,檢修方便,調(diào)度靈活等優(yōu)點。故在我省大中型發(fā)電廠和變電站中廣泛應(yīng)用,積累了長期運行經(jīng)驗。但該接線方式隔離開關(guān)較多,在運行中隔離開關(guān)作為操作電器,容易發(fā)生誤操作,必須配備防誤閉鎖裝置。當(dāng)母線故障時必須切除較多電源和線路,對于特別重要的大型發(fā)電廠和樞紐變電站是不允許的。6、 一臺半斷路器接線方式每兩個回路用三臺斷路器接在兩組母線組成一個半斷路器接線。運行時,兩組母線和全部斷路器都投入工作,形成多環(huán)
23、狀供電,具有較多的供電可靠性和靈活性,任一母線故障或檢修均不致停電;除聯(lián)絡(luò)斷路器故障時與其相連的兩回線路短時停電外,其他任何斷路器故障或檢修時都不會中斷供電;甚至兩組母線同時故障或檢修時,仍不會造成系統(tǒng)解列裂。該接線運行方便,操作簡單,隔離開關(guān)只在檢修時作為隔離電器,不作為操作電器,提高了安全性。為進一步提高接線可靠性,并防止聯(lián)絡(luò)斷路器故障可能同時切除兩組電源線路,可盡量把同名元件布置在不同串上,同名元件分別接入不同母線,即將變壓器和出線同串交叉布置,但必須增加配電裝置間隔。該接線方式運行靈活,可靠性高,但須增加較多斷路器,占地面積較大,繼電保護配置復(fù)雜,經(jīng)濟性較差。一臺半斷路器和雙母線帶旁母
24、接線的技術(shù)經(jīng)濟比較:項目雙母線帶旁母一臺半斷路器可靠性1檢修一條母線只停一半線路1檢修和故障相重合的情況下停運的回路不超過兩回;靈活性1現(xiàn)在高壓輸電多采用雙回路供電,一條母線故障可不停止供電,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定;2改變運行方式時要進行倒閘操作,檢修斷路器時要進行旁路操作;1多為環(huán)網(wǎng)供電,調(diào)度靈活,單停運一個回路需操作兩臺QF,母線故障時接線內(nèi)潮流變化大;2QS只作為檢修電器,不作為操作電器,處理事故時用QF操作,清除故障迅速,檢修QF時不需要帶旁路操作;經(jīng)濟性1、 一臺半斷路器接線的常規(guī)布置應(yīng)用發(fā)電廠時為適應(yīng)現(xiàn)場情況常需改變配電裝置布置形式擴大占地面積;2、 雙母線帶旁母接線方式能適應(yīng)縱向布置的大
25、機組出線位置而不需擴大占地面積;設(shè)備投資:8個回路時兩種接線相等;7個回路及以下時,雙母帶旁母較貴;9回及以上時一臺斷路器較貴;占地面積:當(dāng)一個半斷路器接線為三列式順序布置時,因一個間隔可以有雙側(cè)出線占地面積較雙母帶旁母接線減少面積40,當(dāng)為交替布置或單列布置時,兩種接線方式占地面積接近;繼電保護及二次回路復(fù)雜性1、 保護配置相對簡單;2、 應(yīng)用于發(fā)電廠時發(fā)變組斷路器與線路公用的斷路器只需在單元室控制;3、 母線隔離刀閘的閉鎖回路較復(fù)雜;4、 當(dāng)回路進行母線切換時需切換電流互感器只需在單元室控制;1、每個回路連接兩臺QF,保護回路復(fù)雜,不容易實現(xiàn);2、應(yīng)用于發(fā)電廠時發(fā)變組斷路器于線路公用的斷路
26、器只能在單元室控制,在網(wǎng)絡(luò)控制室還要設(shè)置斷路器信號,比較麻煩;總結(jié):經(jīng)過對以上兩種接線方式的綜合比較,我認為雙母線帶旁母接線方式比較適合本次設(shè)計的要求,故采納雙母線帶旁母接線方式作為220KV變電站的主接線。第四節(jié) 電器設(shè)備的選擇一 電器設(shè)備選擇的一般條件1、 按正常工作條件選擇電器1 所選電器允許最高工作電壓Ualm不得地獄所接電網(wǎng)的最高運行電壓Usm;2 所選電器的額定電壓UN不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓UNS的條件選擇;3 電器的額定電流應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax;4 還應(yīng)考慮電器安裝地點的環(huán)境;2、 按短路情況校驗1 短路電流通過電器是,電器各部件溫度應(yīng)
