2022年火力发电厂电气主接线设计方案EDD.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 摘要发电厂是电力系统的重要组成部分,也直接影响整个电力系统的安全与运 行；在发电厂中,一次接线和二次接线都是其电气部分的重要组成部分；在本次设计中,主要针对了一次接线的设计；从主接线方案的确定到厂用电 的设计以及电气设备的挑选,都做了较为详尽的阐述；设计过程中,综合考虑了经 济性、牢靠性和可进展性等多方面因素,在确保牢靠性的前提下,力争经济性；关键词：凝汽式火电厂 电气主接线1 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第一章 发电厂电气主接线设计1-1设计要求及原始资料分析1、凝汽式发电机的规模<1）装机容量装机 5台容量 3× 25MW+2× 50MW,UN=10.5KV <2）机组年利用小时 T MAX=6500h/a <3）厂用电率按 8%考虑<4）气象条件发电厂所在地最高温度 特别要求 <台风、地震、海拔等）2、电力负荷及电力系统连接情形38,年平均温度 25；气象条件一般无<1） 10.5KV电压级电缆出线六回,输送距离最远 8km,每回平均输送电量4.2MW,10KV最大负荷 25MW,最小负荷 16.8MW,COS = 0.8 ,Tmax = 5200h/a ；<2）35KV电压级架空线六回,输送距离最远20km,每回平均输送容量为 5.6MW；35KV电 压 级 最 大 负 荷 33.6MW, 最 小 负 荷 为 22.4MW； COS =0.8 ,Tmax =5200h/a；<3）110KV电压级架空线 4回与电力系统连接,接受该厂的剩余功率,电力系统 容量为 3500MW,当取基准容量为 100MVA时,系统归算到 110KV母线上的电抗 X*S = 0.083 ；<4）发电机出口处主爱护动作时间t pr1 = 0.1S ,后备爱护动作时间 t pr2 = 4S；原始资料分析设计电厂总容量 3× 25+2× 50=175MW,在200MW以下,单机容量在 50MW以下,为小 型 凝 汽 式 火 电 厂 ； 当 本 厂 投 产 后 , 将 占 系 统 总 容 量 为 175/<3500+175 ） ×100%=4.1%15%,未超过电力系统的检修备用容量和事故备用容量,说明该电厂在将来供电系统中的位置和作用不是很重要,但 Tmax=6500h/a>5000h/a ,又为火电厂,在电力系统中将主要承担基荷,从而该电厂主接线的设计务必着重考虑其牢靠性；从负荷特点及电压等级可知,它具有 10.5KV,35KV,110KV三级电压负荷；10.5KV容量不大,为地方负荷；110KV与系统有 4回馈线,呈强联系形式,并接受本厂剩余功率；最大可能接受本厂送出电力为 175-16.8-22.4-175× 8%=121.8MW,最小可能接受本厂送出电力为175-25-33.6-175 × 8%=102.4MW,可见,该厂 110KV接线对牢靠性要求很高；35KV架空线出线 6回,为提高其供电的牢靠性,接受单母线分段带旁路母线的接线形式；压相符,接受直馈线为宜；10.5KV电压级共有 6回电缆出线其电压恰与发电机端电2 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1-2 主接线方案的拟订在对原始资料分析的基础上,结合对电气接线的牢靠性、敏捷性及经济性等 基本要求,综合考虑；在满意技术,积极政策的前提下,力争使其技术先进,供电 安全牢靠、经济合理的主接线方案；发电、供电牢靠性是发电厂生产的首要问题,主接线的设计,第一应保证其 满发,满供,不积压发电才能；同时尽可能削减传输能量过程中的缺失,以保证供 电的连续性,因而依据对原始资料的分析,现将主接线方案拟订如下：<1） 10KV电压级鉴于出线回路多,且为直馈线,电压较低,宜接受屋内配 25MW机组分别接在两段 电；其负荷亦较小,因此接受单母线分段的接线形式；两台 母线上,剩余功率通过主变压器送往高一级电压 35KV；由于 25MW机组均接于 10KV母 线上,可挑选轻型设备,在分段处加装母线电抗器,各条电缆馈出线上装出线电抗 器；<2）35KV电压级出线 