火力发电厂电气部分设计.docx

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火力发电厂电气部分设计

4x300MW火力发电厂电气设it

i要

由发电、变电、输电、配电和用电等坏节组成的电能生产与消费系筑。

它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系貌及配电系筑将电能哄应到各负荷中心。

电气主接线是发电厂、变电所电气设it的首要部分，也是构成电力系统的重要坏节。

主接线的晞定对电力系貌整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性利经济11密切相关。

并且对电气设备选择、配电装置配置、址电保护和控制方式的#1定有较大的影响。

电能的使用已经渗诱到社会、经济、生活的各个领域，而在我国电源给构中火电设备容量占总装机容量的75%。

本文是对配有4台300MW汽轮发电机的大里火电厂一次册分的初步设廿，主要完成了电气壬接线的iHto色括电气主接线的形武的比较、选释；主变压器、启动/备用变压器和高圧厂用变圧器容量计算、台数和塑号的选择；短路电流廿算和高压电气设备的选择与校验；并作了变压器保护。

关建娥发电厂;变压器；电力系It；«电保护；电气披备oElectricaldesign

of800MWregionalpowerplant

Author:

Tutor:

Abstract

Bythepowergeneration,transformation,transmissionanddistributionofelectricityandenergyponents,andotheraspectsofproductionandconsumptionsystems.Itisthefunctionofthenaturalworldthroughthepowerofprimaryenergyintoelectricalenergypowerplant,thenlost,transformingthesystemanddistributionsystemwillsupplypowertotheloadcenters.

Electricalwiringisthemainpowerplant,electricsubstationdesignedfirstandforemostpartofthepowersystemisalsoconstituteanimportantpart.Determinationofthemaincableonthepowersystemasawholeandpowerplants,substationstorunitsreliability,flexibilityandeconomyarecloselyrelated.Andchoiceofelectricalequipment,powerdistributionequipmentconfiguration,relayprotectionandcontrolofthemeanstodevelopagreaterimpact.Theuseofpowerhasinfiltratedthesocial,economic,inallareasoflife,andinthepowerstructureofChina'sthermalpowerequipmentcapacityofthetotalinstalledcapacityof75%.Thisarticleisequippedwith4*300MWturbo-generatoroflarge-scalethermalpowerplantsapartofthepreliminarydesignofthemainpletedthemainelectricalwiringdesign.Includingtheelectricalwiringofthemainformsofparison,thechoice;maintransformer,thestart/stand-bytransformerandthehigh-voltagetransformerfactorywiththecapacityofcalculation,thenumberofmodelsandoptions;short-circuitcurrentcalculationandhigh-voltageelectricalequipmentselectionandvalidation;andmadetheprotectionoftransformer.

Keywords:

powerplant;transformer;powersystem;relay;electricalequipment

1.1

1・3电力工业的发展U况2电气主接线设廿

2.1主接线阀述

2.1.1可靠性4

2.1.2灵活性4

2.1.3经济性4

2.2对原始资料的分桥4

2.3ffl定可行的主接线方案4

2.3.1晞定变压器的台数及容量4

2.3.2主接线方案5

2.3.3比较主接线方案6

3厂用电的设计7

3.1厂用电源选择7

3.1.1厂用电电压等级7

3.1.2「用电系筑接地方贰7

3.1.3厂用工作电源引接方式7

3.1.4厂用备用电源引接方式7

3.1.5确定厂用电系统7

3.2厂用主变选择7

3.2.1厂用电主变选择原则7

3.2.2确定厂用电主变容量7

4短路电流计算9

4.1短路廿算目的9

4.2姬路电流廿算条件9

4.2.1基本個定9

422—般规定9

sHw雜期礙筑Ir却g.gs±t破长捋岳毋期曲翘旷ms茗购渙空空毋期曲怒旷一一一coln茗__2翌—岳毋岀曲怒rmCMln茗後里毋妁曲怒旷m茗毋担言紬怒旷却定三阳匸血扛梯m淳舉畦盗果旳pqb旦画題医U雕姮军8CO.U二画悲匡吗雕圍0LLco.nOLco.寸

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S9.9

附录B500KVK电装置布置图（a）37

附录B500KVH电装置布置图（b）38

附录C配电装置平面布置图39

附录D址电保护配置图40

1.1课题背景

由发电、变电、输电、S!

