4X50MW火力发电厂电气部分初步设计毕业设计可编辑.docx

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4X50MW火力发电厂电气部分初步设计毕业设计可编辑

4X50MW火力发电厂电气部分初步设计毕业设计

目录1

摘要4

Abstract5

1引言7

第一部分说明书8

2变压器选择8

2.1变压器的容量、台数的确定原则8

2.1.1具有发电机电压母线接线的主变压器8

2.1.2接两种升高电压母线的联络变压器9

2.2变压器型式的选择9

2.2.1相数的选择9

2.2.2绕组数的确定10

2.2.3绕组接线的组别的确定10

3电气主接线11

3.1主接线的设计依据11

3.1.1发电厂在电力系统中的地位和作用11

3.1.2发电厂的分期和最终建设规模11

3.1.3负荷大小和重要性11

3.1.4系统备用容量大小12

3.2主接线设计的基本要求12

3.2.1可靠性12

3.2.2灵活性12

3.2.3经济性13

3.3各种母线接线形式的优缺点及适用范围13

3.3.1单母线接线13

3.3.2单母线分段接线14

3.3.3双母线接线14

3.3.4双母线分段接线15

3.3.5增设旁路母线的接线15

3.4发电机的连接方式16

3.5限流电抗器的连接方式16

3.6主变压器的连接方式16

3.7比较选择主接线图17

4厂用电接线19

4.1厂用电接线总的要求19

4.2厂用母线接线设计19

5短路电流计算21

5.1电力系统短路电流计算条件21

5.1.2一般规定22

5.2电路元件参数的计算22

5.3网络变换23

5.3.1△/Y变换23

5.3.2Y/△变换24

5.4等值电源的计算24

5.4.1按个别变化计算24

5.4.2按同一变化计算24

5.5三相短路电流周期分量的计算24

5.5.1无限大电源供给的短路电流24

5.5.2有限电流供给的短路电流25

5.6冲击电流的计算25

6电气设备的选择26

6.1电气设备选择的一般要求26

6.1.1一般原则26

6.1.2技术条件26

6.2电气设备的选择27

6.2.1母线的选择28

6.2.2高压断路器的选择30

6.2.3隔离开关的选择33

6.2.4电流互感器的选择34

6.2.5电压互感器的选择36

6.2.6限流电抗器的选择38

7高压配电装置40

7.1设计原则与要求40

7.1.1总的原则40

7.1.2设计要求40

7.260KV配电装置40

8继电保护和自动装置的规划41

8.1总则41

8.2一般规定41

8.3发电机保护42

8.4变压器保护42

8.5发电机变压器组保护42

8.6母线保护43

8.6.16~10KV发电机电压母线保护43

8.6.260KV母线保护43

8.7安全自动装置44

8.7.1一般规定:

44

8.7.2自动重合闸装置44

8.7.3自动投入装置44

8.7.4自动低频减载装置,系统安全自动控制:

44

8.7.5自动准同步装置45

8.7.6自动调节励磁装置45

8.7.7自动灭磁装置45

9发电厂和变电所的防雷保护46

9.1发电厂和变电所的雷害来源46

9.2发电厂、变电所直击雷防护的基本原则46

9.3避雷针的设计46

9.4避雷器的设计47

9.5本厂避雷针的选择47

第二部分计算书49

2短路电流计算49

2.1系统各元件参数的计算49

2.2求K短路点的短路电流50

2.3求K短路点的电流52

2.4加装限流电抗器之后的短路计算53

2.4.1加装限流电抗器之后的网络图53

2.4.2计算K短路点的短路电流54

2.4.3计算K短路点的短路电流56

2.5避雷器的选择58

总结60

致谢:

61

参考文献62

附录63

A1.14x50MW火力发电厂电气主接线图63

A1.24x50MW火力发电厂电气部分60KV配电装置平面图63

A1.34x50MW火力发电厂电气部分60KV配电装置进、出线断面图63

A1.44x50MW火力发电厂电气部分60KV配电装置防雷保护图63

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺:

所呈交的毕业设计（论文）,是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名:

日期:

指导教师签名:

日期:

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定,即:

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名:

日期:

学位论文原创性声明

本人郑重声明:

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名:

日期:

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名:

日期:

年月日

导师签名:

日期:

年月日

摘要

本毕业设计论文是4x50MW热电厂电气部分初步设计

全论文除了摘要、毕业设计书之外,还详细的说明了各种设备选择的最基本的要求和原则依据。

变压器的选择包括:

发电厂主变压器、高压备用变压器及高压厂用变压器的台数、容量、型号等主要技术数据的确定;电气主接线主要介绍了电气主接线的重要性、设计依据、基本要求、各种接线形式的优缺点以及主接线的比较选择,并制定了适合本厂要求的主接线;厂用电接线包括:

厂用电接线的总要求以及厂用母线接线设计。

短路电流计算是最重要的环节,本论文详细的介绍了短路电流计算的目的、假定条件、一般规定、元件参数的计算、网络变换、以及各短路点的计算等知识;高压电气设备的选择包括母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、高压开关柜的选择原则和要求,并对这些设备进行校验和产品相关介绍。

而根据本论文所介绍的高压配电装置的设计原则、要求和60KV的配电装置,决定此次设计对本厂采用分相中型布置。

继电保护和自动装置的规划,包括总则、自动装置、一般规定和发电机、变压器、母线等设备的保护,而发电厂和变电所的防雷保护则主要针对避雷针和避雷器的设计。

此外,在论文适当的位置还附加了图纸（主接线、平面图、防雷保护等）及表格以方便阅读、理解和应用。

本书可供发电专业毕业设计（小型热电厂）中设计的学生使用。

关键词:

火力发电厂电气设计短路计算设备选择配电装置

Abstract

Thisbookisthepowerplantandtheelectricalpowersystemandtheelectricalpowersystemandtheautomatedspecializeduseteachingmaterial.

Thisgraduationprojectpaperisthe4x50MWthermalpowerplantelectricitypartpreliminarydesign

Wholethesisbesidessummarygraduatetodesignthebookoutside,returnedtheexpatiationeverykindofmostbasicrequestthatequipmentschoosewithprincipleaccordingto.Thechoiceofthetransformerincludes:

Maintransformer,highpressureinpowerplantbacktransformerandhighpressurefactoriesusethemaintechniqueinnumber,capacity,modelnumberetc.insetdataofthetransformertoreallysettle。

Theelectricitylordconnectedthelinetointroduceprimarilytheelectricitylordconnectsthelinearimportance,designaccordingto,thebasicrequest,everykindofmeritandshortcomingandlordsthatconnectthelineformconnectsthelinearchoosingmore,thelordthatcombinetoestablishtheinkeepingwithmyplanttherequestconnectstheline;Thefactoryconnectswiththeelectricitythelineincludes:

Thefactoryconnectthelineartotalrequestandfactorytoconnectthelinedesignwiththemotherlinewiththeelectricity.Theshort-circuitgalvanometerisregardedasthemostimportantlink,thisthesisintroducedthecalculatingpurposeinshort-circuitelectriccurrent,assumptionterm,generalprovision,thecalculation,networktransformationofaparameterdetailedly,andeachcalculationetc.knowledgethatshortcircuitorder;Thechoiceofthehighpressureelectricityequipmentsincludesthemotherline,highpressurebreakstheroadmachineandinsulatetheswitch,electriccurrenttofeelswitheachotherthemachine,electricvoltagefeelswitheachotherthechoiceprincipleofthemachine,highpressureswitchcabinetwithrequest,andproceedtotheseequipmentsestheschoolcheckwiththerelatedintroductioninproduct.Butgotogetherwiththedesignprincipleoftheelectricitydevice,requesttogotogetherwiththeelectricitydevicewith60KVsaccordingtothisthesisahighpressureforintroducing,decidethistimedesigntoadoptthecentthemutuallymedium-sizedarrangingtothemyplant.Afterelectricityprotectionwiththeprogrammingoftheautomaticdevice,includetotal,automaticdevice,generalprovisionwiththeprotectionofgenerator,transformer,motherlineetc.equipments,butpowerplantwithchangetogiveorgetanelectricshockadesignfordefendingthunderprotectingthenprimarilyaimingatlightningrodwithlightningarrester.Inaddition,returnintheappropriatepositioninthesisadditionaldiagrampaperthelordconnectstheline,planechartanddefendthunderprotectionetc.andformsread,comprehendwiththeconveniencewithapplied.