27、不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為I2ttQk;2 滿足動穩(wěn)定的條件為:電器允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值ies短路沖擊電流幅值ish;3 驗算熱穩(wěn)定的計算時間tk為繼電保護動作時間tpr和相應(yīng)斷路器的全開斷時間tab之和;二 一般原則:1、 應(yīng)滿足正常運行、檢修、短路和過電壓時的要求;2、 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗;3、 應(yīng)力求技術(shù)先進、經(jīng)濟合理;4、 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種;5、 應(yīng)選用性能完善并經(jīng)正式鑒定合格的優(yōu)良產(chǎn)品;三 技術(shù)條件:1、 選用電器的最高允許電壓不低于該回路的最高運行電壓;2、 選用電器的額定電流不低于所在回路各種運行方式下的持續(xù)工作電流;3、 選用電器的機械荷載應(yīng)大于電器引出線在
28、正常和短路時的最大作用力;4、 選用電器應(yīng)按最大可能通過的短路電流進行動熱穩(wěn)定效驗;5、 在工作電壓和過電壓的作用下,電器的內(nèi)外絕緣應(yīng)保持必要的可靠性。四 高壓斷路器的選擇:安裝場所電壓等級可選擇形式須注意的技術(shù)特點發(fā)電機回路U10.5KV中小型機組少油式斷路器額定電流小、短路電流小大型機組FS6斷路器專用空氣斷路器額定電流大、短路電流大,要求開斷大電流配電裝置35KV及以下少油式斷路器多油式斷路器真空斷路器SF6斷路器多用于屋內(nèi)或成套開關(guān)柜應(yīng)注意重合閘的影響110KV330KV少油斷路器空氣斷路器SF6斷路器開斷220KV空載長線路時,過電壓水平不應(yīng)超過允許值,開斷無重燃330KV及以上少油
29、斷路器SF6斷路器當(dāng)采用單相重合閘時或綜合重合閘時,斷路器能在一定的程度上限制操作過電壓;分閘時間短開斷時無重燃1、 額定電壓選擇 UNUNS2、 額定電流選擇 INImax3、 開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流Inbr,不應(yīng)小于實際開斷瞬間的短 路電流周期分量Ipt,即 INbrIpt 當(dāng)斷路器的Inbr教系統(tǒng)短路電流大很多時,也可用次暫態(tài)電流I”4、 短路關(guān)合電流的選擇斷路器的額定關(guān)合電流iNcl不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值ish,即 iNclish5、 熱穩(wěn)定校驗I2tQk6、 動穩(wěn)定校驗iesish經(jīng)過科學(xué)的計算和綜合比較,確定#1、#2發(fā)變組出口斷路器為: SW6220/12006
30、KV電源斷路器選擇: SN1010III/20006KV備用電源斷路器:SN1010/2000220KV系統(tǒng)母聯(lián)斷路器:SW6220/1200五、導(dǎo)體的選擇1、 選擇條件(1) 應(yīng)能滿足正常工作電流的需要;(2) 電流分布均勻;(3) 機械強度高;(4) 散熱良好;(5) 電暈起始電壓高;(6) 安裝檢修方便;(7) 連接方便;2、 導(dǎo)體的選擇和校驗(1) 最大工作電流校驗(2) 經(jīng)濟電流密度校驗;(3) 動穩(wěn)定校驗;(4) 熱穩(wěn)定校驗;(5) 電暈校驗;3、 選擇結(jié)果6KV母線: 矩形、單條、豎放100×8鋁母線220KV母線:管母,LGJ500/35 六、隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)的
31、選擇應(yīng)根據(jù)配電設(shè)備的布置和使用特點,進行綜合比較確定:6KV側(cè)隔離開關(guān):GN210/200085發(fā)電機出口隔離開關(guān):GN2120/10000發(fā)變組出口隔離開關(guān):SW6220D/100050220KV線路隔離開關(guān)不要接地的隔離開關(guān): SW6220/100050七、電流互感器的選擇 6KV側(cè)電流互感器:LMC10型屋內(nèi)電流互感器,變比為3000/5 220KV電流互感器:LCWB7220W1八、電壓互感器的選擇:廠用電6KV母線電壓互感器:JDZJ6型6KV電壓互感器熔斷器:RD6型220KV母線電壓互感器:JCC5220W1 九、避雷器的選擇: 220KV避雷器型號:Y1W100/2606KV母
