2×300MW凝汽式區(qū)域性火電廠電氣一次部分及其廠用電高壓部分的設計

.Word資料目錄目錄 1摘要 2第一章電氣主接線 31.1系統(tǒng)與負荷資料分析 31.2主變壓器的選擇與計算 31.3廠用變壓器的選擇 3第二章短路電流的計算 32.1短路電流計算接線圖及其等值電路 32.2各繞組的等值電抗標幺值 32.3短路電流計算 3第三章電氣設備的選擇 33.1電氣設備選擇的一般規(guī)則 33.2電氣設備的選擇條件 33.3主接線中設備配置的一般原則 33.3.1隔離開關的配置 33.3.2電壓互感器的配置 33.3.3電流互感受器的配置 3第四章配電裝置 34.1配電裝置選擇的一般原則 34.2隔離開關的配置 34.3電壓互感器的配置 34.4電流互感受器的配置 34.5配電裝置的選型和依據(jù) 3結束語 3參考文獻 3摘要電能廣泛應用于國民經(jīng)濟、社會生產(chǎn)和人民生活的各個方面。絕大多數(shù)電能都由電力系統(tǒng)中發(fā)電廠提供，電力工業(yè)已成為我國實現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎，得到迅猛發(fā)展。在我國電源結構中火電設備容量占總裝機容量的75%，本設計是對2×300MW總裝機容量為600MW的凝汽式區(qū)域性火電廠進行電氣一次部分及其廠用電高壓部分的設計，它主要包括了五大部分，分別為電氣主接線的選擇、短路電流的計算、電氣設備的選擇、配電裝置的選擇、安全保護裝置。其中詳細描述了短路電流的計算和電氣設備的選擇，從不同的短路情況進行分析和計算，對不同的短路參數(shù)來進行不同種類設備的選擇，列出各設備選擇結果表。并對設計進行了理論分析。關鍵詞：主接線，變壓器，短路電流，廠用電，安全保護

第一章電氣主接線1.1系統(tǒng)與負荷資料分析由原始資料可知，本設計根據(jù)電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃，擬在該地區(qū)新建一座裝機容量為1200MW的凝汽式火力發(fā)電廠，發(fā)電廠安裝2臺600MW機組，總容量占相聯(lián)電力系統(tǒng)總容量的600MW/16000MW×100%=3.75%沒有超過電力系統(tǒng)檢修備用容量8%～15%和事故備用容量10%的要求，這說明了該火電廠在未來電力系統(tǒng)中的不占主導作用和地位，主要是負責地區(qū)供電，而且年利用小時數(shù)為6000h/a>5000h/a，又為火電廠，在電力系統(tǒng)中將主要承擔基荷，因此該電廠的電氣主接線要求有較高的可靠性。該發(fā)電機端額定電壓為20KV，電廠建成后以6KV電壓供＋給本廠負荷，廠用電為8%。以220KV電壓等級供給系統(tǒng)，架空線8回，屬于I級負荷，最大輸送200MW，Tmax=4000h/a并以110KV電壓等級供給負荷，架空線8回，也屬于I級負荷，最大輸送180MW，Tmax=4000h/a。并且本設計需要做到的技術指標要求保證供電安全、可靠、經(jīng)濟，且功率因數(shù)達到0.85。（1）電力系統(tǒng)情況該發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的作用與地位為地區(qū)電廠，地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)。電力系統(tǒng)總裝機容量為16000MW，短路容量為10000MVA。該發(fā)電廠聯(lián)入系統(tǒng)的電壓等級為220KV。（2）負荷分析該發(fā)電廠有兩個電壓等級，其負荷分析分別如下：220KV電壓等級：有架空線8回，備用兩回，即十回出線，負荷類型為一級負荷，最大輸送200MW，最大負荷小時數(shù)為4000h/a，功率因數(shù)為0.85。110KV電壓等級：有架空線8回，即8回出線，負荷類型為一級負荷，最大輸送180MW，最大負荷小時數(shù)為4000h/a，功率因數(shù)為0.85。由于兩個電壓等級所聯(lián)負荷均為一級負荷，且最大負荷小時數(shù)為4000h/a，故對主接線的可靠性要求很高。（3）環(huán)境情況由原始資料可知，當?shù)睾０胃?0m，故可采用非高原型的電氣設備；當?shù)啬曜罡邷囟葹?0度，年最低溫度為-6度，最熱月平均最高溫度為28度，最熱月平均最低溫度為24度，氣象條件無其他特殊要求。（4）設備情況原始資料中給出了兩臺發(fā)電機的容量，這里對單臺300MW發(fā)電機設備的型號進行選擇。根據(jù)原始資料中給出了發(fā)電機的容量，可選擇出發(fā)電機的型號。1.2主變壓器的選擇與計算(1)單元接線的主變壓器容量的確定原則兩臺主變壓器的容量為600－600×6%=564MW，600MW發(fā)電機的功率因素為0.9，所以這兩臺變壓器的容量為564×(1＋0.1)/0.9=689.3MVA。