Thisbookmaysupplythestudentusewhichtheelectricitygenerationspecializedgraduationprojectsmallthermalpowerplantdesigns.

Keyword:

ThermalpowerplantElectricitydesignshortcircuitcalculationTheequipmentschoiceelectricityequips

1引言

本次设计题目为:

4x50MW热电厂电气部分初步设计。

发电厂基本情况:

本电厂规模为200MW,拟装设4台50MW发电机,以10.5KV和60KV两种电压向本区工业生产和居民供电,同时兼供热,剩余功率经两条架空线送往住系统。

该厂共装四台抽气式汽轮机,五台220T/H的锅炉。

10.5KV出线共17回;最小负荷为最大负荷的70%。

60KV出线共2回,其最大负荷利用时间T6000小时。

系统容量为1000MW,系统到60KV母线的电抗值为0.2。

本次设计主要任务是选择主变压器及厂用变压器的容量、台数、型号以及参数;选取几个电气主接线的方案,并通过比较论证确定最优方案,然后进行短路电流计算并确定本厂所需的电气设备及高压配电装置、继电保护和自动装置,并在此基础上完成防雷保护的规划设计。

此外还需要绘制发电厂电气主接线图,高压配电装置平面图。

从十九世纪末期电力应用于生产以来,到今天已成为当今世界物质生产的基本动力,电气化程度是各国国民经济现代化的重要标志。

特别是随着我国工业现代化的发展进程不断加快,在生产过程中对用电量的需求以及对0.196~1.275MPa的等压力蒸汽（用来满足生产的蒸煮、干燥等工艺要求）的需求量均在不断增加。

我国热电机组装机容量也在不断增加。

建立热电厂并分布在冶金、炼油、制糖、造纸、化纤、轻纺、食品等生产企业,可以更好地提高能源利用率,降低生产成本,既满足了蒸汽需要量,又能自行发电,也解决了部分工业和居民用电。

既为我国节约能源和缓和电力供应的紧张局面,发挥了作用,又提高了经济效益。

具有极其深远的意义。

本设计是根据毕业任务书设计的要求,综合大学四年所学的专业知识及《电力工程电气设计手册》、《电力工程电气设备手册》等书籍的有关内容,在指导教师的帮助下,通过本人的精心设计论证完成的。

整个设计过程中,全面细致的考虑工程设计的经济性、系统运行的可靠性、灵活性等诸多因素,最终完成本次设计。

第一部分说明书

2变压器选择

发电厂主变压器、高压备用变压器及高压厂用变的台数、容量、型号、变比等主要技术数据确定。

在发电厂中,用来向电力系统或用户输送功率的变压器,称为主变压器;用于两种电压等级之间交换功率的变压器,称为联络变压器;只供本厂用电的变压器,称为厂用变压器。

2.1变压器的容量、台数的确定原则

主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。

它的确定除依据传递容量基本原始资料外,还应根据电力系统5~10年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级等因素,进行综合分析和合理选择。

如果变压器容量选得过大、台数过多,不仅增加投资增大占地面积,而且也增加了运行电能损耗,设备未能充分发挥效益;若容量选得过小,将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者会满足变电所负荷的需要。

这在技术上是不合理的。

因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦设备的投资。

因此,在选择发电厂的变压器时,应遵循以下基本原则

2.1.1具有发电机电压母线接线的主变压器

连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器容量,应按下列条件计算:

（1）当发电机电压母线上负荷最小时,能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统,但不考虑稀有的最小负荷情况。

（2）当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时,能由系统供给了电机电压的最大负荷。

在电厂分期建设中,在事故断开最大一台发电机组的情况下,通过变压器向系统取得电能时,可考虑变压器的允许过负荷和限制非重要负荷。

（3）根据系统经济运行的要求（如充分利用丰水季节的水能）,而限制本厂输出功率时,能供给发电机电压的最大负荷。

（4）按上述条件计算时,应考虑负荷曲线的变化和逐年负荷的发展。

特别应注意发电厂初期运行,当发电机电压母线负荷不大时,能将发电机电压母线上的剩余容量送入系统。

（5）发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。

对主要向发电机电压供电的地方电厂,而系统电源仅作为备用,则允许只装设一台主变压器作为发电厂与系统间的联络。

对小型发电厂,接在发电机电压母线上的主变压器宜设置一台。

对装设两台变压器的发电厂,当其中一台主变压器退出运行时,另一台变压器应能承担70%的容量。

2.1.2接两种升高电压母线的联络变压器

（1）满足两种电压网络在各种不同运行方式下,网络间的有功功率和无功功率的交换。

（2）其容量一般不小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量,以保证最大一台机组故障或检修时,通过联络变压器来满足本侧负荷的要求;同时也可在线路检修或故障时,通过联络变压器将其剩余容量送入另一系统。