电和用电等环节组成的电能生产与消费系筑。

它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包粘倘炉、汽轮机、发电机及电厂捕助生产系统等）转化成电能,再经输、变电系筑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，也无法大量齢存，电能生产必须时刻保持与消费平饬。

因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续哄应与负荷的趾Hl变化，就翎约了电力系统的箱构和运行。

据此，电力系筑要实现其功能，就需在各f坏节和不同层次设置相应的信息与控初系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控關、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，而目便于控制、管理和嗚趾易于实现自动化。

因此，电能已广泛应用干国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。

绝夫多数电能都由电力系统中发电厂提哄，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。

本设计的主要容0IS：

通il原始资料分桥和方案比较，确定发电厂的电气主接线。

廿算短胳电流，并根幽it算结果来选择和效验主要电气设备。

1.2原始资料

1、课趣名称：

某地区4X300MW火力发电厂电气部分设it

2、原始资料：

1）发电厂«»：

（1）装机容量：

4台300MW汽轮发电机

（2）发电机组参数:

塑号：

QFSN・300・2・20B1（电机厂）

額定电压:

20KV

助率因数：

0.85（淆后）

宜朝瞬变电抗:

<=0.2260（标么値）

頁轴超瞬变电K：

a；=0.1558（标么值）

（3）厂用电率：

7.31%（计及脱18）,5.57%（不it）

（4）自然坏境：

平均气jS11.7,晟高气富32.7,最低气温-9.3

（5）机组年利用小时数：

忌=7000"

1.3电力工业的发展慟况

到2003年底，我国发电机装机容量jj38450Jj干瓦，发电量达19080亿

居世界第2位oI1E用电量已占全部用电量的50-70%,是电力系筑的最大电能用户，供配电系坑的任务就是企业所需电能的供应和分配。

电力系貌的出现,使高效、无污染、便用方便、易于蜩控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开斜了电力时代，发生了第二次技术革金。

电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。

我国的电力系M20世纪50年代开始迅速发展。

到1991年底，电力系统装机容量为14600JJ干瓦，年发电量为6750亿干瓦时，血居世界第ElEo输电线路以500干伏、330干伏和500干伏为网络骨干，形成4个装机容量超fl1500J]干瓦的大区电力系筑和9个超过百JJ干瓦的省电力系筑，大区之间的8L,工作也已开始。

此外，1989年，省建立了装机容量为1659Jj干瓦的电力系统。

2电气主接线设it

2.1主接线概述

电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，它反映各设备的作用、连接方式和回路的相互关系。

所以，由文献⑴可知；它的设廿直接关系到全厂电气设备的选弹、配电装置的布置，继电保护、自动装置和腔制方式的确定，对电力

系筑的安全、经济运行起着决定的作用。

做括地说包括以下三个方面:

2.1.1可靠性：

在研究主接线可靠性时应重视国外长期运行的实践经騎和其可靠性的定性分析；主接线的可靠性要包祐一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合，在很大程度上也取决于设备的可靠程度。

可靠性的具体要求在干Bi路器检修时，不宜影响对系貌的哄电；Bi胳器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回胳数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大郡分二级负荷的供电。

2.1.2灵活性：

主接线应满足在圳度、检修及扩建时的灵活性。

在调度时，应可以灵活地投人和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷,满足系统在事故运行方式、检修运行方武以及特殊运行方武的系统调度要求；在检修时，可以方便地停运Bi胳器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影晌电力网的运行和对用户的哄电；扩建时，可以容易地mnj接线过渡到最终接线。

2.1.3经济性：

要节省投资，壬接线应力求简单，以节省Bfi路器、隔离开关、电流和电压互感器、避宙器等一次设备；要节省址电保护和二次BI路不过于复杂,以节省二次设备和控制电缆；要能限翎短路电渣，以便于选择价廉的电气设备或轻里电器；主接线设it要为配电装置布置御造条件，尽量使占地面枳减少；经济合理地选择主变压器的种类、容量、数量、要遐兑因两次变压而增加电能损失。

2.2对原始资料的分析

从原始资料和文献［4］可以知道,本电厂属于地区性火力发电厂,建成后总容量为800MW,建成后与周边的几个电厂形成区域电网。

该电厂的发电容量除了本「厂用电后剰余的电力向系筑哄电。

因此，本电厂在系统有重要作用。

电厂是否安全、可靠运行直接影响该地区的经济效益，可见该电厂的重要性。

2.381定可行的主接线方案

2.3.1晞定变压器台数及容量：

1、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,所以不设发电机母系，发电机与变压器釆用单元接线，保证了发电机电压岀线的哄电可靠，本「主变压器选用三相式变压器4台。

2、容量：

单元接线巾的主变压器容量S”应按发电机額定容量柏除本机组的「用负荷后，预@10%的矗度Re=3OOMW选择，为SnL黑:

啦（2・1）

卩加一发电机容量；S、一通过主变的容量

Kp-厂用电：

Kp=7.31%CXDS①g-发电加的额定功率，COSOG=0.85

发电机的額定容量为300MW,IU除厂用电后经过变压器的容量为：

S1.1%（Wg理出凹2=366.61MVA（2.2）

ACOS%0.85

采用三相风冷自空循坏双绕组无压变压器，由文献⑵可知；

塑号为：

SFP9-370000/500,参数为370000-550±2x2.5%/20kvUa=14%

2.3.2主接线方案：

根摇变压器的组合方案#1定主接线的初步方案，并依据对主接线的基本要求，从枝术上进行论证各方的优、缺点，潤汰了一些较差的方案,保留了两个技术上相对较好的方案,由文献⑶可知,如图2.1图2.2所示：