(2)連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡變壓器的確定原則聯(lián)絡變壓器容量應能滿足兩種電壓網(wǎng)絡在各種運行方式下，網(wǎng)絡間的有功功率和無功功率交換，一般不應小于接在兩種電壓母線上最大一臺機組的容量，以保證最大一臺機組故障或檢修時，通過聯(lián)絡變壓器來滿足本側負荷的要求；同時，也可在線路檢修或故障時，通過聯(lián)絡變壓器將剩余容量送入另一系統(tǒng)。這里選擇兩臺三繞組變壓器。(3)變器臺數(shù)的確定原則發(fā)電廠或變電所主變壓器的臺數(shù)與電壓等級、接線形式、傳輸容量以及和系統(tǒng)的聯(lián)系有密切關系。通常與系統(tǒng)具有強聯(lián)系的大、中型發(fā)電廠和重要變電所，在一種電壓等級下，主變壓器應不少于2臺；而對弱聯(lián)系的中、小型發(fā)電廠和低壓側電壓為6～10KV的變電所或與系統(tǒng)只是備用性質時，可只裝1臺主變壓器；對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，可設3臺主變壓器。(4)變壓器型式和結構的確定原則選擇主變壓器型式時，應從相數(shù)、繞組數(shù)、繞組接線組別、冷卻方式、調壓方式等方面考慮，通常只考慮相數(shù)和繞組數(shù)以及繞組接線組別。在330KV及以下電力系統(tǒng)，一般都應選用三相變壓器。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，同時配電裝置結構復雜，增加了維修工作量。對于大型三相變壓器，當受到制造條件和運輸條件的限制時，則宜選用兩臺小容量的三相變壓器來取代一臺大容量三相變壓器，或者選用單相變壓器。一般當最大機組容量為125MW及以下的發(fā)電廠多采用三繞組變壓器，對于最大機組容量為200MW及以上的發(fā)電廠，通常采用雙繞組變壓器加聯(lián)絡變壓器，當采用擴大單元接線時，應優(yōu)先選用低壓分裂繞組變壓器，這樣，可以大大限制短路電流。1.3廠用變壓器的選擇廠用電接線方式的選擇廠用電接線除應滿足正常運行安全、可靠、靈活、經(jīng)濟和檢修、維護方便等一般要求外，尚應滿足：(1)充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、啟動等運行方式下的供電要求，盡可能地使切換操作簡便，啟動（備用）電源能在短時內投入。(2)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故。對于200MW及以上的大型機組，廠用電應是獨立的，以保證一臺機組故障停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。(3)便于分期擴建或連續(xù)施工，不致中斷廠用電的供應。對公用廠用負荷的供電，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。(4)對200MW及以上的大型機組應設置足夠容量的交流事故保安電源。(5)積極慎重地采用經(jīng)過試驗鑒定的新技術和新設備，使廠用電系統(tǒng)達到先進性、經(jīng)濟合理，保證機組安全滿發(fā)地運行。第二章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，它為電氣設備的選型、動穩(wěn)定校正和熱穩(wěn)定校正提供依據(jù)。當短路發(fā)生時，對發(fā)電廠供電的可靠性可能會產(chǎn)生很大影響，嚴重時，可能導致電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定，甚至造成系統(tǒng)解列。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。2.1短路電流計算接線圖及其等值電路首先畫出短路電流計算接線圖及其等值電路，分別為圖2.1，圖2.2所示。圖2.1短路電流計算圖圖2.2短路電流等值電路2.2各繞組的等值電抗標幺值取基準容量為SB=100MVA，基準電壓UB取用平均電壓，即UB=Uav。根據(jù)所選擇的聯(lián)絡變壓器的相關參數(shù)，可計算出其各繞組的等值電抗標幺值：X1=(X1-2＋X1-3－X2-3)/2=(0.0607＋0.0258－0.0410)/2=0.0228X2=(X1-2＋X2-3－X1-3)/2=(0.0607＋0.0410－0.0258)/2=0.0380X3=(X2-3＋X1-3－X1-2)/2=(0.0410＋0.0258－0.0607)/2=0.0031各元件的等值電抗標幺值見圖2.2。計算各發(fā)電機的額定容量：SG1=SG2=200/0.85MVA=235MVA2.3短路電流計算由于三相短路故障最為嚴重，故只計算三相短路情況。(1)短路點d1d1短路時等值電路圖如圖2.3。圖2.3d1短路時等值電路圖短路點的額定電壓為220KV，取基準電壓為230KV。