发电厂电气部分课程设计-凝汽式火电厂一次部分.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流发电厂电气部分课程设计-凝汽式火电厂一次部分.精品文档.发电厂电气部分课程设计 题 目 凝汽式火电厂一次部分 学院名称 电气工程学院 指导教师 职 称 副教授 班 级 电力071班 学 号 学生姓名 2010年 6月 15日凝汽式火电厂一次部分课程设计1原始资料11 发电厂建设规模1.1.1 类型:300MW凝汽式火电厂1.1.2 最终容量、机组的型式和参数: 2300MW、年利用小时数:6000h/a12 电力系统与本厂的连接情况1.2.1 电厂在电力系统中的作用与地位:区域电厂1.2.2 发电厂联入系统的电压等级:220KV, 220KV
2、母线系统正序阻抗标么值x1=0.1,零序阻抗标么值x0=0.031.2.3 电力系统总装机容量:600MW,短路容量:100MVA13 电力负荷水平:1.3.1 发电机组额定电压20KV,额定功率:300MW,cos=0.85,Xd=15.59。1.3.2 220KV电压等级:架空线8回。1.3.3 厂用电率:8%。 1.3. 4 高压厂用电压6KV;零序厂用电380220KV。1.4 环境条件1.4.1 当地年最高温40,最低温33,年平均最高温度15,土壤最高温度30。1.4.2 当地海拔高度为100m1.4.3 本厂位于某县边缘,距负荷中心30km,供电半径70km。2.设计任务2.1
3、发电厂电气主接线设计2.2 厂用电设计2.3 短路电流的计算2.4 主要电气设备的选择2.5 配电装置3.设计成果3.1 设计说明书、计算书一份3.2 图纸一张目 录摘要31电力工业发展的概况42.电气主接线4 2.1主接线的设计原则与要求4 2.2主接线方案的选择5 2.3厂用电接线方案的选择63.变压器的选择7 3.1变压器的选择原则7 3.2变压器台数及容量的确定84.短路电流分析计算10 4.1短路电流计算的目的及规则10 4.2短路等值电抗电路及其参数计算11 4.3各短路点短路电流计算125.电气设备的选择15 5.1电气设备选择的一般原则15 5.2主要电气设备的选择17 5.3
4、电气设备选择的结果表31结束语33参考文献34附录:短路计算附录:电气设备的选择结果表附录 :设计总图摘 要在高速发展的现代社会中,电力工业在国民经济中有着重要作用,它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展,同时也极大的影响人民的物质与文化生活水平的提高。电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分,也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。电能的使用已经渗透到社会、经济、生活的各个领域,而在我国电源结构中火电设备容量占总装机容量的75%。本文是对配有2
5、台200MW和2台300MW汽轮发电机的大型火电厂一次部分的初步设计,主要完成了电气主接线的设计。包括电气主接线的形式的比较、选择;主变压器、启动/备用变压器和高压厂用变压器容量计算、台数和型号的选择;短路电流计算和高压电气设备的选择与校验。关键词: 发电厂;变压器;电力系统;继电保护;电气设备。1、电力工业的发展概况:火力发电是现在电力发展的主力军,在现在提出和谐社会,循环经济的环境中,我们在提高火电技术的方向上要着重考虑电力对环境的影响,对不可再生能源的影响,虽然现在在我国已有部分核电机组,但火电仍占领电力的大部分市场,近年电力发展滞后经济发展,全国上了许多火电厂,但火电技术必须不断提高发
6、展,才能适应和谐社会的要求。“十五”期间我国火电建设项目发展迅猛。2001年至2005年8月,经国家环保总局审批的火电项目达472个,装机容量达344382MW,其中2004年审批项目135个,装机容量107590MW,比上年增长207%;2005年1至8月份,审批项目213个,装机容量168546MW,同比增长420%。随着中国电力供应的逐步宽松以及国家对节能降耗的重视,中国开始加大力度调整火力发电行业的结构。由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置(主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等)转化成电能,再经输、变电系
7、统及配电系统将电能供应到各负荷中心。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区,也无法大量储存,电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此,电能的集中开发与分散使用,以及电能的连续供应与负荷的随机变化,就制约了电力系统的结构和运行。据此,电力系统要实现其功能,就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统,以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、 控制、保护、通信和调度,确保用户获得安全、经济、优质的电能。电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配,易于转换为其它的能源,而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。因此,电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。绝大多数电能都由电
