凝汽式火电厂电气一次部分初步设计--课程设计--大学毕业设计论文.doc
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1、 电气工程基础课程设计题 目 凝汽式火电厂电气一次部分初步设计 专业名称 电气工程及其自动化 指导教师 汪 普 林 班 级 电气工程及其自动化1204班 学 号 20124450409 学生姓名 卢林军 2015年 7月 3 日iv南 华 大 学课程设计(论文)任务书 学 院: 电气工程学院 题 目: 凝汽式火电厂电气一次部分初步设计 起 止 时 间:2015年6月22日至2015年7月3日 学 生 姓 名: 卢林军 专 业 班 级: 电气工程及其自动化1204班 指 导 教 师: 汪普林 教研室主 任: 盛义发 院 长: 王新林 2015年 6月22日凝汽式火电厂一次部分课程设计(第一组)论
2、文 (设计) 内容及要求:一、设计(论文)原始依据1、 发电厂建设规模(1) 类型:凝汽式火力发电厂(2) 容量:机组的形式和参数,年利用小时数为6000h/a2、 电力系统与本厂的连接情况(1) 发电厂在电力系统中的作用与地位:地区电厂(2) 发电厂连入系统的电压等级220kV。(3) 电力系统总装机容量:16000MW,短路容量:12000MVA3、 电力负荷水平 (1)220kV电压等级:架空线5回 (2)110kV电压等级:架空线7回,级负荷,最大负荷560MW,=6000h/a (3)厂用电率:6% (4)备用:110kV 1回 220kV 1回4、环境条件 当地年最高温度40,年平
3、均温度为25,气象条件无其它特殊要求。二、设计(论文)主要内容(1)分析原始资料,确定电气主接线方案;(2)厂用电初步设计;(3)短路电流的计算 (4)主要电气设备的选择与校验;(5)配电装置;三、设计(论文)设计成果1、 设计说明书一份;2、 设计图纸(A3型CAD作图);3、 按照学校论文标准格式装订打印。 目录1电气主接线. . .1 1.1系统与负荷资料分析.1 1.2主接线方案的选择.2 1.3主变压器的选择与计算.52厂用初步设计.9 2.1 厂用电接线方案的选择9 2.2火力发电厂厂用电接线的设计原则.93 短路电流计算11 3.1 短路计算的一般规则11 3.2 短路计算的一般
4、规定和条件11 3.3短路计算过程.124 电气设备的选择21 4.1 电气设备选择的一般规则21 4.2电气设备的选择条件21 4.2.1高压断路器.22 4.2.2高压隔离开关.24 4.2.3电压互感器的选择.25 4.2.4电流互感器的选择.26 4.2.5母线的校验.295 配电装置30 5.1配电装置选择是原则.30 5.2配电装置的选择及依据.316 安全保护装置.31 6.1避雷器的选择.31 6.2继电保护的配备.33结束语.34参考文献.35谢词.36附录一 电气主接线图.37摘要:本设计是对4300MW总装机容量为1200MW的凝汽式火力发电厂进行电气一次部分及其厂用电高
5、压部分的设计,它主要包括了五大部分,分别为:电气主接线的选择、厂用电设计、短路电流的计算、主要电气设备的选择、完成主接线图与设计说明书。其中详细描述了短路电流的计算和电气设备的选择,从不同的短路情况进行分析和计算,对不同的短路参数来进行不同种类设备的选择,列出各设备选择结果表。并对设计进行了理论分析。最后的设计总图包括主接线,厂用电接线,变压器,断路器,隔离开关,电流互感器等。关键词:主接线 变压器 短路计算 设备选择 Summary:Thisdesignisfor4300MWtotalinstalledcapacityoftheelectricalpowerplantandapartofth
6、ehigh-pressu-repartofthedesignof1200MWofcondensingsteampowerplant.Itjincludesfiveparts,namely:thecalculationofthemainelectricalconnectionoptions,powerdesign,short-circuitcurrent,themainelectricalequipmentselection,completethemainwiringdiagramsanddesignspecification.Whichdescribesindetailtheselection
