发电厂电气部分课程设计报告.docx
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发电厂电气部分课程设计报告
发电厂电气部分课程设计报告
设计课题:
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专业:
班级:
姓名:
学号:
指导教师:
日期:
年月日
2×25MW+2×50MW火电厂主接线设计
学生:
指导教师:
摘要
本次设计是火电厂主接线设计。
该水电站的总装机容量为2×25MW+2×50MW=150MW。
高压侧为
110Kv,四回出线与系统相连,发电机电压级有10条电缆出线,其最大输送功率为150MW,该电厂的厂用
电率为10%。
根据所给出的原始资料拟定两种电气主接线方案,然后对这两种方案进行可靠性、经济性和
灵活性比较后,保留一种较合理的方案,最后通过定量的技术经济比较确定最终的电气主接线方案。
在对
系统各种可能发生的短路故障分析计算的基础上,进行了电气设备和导体的选择校验设计。
在对发电厂一
次系统分析的基础上,对发电厂的配电装置布置、防雷保护做了初步简单的设计。
此次设计的过程是一次
将理论与实际相结合的初步过程,起到学以致用,巩固和加深对本专业的理解,建立了工程设计的基本观
念,提升了自身设计能力。
关键字:
电气主接线,短路电流计算,设备选型,配电装置布置,防雷保护。
课程设计任务书
一、原始资料:
某新建地方热电厂,发电机组2×25MW+2×50MW,cos
0.8
,U=,发电机电压级有
10条电缆出线,其最大综合负荷30MW,最小负荷20MW,厂用电率10%,高压侧为110KV,有4条回路与电
力系统相连,中压侧35KV,最大综合负荷20MW,最小负荷15MW。
发电厂处于北方平原地带,防雷按当地平
均雷暴日考虑,土壤为普通沙土。
系统容量2000MW,电抗值(归算到100KVA)。
二、设计内容:
a)设计发电厂的主接线(两份选一),选择主变的型号;
b)选择短路点计算三相对称短路电流和不对称短路电流并汇总成表;
c)选择各电压等级的电气设备(断路器、隔离开关、母线、支柱绝缘子、穿墙套管、电抗器、电流
互感器、电压互感器)并汇总成表;
三、设计成果:
设计说明计算书一份;1号图纸一张。
设计时间:
两周。
第一部分设计说明书
第一章概述
课程设计的目的
本次课程设计为初步了解设计流程,建立设计项目的整体观念,融会贯通本学期所学知识,锻炼分析
和解决实际工程问题的能力。
本课程设计的内容
1.2.1本次设计的主要内容
(1)、电厂分析及发电机、主变选择。
(2)、电气主接线设计。
(3)、短路电流计算。
(4)、选择短路点计算三相对称短路电流和不对称短路电流并汇总成表。
(5)、选择各电压等级的电气设备(断路器、隔离开关、母线、支柱绝缘子、穿墙套管、电抗器、电
流互感器)并汇总成表。
1.2.2本次设计最终的设计成品
(1)、设计说明计算书一份。
(2)、主接线图一张。
第二章电气主接线设计
原始资料分析
2.1.1原始资料
发电机组2×25MW+2×50MW,cos
0.8
,U=,发电机电压级有10条电缆出线,其最大综合负荷
30MW,最小负荷20MW,厂用电率10%,高压侧为110KV,有4条回路与电力系统相连,中压侧35KV,最大综
合负荷20MW,最小负荷15MW。
发电厂处于北方平原地带,防雷按当地平均雷暴日考虑,土壤为普通沙
土。
系统容量2000MW,电抗值(归算到100KVA)。
2.1.2原始资料分析
根据设计任务书所提供的资料可知:
该火电厂为小火电,不担任重要负荷的供电,对设计的可靠性、
安全性、灵活性等没有很严格的要求,拟定4台变压器。