32、線氧化鋅避雷器:.Y2.5W7.6/19第五節(jié) 短路電流的計算一、 短路電流的計算目的:1、 選擇載流導(dǎo)體;2、 選擇配電設(shè)備;3、 選擇繼電保護裝置和進行整定計算;4、 選擇有效的限流措施;二、 進行短路計算的基本條件:1、 正常工作時三相系統(tǒng)對稱運行;2、 所有電源電動勢相位角相同;3、 短路瞬間短路電流最大;4、 母線電抗忽略不計;三、 限流措施:1、 發(fā)電廠和變電所(1) 出線裝設(shè)電抗器;(2) 采用分裂變壓器; 四、短路計算結(jié)果: 短路點: 220KV母線 f1發(fā)電機出口 f26KV廠用母線 f3 計算結(jié)果: 短路點f1f2f3短路電流10.23985.518516.77第六節(jié) 發(fā)電
33、機變壓器的繼電保護配置發(fā)電機的保護配置一、 對于200MW機組的發(fā)電機,應(yīng)對下列故障及不正常工作狀態(tài)作出響應(yīng):1、 定子繞組的相間短路;2、 定子繞組的單相接地;3、 定子繞組的匝間短路;4、 定子繞組過負荷;5、 轉(zhuǎn)子過負荷;6、 勵磁回路一點接地和兩點接地;7、 發(fā)電機勵磁降低或消失;8、 汽輪機主汽門突然關(guān)閉而使發(fā)電機轉(zhuǎn)入調(diào)相機運行;9、 防止發(fā)電機靜子冷卻水中斷使發(fā)電機過熱而損壞;10、 發(fā)電機非全相;11、 發(fā)電機出口電壓互感器斷線監(jiān)視和保護斷線閉鎖;二、 對應(yīng)裝設(shè)以下保護:1、 發(fā)電機縱差動保護;2、 定子接地保護;3、 定子匝間保護;4、 發(fā)電機過負荷保護(對稱和不對稱過負荷);
34、5、 轉(zhuǎn)子過負荷保護;6、 轉(zhuǎn)子一點接地和兩點接地保護;7、 失磁保護;8、 逆功率保護;9、 發(fā)電機斷水保護;10、 發(fā)電機非全相保護;11、 15.75KV電壓回路斷線;變壓器的繼電保護一、 為了防止電力變壓器出現(xiàn)下列故障及異常運行方式,應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)相應(yīng)的繼電保護裝置:1、 繞組及引出線的相間短路故障和在中性點直接接地時的單相接地短路;2、 繞組的匝間短路;3、 外部相間短路引起的過電流;4、 中性點直接接地電網(wǎng)外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓;5、 過負荷;6、 油面降低;7、 變壓器溫度升高和冷卻系統(tǒng)故障;8、 防止變壓器鐵芯過飽和損壞;二、 對于0.8MVA及以上的油浸式變
35、壓器和0.4MVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器,均裝設(shè)瓦斯保護;當(dāng)變壓器殼內(nèi)故障或油面下降時應(yīng)瞬時動作于信號;當(dāng)出現(xiàn)大量瓦斯時,應(yīng)動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。三、 對變壓器引出線、套管及內(nèi)部短路故障,應(yīng)按以下規(guī)定裝設(shè)相應(yīng)的保護:1、 對發(fā)電機變壓器組,當(dāng)發(fā)電機與變壓器之間有斷路器時,應(yīng)裝設(shè)單獨的縱差保護;2、 當(dāng)變壓器縱差保護對單相接地短路靈敏性不符合要求時,可增設(shè)零序電流保護;四、 本次設(shè)計中主變壓器的保護:1、 主變壓器差動保護;2、 主變壓器瓦斯保護;3、 主變壓器零序保護;4、 過激磁;5、 主變壓器冷卻器全停;五、 本次設(shè)計中高壓廠變的保護:1、 高廠變差動;2、 高廠變瓦斯;3、 高
36、廠變過流;六、 高壓備用變壓器的保護與高壓廠變的保護基本相同,另外還有220KV零序過流保護、220KV斷路器失靈保護、有載調(diào)壓瓦斯保護、冷卻器全停保護。七、 發(fā)電機變壓器組的保護:1、 發(fā)變組差動;2、 阻抗;3、 失靈保護;第七節(jié)、配電裝置與防雷保護配電裝置按電器裝設(shè)地點的不同,分為屋內(nèi)和屋外配電裝置。本次設(shè)計屋內(nèi)配電裝置主要選用成套配電裝置,這是因為本地環(huán)境惡劣,設(shè)備運行條件較差。220KV配電裝置選用屋外式。6KV廠用電系統(tǒng)選用屋內(nèi)配電裝置,布置形式選兩層。220KV配電裝置要選用能夠抗8級地震的裝置。220KV母線選用管形母線,管形母線一般安裝在柱形絕緣子上,母線不會搖擺,相間距離減
