發(fā)電廠電氣一次部分設計-2×300MW

南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計第第4頁共30頁引 言發(fā)電廠的設計需要考慮諸多復雜的條件因素，本設計是一種簡單的整體設本次設計是在課程設計任務書的基礎上，以熊信銀主編的<<發(fā)電廠電氣部分>>專業(yè)理論知識為依托，翻閱及參考了相關的電氣設計資料。電氣設計、運行管理和科研工作，奠定必要的理論基礎。本設計是對2×300MW6000MW1、系統(tǒng)與負荷資料分析系統(tǒng)中的地位和作用。設計電廠為大型凝氣式火電廠，其容量為2×300=600MW,最大單機容量為300MW行后，將占電力系統(tǒng)總容量8%~15%10%主導作用和主導地位，主要供給地區(qū)用電。發(fā)電廠運行方式及年利用小時數(shù)直接影響著主接線設計。從年利用小時數(shù)看，該電廠年利用小時數(shù)為5000h/年；又為火電廠，所以該發(fā)電廠為帶基荷的發(fā)電廠，在110KV220KV110KV8110MW,最大年利用小時數(shù)為4000h/a104500h/a,其可靠性要求2、電氣主接線、主接線方案的選擇方案擬定的依據(jù)面。安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要可靠性定量計算。故等特殊狀態(tài)下操作方便、調度靈活、檢修安全，擴建、發(fā)展方便。省、占地面積少、電能損耗少、年費用（投資與運行）為最小。110KV8I以保證其供電的可靠性和靈活性。220KV電壓級：出線回路數(shù)10回且為I級負荷，應采用雙母帶旁路或一臺半。各電壓等級接線形式的擬定根據(jù)對原始資料的分析，現(xiàn)將各電壓等級可能采用的較佳方案列出。進而，以優(yōu)化組合方式，組成最佳可比方案。110KV8I為實現(xiàn)不停電檢修出線斷路器，可采用單母線分段帶旁路或雙母線接線形式。220KV電壓等級：出線為10300MW220KV220KV主接線方案的擬定擬定兩種方案：方案一：220KV側采用雙母帶旁路接線，110KV側采用雙母接線。方案二：220KV側采用雙母帶旁路接線，110KV側采用單母分段帶旁路接線。主接線方案的比較與選擇現(xiàn)對這兩個方案進行綜合比較如表2.1方案方案方案一方案二項目可靠性1）220KV采用雙母帶旁路，110KV1）220KV采用雙母帶旁路，可靠性高采用雙母線接線，可靠性較高2)110KV側采用單母分段帶旁路，對于出線回路數(shù)多帶一級負荷來說，可靠性低；靈活性1）各電壓級接線方式靈活性都好；1)220KV電壓級接線方式靈活性好2）220KV電壓級接線易于擴建。3）110KV電壓級用聯(lián)絡變壓器連線不多時有足夠多的靈活性接，靈活性好經(jīng)濟性設備都比1）110KV設備相對少，投資較較多，投資較大，經(jīng)濟性差；??；2）220KV設備都比較多，投資南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計本設計主要考慮主接線的可靠性和靈活性，經(jīng)濟性只做參考，所以通過比較，現(xiàn)確定第一方案為設計最終方案。其設計簡圖見圖2.18回出線

主接線簡圖

10回出線110KV220KVT-3SSPSO-360000/220

#T-1SFP7-360000/220

#主變T-2SFP7-360000/220接廠用電T-4SSPSO-360000/220

接廠用電

#發(fā)電機1QFS-300-2T-5接廠用電SFF7-40000/18

#發(fā)電機2QFS-300-2接廠用電

T-6SFF7-40000/18圖2.1主接線簡圖、主變壓器的選擇與計算、發(fā)電機型號的確定根據(jù)設計書的要求選用的發(fā)電機容量為 300MW，選擇發(fā)出的電壓為8KV，所以選擇發(fā)電機型號為QFSN-300-2。具體參數(shù)如表2.2表2.2 所選發(fā)電機組的型號與參數(shù)額定發(fā)電機 型號 電(KV)G-1G-2 QFS-300-2 18