其地形条件限制不严格,但从节省用地考虑,尽
可能使其布置紧凑,便于运行管理。
另外,周围的环境和气候对设备的选择的制约也不大。
综上,在设计
中要充分分析所给的原始资料,同时结合实际的情况,做到设计的方案具有可靠性、安全性、经济性等。
电气主接线设计依据
电气主接线设计是火电厂电气设计的主体。
它与电力系统、枢纽条件、电站动能参数以及电站运行
的可靠性、经济性等密切相关,并对电气布置、设备选择、继电保护和控制方式等都有较大的影响,必须
紧密结合所在电力系统和电站的具体情况,全面地分析有关影响因素,正确处理它们之间的关系,通过技
术经济比较,合理地选定接线方案。
电气主接线的主要要求为:
1、可靠性:
衡量可靠性的指标,一般是根据主接线型式及主要设备操作的可能方式,按一定的规律
计算出“不允许”事件的规律,停运的持续时间期望值等指标,对几种接线形式的择优。
2、灵活性:
投切发电机、变压器、线路断路器的操作要可靠方便、调度灵活。
3、经济性:
通过优化比选,工程设计应尽力做到投资省、占地面积小、电能损耗小。
主接线图
见附录图(a);(b)
由于图(a)设计可靠性、灵活性、经济性皆强于图(b),故选择图(a)为主接线设计方案。
发电机的选择
由原始资料可知,需选用两台25MW发电机G、G,同时选择两台50MW发电机G、G。
查《电
3
4
1
2
气工程手册》可知这两类发电机参数如下:
cos0.8
G、G的参数:
;X’’d=;
1
2
2
cos0.8
G、G的参数:
;X’’d=;
3
4
1
主变压器的选择
火电厂的厂用电较少(10%),且没有地区负荷,因此,选择主变压器的容量应大致等于与其连接的
发电机容量。
水电厂多数担任峰荷,为了操作方便,其主变压器经常不从电网切开,因此要求变压器空载
损耗尽量小。
2.5.1相数的选择
主变采用三相或单相,主要考虑变压器的可靠性要求及运输条件等因素。
根据设计手册有关规定,
当运输条件不受限制时,在330KV及以下的电厂及变电所均选用三相变压器。
因为三相变压器比相同容量
的单相变压器具有节省投资,占地面积小,运行过程损耗小的优点,同时本电厂的运输地理条件不受限
制,因而选用三相变压器。
2.5.2绕组数量和连接方式的选择
(1)绕组数量选择:
根据《电力工程电气设计手册》规定:
“最大机组容量为125MW及以下的发电
厂,当有两种升高电压向用户供电与或与系统相连接时,宜采用三绕组变压器。
结合本电厂实际,因而采
用双绕组变压器。
Y
(2)绕组连接方式选择:
我国110KV及以上的电压,变压器绕组都采用连接,35KV一下电压,变
0
压器绕组都采用连接。
结合很电厂实际,因而主变压器接线方式采用
连接。
Y/
0
2.5.3普通型与自偶型选择
根据《电力工程电气设计手册》规定:
“在220KV及以上的电压等级才宜优先考虑采用自偶变压器。
自偶变压器一般作为联络变压器和连接两个直接接地系统。
从经济性的角度出发,结合本电厂实际,选用
普通型变压器。
综上所述,需要两种容量的变压器:
20000KVA(两台台)和6300KVA(两台)。
结合本电厂实际,从
经济性的角度出发,选择型式为:
110kV级三绕组电力变压器SFS9-20000/110和双绕组电力变压器
SF9-6300/110。
第三章短路电流计算
短路电流计算的基本假设
(1)短路过程中各发电机之间不发生摇摆,并认为所有发电机的电势都相同电位。
(2)负荷只作近似估计,或当作恒定电抗,或当作某种临时附加电源,视具体情况而定。
(3)不计磁路饱和。
系统各元件的参数都是恒定的,可以用叠加原理。
(4)对称三相系统。
除不对称短路故障处不对称之外,实际系统都是对称的。
