毕业论文-2x300mw火力发电厂电气部分设计Word格式.docx
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2.1电气主接线及其要求 2
2.2电气主接线设计原则 2
2.3发电机电压及接线 2
2.4220V电气主接线 3
2.56KV厂用电接线 5
第3章负荷计算及变压器选择 7
3.1厂用负荷计算 7
3.1.1厂用负荷计算的原则 7
3.1.2厂用电负荷计算 7
3.2主变压器的选择 8
3.2.1变压器相数及结构的选择 8
3.2.2变压器绕组联结组号的选择 9
3.3变压器冷却方式选择 9
第4章厂用电接线及设计 10
4.1厂用效率 10
4.2厂用电接线的设计原则和接线形式 10
4.2.1对厂用电接线的要求 10
4.2.2厂用电接线的设计原则 11
4.3厂用电的电压等级 11
4.4厂用电源及其引接 11
4.4.1工作电源 11
4.4.2.备用电源和启动电源 12
4.4.3.事故保安电源 12
4.5厂用电接线形式 13
4.6厂用变压器的选择 13
4.6.1额定电压 13
4.6.2工作变压器的台数和型号 14
4.6.3变压器的阻抗 14
4.6.4变压器的容量 14
第5章短路电流计算 15
5.1短路点的确定 15
5.2短路计算的目的 15
5.3短路电流计算的步骤 15
5.4短路计算结果 16
第6章电气设备选择 17
6.1断路器选择 17
6.11断路器选择的技术条件 17
6.2隔离开关的选择 18
6.2.1隔离开关用途 18
6.2.2隔离开关分类 19
6.3电流互感器的选择 19
6.3.1选择标准 19
6.3.2技术条件：
19
6.4电压互感器选择 21
6.4.1电压互感器的形式选择 21
6.4.2技术条件 21
第7章总结 22
参考文献 23
2X300MW火力发电厂电气部分课程设计
第1章绪论
随着社会的发展，仅靠低容量发电机组，已经不能满足人们的需要了，并且火力发电厂是现代社会电力发展的主力军，在提出建设和谐社会、发展循环经济的大背景下，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，虽然在中国已有部分核电机组，但火电仍占领电力的大部分市场，近几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展，才能适应和谐社会的要求。
火力发电厂的汽水系统是由锅炉、汽轮机、凝汽器、高低压加热器、凝结水泵和给水泵等组成，他包括汽水循环、化学水处理和冷却系统等。
水在锅炉中被加热成蒸汽，经过热器进一步加热后变成过热的蒸汽，再通过主蒸汽管道进入汽轮机。
由于蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机。
为了进一步提高其热效率，一般都从汽轮机的某些中间级后抽出作过功的部分蒸汽，用以加热给水。
在现代大型汽轮机组中都采用这种给水回热循环。
本设计针对2x300MW容量机组，运用发电厂电气部分、高压交流输变电技术、电力系统分析、电力系统继电保护、电力系统自动化等专业知识完成发电厂主接线的设计。
第2章电气主接线设计
2.1电气主接线及其要求
电气主接线既是电气设计的首要部分，又是构成电气系统的主要环节。
直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。
因此，主接线的正确合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。
（1）可靠性：
主接线系统应保证对用户供电的可靠性，特别是保证对重要负荷的供电。
（2）灵活性：
主接线系统应能灵活地适应各种工作情况，特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时，能够通过倒换开关的运行方式，做到调度灵活，不中断向用户的供电。
在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。
（3）经济性：
主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下，做到经济合理，尽量减少占地面积，节省投资。
2.2电气主接线设计原则
坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则[4]。