額定功率(MW)300

額定功率電流因數(shù)(A)113200.85

電抗(%)16.7

(%)98.65第5頁共30頁南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計第第22頁共30頁、變壓器容量、臺數(shù)和型式的確定原則單元接線的主變壓器容量的確定原則單元接線時主變壓器應按發(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。采用擴大單元接線時，應盡可能采用分裂繞組變壓器，其容量亦應按單元接線的計算原則算出的兩臺機容量之和來確定。連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡變壓器的確定原則應根據(jù)300MW發(fā)電機來選擇聯(lián)絡變壓器，又為了布線方便，只選兩臺自耦聯(lián)絡變。變壓器臺數(shù)的確定原則2考慮到本電廠有2臺300MW發(fā)電機，且電廠和系統(tǒng)有較強聯(lián)系，故220KV電壓等級接兩臺主變壓器。主變壓器型式的確定原則330KV125MW300MW綜上，該電廠接于330KV以下電力系統(tǒng)，變壓器相數(shù)選三相；又該發(fā)電廠最300MW，則選雙繞組變壓器加聯(lián)絡變。110KV壓器的接線方式為“YN”YN，d11、主變壓器的選擇與計算線。主變壓器的選擇與兩臺300MW機組相連的主變壓器容量和型式一樣，其每臺的容量：P 300S 110% N 6%110%