8、力系统中发电厂提供,电力工业已成为我国实现现代化的基础,得到迅猛发展。本设计的主要内容包括:通过原始资料分析和方案比较,确定发电厂的电气主接线。计算短路电流,并根据计算结果来选择和效验主要电气设备。2、电气主接线 2.1、主接线的设计原则和要求 发电厂电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式,从而完成发电、变电、输配电的任务。它的设计,直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定,关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。由于电能生产的特点是:发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的,所以
9、主接线设计的好坏,也影响到工农业生产和人民生活。因此,主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下,力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。 (1)可靠性 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求,电气主接线也必须满足这个要求。衡量主接线运行可靠性的标志是: 断路器检修时,能否不影响供电。 线路、断路器或母线检修时,停运出线回路数的多少和停电时间的长短,以及能否保证对重要用户的供电。 发电厂全部停运的可能性。 对大机组超高压情况下的电气主接线,应满足可靠性准则的要求。 (2)灵活性 调度灵活,操作简便:应能灵活地投入某些机组、变压器或线路,调配电源和负荷,能满足系统在事故、
10、检修及特殊运行方式下的调度要求。 检修安全:应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备,进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电。 (3)经济性 投资省:主接线应简单清晰,控制、保护方式不过于复杂,适当限制断路器电流 占地面积小:电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件。 电能损耗少:经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数,避免两次变压而增加电能损失。2.2、主接线方案的选择 2.2.1 方案设计1)单元接线其是无母线接线中最简单的形式,也是所有主接线基本形式中最简单的一种,此种接线方法设备更多。本设计中机组容量为300MW,所以发电机出口采用封闭母线,为了减少断开点,可不装断路器
11、。这种单元接线,避免了由于额定电流或短路电流过大,使得选择断路器时,受到制造条件或价格甚高等原因造成的困难。2)单母线分段带专用旁路断路器的旁路母线接线优点:在正常工作时,旁路断路器以及各出线回路上的旁路隔离开关,都是断开的,旁路母线不带电,通常两侧的开关处于合闸状态,检修时两两互为热备用;检修QF时,可不停电;可靠性高,运行操作方便。缺点:增加了一台旁路断路器的投资。3)单母分段线分段断路器兼作旁路断路器的接线优点:可以减少设备,节省投资;同样可靠性高,运行操作方便;4)双母线接线优点:供电可靠,调度方式比较灵活,扩建方便,便于试验。缺点:由于220KV电压等级容量大,停电影响范围广,双母线
12、接线方式有一定局限性,而且操作较复杂,对运行人员要求高。5)双母线带旁路母线的接线优点:增加供电可靠性,运行操作方便,避免检修断路器时造成停电,不影响双母线的正常运行。缺点:多装了一台断路器,增加投资和占地面积,容易造成误操作。 方案一:300MW发电机G-1,G-2通过双绕组的变压器与220kv母线连接,220kv电压级出线为8回,采用双母线接线,并且带旁路母线能提高供电的可靠性。方案二:有方案一,我们很容易想到110kv母线采用单母线分段带旁路连接,220kv母线采用双母线连接。2.2.2 比较并确定主接线方案在所实现的目的要求相差不大的情况下,采用最小费用法对拟定的两方案进行经济比较,两
13、方案中的相同部分不参与比较计算,只对相异部分进行计算,计算内容包括投资,年运行费用。很容易知道当采用单母线分段带旁路的时候,必须多增加较多断路器,这在稳定的可靠性,及经济上都是不具有优势的,因此采用方案一。接线图如图2-1所示。图2-1 主接线图2.3、厂用电接线的选择 厂用电接线的设计原则基本上与主接线的设计原则相同。首先,应保证对厂用电负荷可靠和连续供电,使发电厂主机安全运转;其次,接线应能灵活地适应正常,事故,检修等各种运行方式的要求;还应适当注意经济性和发展的可能性并积极慎重的采用新技术、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还要对供电电压等级,厂用供电电源及其引