本设计发电厂为设计规则如下：
（1）发电机和变压器采用单元式接线。
（2）发电厂除厂用电外，全部送入220KV电力系统，，架空线路4回，系统容量4000MW。
（3）厂用电采用6kv及380/220三级电压。
2.3发电机电压及接线
本设计装机两台，容量2x300MW，发电机额定电压20KV，300MW采用发电机---变压器单元接线。
对220MW以上机组，发电机出口采用分相封闭母线，为减少开断点，无发电机出口断路器和隔离开关，利于机组调试。
对于额定电流很大的，发电机出口采用全连离相相封闭母线。
采用全连离相封闭母线，供电可靠，封闭母线能有效防止绝缘遭受灰尘、潮气等污秽和外物造成的短路，运行安全且运行维护工作量小。
单元接线简单，开关设备少，操作简便，使得在发电机和变压器低压侧短路的几率和短路电流相对于具有发电机母线时有所减小。
如图2.1所示：
图2.1发电机单元接线
根据原始资料可选发电机型号为：
表2.1发电机主要参数
型号
额定功率
额定电压
额定电流
功率因数cosφ
转速（r/min）
同步电抗
瞬变电抗
超瞬变电抗
QFSN-300-2
300
20
10190
0.85
3000
188.59
19.65
17.1
2.4220V电气主接线
根据原始资料以及主接线对可靠性、灵活性和经济性的要求。
发电厂除厂用电外，全部送入220KV电力系统，架空线路4回，在满足可靠性要求的前提下，有两种可能的接线型式：
单母线分段带旁路接线型式和双母线接线型式。
接线方案选择:
方案1单母线分段带旁路接线
单母线具有接线简单，操作方便，设备少经济性好等优点。
但为了不中断回路供电，所以增设旁路母线接线。
增加一组旁路母线，提高了运行可靠性，但需要增加一台半断路器的投资。
不太经济，占地空间比较大，接线复杂，也不利于扩建。
单母线接线如图所示：
图2.2单母线带旁路母线接线
方案2双母线接线
双母线接线方式具有供电可靠、调度灵活、扩建方便的优点。
通过倒母线的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不知供电中断，一组母线中断后可迅速供电。
不同的电源和不同回路的负荷可以任意切换，可均匀分配到任一组母线上工作，具有灵活适应系统中各种运行方式调度和系统潮流变化需要的能力。
双向母线的左右任何一个方向扩建，不会影响两组母线的电源和负荷均匀分配，也不会引起原有回路的停电。
当有双回架空线路时，可以顺序布置，连接不同的母线时，不会出现出线交叉跨越的情况等优势。
双母线接线如图所示：
图2.3双母线接线
综上所述，从主接线的可靠性、灵活性、经济性，可扩建等方面综合比较，方案2是符合技术经济合理标准的最佳方案.
2.56KV厂用电接线
厂用电接线要求满足：
（1）供电可靠，运行灵活。
（2）各机组的厂用电系统是独立的。
特别是200MW及以上机组，应做到这一点。
（本设计为600MW机组，所以必须保证这一点。
）在任何运行方式下，一台机组故障停运或其辅机的电气故障不应影响另一台机组的运行，并且要求受到厂用电故障影响而停运的机组应能在短期内恢复运行。
（3）全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线。
在厂用电接线中，不应存在可能导致切断多于一个单元机组的故障点，更不应存在导致全厂停电的可能性，应尽量缩小事故影响范围。
（4）充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求，尽可能地使切换操作简便，启动（备用）电源能在短时内投入。
（5）充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别要注意对公用负荷供电的影响，要便于过渡，尽量减少改变接线和更换设置。
本设计高压厂用电采用6kV，低压厂用电采用380/220V的三相四线制系统。
高压厂用电系统应采用单母线分段接线。
6KV高压厂用电接线如图2.4所示：
图2.4300MW高厂用电接线
低压用电380/220V的三相四线制如图2.5所示：
图2.5厂用电源变压器低压侧接
第3章负荷计算及变压器选择
3.1厂用负荷计算
3.1.1厂用负荷计算的原则
厂用电接线原则主要有①连续运行的负荷应予以计算。
②计算机组运行负荷时，不经常而连续运行的负荷应计算。
③不经常而短时及不经常而断续运行的负荷不予计算，但由电抗器供电的应全部计算。
④由同一厂用电源供电的互为备用的负荷只计算运行的部分。