6%

364.94MVA，選擇等級N cos 0.85360MVA的三相雙繞組升壓變壓器，具體型號選擇SFP7-360000/220，其參數(shù)見表。聯(lián)絡變壓器的選擇根據(jù)聯(lián)絡變壓器容量的確定原則可知，聯(lián)絡變壓器的總容量為300/0.85=352.94MVA，選擇最接近標準容量為360MVA360MVA的三相三繞組降壓自耦變壓器，具體型號選擇SSPSO-360000/2202.3。廠用變壓器的選擇15.75/6.3/6.3SFF-31500/15.752.3100MW—300MW6KV300MW18KV18/6.3/6.3，300×6%/0.85=21.176MVASFF7-40000/182.3。表2.3所選變壓器的型號及參數(shù)變變額定電壓(KV)短路空載聯(lián)型號 額定容壓阻抗電流結（KVA）中/器高壓低壓(%)(%)組主變SFP7-36002422.5×2%低壓T-136000014.30.28YNd1100/22018T-2高中13.1SSPSO-3242121高低YN,yn0T-36000/223600002%0.515.7511.96d11T-40中 低19.2全SFF7-4000 400000/20/18×2000018×2%6.3/T-5T-6穿越9.5半穿越15.30.8D,d0-d06.3全15.75T-7SFF-315006.3/穿越半穿越31500 2.5 × 1.45 D,d0-d0T-8/156.32%9.516.6、廠用電接線方式的選擇對廠用電接線的基本要求一般要求外，尚應滿足：可能地使切換操作簡便，啟動（備用）電源能在短時內(nèi)投入。盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障影響范圍，并應盡量避免引起全廠停電事300MW運或其輔助機械的電氣故障，不應影響到另一臺機組的正常運行。供電，須結合遠景規(guī)模統(tǒng)籌安排，盡量便于過渡且少改變接線和更換設備。300MW進性、經(jīng)濟合理，保證機組安全滿發(fā)地運行。火力發(fā)電廠廠用電接線的設計原則并積極慎重地采用新技術、新設備，使其具有可行性和先進性。60MW3KV100MW—300MW6KV300MW10KV100MW—300MW6KV高壓電壓等級。380/220V廠用電接線形式的擬定依據(jù)對廠用電接線的基本要求，在本次設計中，廠用電接線采用單母線分6KV380V廠用工作電源從發(fā)電機出口端引接，通過分裂繞組廠用高壓變壓器給6KV15.75KV6KV2.2T-3SSPSO-360000/220#T-3SSPSO-360000/220#T-1SFP7-360000/220#主變SFP7-3600000T-6SFF7-40000/18T-4聯(lián)絡變SSPSO-360000/220#發(fā)電機1QFS-300-2T-5SFF7-#發(fā)電機2QFS-300-240000/186KV1A6KV1B6KV2A 6KV2BT-7SFF-31500/15T-8SFF-31500/156KV備用段16KV電源段6KV備用段2柴油發(fā)動機圖2.2 廠用電接線圖、主接線中設備配置的的一般規(guī)則介紹一下。設備選擇的原則新技術以使主接線具有可靠性和先進性。設備的擺放原則設備的擺放的主接線的可靠性和經(jīng)濟性以及系統(tǒng)的安全性有一定影響，因減少占地面積，以降低投資。3、短路電流的計算短路計算在設計發(fā)電廠主接線的過程中有著重要作用，它為電氣設備的選因此，對短路事故的計算是非常有必要的，而且是必須進行一項工作。、短路計算的一般規(guī)則（510式，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。作用對異步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。6KV10KV除其母線與母線隔離開關之間隔離板前的引線和套管的計算短路點選擇在電抗器前外，其余導體和電器的計算短路點選擇在電抗器后。兩相短路嚴重時，則應按嚴重的情況計算。短路電流的計算中，常采用以下假設和原則：正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；所有電源的電動勢相位角相同；120隨電流大小變化而變化；同步電機都具有自動調整勵磁裝置（包括強行勵磁；短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；阻都忽略不計；器件的參數(shù)都取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調整范圍；輸電線的電容略去不計；、短路電流的計算極為嚴重的影響。為此，在設計主接線時，應計算短路電流。損耗，為發(fā)電廠的經(jīng)濟運行提供依據(jù)。220KV個；短路類型定為對系統(tǒng)影響最為嚴重的三相短路。短路電流計算的結果如表短短路點編號短路基準點平電流均電I壓 B(KA)(kv)分支額定電流IN(KA)短路電流標么值短路電流值分線稱支名分支電抗xjs0s0.1s1s2s4s0s0.1s1s2s4sd1230K0.75V 3無限大系統(tǒng)300MW發(fā)電機分支無限大系統(tǒng)300MW發(fā)電機分支0.0330.7530.3061.7723.533.0330.1020.753d2115KV1.5060.943.5543.1所示，詳細計算過程見附錄Ⅰ。3.3、短路電流計算表短路電流計算表如表3.1：30.30322.822.352.342.336.265.364.174.15480414.7651.101.041.091.211.213.923.703.894.324.323346466287224、電氣設備的選擇用新技術，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。、電氣設備選擇的一般原則的設備，使其具有先進性；應按當?shù)丨h(huán)境條件對設備進行校準；所選設備應予整個工程的建設標準協(xié)調一致；同類設備應盡量減少品種；下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應經(jīng)過上級批準。、電氣設備選擇的條件正確的選擇電器是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條必須按正常條件下進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。