发电厂电气一次部分设计方案MW张兴生Word格式文档下载.docx
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所以对大、中型发电厂电气主接线，除一般定性分析其可靠性外，还需进行可靠性定量计算。
主接线还应具有足够的灵活性，能适应多种运行方式的变化，且在检修、事故等特殊状态下操作方便、调度灵活、检修安全，扩建、发展方便。
主接线的可靠性与经济性应综合考虑，在满足技术要求前提下，尽可能投资省、占地面积少、电能损耗少、年费用<
投资与运行）为最小。
110KV电压级：
出线回路数8回且为I级负荷，应采用双母或双母带旁路，以保证其供电的可靠性和灵活性。
220KV电压级：
出线回路数10回且为I级负荷，应采用双母带旁路或一台半。
2.1.2、各电压等级接线形式的拟定
根据对原始资料的分析，现将各电压等级可能采用的较佳方案列出。
进而，以优化组合方式，组成最佳可比方案。
（1>
110KV电压等级：
出线为8回架空线路，I级负荷，最大输送110MW，为实现不停电检修出线断路器，可采用单母线分段带旁路或双母线接线形式。
（2>
220KV电压等级：
出线为10回架空线路，承担一级负荷，最大输送500MW,为使其检修出线断路器时不停电，可采用双母线带旁路或双母线分段带旁路或采用可靠性更高的一台半接线形式，以保证供电的可靠性和灵活性。
两台300MW发电机组都采用单元接线形式接在220KV电压母线上。
都采用单元接线形式，故接220KV侧母线的发电机的出线端不需接断路器。
2.1.3、主接线方案的拟定
拟定两种方案：
方案一：
220KV侧采用双母带旁路接线，110KV侧采用双母接线。
方案二：
220KV侧采用双母带旁路接线，110KV侧采用单母分段带旁路接线。
2.1.4、主接线方案的比较与选择
现对这两个方案进行综合比较如表2.1
表2.1主接线方案
方案
工程
方案一
方案二
可靠性
1）220KV采用双母带旁路，110KV采用双母线接线，可靠性较高
1）220KV采用双母带旁路，可靠性高
2>
110KV侧采用单母分段带旁路，对于出线回路数多带一级负荷来说，可靠性低；
灵活性
1）各电压级接线方式灵活性都好；
2）220KV电压级接线易于扩建。
3）110KV电压级用联络变压器连接，灵活性好
1>
220KV电压级接线方式灵活性好
2）采用单母线分段兼旁路接线，进出线不多时有足够多的灵活性
经济性
1）无论是110KV,220KV设备都比较多，投资较大，经济性差；
1）110KV设备相对少，投资较小；
2）220KV设备都比较多，投资较大，经济性差，；
本设计主要考虑主接线的可靠性和灵活性，经济性只做参考，所以通过比较，现确定第一方案为设计最终方案。
其设计简图见图2.1
图2.1主接线简图
2.2、主变压器的选择与计算
2.2.1、发电机型号的确定
根据设计书的要求选用的发电机容量为300MW，选择发出的电压为18KV，所以选择发电机型号为QFSN-300-2。
具体参数如表2.2
表2.2所选发电机组的型号与参数
发电机
型号
额定
电压（KV>
额定
功率
（MW>
电流
（A>
因数
次暂态电抗（%>
效率
（%>
G-1、G-2
QFS-300-2
18
300
11320
0.85
16.7
98.65
2.2.2、变压器容量、台数和型式的确定原则
单元接线的主变压器容量的确定原则
单元接线时主变压器应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。
采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容量亦应按单元接线的计算原则算出的两台机容量之和来确定。
（2>
连接两种升高电压母线的联络变压器的确定原则
联络变压器容量应能满足两种电压网络在各种运行方式下，网络间的有功功率和无功功率交换，一般不应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，通过联络变压器将剩余容量送入另一系统。
此外，为了布置和引线方便，通常只设两台，在中性点接地方式准许条件下，以选自耦变压器为宜。
其低压绕组兼作厂用备用电源或无功功率补偿装置。
应根据300MW发电机来选择联络变压器，又为了布线方便，只选两台自耦联络变。
（3>
变压器台数的确定原则
通常与系统具有强联系的大、中型发电厂和重要变电所，在一种电压等级下，主变压器应不少于2台。
考虑到本电厂有2台300MW发电机，且电厂和系统有较强联系，故220KV电压等级接两台主变压器。
（4>
主变压器型式的确定原则
选择主变压器型式时，应从相数、绕组数、绕组接线组别、冷却方式、调压方式等方面考虑，通常只考虑相数和绕组数以及绕组接线组别。
在330KV及以下电力系统，一般都应选用三相变压器。
一般当最大机组容量为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器，对于最大机组容量为300MW及以上的发电厂，通常采用双绕组变压器加联络变压器，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。