但对于分裂变压器而言，应分别计算高、低压绕组的负荷。
⑤互为备用的而由不同厂用电源供电的负荷，应全部计算。
⑥分裂电抗器中应分别计算每一臂中通过的负荷等几个方面。
3.1.2厂用电负荷计算
（1）厂用电负荷的计算方法采用换算系数法换算系数法的计算公式如下：
的计算方法如式所示:
上述换算系数的取值，如表所示：
表3.1换算系数表
机组容量（MW）
小于125
大于200
给水泵及循环水泵电机
1.0
凝结水泵电机
0.8
其他高压电动机
其他低压电动机
0.7
根据6KV厂用负荷可得以下计算结果：
IA段I类负荷总和为，IB段I类负荷总和为；
IA段II类负荷总和为，IB段I类负荷总和为；
两段的重复负荷为；
IA段高压厂用计算负荷IB段高压厂用计算负荷
两段的重复计算负荷为
IA段低压厂用负荷之和为=6000kVA，IB段低压厂用负荷之和为
IA段低压厂用计算负荷为，IB段低压厂用计算负荷为
（2）低压负荷计算:
与高压厂用负荷计算一样，低压厂用负荷计算也采用换算系数值法。
3.2主变压器的选择
主变的容量、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之外，还应根据电力系统5~10年的发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。
单元式接线主变压器应遵循以下原则：
主变容量应按下列条件中较大的选择：
①发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10％的裕度。
②按发电机的最大连续容量，（制造厂商提供的数据）扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组平均温升在标准环境温度或者冷却水温度不超过65º
C的条件选择。
根据原始资料可知：
该电厂装机两台，单机为300MW，发电机与变压器系用单元接线。
设该电厂厂用电率为8％。
则：
S=2×
300×
（1-5.6％）×
（1+10％）／0.85=732.9MVA
3.2.1变压器相数及结构的选择
（1）相数：
容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330kV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。
因为单项变压器组相对投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。
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，需要考虑其运输可能性。
若受到限制时，则可选用单相变压器组，所以本设计采用三相变压器。
（2）绕组数与结构：
电力变压器按照它每一相的绕组数又分为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；
按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分列式等型式。
此外，机组容量为200MW以上的发电厂采用发电机一双绕组变压器单元接入系统，而两种升高电压级之间加装联络变压器更为合理。
故本设计采用双绕组变压器。
3.2.2变压器绕组联结组号的选择
变压器三相绕组的接线组别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。
在发电厂中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制3次谐波对电源的影响等因素，根据以上变压器绕组连接方式的原则，本设计中主变压器组别一般都选用YN,d11常规接线。
3.3变压器冷却方式选择
电力变压器的冷却随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。
本设计变压器额度容量为732900KVA，容量较大，固采用强迫油循环风冷却。
经过相关计算和查阅相关资料，最终选择如表3—1所示型号的变压器：
表3.2主变型号及参数
SFP-750000/220/20
连接组别
Yn,D11
额定容量（kVA）
额定电压（kV）
空载损耗
（kW）
短路损耗
空载电流
（%）
阻抗电压
高压
低压
750000
242
270
630
0.25
14
第4章厂用电接线及设计