按正常工作條件選擇電器Ualm≥Usm。一般情況下，當額定電壓在220KV及以下時電器允許最高工作電壓Ualm是330KV—500KV1.1UN1.1UNsUN≥UNs。IN是指額定周圍環(huán)境溫度下，電器的長期IN應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IN≥Imax。由于發(fā)電機、調相機和變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應Imax1.05Imax（1.3-2；母聯(lián)斷路器Imax；ImaxImax慮事故時由其他回路轉移過來的負荷。類和形式的選擇。按當?shù)丨h(huán)境條件校驗1%。當最高工作電壓不能滿足要求時，應采取高原型電器，或采用外110KV當污穢等級超過使用規(guī)定時，可選用有利于防污的電瓷產(chǎn)品，當經(jīng)濟上合理時可采用屋內(nèi)配電裝置。我國目前生產(chǎn)的電器使用的額定環(huán)境溫度為40℃，如周圍環(huán)境溫度高于但≦60℃）1℃1.8%進行+40℃0.5%，20%。按短路情況校驗短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電器時,電器各部分的溫度應不超過允許值.滿足熱穩(wěn)定的條件為I2t Q；式中Qk為短路電流產(chǎn)生的熱效應t分別為電器允許通過的t k熱穩(wěn)定電流和時間。電動力穩(wěn)定校驗ies≥ish，Ies≥Ish；式中ishIsh值，ies、Ies電氣設備的具體選擇與動穩(wěn)定校驗和熱穩(wěn)定校驗過程見附錄Ⅱ。4.3電氣設備選擇結果表表4.1 110KV側的斷路器選擇110KV110KVUNsImaxI"IshQkIsh計算值110KV1.984KA、0.076KA、18.675KA48.85KA1452.968(KA)2·s48.85KA項目UNINclIt2tIesLW11-110（P）110KV/126KV2.0KA31.5KA80KA3969(KA)2·s80KA表4.2 220KV側的斷路器選擇220KV220KVUNsImaxI"IshQkIsh計算值220KV0.992KA、0.138KA40.460KA76.07KA2818.282(KA)2·s76.07KA項目UNINclIt2tiesLW12-220220KV/252KV2.0KA50KA125KA6400(KA)2·s125KA表4.3 110KV側的隔離開關選擇110KV110KVUNsmax計算值110KV1.415KA、0.118KA、0.737KA274.469(KA)2·s9.951KA項目UNGW4-110D110KV/126KVIIN2.0KAQkIshIt2ties3969(KA)2·s80KA表4.4 220KV側的隔離開關選擇220KV220KVUNsmax計算值220KV1.061KA、0.177KA、0.589KA6053.673(KA)2·s105.86KA項目UNGW4-200D220KV/252KVIIN2.0KAQkIshIt2ties6400(KA)2·s125KA項目型號一次/KV項目型號一次/KV二次/V剩余電壓繞組/VImaxA110KV220KV低壓側發(fā)電機出口端JCC1M-110110/30.5100/30.51002000JCC5-220220/30.5100/30.51002000JDZ8-35351001001000JDZ6-2018100100500表4.6 各部分電流互感器的選擇項目型號額定電流比/A短時熱穩(wěn)電流/KA額定動穩(wěn)電流/KA滿匝額定輸出/VA110KVLCWB6-1102×300/531.58050220KVLCWB7-2202×600/12×212×5540聯(lián)絡變低壓LZZB7-35800/531.58050發(fā)電機出口LDZJ1-101500/58016340配電裝置配電裝置選擇的一般原則通過技術經(jīng)濟比較予以確定。配電裝置應滿足以下四點要求：設的一項帶戰(zhàn)略性的方針。在維修維護中不致?lián)p害設備。條件。力求節(jié)約材料和降低造價。隔離開關的配置中小型發(fā)電機出口一般應裝設隔離開關；容量為200MW與雙繞組變壓器的單元連接時，其出口不裝設隔離開關，但應有可拆連接點。6~10KV接在發(fā)電機、變壓器引出線或中性點上的避雷器可不裝設隔離開關。斷路器的兩側均應配置隔離開關，以便在斷路器檢修時隔離電源。電壓互感器的配置（1）電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線方式有關，并應滿足測量、保護置不得失壓，同期點的兩側都能提取到電壓。（2）6~220KV電壓等級的每組主母線的三相上應裝設電壓互感器。旁路母確定。330KV器電容式套管上的電壓抽取裝置。可再增設一組電壓互感器。電流互感受器的配置兩相或三相配置。配電裝置的選型和依據(jù)配電裝置的型式的選擇，應考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制110～500KV所以綜合所有條件和技術，選用屋外式中型配電裝置。結束語發(fā)電廠課程設計是理論知識的具體運用，是一種綜合能力的強化，通過設CADCADProtelMutisimCAD作順利，生活愉快！參考文獻[1]何仰贊、溫增銀.電力系統(tǒng)分析（上、下）武漢：華中科技大學出版社[2（第二版（上、下）,2008熊信銀.發(fā)電廠電氣部分（第三版）.北京：中國電力出版社,2004張大森.中小型變電站電氣設備的原理和運行.北京：中國科學出版社,1991[5[6]周文俊.電氣設備實用手冊.北京：中國水利水電出版社,1999戈東方.電力工程電氣設備手冊.北京：中國電力出版社,1998[9]黃其勵.電力工程師手冊（上、下）.北京：中國電力出版社,2002周 章.輸配電設備手冊.北京：機械工業(yè)出版社,2000張大森.中小型變電站電氣設備的原理和運行.北京：中國科學出版社,1991南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計附錄Ⅰ：短路計算系統(tǒng)的等效電路圖如附錄圖1.1附錄圖1.1，系統(tǒng)的等效電路圖設S 300MVA，U