综上，该电厂接于330KV以下电力系统，变压器相数选三相；
又该发电厂最大机组容量为300MW，则选双绕组变压器加联络变。
110KV及以上电压等级，变压器的接线方式为“YN”连接，选常规接线YN，d11常规接线。
2.2.3、主变压器的选择与计算
按照变压器容量、台数和型式的确定原则，该发电厂主接线采用两台三相双绕组主变压器和一台联络变压器。
两台主变压器分别和两台发电机组组成单元接线。
（1）主变压器的选择
与两台300MW机组相连的主变压器容量和型式一样，其每台的容量：
，选择等级360MVA的三相双绕组升压变压器，具体型号选择SFP7-360000/220，其参数见表2.3。
联络变压器的选择
根据联络变压器容量的确定原则可知，联络变压器的总容量为300/0.85=352.94MVA，选择最接近标准容量为360MVA的变压器即容量为360MVA的三相三绕组降压自耦变压器，具体型号选择SSPSO-360000/220。
其参数见表2.3。
厂用变压器的选择
本次设计厂用电系统主接线采用单母线分段接线方式，厂用电分别从两台发电机的出口端引接，因此，需要两台厂用变压器。
由于两台发电机都属于大中型机组，为限制短路电流，提高可靠性，两台变压器均采用低压分裂绕组变压器.联络变压器的低压侧电压为15.75KV，作厂备用电源通过低压分裂绕组降压变压器15.75/6.3/6.3分别接至两段公用母线上。
这个低压分裂绕组降压变压器选择SFF-31500/15.75,其参数见表2.3。
单机容量在100MW—300MW的发电厂，厂用电通常采用6KV电压等级，所以对应于300MW机组的厂用变压器，由于机端电压为18KV，其各侧电压为18/6.3/6.3，容量为300×
6%/0.85=21.176MVA，选用双分裂两绕组变压器,型号为SFF7-40000/18。
表2.3所选变压器的型号及参数
变
压
器
额定容量<
KVA）
额定电压（KV>
短路
阻抗
空载
联
结
组
高压
中/
低压
主变T-1
T-2
SFP7-360000/220
360000
242
2.5×
2%
低压
14.3
0.28
YNd11
联络变T-3
T-4
SSPSO-36000/220
121
15.75
高中13.1
高低11.96
中低19.2
0.5
YN,yn0
d11
厂用变T-5
T-6
SFF7-40000/18
400000/2×
20000
6.3/
6.3
全穿越
半穿越
0.8
D,d0-d0
9.5
15.3
厂用变T-7
T-8
SFF-31500/15
31500
1.45
16.6
2.3、厂用电接线方式的选择
2.3.1、对厂用电接线的基本要求
厂用电接线除应满足正常运行安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般要求外，尚应满足：
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。
尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全厂停电事故。
对于300MW及以上的大型机组，厂用电应是独立的，以保证一台机组故障停运或其辅助机械的电气故障，不应影响到另一台机组的正常运行。
便于分期扩建或连续施工，不致中断厂用电的供应。
对公用厂用负荷的供电，须结合远景规模统筹安排，尽量便于过渡且少改变接线和更换设备。
对300MW及以上的大型机组应设置足够容量的交流事故保安电源。
（5>
积极慎重地采用经过实验鉴定的新技术和新设备，使厂用电系统达到先进性、经济合理，保证机组安全满发地运行。
2.3.2火力发电厂厂用电接线的设计原则
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，使其具有可行性和先进性。
实践经验表明：
对于火电厂，当发电机容量在60MW及以下，发电机电压为10.5KV时，可采用3KV作为厂用高压电压；
当容量在100MW—300MW时，宜选用6KV作为厂用高压电压；
当容量在300MW以上时，若技术经济合理，可采用3KV和10KV两段电压。
该电厂发电机容量在100MW—300MW之间，应选6KV做为厂用高压电压等级。
火电厂厂用电率较大，为了保证厂用电系统的供电可靠性与经济性，且便于运行、检修，一般都采用“按炉分段”的接线原则，即将厂用电母线按锅炉的台数分成若干独立段，既便于运行、检修，又能使事故影响范围局限在一机一炉，不致影响正常运行的完好机炉。
低压380/220V厂用电的接线，对大型火电厂，一般采用单母分段接线，即按炉分段。
2.3.3厂用电接线形式的拟定
依据对厂用电接线的基本要求，在本次设计中，厂用电接线采用单母线分段的接线方式。
分段采取“按炉分段”的接线原则，选用6KV作为厂用高压电压，380V作为厂用低压电压。