(5)忽略了高压线的电阻电容,忽略变压器的电阻和励磁电流,这就是说,发电机、输电、变电和
用电的元件均匀纯电抗表示。
(6)金属性短路,即不计过度电阻的影响,认为过渡电阻为零的短路情况。
电路元件的参数计算
选取基准容量为150MVA,归算到100KV侧进行标么值计算。
具体的计算过程详见设计计算书。
网络变换与化简方法
综合运用Y—变换,网络中间点消去法,对该电厂的接线与外界接线进行变换和简化。
具体的计算过程详见设计计算书。
短路电流实用计算方法
工程计算中短路电流的计算常采用实用曲线法,其计算步骤如下:
(1)选择计算短路点;
(2)画等值网络图;
S100MVA和基准电压VV
A、选取基准容量
。
B
B
av
X
B、首先去掉系统中的所有负荷分支。
线路电容、各元件的电阻,发电机电抗用次暂态电抗
。
d
C、将各元件电抗换算为同一基准的标么值电抗。
D、汇出等值网络图,并将各元件电抗统一编号。
E、化简等值网络:
为计算不同短路点的短路电流值,需要将等值网络分别化简为短路点为中心的辐
射形等值网络,并求出各电流与短路点之间的电抗,即转移电抗X以及无限大电源对短路点的转移电抗
sf
X。
sf
S
X=X
jsi
(i1,2,3.....g)
(3)求出计算电抗,
Ni
S
if
B
S
式中
为第i台等值发电机的额定容量。
Ni
3.5
(4)由运算曲线查出个电源供给的短路电流周期分量标么值(运算曲线只作到X
)。
js
(5)计算无限大功率的电源供给的短路电流周期分量。
(6)计算短路电流周期分量有名值和短路容量。
(7)计算冲击电流。
(8)绘制短路电流计算结果表(表)。
具体的计算过程详见设计计算书。
第四章电气设备选择
电气设备选择的一般规定
选择与校验电气设备时,一般应满足正常工作条件及承受短路电流的能力,并注意因地制宜,力求
经济,同类设备尽量减少品种,同时考虑海拔、湿热带、污秽地区等特殊环境条件。
本设计主要考虑温度
和海拔两个环境因素。
4.1.1按正常工作条件选择
U
;电器、导
电器、电缆允许最高工作电压U
不得低于该回路的最高运行电压U,即U
max
g
max
g
I
I
体长期允许电流不得小于该回路的最大持续工作电流
I
,即I
。
e
max
max
g
在计算发电机变压器回路最大持续工作电流时,应按额定电流增加5%。
这是考虑到在电压降低5%
时,为确保功率输出额定,则电流允许超5%。
在选择导体、电器时,应注意环境条件:
1、选择导体、电器的环境温度一般采用表所列的数值。
C
0
表选择导线、电器时使用的环境温度
C
0
)
该处通风设计温度。
无资料时,可取最热月
屋内
C
0
屋内通风设计温度。
无资料时,可取最热月
平均最高温度
屋内通风设计温度。
无资料时,可取最热月
平均最高温度
屋外
该处通风设计最高排风温度
该处通风设计温度。
无资料时,可取最热月
C
0
平均最高温度加5
C
0
按《交流高电压电器在长期工作时的发热规程》规定:
电器使用在环境温度高于+40
(但不高于
C
C
C
C
0
0
0
0
60
)时,环境温度没增加1
,建议较少额定电流%;当环境温度低于+40
,每低1
建议增加
额定电流%,但最大过负荷不得超过额定电流的20%。
2、110KV及以下电器,用于海拔不超过2000米时,可选用一般产品。
4.1.2按短路条件校验
包括动稳定、热稳定以及电器的开断电流,一般按三相短路验算。
1、短路热稳定校验
I.t
t
式中:
—电器设备允许通过的热稳定电流及相应时间
Q
—短路电流产生的热脉冲
k
Q
计算
用下式:
k
1
式中:
- 配套讲稿:
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