，計算各個元件標幺值：B B av系統(tǒng)電抗標幺值：X''S

基準容量3000.033短路容量 9000發(fā)電機電抗標幺值：Xd''

0.167 300

0.1420.85主變壓器電抗標幺值：X 0.143000.117T 360聯(lián)絡變壓器各繞組阻抗標幺值：1 S 1 300X V V ) B (0.1310.11960.192) 0.02441 2 (12)

(13)

(23) SN

2 360第23頁共30頁南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計X 12 2

(V(12)

V(23)

V(13)

S1(0.1310.1921(0.1310.1920.1196)30023601(0.11960.1923002360

0.085NX 13 2

(V(13)

V(23)

V(12)

S)SB

0.075N（1）110KV母線上f2點短路：系統(tǒng)的等效電路化簡圖如附錄圖1.2：附錄圖1.2，系統(tǒng)的等效電路化簡圖各元件標幺值如下：XS0.033X 1(X4 2 1X 1(X

X )2X )

1(0.02440.0085)0.054721(0.1420.117)0.135 2 d'' T 2最后簡化到電源到短路點的轉移阻抗，如附錄圖1.3：第24頁共30頁南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計X X X 6 S 4

X XS X5

附錄圖1.30.0330.0547

0.0330.13

0.102X

X

X X5

0.05470.130.05470.130.47 4 5 XS

0.0331、基值的計算：S系統(tǒng)：I BB Vav

300115 300

1.506KA發(fā)電機：S N

0.85

353MVASI Pti2 Vav

2353115

3.544KA2、計算電抗：根據(jù)轉移電抗結果，可求發(fā)電機 G1和G2合并后對短路點的計算電抗SX X GJS 7 SB

0.4

353300

0.940秒時通過計算曲線求出短路電流標幺值：I*

1 1 9.804S X 0.1026

* 1.1034PG總的短路電流：IIB

I*S

IPti

I*PG

1.5069.8043.5441.103418.675kA沖擊電流：i k 2I''1.85 218.675im im第25頁共30頁南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計短路容量：S 3IV 318.675115av（2220KVf1等值電路圖如1.4：附錄圖1.4XS0.033X 1(5 2

d

X )T

1(0.1420.117)0.1321S

300系統(tǒng)：I BB Vav

0.753230 3發(fā)電機：SN

300353MVA0.85SI Pti2 Vav

2353 1.772KA230 32、計算電抗：S

3532

GJS

X 5 SB

0.13 3000秒時通過計算曲線求出短路電流標幺值：1

*S 0.033

30.303

* 3.533PG總的短路電流：IIB

I*S

IPti

I*PG

0.75330.3031.7723.53329.08kA第26頁共30頁南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計南華大學電氣工程學院畢業(yè)設計第第30頁共30頁沖擊電流：i kim im

2I''1.85

76.07kA2短路容量：S 3IVav 329.0823023.1附錄2電氣設備的選擇高壓斷路器的選擇(QF)斷路器的種類和形式的選擇110KV8220KV10110KV,220KV側的高壓斷路器應選擇SF6

斷路器。額定電流的選擇110KV母聯(lián)斷路器額定電流：I≥I =1.05×360/（1.732×110）=1.984KAN1 max1接負荷出線斷路器額定電流：I≥I =1.05×110/（1.732×110×8）=0.076KAN1 max1220KV母聯(lián)斷路器額定電流：I≥I =1.05×360/（1.732×220）=0.992KAN1 max1接負荷出線斷路器和旁路斷路器的額定電流：I≥I =1.05×500/（1.732×220×10）=0.138KAN1 max1220KV側主變壓器出線斷路器額定電流：I≥I =1.05×360/（1.732×220）=0.992KAN1 max1開斷電流的選擇高壓斷路器的額定開斷電流INbr

不應小于實際開斷瞬間的短路電流周期分量II"I≥I"。Pt110KV

≥I"=18.675KA

NbrNbr220KV側:I≥I"=29.08KANbr短路關合電流的選擇

Ncl

不應小于

I≥I。sh Ncl s