厂用工作电源从发电机出口端引接，通过分裂绕组厂用高压变压器给6KV厂用高压母线供电，厂用高压变压器两低压侧分别接在两段厂用母线上。
备用电源从联络变压器的低压侧15.75KV引接，经低压分裂绕组变压器降压后接在两段共用备用母线上。
从6KV厂用母线上以变压器分别引接到低压厂用段母线，构成厂用低压系统。
厂用各高压和低压分段母线互为备用。
由于该电厂为大型电厂，应设置事故保安电源。
本次设计中，备用母线段备有柴油发电机作为事故保安电源。
厂用电接线图如图2.2所示：
图2.2厂用电接线图
2.4、主接线中设备配置的的一般规则
对电气主接线的基本要求，概括的说应该包括供电的可靠性、经济性、灵活性以及操作的方便性和扩建的可能性等方面。
为了满足这些要求，除与主接线形式有重要关系外，与设备的配置也有密切联系。
设备配置包括设备的选择和摆放问题，因此，设备配置的一般原则包括设备选择的原则和摆放原则。
下面简要介绍一下。
设备选择的原则
选择设备时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。
欲使主接线可靠、灵活，必然要选用高质量、现代化的设备和自动装置，从而导致投资费用的增加。
因此，在选择设备时，应综合考虑可靠性与经济性，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证对负荷安全可靠供电要
求时，应尽量使投资省，选择电能损耗少、占地面积小、价格便宜以及维护方便的设备。
在技术经济条件允许的情况下，应尽可能的使用经过实验鉴定的新设备、新技术以使主接线具有可靠性和先进性。
设备的摆放原则
设备的摆放的主接线的可靠性和经济性以及系统的安全性有一定影响，因此，在摆放设备时，应综合考虑其可靠性和经济性，在保证运行安全可靠的前提下，应尽可能使设备布置紧凑、美观，检修、巡视和操作方便，力求节约材料和减少占地面积，以降低投资。
3、短路电流的计算
短路计算在设计发电厂主接线的过程中有着重要作用，它为电气设备的选型、动稳定校正和热稳定校正提供依据。
当短路发生时，对发电厂供电的可靠性可能会产生很大影响，严重时，可能导致电力系统失去稳定，甚至造成系统解列。
因此，对短路事故的计算是非常有必要的，而且是必须进行一项工作。
3.1、短路计算的一般规则
验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计规划内容计算，并考虑电力系统的远景发展规划<
一般为本工程建成后5至10年）。
确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。
选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具体反馈作用对异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。
选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的点。
对带电抗器的6KV至10KV出线与厂用分支回路，除其母线与母线隔离开关之间隔离板前的引线和套管的计算短路点选择在电抗器前外，其余导体和电器的计算短路点选择在电抗器后。
导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。
若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的两相短路严重时，则应按严重的情况计算。
短路电流的计算中，常采用以下假设和原则：
正常工作时，三相系统对称运行；
所有电源的电动势相位角相同；
系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流以及导体集肤效应等影响；
转子结构完全对称；
定子三相绕组空间位置相差120度电角度；
电力系统中，各个器件的磁路不饱和，即带铁心的电气设备电抗值不随电流大小变化而变化；
同步电机都具有自动调整励磁装置<
包括强行励磁）；
（6>
短路发生在短路电流为最大值的瞬间；
（7>
不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；
（8>
除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，器件的电阻都忽略不计；
（9>
器件的参数都取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围；
（10>
输电线的电容略去不计；
3.2、短路电流的计算
短路电流由于其值很大，在极短的时间内就能产生较大的损耗，由于来不急散发热量而造成电气设备的温度急剧升高，引起设备的老化或损坏，对供电的可靠性产生影响。
当所选设备不能满足短路电流的限制时，对供电的可靠性将产生极为严重的影响。
为此，在设计主接线时，应计算短路电流。
短路电流计算的目的是为设备的选型提供依据；
初步考察短路事故对发电厂以及系统的可靠性和稳定性的影响，为电厂主接线形式的选定、继电保护装置的选择和整定计算提供依据。