37、小,可節(jié)省占地面積。但管形母線易產(chǎn)生微風(fēng)共振和存在端部效應(yīng),對基礎(chǔ)不均勻下沉比較敏感,應(yīng)采用傾斜的V型絕緣子串將管形母線掛在母線構(gòu)架上,也可提高抗震能力。少油斷路器安裝在0.51m的混凝土基礎(chǔ)上,檢修比較方便,抗震性能好。發(fā)電廠如果發(fā)生雷擊事故,可能會使變壓器及其他電器等主要設(shè)備發(fā)生損壞,造成大面積停電,因此,發(fā)電廠,必須裝設(shè)防雷保護。為了防止雷直擊發(fā)電廠應(yīng)裝設(shè)避雷針,裝設(shè)避雷針的原則:1、 所有被保護設(shè)備均應(yīng)處于避雷針的保護范圍之內(nèi),以免遭受雷擊。2、 雷擊避雷針時,應(yīng)防止避雷針至被保護設(shè)備發(fā)生反擊。對于220KV系統(tǒng),可以將避雷針裝設(shè)在配電裝置的構(gòu)架上;發(fā)電廠廠房一般不裝設(shè)避雷針,以免發(fā)生
38、反擊和引起繼電保護誤動作。發(fā)電機與主變壓器之間裝設(shè)一避雷器,主變壓器與發(fā)變組出口斷路器之間裝設(shè)一避雷器。主變壓器與高備變中性點應(yīng)裝設(shè)避雷器以保護中性點絕緣。高備變的高壓側(cè)裝設(shè)一避雷器;6KV廠用電母線 A、B段分別裝一避雷器。第八節(jié) 380V照明段 380V照明段分為、兩段,主要供全廠的工作照明。為了保證其供電可靠性,選用兩臺照明變,分別從#1、#2機引出。照明、段安裝有明聯(lián)開關(guān),正常情況下明聯(lián)開關(guān)斷開,照明、段分段運行。選用照明變的型號為:S7200/6;接線組別:Y,yn0. 380V照明、段系統(tǒng)圖見(圖2)參考文獻電力工程電氣設(shè)計手冊發(fā)電廠電氣部分電力系統(tǒng)分析大型火力發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)附錄
39、一、 短路電流的計算1) 首先進行網(wǎng)絡(luò)的化簡和各元件參數(shù)計算,繪制系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)。設(shè):SB=1000MWA UB=Uar.n且 E1a*=E2*=E3*=1X1=Xd×(SB/SN)=0.222×1000/(200/0.85)=0.9435X1=X3=0.9435X2=(US%/100)×(SB/SN)=0.131×(1000/240)=0.5458X2=X4=0.5458X5=0.4×50×(1000/2302) =0.378 系統(tǒng) #1主變 #2主變#1發(fā)電機 #2發(fā)電機上圖可化簡為: E3* X5 f1 X2 X4 f2 X1 X
40、3 E1* E2* a) 短路點f1在220KV母線側(cè)時,簡化網(wǎng)絡(luò)如下圖 E3* E3* a側(cè) X5 X5 f1 f1 X6 X7 b側(cè) X8 E1* E2* E4* X6=X1+X2 =0.9435+0.5458 =1.4893X7=X6=1.4893X8=(1/2)·X7 =0.74465E4*=(1×1.4893+1×1.4893)/(1.4893+1.4893) =1INa=SB/(1.732·UB)=1000/(1.732×230)=2.51KAINb=(2×200/0.85)/(1.732×230) =470/(
41、1.732×230) =1.18KAI*=1/X5 =1/0.378 =2.6455Xjsb=X8×(SN/SB) =0.74465×(2×200/0.85)/1000=0.35查電力系統(tǒng)分析(長沙電力學(xué)院)附錄圖1的運算曲線,可得:I*(0)=3.05I*(0.2)=2.45歸算至短路點處230KV各等值電源的短路電流有效值為:Ia=I*·(SB/1.732Uav.n) =2.6455×1000/(1.732×230) =6.64KAIb=3.05INb =3.05×1.18 =3.599KA計算電抗Xjs短路電
42、流標幺值I*短路電流有名值IA側(cè)0.3782.64556.64B側(cè)0.353.053.599總和10.239取Kimp=1.8,則短路處的沖擊電流:Iimp=1.8×1.414I =1.8×1.414×10.239 =26.06KAb) 當(dāng)短路點在f2一臺發(fā)電機出口15.75KV側(cè)時,簡化網(wǎng)絡(luò)圖如下: X5 a側(cè) X7 f2 X2 X6 f2 b側(cè) X1 X1X6=X3+X4 =0.9435+0.5458 =1.4893X7=X2+X5X6 =0.5458+0.3781.4893 =0.5458+(0.378×1.4893)/(0.378+1.4893)