@2.2双母带旁路接线（方案二）

2.3.3比较主接线方案：

1、技术上的比较：

方案一供电可靠，通过两组母线隔离开关的個换操作,可以轮流检修一组母线而不至使哄电中Bi；调度灵活，各f电源和各回路负荷可以任意分配到某一组骨线上，能灵活地适应系貌中各种运行方式调度和潮流变化的需要;扩建方便，向双母的左右任何-个方向扩建均不影喑两组骨线的电源和负荷沟匀分出，不会引起原有回路的停电；便于试验。

方案一比方案二供电更可靠。

2、经济上的比较：

虽然方案二比方案一俱电更可靠，但是从经济的轴贋看,方案二的投资比方案一要大很多,增加了旁路同漏和旁路骨线,每回同開增加一把隔离开关，大大的增加了投资，同时方案二方案一多占用了土地，当今我国的土地资源比较缺乏。

从技术和经济的角度论证了两个方案，虽然方案一比方案二侠电可靠，但是由干目前Bi胳器采用的是穴氟ItiBiJS器，它的检修周期长，不需要经常检修,所以采用旁路也就没有多大恵义了，这样一来不仅仅节省了投资，也节约了用地,所以比较论证后确定采用了方案一。

3「用电的披廿

3.1厂用电源选择

3.1.1「用电电压等级的确定：

厂用电供电电压等级是根据发电机的容量和额定电压、厂用电动机的額定电压及厂用网络的可靠、经济运行等诸方面因素，经技术、经济比较后确定。

因为发电HI的额定容量为300MW,由文献⑸可知；比较后晞定厂用电电压等级采用6kV的等级。

3.1.2厂用电系貌接地方式：

厂用变釆用不接地方式，高压和低压都为三角电压，

当容量较小的电动机果用380V时,采用二次厂用变，将6kV变为380V,中性点直接接地；启备变釆用中性贞貞接接地，高压侧为星里直接接地，低压侧为三用电压。

3.1.3厂用工作电源引接方式：

因为发电HI与主变压器采用单元接线，高压「用工作电源由该单元主变圧器低压侧引接。

3.1.4「用备用电源和启动电源引接方式：

采用两台启备变，奴立U500kVS线引至启备变，启备变采用（KBW双绕组分裂变压器。

3.1.5确定厂用电系统：

厂用电系筑采用!

0!

图方案一和方案二，厂用电在两个方案巾都是一样。

3.2f用主变选择

3.2.1厂用电主变选择原则:

1、变压器、毗額定电压应分别与引接点和厂用电系统的額定电压相适应。

2、连接组别的选择，宜使同一电压级的厂用工作、备用变压器输岀电压的相位一致。

3、皿抗电压及调压里式的选择，宜使在引接点电压及厂用电负荷正常波动

围，厂用电各级母线的电压偏務不超过额定电圧的±5%o

4、变压器的容量必须保证常用机械及设备能从电源获得足幣的功率。

3.2.2确定厂用电主变容量：

按厂用电率确定厂用电主变的容量，厂用电率确定为Kp=5.57%,

Sng=£mxKp/cos①gx1・1=300x（1—5.57%）/0.85xl.l=366.6MWl；选里号为：

SFK-370000/500,额定容量为：

370MVA;电压比为：

550±2x2.5%/20;启备变的容量为厂用变的总和，为80MVA,选用西台40MVAS］变压器，塑号为：

SFSZ10-40000/220,额定容量为：

40000/2x20000,电压比为：

230±8xl.5%/6.3kVo

4短路电流ii■算

4.1短路电流计算的目的

在发电「电气设it中，短路电流计算是其中的一个重要坏节。

由文献⑹可a；其廿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、确定中性点接地方式。

4、廿算软导线的婕路摇摆。

5、确定分裂导线同隔棒的同距。

6、验算接地装置的接触电压和跨步电压。

7、选择址电保护装置和进行整定廿算。

4.2短路电流廿算条件

4.2.1基本假定

1、正常工作时，三顶系境对称运行。

2、所有电流的电功势相位角相同。

3、电力系貌中所有电源血在额定负荷下运行。

4、短路发生在短路电流为最大值的瞬间。

5、不考虑短路自的衰减时间常数和低压网络的短路电流外,元件的电皿略去不it。

6、不考虑短賂点的电流皿抗和变压器的助堰电流。

7、元件的技术参数均取額定值,不考虑参数的淚差和调整围。

8、输电线路的电容路去不廿。

4.2.2一股规定

1、验算导体的电器动稳定、热稳定以员电器开Bi电流所用的短路电流，应

按本工程设廿规则容量廿算，并考虑电力系貌远景的发展廿则。

2、选择导体和电器用的短路电流，在电器连接的啊络中，应考處具有反惯作用的异步电动机的影响和电容补偿装置笊电电流影响。

3、选择导体和电器时，对不带电杭111路的廿算短路自，应选择在_常接线方武时短胳电流最自。

4、导体和电器的动稳定、热稳定fnttE电器的开Bi电流，一般按三相姬路计算。

4.3短胳电流分析

4.3.1选取短路点

由原始资料，选择flS5t短胳自d1、发电机回路岀口处短路点d2、d3、d4、

d5、和厂用变低压侧短胳点d6、d7、d8、d9,如下图4.1所示:

图4.1短路点的选择

具値元件用等值电抗表示，如图4.2

图4.2等IS电旅表示的類路直

4.3.2画等值啊络图

1、去掉系统中的所有负荷分支、线路电容和各元件的电阻,发电机电抗用

次暂太电抗S

2、廿算网络中各元件参数见表4.1：

S4.1发鬼机参数（a）

呼；

額定容量

額定电压

額定电渝

功率因索

Xd〃

QFQS-300-2

300MW

15.75kV

8625A

0.85

14.44%

QFS-300-2

300MW

18kV

11320A

0.85

16.7%

TS1264/300-48

300MW

18kV

11000A

0.875

30.56%

TQN-100-2

100MW

10.5kV

6475A

0.85

18.3%

表4.2变压Stft（b）

塑号

额定电压（kW）

空我损耗（kW）

短路损耗（kW）

皿抗电压（%）

SF10-240000

242/15.75

13

SF10-31500

15.75/6.3

9.8%

SFP7-360000

242/18

14

SFP7-130000

242/10.5

14

3、將各元件电抗换算为同一基准的标么电抗:

取基准容量Sf100MVA,基准电压Up1=242kV,Up2=15.75kV,Up3=6.3kV

（1）新建发电厂发电机、变压器、厂用变的标么值:

!

±±l）x（—）=0.0613（4.1）

100200

X%s

X8=X10=XI2=X14=（命）Xf）=（

X7=X9=XH=XB=C^L-1）x（—）=（—）x（—）=0.0541（4.2）

91113100Sn'10（/'24（/

X15=X18=X21=X24=（1-罕）X「2X（}）=（1-斗）x0.098x眾=0.046（4.3）bNxS1•A

X16=XI7=x19=x20=x22=x23=x25=x26

（4.4）

11

=sf=ioo=0,5281

2xKxX「x—2x3.4x0.098x—

-SN31.5

系600MW火电「QFS发电机、变压器的标么值:

系貌600MW水电「TS1264发电机、变圧器的标么值:

系300MW火电「TQN发电机、变压器的标么值:

=X,%s,=18.31=°-0777（49）

2x（盘）x（.）2x而x両

x-=u.%s,=^hoo=°-0583Q0）

2x（100冈石）2X100X120

IHIM图4.2的等值电抗图,并将各元件电抗筑一编号

4.3.2化简等值啊络图

为廿算不同短路点的姬路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心

的辐射网络，并求出各电源与短路自之间的电抗，即转杨电抗：

1、化简d1短胳自的等值网络:

由图4.2化简得图4.3

X27=X,+X,=0.0236+0.0194=0.043（4.11）

X2S=XS+X4=0.0446+0.0194=0.064（4.12）

X29=X5+X6=0.0777+0.0583=0.136（4.13）

Xw=X7+Xs=0.0541+0.0613=0.1154（4.14）

X31=X9+X10=0.0541+0.0613=0.1154（4.15）

X32=XH+XJ2=0.0541+0.0613=0.1154（4.16）

X„=X13+X14=0.0541+0.0613=0.1154（4.17）

火电

水电

火电

1F2F3F4F

图4.3d1短爵点等值网络图（a）

由图4.3化简得图4.4

火电水电F1-F4火电

由图4.2化简得图4.5

火电

水电

火电

由图4.5化简得图4.6

x”―；—=00385（4J9）

IF

XyX32X33

火电水电火电

由图4・6化简得图4.7

（4.20）

11

X36=—jjjr=~~ii―—ii—=00138

石*总*石*忑0.043+0.064+0.136+0.0385

\00541

1F

图4.7d2短路戌等値网络图（c）

由图4.7化简得图4.8

（4.21）

X37=X36+X7=0.0138+0.0541=0.0679

50679

图4.8d2短路点等值网络图（d）

由图4.8化简得图4.9

X27

0.0138

0.043

=0.32

（4.22）

0.0138

0.064