7、oftheshortcircuitcurrentcomputingandelectricalequipmentforanalysisandcalculationsfromdifferentshortcircuit,shortcircuittodifferentparameterstochoosedifferenttypesofdevices,eachdevicelistedintheselectionresulttable.Theoreticalanalysisanddesign.Thefinalmasterplanincludesamainwiring,auxiliarypowerwirin
8、g,transformers,circuitbreakers,disconnectors,c-urrenttransformers.Keywords:themainwiring,transformers,shortcircuitcalculations,南华大学电气工程学院课程设计引言 本设计的目的是使树立工程观点,加强基本理论的理解和工程设计基本技能的训练,了解现代大型发电厂的电能生产过程及其特点,掌握发电厂电气主系统的设计方法,并在分析、计算和解决实际工程能力等方面得到训练,为今后从事电气设计、运行管理和科研工作,奠定必要的理论基础。 本文设计讨论了4*300MW凝汽式火力发电厂的主接线设
9、计。文中较为详细的介绍和讨论了电气主接线的设计流程与要求;绘制了电气主接线图;对该主接线设计的短路电流进行了计算;介绍和选择了主要电气设备,高压断路器、隔离开关等;并简要的介绍选择了避雷器等安全保护装置。1电气主接线1.1系统与负荷资料分析 (1)工程容量情况由原始资料可知本设计根据电力系统的发展规划,拟在该地区新建一座装机容量为16000MW的凝汽式火力发电厂,发电厂安装4台300MW机组,总容量占相联电力系统总容量的=7.5,没有超过电力系统检修备用容量和事故备用容量的要求,这说明了该火电厂在未来电力系统中的不占主导作用和地位,主要是负责地区供电。而且年利用小时数为60005000,(我国
10、电力系统发电机组的平均最大负荷利用小时数为5000h/a)又为火电厂,在电力系统中将主要承担基荷,因此该电厂的电气主接线要求有较高的可靠性。厂用电为6%。以220KV电压等级供给系统,架空线5回,并以110KV电压等级供给负荷,架空线7回,属于I级负荷,最大输送560MW,Tmax6000h/a。并且本设计需要做到的技术指标要求保证供电安全、可靠、经济。 (2)电力系统情况该发电厂在电力系统中的作用与地位为地区电厂,地区电厂靠近城镇。电力系统总装机容量为16000 MW,短路容量为12000MVA。该发电厂联入系统的电压等级为220KV。 (3)负荷分析该发电厂有两个电压等级,其负荷分析分别如
11、下 :220KV电压等级:有架空线5回,备用两一,即6回出线,110KV电压等级:有架空线7回,备用两一,即8回出线,负荷类型为一级负荷,最大输送560 MW,最大负荷小时数为6000 h/a。 (4)环境情况由原始资料可知, 当地年最高温40,年平均温度25,气象条件无其他特殊要求。 (5)设备情况原始资料中给出了四台发电机的容量,这里对单台300 MW发电机设备的型号进行选择。根据原始资料中给出的发电机的容量,查阅资料可选择出发电机的型号为QFSN-300-2-20B,发电机部分重要参数如下:表1.1 发电机型号及参数发电机型 号额 定电 压(KV)额定功率(MW)功率因数次暂态电抗( X
12、d%)额定电流(kA)G-1G-4QFSN-300-2-20B203000.851510.189型号含义; 2两极 300额定容量300MW 20-额定电压20kV N转子绕组氢内冷 F发电机 Q由汽轮机拖动 S定子绕 组水内冷 B-型号 Xd1.2主接线方案的选择对于主接型式的具体选择可以根据DL50002000火力发电厂设计技术规程综合发电厂的具体要求确定。在此设计中可以参考一下相关规定:(1). 发电机电压母线可采用双母线或双母线分段的接线方式。为了限制短路电流,可在母线分段回路中安装电抗器。如不满足要求,可在发电机或主变压器回路中装设分裂电抗器,也可在直配线上安装电抗器。(2). 容量