6回,接受单母线分段带旁路接线形式；进线从 10KV侧送 来剩余容量 3× 25-<175 × 8%）+25=36MW,不能满意 35KV最大及最小负荷的要求；为此以一台 50MW机组按发电机一变压器单元接线形式接至 35KV母线上,其剩余容量或机组检修时不足容量由联络变压器与110KV接线相连,相互交换功率；<3）110KV电压级出线 4回,为使出线断路器检修期间不停电,接受双母线带 旁路母线接线,并装有特地的旁路断路器,其旁路母线只与各出线相连,以便不停电检修；其进线一路通过联络变压器与35KV连接,另一路为一台 50MW机组与变压器组成单元接线,直接接入 下：110KV,将功率送往电力系统；据以上分析,接线形式如1-3主接线方案的评定该电气主接线的设计始终遵循了牢靠性、敏捷性、经济性的要求；在确保可 靠性、敏捷性的同时,兼顾了经济性；在牢靠性方面该主接线简洁清楚,设备少,无论检修母线或设备故障检修,均不致造成全厂停电,每一种电压级中均有两台变 压器联系,保证在变压器检修或故障时,不致使各级电压解列；机组的配置也比较 合理,使传递能量在变压器中损耗最小；但是 10KV及35KV母线检修将导致一半设备 停运；在敏捷性方面,运行方式较简洁,调度敏捷性差,但各种电压级接线都便于 扩建和进展；在经济性方面,投资小,占地面积少,接受了单元接线及封闭母线,从而防止了挑选大容量出口断路器,节约了投资,有很大的经济性；通过以上分析,该主接线方案对所设计的这一小型火电厂而言,是比较合理 的,可以接受；3 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1-4 发电机及变压器的挑选1、发电机的挑选查电力工程设计手册<第三册）,三台 25MW发电机选用QF2-25-3 型汽轮发电机,两台 50MW的发电机选用 QFS-50-2 型汽轮发电机；2 、 变 压 器 的 选 择 35KV 电 压 母 线 所 接 的 主 变 压 器 容 量 S = 50/0.8 = 62.5MW,查电力工程设计手册<第三册）,变压器选用 SSPL60000/35 型,其短路电压百分数 UK%=8.5； 110KV 电压母线所接的主变器容量 S = 50/0.8 = 62.5MW,查电力工程设计手册<第三册）,变压器选用 SFPL163000/110 型,其短路电压百分数为 UK%=10.5；用于联络三级电压的联络变压器,通过它向 110KV传输的最大容量为 50-22.4+<25 × 3）-16.8-175 × 8%=71.8MW,当 35KV母线所连机组和 10.5KV 母线所连机组各有一台检修时,通过联络变压器的最大容量为14.2+12=26.2MW；综合考虑,联络变压器应选 48.8 ÷ 0.8=61MW,应选 SFSL60000/110 型,其中 UK1-2>%=17.5,UK2-3>%=6.5,UK3-1>%=10.5；现将发电机和变压器的挑选结果列表如下,以供查询：表1-1 发电机 G1,G2 发电机 G3,G4 变压器 T1 变压器 T2 变压器 T3QF2-25-2 QFS-50-2 SSPL60000/35, UK%=8.5 SFPL163000/110 ,UK%=10.5 SFSL60000/110,UK1-2>%=17.5,UK2-3>%=6.5,UK3-1>%=10 其次章厂用电设计2-1 负荷的分类与统计发电厂在电力生产过程中,有大量的电动机械,用以保证主要设备和帮助设备的正常运行；这些电动机及全厂的运行操作、试验、修配、照明等用电设备的总耗电量,统称为厂用电或自用电；4 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 厂用负荷,按其用电设备在生产中的作用和突然中断供电时造成危害程度可 分为四类：<1）类厂用负荷凡短时停电会造成设备损坏,危及人身安全,主机停运及 大量影响出力的厂用负荷,都属于类负荷；如火电厂的给水泵,凝聚水泵,循环 水泵,引风机,送风机,给粉机等以及水泵的调速器,压油泵,润滑油泵等；通常 他们都设有两套设备互为备用,分别接到两个独立电源的母线上；<2）类厂用负荷答应短时停电,复原供电后,不致造成生产紊乱的厂用负 