厂用电在启动，运转，投役，检修过程中，有大量以电动机拖动的机械设备，用以保证几组的主要设备和输煤，碎煤，除灰，除尘及水处理的正常运行。
这些电动机以及全厂的运行，操作、试验、检修、照明等用电设备都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。
4.1厂用效率
厂用电的电量,大都由发电厂本身供给.其耗电量与电厂类型、机械化和自动化程度、燃料种类及燃烧方式、蒸汽参数等因素有关。
厂用电量占发电厂全部发电量的百分之数，称为厂用电率。
厂用电率是发电厂运行的主要经济指标之一。
一般凝汽式火电厂的厂用电率5﹪～8﹪，热电厂为5﹪～13﹪，水电厂为0.5﹪～1.0﹪。
本设计中厂用电率为5.6%。
4.2厂用电接线的设计原则和接线形式
4.2.1对厂用电接线的要求
厂用电接线的设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，积极慎重地采用成熟的新技术和新设备，使设计达到经济合理、技术先进，保证机组安全、经济地运行。
厂用电接线应满足下述要求：
（1）各机组的厂用电系统应是独立的。
在任何运行方式下，一台机组故障停运或其铺机的电气故障不应影响另一台机组的运行，并要求受厂用电故障影响而停运的机组应能在短期内恢复运行。
（2）全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线。
在厂用电接线中，不应存在可能导致切断多于一个单元机组的故障点，更不应存在导致全厂停电的可能性，应尽量缩小故障影响范围。
（3）充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求，尽可能的使切换操作简便，启动（备用）电源能在短时内投入。
（4）充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别要注意对公用负荷供电的影响，要便于过渡，尽量减少改变接线和更换设置。
（5）200MW及其以上机组应设置足够容量的交流事故保安电源。
当全厂停电时，可以快速启动和自动投入向保安负荷供电。
另外，还要设计符合电能质量指标的交流不间断电源，以保证不允许间断供电的热工保护和计算机等负荷的用电。
4.2.2厂用电接线的设计原则
厂用电接线的设计原则与主接线的设计原则基本相同，主要有：
（1）厂用电接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运行运转;
（2）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；
（3）厂用电源的对应供电性，本机、炉的厂用负荷有本机组供电，这样，当厂用电系统发生故障时，只影响一台发电机组的运行，缩小故障范围，接线也简单；
（4）设计时还应适当注意其经济性和发展的可能性并积极慎重地采用新技术、新设备，使厂用电接线具有可行性和先进性；
（5）在设计厂用电接线时，还应对厂用电的电压等级、中性点接触方式、厂用电源及其引接和厂用电接线形式等问题进行分析和论证。
4.3厂用电的电压等级
厂用电的电压等级是根据发电机额定电压、厂用电动机的电压和厂用电供电网络等因素，相互配合，经过技术经济综合比较后确定的。
根据《火力发电厂厂用电设计技术规定》（DL/T5153－2002）4.1.1查得：
发电厂可采用3kV，6kV,10KV作为高压厂用电的电压。
容量为600MW及以下的机组，发电机电压为10.5kV时，可采用3kV（或10kV）；
发电机电压为6.3kV时，可采用6kV；
容量为125MW~300MW级的机组，宜采用6kV；
容量为600MW及以上的机组，可根据工程具体条件采用6kV1级或3kV，10kV2级高压厂用电压。
本设计中发电机容量为300MW，考虑到其他因素，设计中采用高压厂用电电压为6kv，低压厂用电电压为380V。
4.4厂用电源及其引接
4.4.1工作电源
发电厂的厂用工作电源，是保证正常运行的基本电源。
通常，工作电源应不少于两个。
厂用高压工作电源从发电机电压回路的引接方式与主接线形式有密切关系。
当发电机和主变压器为单元接线时，则厂用工作电源从主变压器的低压侧引接。
厂用分支上一般都应装设高压断路器。
该断路器应按发电机机端断路进行选择，其开断电流可能比发电机出口处断路器的还要大，对大容量机组可能选不到合适的断路器，可加装电抗器或选低压分裂绕组变压器，以限制断路电流。