13、为200300MW 的发电机与双绕组变压器为单元连接时,在发电机与变压器之间不应装设断路器、负荷开关或隔离开关,但应有可拆连接点。(3). 采用单母线或双母线的110220kV 配电装置,当断路器为少油型或压缩空气型时,除断路器有条件停电检修外,应设置旁路设施;当220kV 出线在 (4) 回及以上、110kV 出线在6回及以上时,宜采用带专用旁路断路器的旁路母线。当断路器为六氟化硫(SF6)型时,可根据系统、设备、布置等具体情况,有条件时可不设旁路设施;当需要设置旁路设施,且220kV出线在6 回及以上、110kV 出线在8 回及以上时,可采用带专用旁路断路器的旁路母线。110KV电压级:出
14、线回路数12回4回且为I级负荷,Tmax=4500h/a,为使其出线断路器检修时不停电,应采用双母分段或双母带旁路,以保证其供电的可靠性和灵活性。220KV电压级:出线回路数6回4回且为I级负荷,Tmax=5000h/a,应采用双母带旁路或一台半。110KV电压等级:出线为8回架空线路,I级负荷,最大输送560MW,为实现不停电检修出线断路器,可采用双母线分段或是双母线接线形式。 220KV电压等级:出线为6回架空线路,为使其检修出线断路器时不停电,可采用双母线或双母分段接线形式,以保证供电的可靠性和灵活性。四台发电机的出口电压均为220KV、单机容量均为300MW,其额定电流和短路电流都很大
15、,发电机出口断路器制造困难,价格昂贵,并且300MW及以上机组对供电可靠性要求级高,拟采用分相封闭母线直接与主变压器连接,并构成单元接线接至220KV母线上,可减少出口断路器和隔离开关,大大限制短路电流,提高可靠性与经济性,也减少事故的发生。 综上所述,可拟定两种主接线方案: 图1.1 方案1接线示意图 图1.2方案2接线示意图 方案一: 发电机出口采用单元接线;110KV电压等级采用双母分段接线形式,分段断路器兼作旁路断路器;220KV电压等级采用双母接线形式,四台发电机与四台变压器接成发电机-变压器单元接线形式接至220KV电压母线上;220KV电压母线和110KV电压母线之间设有两台联络
16、变压器;通过这两台联络变压器由220KV电压母线给110KV侧负荷供电。 方案二 110KV电压等级采用双母线带接线形式。220KV电压等级采用双母线带接线形式。四台发电机分别与四台变压器接成发电机-变压器单元接线形式接至220KV电压母线上;220KV电压母线和110KV电压母线之间设有两台联络变压器;通过这两台联络变压器由220KV电压母线给110KV侧负荷供电。 (5)主接线方案的比较原则: 对电气主接线的基本要求,概括的说应该包括可靠性、灵活性和经济性三方面。可靠性:安全可靠是电力生产的首要任务,保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。通常定性分析和衡量主接线可靠性时,从以下几个方面考虑
17、:断路器检修时,是否影响连续供电;线路、断路器或母线故障,以及在母线检修时,造成馈线停运的回路数多少和停电时间长短,能否满足重要的一、二类负荷对供电的要求;本电厂有无全厂停电的可能性;大型机组突然停电对电力系统稳定运行的影响与产生的后果等因素。灵活性:电气主接线应能适应各种运行状态,并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面:操作的方便性;调度的方便性;扩建的方便性。经济性:在设计主接线时,主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几个方面考虑:节省一次投资;占地面积少;电能损耗少。 (6)主接线方案的比较与选定 方案一
18、110KV侧采用双母分段接线形式,220KV侧采用双母接线形式;方案二110KV侧采用双母接线形式,220KV侧也采用双母接线形式,其对比如表1.2所示: 表1.2 方案接线方式对比电压等级方案一方案二110KV双母分段接线双母线接线220KV 双母接线双母线接线对于110KV电压等级接线形式,方案一采用的是双母线分段接线形式,方案二采用的是双母线接线形式。从经济性方面看,两个方案中,方案二占地面积较大,但所用断路器数量和方案一不一样,因此,在投资上,两个方案基本相当;从可靠性方面看,方案一可靠性相对较差;从灵活性方面看,方案一运行方式单一,灵活性较差。因此,110KV侧应选用双母线接线形式,
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