荷,均属于类负荷；如火电厂的工业水泵,疏水泵,灰浆泵,输煤设备和化学水 处理设备等,一般它们应由两段母线供电,并接受手动切换；<3）类厂用负荷较长时间停电,不会影响生产,仅造成生产上的不便利 者,都属于类厂用负荷；照试验室,中心修配厂,油处理室等负荷,通常由一个 电源供电；<4）事故保安负荷指在停机过程中及停机后一段时间内仍应保证供电的负 荷,否就将引起主要设备损坏,重要的自动掌握装置失灵或推迟复原供电,甚至可 能危及人身安全的负荷称为事故保安负荷；它分为直流保安负荷,如发电机组的直 流润滑油泵等,其直流电源由蓄电池组供电；沟通保安负荷,如盘车电动机,实时掌握用的电子运算机等都属于沟通保安负荷；现将火电厂的主要负荷统计如下 表2-1 ）<见表2-1 分类名称负荷类别运行方式备注锅炉引风机常常,连续无煤粉仓时为鼓风机部分磨粉机或给粉机汽机凝聚水泵常常,连续给水泵不带主循环水泵给水泵部分给水油泵油泵时电气及生水泵不常常,断工业水泵充电机变压器续公用部变压器冷却风机常常,短时分通讯电源常常,连续5 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 硅整流装置常常,连续常常,连续 灰浆泵出灰碎渣机常常,连续负荷电气除尘器冲灰水泵 常常,连续帮助油处理设备常常,连续中心修理车间不常常,断车间起重机续电气试验室不常常,断续2-2 厂用电接线的设计厂用电接线的设计原就基本上与主接线的设计原就相同；第一,应保证对厂 用电负荷牢靠和连续供电,使发电厂主机安全运转；其次,接线应能敏捷地适应正 常,事故,检修等各种运行方式的要求；仍应适当留意经济性和进展的可能性并积 极谨慎的接受新技术、新设备,使其具有可行性和先进性；此外,在设计厂用电系 统接线时仍要对供电电压等级,厂用供电电源及其引接进行分析和论证；火电厂的帮助机械多、容量大,供电网络复杂,其主要负荷分布在锅炉、气 机、电气、输煤、出灰、化学水处理以及帮助车间和公用电气部分,因此,厂用电 电压必需由 10KV和0.4KV两级电压,以单母线分段接线形式合理地安排厂用各级负 荷；一、厂用供电电压等级的确定 发电厂厂用电系统电压等级是依据发电机额定电压,厂用电动机的电压和厂用电网 络的牢靠运行等诸方面因素,由上一节负荷分析可知,取两级厂用电压,高压级取 6KV,由两组厂用主变压器从 25MW机组的电压母线上取,低压级取 380V,接受母线 分段式；1、6KV电压等级供电分析 对同样的厂用系统,6KV网络不仅节约有色金属及费用,且短路电流也较小,同时 6KV电压等级电动机功率可制造得较大,满意大量负荷要求；拟接受两段 6KV的厂母 线,另外再设置两段 6KV备用母线,以提高供电牢靠性；6 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2、380V电压级低压供电分析380V厂用电一般接受动力和照明共用的三相四线制接地系统,在技术经济合理时,接受动力和照明分开供电及其引接；二、厂用电工作电源及其引接厂内装在二机三炉,发电机电压为10.5KV,6KV厂用高压母线分单母线,按锅炉台分为三段,通过 T11、 T12、 T13厂用高压变压器分别接于主母线上两个分段上,380/220V低压厂用母线,由于机组容量不大,设启动电源和事故保安电源,低压厂用母线分为两段,备用电源接受明备用形式,即专设一台 T10备用厂用高压变压器,平常断开,当任一段厂用工作母线的电源回路发生故障时 QF3断开, QF1和QF2在备用电源自动投入装置作用下合闸；于是,T10厂用高压变压器代替 T11厂用高压变压器工作；为了在主母线上发生故障时,仍有牢靠的备用电源,运行中可将 T10备用厂用高压变压器和主变压器 T2都接到备用母线上,并将主母线第段的母联断路器 QF4合上,使备用母线和工作母线均带电运行；这样,当主母线发生事故时,QF4断开, T10变压器仍可通过 T2供电；2-3 厂用变压器的挑选厂用变压器容量挑选的基本原就和应考虑的因素为：<1）变压器原、副边电压必需与引接电源电压和厂用网络电压一样；<2）变压器的容量必需满意厂用机械从电源获得足够的功率；<3）厂用高压备用变压器或起动变压器应与最大一台高压厂用工作变压器容量相同；低压厂用设备用变压器的容量应与最大一台低压厂用工作变压器容量相同；据此,厂用变压器 