此外，通过对短路电流的计算，还可初步确定系统的损耗，为发电厂的经济运行提供依据。
本次短路计算中，选取了两个短路计算点，110KV母线和220KV母线上各一个；
短路类型定为对系统影响最为严重的三相短路。
短路电流计算的结果如表3.1所示，详细计算过程见附录Ⅰ。
3.3、短路电流计算表
短路电流计算表如表3.1：
短
路
点
编
号
短路
点平
均电
（kv>
基准
IB
（KA>
分支线名称
分支
电抗
xjs
额定
电流
IN
短路电流标么值
短路电流值
0s
0.1s
1s
2s
4s
d1
230KV
0.753
无限大系统
0.033
30.303
22.82
300MW发电机分支
0.306
1.772
3.533
3.03
2.355
2.344
2.338
6.261
5.369
4.173
4.154
4.143
d2
115KV
1.506
0.102
9.804
14.765
0.94
3.554
1.103
1.0434
1.0964
1.216
3.922
3.708
3.897
4.322
4、电气设备的选择
电气设备的选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一。
正确的选择电气设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。
在进行电气设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。
4.1、电气设备选择的一般原则
所选设备应能满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；
在满足可靠性要求的前提下，应尽可能的选用技术先进和经济合理的设备，使其具有先进性；
应按当地环境条件对设备进行校准；
所选设备应予整个工程的建设标准协调一致；
同类设备应尽量减少品种；
选用新产品均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。
在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经过上级批准。
4.2、电气设备选择的条件
正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。
在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。
电器要能可靠的工作，必须按正常条件下进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。
4.2.1、按正常工作条件选择电器
额定电压和最高工作电压所选用的电器允许最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压，即Ualm≥Usm。
一般情况下，当额定电压在220KV及以下时电器允许最高工作电压Ualm是1.15UN；
额定电压是330KV—500KV时为1.1UN。
而实际电网的最高运行电压Usm不会超过电网额定电压的1.1倍，因此在选择电器时一般可按电器额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNs的条件选择,即UN≥UNs。
额定电流电器的额定电流IN是指额定周围环境温度下，电器的长期允许电流。
IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即IN≥Imax。
由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的Imax为发电机、调相机或变压器的额定电流的1.05倍；
若变压器有过负荷运行可能时，Imax应按过负荷确定<
1.3-2倍变压器额定电流）；
母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的Imax；
母线分段电抗器的Imax应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电流的50%～80%；
出线回路的Imax除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。
此外，还与电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对电器进行种类和形式的选择。
4.2.2、按当地环境条件校验
在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境条件，当气温、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取措施。
例如：
当地区海拔高度超过制造
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