基準電流IB=SB/UB=100/(×230)KA=0.25KA再算系統(tǒng)電抗及系統(tǒng)的短路容量：X10=(X1＋X3)//(X2＋X4)=0.058X11=(X5＋X6)//(X7＋X8)=0.03042臺發(fā)電機組對短路點d1的轉移電抗為：Xk=X10//X11=0.0199Sk=SB/Xk=100MVA/0.0199=5025.13MVASc=10000MVA－5025.13MVA=4974.87MVA可求得系統(tǒng)電抗為：X9=SB/SC=100/4974.87=0.0201發(fā)電機G1，G2對短路點的計算電抗為Xjs10=0.058×235×2/100=0.2726其分支額定電流為IN=SN/UB=235×2(×230)KA=1.18KA系統(tǒng)C對短路點的計算電抗為Xjs9=0.0201其分支額定電流為IN=SN/UB=100(×230)KA=0.25KA系統(tǒng)C對短路點所產(chǎn)生的短路電流不衰減，其電流標幺值為計算電抗的倒數(shù)。各發(fā)電機組對短路點所產(chǎn)生的短路電流標幺值，可根據(jù)所求得的計算電抗，查發(fā)電機曲線數(shù)字表得到。(2)短路點d2 d2短路時的等值電路如圖2.4所示。短路點的額定電壓為110KV，故去基準電壓為115KV。其基準電流為：IB=SB/UB=100/(×115)KA=0.50KAX12=(X1＋X3)//(X2＋X4)//(X7＋X8)=0.030X13=X5＋X6=0.0608圖2.4d2短路時的等值電路Xk=X12//X13=0.020Sk=SB/Xk=100MVA/0.020=5000MVASc=10000MVA－5000MVA=5000MVA可求得系統(tǒng)電抗為：X9=SB/SC=100/5000=0.020發(fā)電機G1，G2對短路點的計算電抗為Xjs12=0.03×235×2/100=0.141其分支額定電流為IN=SN/UB=235×2/(×115)KA=2.36KA系統(tǒng)C對短路點的計算電抗為Xjs14=0.020其分支額定電流為IN=SN/UB=100/(×115)KA=0.50KA因此系統(tǒng)C對短路點所產(chǎn)生的短路電流不衰減，其電流標幺值為計算電抗的倒數(shù)。各發(fā)電機組對短路點所產(chǎn)生的短路電流標幺值，可根據(jù)所求得的計算電抗，查發(fā)電機曲線數(shù)字表得到。第三章電氣設備的選擇電氣設備的選擇是發(fā)電廠和變電所電氣設計的主要內容之一。正確的選擇電氣設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電氣設備選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。3.1電氣設備選擇的一般規(guī)則(1)所選設備應能滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展；在滿足可靠性要求的前提下，應盡可能的選用技術先進和經(jīng)濟合理的設備，使其具有先進性；(2)應按當?shù)丨h(huán)境條件對設備進行校準；(3)所選設備應予整個工程的建設標準協(xié)調一致；(4)同類設備應盡量減少品種；(5)選用新產(chǎn)品均應具有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應經(jīng)過上級批準。3.2電氣設備的選擇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)濟運行的重要條件。在進行電器選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。電器要能可靠的工作，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。3.3主接線中設備配置的一般原則3.3.1隔離開關的配置（1）中小型發(fā)電機出口一般應裝設隔離開關；容量為200MW及以上大機組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。（2）在出線上裝設電抗器的6~10KV配電裝置中，當向不同用戶供電的兩回線共用一臺斷路器和一組電抗器時，每回線上應各裝設一組出線隔離開關。（3）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。（4）一臺半斷路器接線中，視發(fā)變電工程的具體情況，進出線可裝設隔離開關也可不裝設隔離開關。（5）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。（6）中性點直接接地的普通型變壓器均應通過隔離開關接地；自耦變壓器的中性點則不必裝設隔離開關。3.3.2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、保護同期和自動裝置的要求。電壓互感器的配置應能保證在運行方式改變時，保護裝置不得失壓，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。