T4,T5,T6,T7,挑选如下：S=<25× 3+50× 2）× 8% / 0.8 × 3=5000KVA,查设计手册,应选SJL1-6300 / 10型双绕组铝线电力变压器；第三章导体、电缆、架空导体的挑选3-1导体的挑选一、 10.5KV母线的挑选7 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 选用铝质,矩形截面；三相水平布置,平放,相间距 a0.75m,绝缘子跨距 L1.2m,弹性模量 E7× 10 10Pa；按长期发热答应电流选截面 I maxI al ,式中I max导体所在回路最大连续工作电流；I al 在额定环境温度 0=25时的导体答应电流；Imax2× 25× 10 3/ × 10.5 × 0.8 3437A,查手册,选 3条125mm× 10mm矩形铝导体,平放答应电流 I al3903A,集肤效应系数 Ks1.8 ,可见合乎要求；热稳固校验短路连续时间为： t k=4s 周期重量的热效应：Qp× 46525KA 2· S 因t>1s ,故忽视非周期重量热效应；QK=QP正常运行时导体温度： 0+<al - 0）I max 2/ Ial 225+<70-25）× 3437 2/3903260<）查手册, C91满意导体短路时发热的最小导体截面：Smin/C/91 1191<mm 2） 3× 125× 103750<mm 2）满意热稳固要求；动稳固校验导体的自振频率由以下求得：8 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - mh× b× w0.125 × 0.01 × 27003.375kg/m> I bh 3/12 0.01 × 0.1253/12 1.63 × 10-6m 4> 按汇流母线为两端简支多跨梁查手册,Nf3.56 ,就f 1 454.5<HZ） 155<HZ）,故 1；发电机出口短路时,冲击系数 K1.9 ,就i sh=1.9I 2.69 × 54.73 147KA；母线相间应力：f ph1.73 × 10-7 × i sh 2/a 1.73 × 10-7× 147000 2/0.75 4984N/m> 导体截面系数 W0.5bh 20.5 × 0.01 × 0.125 278.125× 10-6m 3,就 ph f ph·l 2/10W4984× 1.2 2/10 × 78.125 × 10-69.2 × 10 6Pa 同相条间作用应力运算：0.08 ,10/10+125> 0.074 , 30/135 0.222 查设计手册导体外形系数K120.37 ,K130.57 ,得f b8K12+K13> × 10-9× i sh 2/b 80.37+0.57> × 10-9× 147000 2/0.01 16250 Pa 条间衬垫跨距运算：每相三条铝导体 1197,临界跨距l cr b 41197× 0.01 40.63m bal al - ph70-9.2> × 10 660.8 × 10 6 Pa 9 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 条间衬垫最大跨距：lbmaxb0.01 × 0.31m 0.63m 为了便于安装,每跨绝缘子中设三个衬垫：l bl/4 1.2/4 0.3m 二、 35KV母线和 110KV母线均用钢芯铝绞线,其型号分别为：LGJQ 600和LGJ400；3-2 电缆的挑选按经济电流密度选截面通过每回电缆的最大连续工作电流：I max 1.05 × 25× 10 3/ × 10.5 × 6240A>,查手册 Tmax5200h/a,J 0.9A/mm 2,就 I max/J 240/0.9 267 mm 2, 选用 6根10KV ZLQ2-3 × 240三芯油浸纸绝缘铝芯铅包钢带铠装防腐电缆,每根电缆 S 240 mm 2 , I al25 325A, 正 常 允 许 最 高 温 度 60 , X 0.073 /km , r 0.155 /km；按长期发热答应电流校验I al25 325A240A；热稳固校验周期重量热效应 Qp=× 4113KA 2.S10 