对于200Mw及其以上的机组，厂用分支都采用分相封闭母线，故障率较小，可不装断路器和隔离开关，但应有可拆连接点，以供检修和调试用，这时，在变压器低压侧务必装设断路器。
低压厂用工作电源，由高压厂用母线通过低压厂用变压器引接。
若高压厂用电设有10KV和3KV两个电压等级，则400V工作电源一般从10KV厂用母线引接。
本设计中采用厂用工作电源从主变压器低压侧引接，并且采用分相封闭母线。
4.4.2.备用电源和启动电源
我国目前对200Mw以上大型发电机组，为了确保机组安全和厂用电的可靠性才设置厂用启动电源，且以启动电源兼作事故备用电源，统称启动（备用）电源。
备用电源的引接应保证其独立性，并且具有足够的供电容量，以下是最常用的引接方式：
（1）从发电机电压母线的不同分段上，通过厂用备用变压器（或电抗器）引接。
（2）从发电机联络变压器的低压绕组引接，但应保证在机组全停情况下，能够获得足够的电源容量。
（3）从与电力系统联系紧密、供电可靠的最低一级电压母线引接。
这样，有可能采用变比较大的厂用高压变压器，增大高压配电装置的投资而致经济性较差，但可靠性较高。
（4）当技术经济合理时，可由外部电网引接专用线路，经过变压器取得独立的备用电源或启动电源。
考虑以上原则，本设计中启动（备用）电源从变压器侧高压母线上通过厂用电备用电源变压器引接。
4.4.3.事故保安电源
对300MW及其以上的大容量机组，当厂用工作电源河备用电源都消失时，为确保在严重事故状态下能安全停机，事故消除后又能及时恢复供电，应设置事故保安电源，以保证事故保安负荷，如润滑油泵、密封油泵、热工仪表及自动装置、盘车装置、定轴油泵、事故照明和计算机等设施的连续供电。
事故保安电源必须是一种独立而又十分可靠的电源，通常采用快速自动程序启动的柴油发电机组、蓄电池组以及逆变器降直流变为交流作为交流事故保安电源。
对300Mw及以上机组还应由附近110kv及以上的变电站或发电厂引入独立可靠专用线路，作为事故备用保安电源。
本设计采用快速自动程序启动的柴油发电机组来作为事故保安电源。
4.5厂用电接线形式
厂用电接线方式合理与否，对机、炉、电德辅机以及整个发电厂的运行可靠性有很大影响。
厂用电接线应保证厂用供电的连续性，使发电机能安全满发，并满足运行安全可靠、灵活方便等要求。
发电厂厂用电系统接线通常都采用单母线分段接线形式，并多以成套配电装置接收和分配电能。
火电厂的厂用电负荷容量较大，分布面较广，尤以锅炉的辅助机械设备耗电量大，如吸风机、送风机、排粉机、磨煤机、给粉机、电动给水泵等大型设备，其用电量约占厂用电量的60%以上。
为了保证厂用电系统的供电可靠性和经济性，高压厂用母线均采取按锅炉分段的原则，即将高压厂用母线按锅炉台数分成若干独立段，凡属同一台锅炉的厂用负荷均接在同一段母线上，与锅炉同组的汽轮机的厂用负荷一般也接在该段母线上，而该段母线由其对应得发电机组供电。
全厂公用负荷，应根据负荷功率及可靠性的要求，分别接到各段母线上，各段母线上的负荷应尽可能均匀分配。
当公用负荷大时，可设公用母线段。
对于400t/h及以上的大型锅炉，每台锅炉设两段高压厂用母线。
低压厂用母线一般也按锅炉分段，常用电源则由相应的高压厂用母线供电。
厂用电各级电压均采用单母线分段（按锅炉分段）接线形式，具体用下列特点：
①若某一段母线发生故障，只能影响其对应的一台锅炉的运行，使事故影响范围局限在一机一炉；
②厂用电系统发生短路时，短路电流较小，有利于电气设备的选择；
③将同一机炉的厂用电负荷接在同一段母线上，便于运行管理合安排检修。
故本设计中，厂用电高压、低压、备用母线均采用单母线分段（按锅炉分段）接线形式。
4.6厂用变压器的选择
厂用变压器的选择主要考虑厂用高压工作变压器和启动备用变压器的选择，其选择内容包括变压器的台数、型式、额定电压、容量和阻抗。
4.6.1额定电压
厂用变压器的额定电压应根据厂用电系统的电压等级和电源引接处的电压确定，变压器一、二次额定电压必须与引接电源电压和厂用网络电压相一致。
本设计中厂用工作电源从主变压器低压侧引接，故一次侧电压为20kV，二次侧电压为6KV；
厂用备用电源从厂用备用电源由煤矿工业广场110kV变电所10kV引接，故一次侧为10kV，二次侧电压为6kV。
4.6.2工作变压器的台数和型号
（1）工作变压器的台数和型式主要与厂用高压母线的段数有关，而母线的段数又与厂用高压母线的电压等级有关，而母线的段数又与厂用高压母线的电压等级有关。
当只有6KV
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