旁路母線上是否需要裝設電壓互感器，應視各回出線外側裝設電壓互感順的情況和需要確定。（3）當需要監(jiān)視和檢測線路側有無電壓時，出線側的一相上應裝設電壓互感器。（4）當需要在330KV及以下主變壓器回路中提取電壓時，可盡量利用變壓器電容式套管上的電壓抽取裝置。（5）發(fā)電機出口一般裝設兩組電壓互感器，供測量、保護和自動電壓調整裝置需要。當發(fā)電機配有雙套自動電壓調整裝置，且采用零序電壓式匝間保護時，可再增設一組電壓互感器。3.3.3電流互感受器的配置（1）凡裝有斷路器的回路均應裝設電流互感器，其數(shù)量應滿足測量儀表、保護和自動裝置要求。（2）在未設斷路器的下列地點也應裝設電流互感器；發(fā)電機和變壓器的中性點、發(fā)電機和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等。（3）對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相配置。（4）一臺半斷路器接線中，線路一線路串可裝設四組電流互感器，在能滿足保護和測量要求的條件下也可裝設三組電流互感器可以利用時，可裝設三組電流互感器。第四章配電裝置配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分。它是根據(jù)主接線的連接方式，由開關電器、保護和測量電器、母線和必要的輔助設備組建而成，用來接受和分配電能的裝置。按電器裝設的地點不同，配電裝置可分為屋內型和屋外型。4.1配電裝置選擇的一般原則高壓配電裝置的設計必須認真貫徹國家的技術經(jīng)濟政策，遵循上級頒發(fā)的有關規(guī)程、規(guī)范及技術規(guī)定，并根據(jù)電力系統(tǒng)條件、自然環(huán)境特點和運行、檢修以及施工方面的要求，合理指定布置方案和選用設備，積極慎重的采用新的布置、新設備、新材料、新結構，使配電裝置設計不斷創(chuàng)新，做到技術先進、經(jīng)濟合理、運行可靠、維護方便?；鹆Πl(fā)電廠及變電所的培植形式的選擇，應考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，并結合運行、檢修和安裝要求，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：(1)節(jié)約用地：我國人口眾多，但耕地不多，因此節(jié)約用地是我國現(xiàn)代化建設的一項帶戰(zhàn)略性的方針。(2)運行安全和操作巡邏方便：配電裝置要整齊清晰，并能在運行中滿足對人身和設備的安全要求。使配電裝置在一旦發(fā)生事故時，也能將事故限制在最小范圍和最低程度，并使運行人員在正常的操作和處理事故中不致發(fā)生意外，以及在維修維護中不致?lián)p害設備。(3)便于檢修和安裝：對各種形式的配電裝置，都要妥善考慮檢修和安裝的條件。(4)節(jié)約材料，降低造價：在保證安全的前提下，配電裝置應采用布置緊湊，力求節(jié)約材料和降低造價。4.2隔離開關的配置（1）中小型發(fā)電機出口一般應裝設隔離開關；容量為200MW及以上大機組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。（2）在出線上裝設電抗器的6~10KV配電裝置中，當向不同用戶供電的兩回線共用一臺斷路器和一組電抗器時，每回線上應各裝設一組出線隔離開關。（3）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。（4）一臺半斷路器接線中，視發(fā)變電工程的具體情況，進出線可裝設隔離開關也可不裝設隔離開關。（5）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。（6）中性點直接接地的普通型變壓器均應通過隔離開關接地；自耦變壓器的中性點則不必裝設隔離開關。4.3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、保護同期和自動裝置的要求。電壓互感器的配置應能保證在運行方式改變時，保護裝置不得失壓，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。旁路母線上是否需要裝設電壓互感器，應視各回出線外側裝設電壓互感順的情況和需要確定。（3）當需要監(jiān)視和檢測線路側有無電壓時，出線側的一相上應裝設電壓互感器。（4）當需要在330KV及以下主變壓器回路中提取電壓時，可盡量利用變壓器電容式套管上的電壓抽取裝置。（5）發(fā)電機出口一般裝設兩組電壓互感器，供測量、保護和自動電壓調整裝置需要。當發(fā)電機配有雙套自動電壓調整裝置，且采用零序電壓式匝間保護時，可再增設一組電壓互感器。4.4電流互感受器的配置（1）凡裝有斷路器的回路均應裝設電流互感器，其數(shù)量應滿足測量儀表、保護和自動裝置要求。（2）在未設斷路器的下列地點也應裝設電流互感器；發(fā)電機和變壓器的中性點、發(fā)電機和變壓器的出口、橋形