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由于t k1,故 QkQp113KA 2.S短路前电缆最高运行温度为： 0+< al - 0）I max 2/ I al 2 25+<60-25）× 263 2/325 250电缆的热稳固系数：-2 C× 10-2 × 1069.5 热稳固所需最小截面积为Smin/C/69.5 153mm2240mm2电压降校验 U%173 I maxLrcos +xsin >/U 173× 263× 8× 0.155 × 0.8 0.073 × 0.6>/10500 5.5% 3-3 架空导线的挑选一、挑选原就架空线路导线的挑选,目前,一般均选用铝线或钢芯铝绞线；送电线路和高压配电线路的导线截面,一般依据经济电流密度挑选；11 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 二、经济电流密度选导线截面： I max1.05 × 33.6 ÷ 6>× 103/ × 35× 0.83 123A> 查手册 ,T max5200h/a ,J0.9A/mm2, 就 SI max/J 123/0.9 136mm2 选用LGJ-120型钢芯铝绞线；2、按全线电压缺失校验导线截面 负荷矩 MPL 33.6 ÷ 6>× 20112MW-km> ,全线电压缺失 查手册, cos 0.8 时, U%0.0416%MW-km> UL% U%· M0.0416%× 1124.7%5% 10.5KV母线 3条125mm× 10mm矩形铝导体10.5KV电缆 6根ZLQ2-3× 240型 3KV架空线 6根LGJ-120型12 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 终止语在黄文力副教授的细心指导下,我对凝汽式火电厂的电气主接线进行了细心 设计；在这次设计中,我对本专业的几门课程进行了一次全面深化的复习,使得本来看似孤立的学问面得以贯穿,紧密地联系起来；通过本次设计,锤炼了独立解决 问题的才能,同时,也感到了实践体会的缺乏,就提示我在今后要留意理论联系实 际,学以至用；通过这次课程设计,使我加深了专业学问的应用、锤炼明白决问题分析问题的才能；对凝汽式火力发电厂电气部分的电气主接线有了较为深刻的熟悉和很好的理解；13 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 参考文献1、西北电力设计院、东北电力设计院 社.1972 2、西北电力设计院、东北电力设计院 社.1981 . 电力工程设计手册 <1）上海：上海人民出版 . 电力工程设计手册 <2）上海科学技术出版3、水利电力部西北电力设计院. 电力工程设计手册<3）上海：上海人民出版 <上） . 北京：冶金工业出版社.1974 4、北京钢铁设计院. 钢铁企业电力设计参考资料社.1976 5、航空工业部第四规划设计讨论院. 工厂配电设计手册. 北京：水利电力出版社.1983 6、顾永辉等 . 煤矿电工手册 <2）. 北京：煤炭工业出版社 .1987 7、上海 2交通高校杨冠城编 . 电力系统自动装置原理 版社.1999 <其次版） . 北京：中国电力出8、西安交通高校李光琦编. 电力系统稳态分析<其次版） . 北京：中国电力出版社.1997 9、东南高校陈编 . 电力系统暂态分析 <其次版） . 北京：中国电力出版社 .1997 10、华北电力高校陈志业编 11、四川联合高校范锡普编. 电力工程 . 北京：中国电力出版社 .2000 . 发电厂电气部分 . 北京：中国电力出版社 .2000 12、天津高校贺家李、宋从矩编. 电力系统继电爱护原理<第三版） . 北京：中国电力出版社 .1999 13、山东工学院、山东省电力工业局编 力工业出版社 .1981 . 电力系统继电爱护 <上、下册） . 北京：电14 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 15 页精选学习资料 - - - - - - - - - 15 / 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 15 页