（3）为了布置和引接线的方便,联络变压器一般装设一台,最多不超过两台。

（4）联络变压器的一般采用自耦变压器。

在按上述原则选择容量时,要注意低压侧接有大量无功设备的情况,必须全面考虑有功功率和无功功率的交换,以免限制自耦变压器容量的的充分利用。

2.2变压器型式的选择

2.2.1相数的选择

主变压器采用三相或是单相,主要考虑主变压器的制造条件,可靠性要求及运输条件因素。

在330KV及以下电力系统中,一般都选用三相变压器。

因为单相变压器绕组相对来讲投资大、占地多、运输损耗出较大,同时配电装置结构复杂,增加了维修工作量。

但是由于变压器的制造条件和运输条件的限制,特别是大型变压器,尤其需考虑其运输可能性,从制造厂到发电厂或变电所之间,变压器尺寸是否超过运输途中隧道、涵洞、桥洞的允许通过限额,变压器重量是否超过运输途中车辆、船舶、码头、桥梁等运输工具或设施的允许承载能力。

若受到限制时,则宜选用两台小容量的在相变压器取代一台大容量的三相变压器,或者选用单相变压器组。

对500KV及以上电力系统中的主变压器相数的选择,除按容量、制造水平、运输条件确定外,更重要的是考虑负荷和系统情况,保证供电可靠性,进行综合分析,在满足技术、经济的条件下来确定选用单相变压器还是三相变压器。

2.2.2绕组数的确定

国内电力系统中采用的变压器按其绕组数分类有双绕组普通式、自耦式以及

低压绕组分裂等型式变压器,发电厂如以两种升高电压级向用户供电或与系统连接时,可以采用二台双绕组变压器或三绕组变压器,亦可选用自耦变压器。

一般是当最大机组为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器,因为一台三绕组变压器的价格及所使用的控制电路和辅助设备,与相应的两台双绕组变压器相比都较少。

但三绕组变压器的每个绕组通过容量应达到该变压器额定容量的15%及以上,否则绕组未能充分利用,反而不如选用两台比绕组变压器合理。

对于最大机组为200MW以上的发电厂,由于机组容量大,额定电流及短路电流都甚大,发电机出口断路器制造困难,价格昂贵,且对供电可靠性要求较高,所以,一般在发电机回路及厂用分支回路均采用分相封闭母线。

而封闭母线回路中一般不装设断路器和隔离开关。

况且,三绕组变压器由于制造上的原因,中压侧不留分接头,只作死抽头,不利于高、中压侧的调压和负荷分配。

为此,一般以采用双绕组变压器和联络变压器更为合理。

其联络变压器宜选用三绕组变压器,低压绕组可作为厂用备用电源或厂用启动电源,亦可连接无功补偿装置。

当采用扩大单元接线时,应优先选用低压分裂绕组变压器,这样,可以大大限制短路电流。

在110KV及以上中性点直接接地系统中,凡需选用三绕组变压器的场所,均可优先选用自耦变压器,它损耗小、体积小、效率高,但限制短路电流的效果较差,变比不宜过大。

2.2.3绕组接线的组别的确定

变压器三相绕组的接线组别小,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星形“Y”和三角形“D”两种。

因此变压器三相绕组的连接方式应根据具体工程来确定。

我国110KV及以上电压变压器三相绕组都采用“YN”连接;35KV采用“Y”连接,其中性点多通过消弧线圈接地;35KV以下高压电压,变压器三相绕组都采用“D”连接。

产品型号额定容量（KVA）高压组合（KV）联合组标号阻抗电压（%）空载电流（%）空载损耗（KW）负载损耗（KW）

高压低压

SFPZ-63000/636300060

63±8x1.25%

6611,10.5

6.6,6.3YN,d110.90.771247

3电气主接线

电气主接线是发电厂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本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关,并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制