43、 =0.8473Id=1/X7 =1/0.8473 =1.18INa =1000/(1.732×15.75) =36.658Xjsf2b=X1·(SN/SB) =0.9435×(200/0.85)/1000 =0.222IN2b=(200/0.85)/(1.732×15.75) =8.625KA查電力系統(tǒng)分析(長沙電力學(xué)院)附錄1可得:I*(0)=4.9 I*(0.2) =3.5Ia=Id·IN2a =1.18×36.658=43.256Ib=I*(0)·IN2b =4.9×8.625 =42.2625計算電抗Xj
44、s短路電流標幺值I*短路電流有名值IA側(cè)0.84731.1843.256B側(cè)0.94354.942.2625總和85.5185一臺發(fā)電機出口處f2短路處的沖擊電流:Iimp=1.414×1.8·I總 =1.414×1.8×85.5185 =217.662KAc) 當(dāng)短路點f3在廠用電6KV母線側(cè)時,簡化網(wǎng)絡(luò)圖如下: X7 X9 f3 X1 X8 f3X8=(US%/100)/(SB/SN) =(15.8/100)/(1000/31.5) =5.016X9=(X7X1)+X8 =(0.84730.9435)+5.016 5.4624Id=1/X9=1/5.
45、4624 =0.183I=Id·IN3 =0.183×1000/(1.731×6.3) 16.77短路沖擊電流:Iimp=1.414×1.8·I =1.414×1.8×16.77 =42.689KA二、 電器設(shè)備的選擇校驗:(1) 6KV側(cè)母線的選擇校驗: 按持續(xù)工作電流選擇母線:Imax=(20×0.7)/(1.732×6.3)=1.283KA=1283A溫度修正系數(shù): K40°=0.81長期發(fā)熱允許電流選擇截面,查表:選用單條100×8矩形鋁母線,豎放允許電流為1682A。Kial
46、=0.81×1682=1362.42AImax=1283A 熱穩(wěn)定校驗:周期分量的熱穩(wěn)定:Qp=(I2+10I2tk)/12 =(16.772+10×16772+16772)/12 =281.23(KA)2S查表鋁材料的比熱系數(shù)為 C=87 Ks=1.04Smin=KsQk/C=281.23×1.04×100/87=196.575mm2800mm2所以滿足熱穩(wěn)定要求。 動穩(wěn)定校驗: 6KV側(cè)短路沖擊電流 ish=iimp=1.414×1.8I=1.414×1.8×16.77=42.689KAh=100mm b=8mm a=0
47、.25mm L=1.2m 母線相間應(yīng)力: fph=1.73×10-7×ish2/a=1.73×10-7×(42.689×103)2/0.25 =1261(N/m) 查表鋁導(dǎo)線最大允許應(yīng)力: al=70×106Pa W=bh2/6=0.8×102/6=13.33cm2 ph=fph·L2/(10W)=1261×1.22/(10×13.33×10-6)=13.62×106Paal=10×106Pa所以滿足動穩(wěn)定要求。(2) 6KV斷路器選擇: 最大持續(xù)工作電流Imax=
48、1.05×20/(1.732·UN)=1.05×20/(1.732×6.3)=1.9245KA=1924.5A 根據(jù)廠用電斷路器的UN,Imax及安裝在屋內(nèi)的要求,查表5,可選SN1010/2000型少油斷路器; 6KV側(cè)的短路電流值為:I=16.77KA,I0.5=16.77KA,I1.0=16.77KA。 周期分量熱效應(yīng): Qp=(I2+10Itk/2+Itk2)/12=(16.772+10×16.772+16.772)/12=281.23(KA)2·S 由于tk1故不計非周期分量熱效應(yīng)。 短路電流引起的熱效應(yīng):Qp=Qk=281.23(KA)2·S 沖擊電流:ish=1.8×1.414I=2.55×16.77=42.76KA斷路器選擇結(jié)果表:計算結(jié)果SN1010/2000UNS 6.3KVUNS 10KVImax 1924.5AIN 2000AI 16.77KAInbr 43.3KAIsh 42.76KAINd 130KAQk 281.23(KA)2·SIt2·t=43.32×4=7499(KA)2Sish 42.76K
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