14、接进行分析和论证。 火电厂的辅助机械多、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、化学水处理以及辅助车间和公用电气部分,因此,厂用电以单母线分段接线形式合理地分配厂用各级负荷。 现将该火电厂的厂用电接线的系统图设计示于图2-2。图2-2 厂用电接线图3、变压器的选择与计算3.1 变压器的选择原则一、 主变压器的选择原则 (1)为节约投资及简化布置,主变压器应选用三相式。 (2) 为保证发电机电压出线供电可靠,接在发电机电压母线上的主变压器一般不少于两台。在计算通过主变压器的总容量时,至少应考虑5年内负荷的发展需要,并要求:在发电机电压母线上的负(荷为最小时,能将剩余
15、功率送入电力系统;发电机电压母线上最大一台发电机停运时,能满足发电机电压的最大负荷用电需要;因系统经济运行而需限制本厂出力时,亦应满足发电机电压的最大负荷用电。 (3) 在高、中系统均为中性点直接接地系统的情况下,可考虑采用自耦变压器。当经常由低、高压侧向中压侧送电或由低压侧向高、中压侧送电时,不宜使用自耦变压器。 (4) 对潮流方向不固定的变压器,经计算采用普通变压器不能满足调压要求是,可采用有载调压变压器。二、厂用变压器容量选择的基本原则和应考虑的因素为: (1)变压器原、副边电压必须与引接电源电压和厂用网络电压一致。 (2)变压器的容量必须满足厂用机械从电源获得足够的功率。 (3)厂用高
16、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。3.2 确定变压器台数及容量 台数:根据原始资料,该厂除了本厂的厂用电外,其余向系统输送功率,所以不设发电机母线,发电机与变压器采用单元接线,保证了发电机电压出线的供电可靠,主变压器200WM发电机组的主变压器选用三绕组变压器2台,300WM发电机组的主变压器选用两绕组变压器2台。向本厂供电变压器选用三相式两绕组变压器4台,厂用备用电源选用两绕组变压器1台。 容量:单元接线中的主变压器容量SN 应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后,预留10的裕度选择,为 发电机
17、容量; 通过主变的容量厂用电: 发电机的额定功率,厂用电率,单元接线中的主变压器容量SN 应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后,预留10的裕度选择。 表3-1 发电机参数型号额定功率(MW)额定电压(KV)额定电流(KA)功率因数()同步电抗(Xd%)瞬变电抗(Xd%)超瞬变电抗(Xd%)QFSN-200-220015.7586250.85203.524.314.8QFSN-300-230018113200.85236.3531.9317.1 发电机G-1、G-2的额定容量为300MW,扣除厂用电后经过变压器的容量为: 发电机G-3、G-4的额定容量为200MW,扣除厂用电后经过变压器的容
18、量为: 经计算后选取变压器如下 300MW发电机组所选变压器型号为:SFP-360000/220 两台 200MW发电机组所选变压器型号为:SFPS-240000/220 两台 厂用变压器选择 与300MW发电机组相连的厂用变压器型号为:SFF7-40000/18两台 与200MW发电机组相连的厂用变压器型号为:SFF-31500/15 两台 厂用备用电源变压器型号为:SFPFZI-40000/220 一台 其具体参数如表3-2所示 表3-2 所选变压器型号及其参数型号额定容量(KVA)额定电压空载电流(%)空载损耗(KW)负载损耗(KW)阻抗电压(UK%)高压(KV)中压(KV)低压(KV)
19、SFP7-360000/220360000180.2819086014.3SFPS-240000/22024000012115.75175800高中高低中低25149SFF7-40000/18400000/2200006.3-6.30.830225.3全穿越半穿越系数9.515.33.74SFF-31500/1531500/2200006.3-6.31.4527150全穿越半穿越9.516.6SFPFZI-40000/220400006.31.257.2165.421.15变压器的连接方式必须和系统电压相位一致,否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Y型和型,高、中、低三侧绕组如何组
20、合要根据具体工程来确定。三相变压器的一组相绕组或连接成三相组的三相变压器的相同电压的绕组连接成星型、三角型、曲折型时,对高压绕组分别以字母Y、D或Z表示,对中压或低压绕组分别以字母y、d 或z表示。如果星型连接或曲折型连接的中性点是引出的,则分别以YN、ZN表示,带有星三角变换绕组的变压器,应在两个变换间已“-”隔开。我国110KV以上电压,变压器的绕组都采用Y连接。35KV以下电压,变压器绕组都采用连接。4、短路电流分析计算: 4.1 短路电流计算目的及规则:在发电厂电气设计中,短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的的主要有以下几个方面:1、电气主接线的比选。2、选择导体和电器。3、
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