哈尔滨发电厂电气部分设计原版.docx
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哈尔滨发电厂电气部分设计原版
本毕业设计论文是哈尔滨(2X600W)火力发电厂工程电气部分设计。
论文除了摘要、毕业设计、任务书之外,还详细的说明了各种设备选择的最基本的要求和原则依ffi-o如变圧器的选择包括:
发电厂主变压器、高压厂用变压器及高压备用变压器的台数、容量、型号等主要技术参数的确定。
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、各种接线形式的特点以及主接线的比较选择方法,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的设计。
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U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过程等知识。
高压电气设备的选择包括高压断路器、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。
母线的选择包括220KV侧及发电机出口20KV侧导线的选择。
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。
发电厂和变电所的防雷保护主要针对避雷针和避雷器的设计,本设计对防需设备的设计原则及相关数据的处理作了较为详细的介绍。
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。
关键词:
发电厂,变压器,电压互感器,电流互感器,避雷器
引言
本次设汁是我们在校期间进行的一次比较系统、具体、完整的颇为重要的设汁,是一次比较综合的训练。
它是我们将在校期间所学的专业知识进行理论与实践的很好结合,运用理论知识和所学到的专业技能进行工程设计和科学研究,提高分析问题和解决问题的能力,在我们的大学生活中占有极其重要的作用,是学生在校期间最后一个重要的综合性实践教学环节。
在完成此设计过程中,我们可以学习电力丄程设计、技术问题研究的程序和方法,获得搜集资料、査阅文献、调査研究、方案比较、设汁制图等多方面训练,并进一步补充新知识和技能。
此次设计电厂为凝汽式火力发电厂,计划安装两台600W凝汽式火力发电机组。
装设两台QFSN-600-2型发电机组。
此发电机的额定电压为20KV,以220kv线路与系统联系,本工程220KV的出线共五回,备用3回。
本设计包括设备的选择及校验、短路计算、以及继电保护,并绘制图纸以帮助阅读理解。
tl前,国内工业飞速发展,纷纷出现电力供应不足等悄况。
为此,国家在电力峰谷差较大,主要以火力发电为主的地区,规划建设一批抽水蓄能电站,尽快提高电网的供电、事故备用和调峰能力,提高电网的安全运行水平。
在南方则建较多新的机组总装机容量不太大的热电厂,在山东、山西、内蒙古、东北则建一些总装机容量超过百万的大型发电厂,以解决当前电力缺乏的现状。
中国电力体制改革标志着电力工业在建立社会主义市场经纪体制,加快社会主义现代化建设的伟业中进入了一个新的发展时期,为了促进电力丄业的持续稳定发展,保证西电东送工程的成功建设,满足各地区供电负荷要求,实现安全供电,保证供电可靠性,发电厂的建设具有十分重要的意义。
现在,我国电厂发展的趋势是根据经济发展需要和资源状况,以结构调整为基础,节约能源和保护环境为前提,保持电力工业适当的发展速度。
如何保证电力供应不短缺,实质是使电力发展与国民经济发展相适应的问题;如何保证安全稳定的供电,既不造成严重缺电,影响国民经济快速健康发展,乂不造成电力电量大量富裕,引起电力企业经营困难。
这个问题对于我们来说是一个非常现实的问题。
因为我国自建国以来长期缺电,筹建电厂并安全投入运行具有不可忽视的作用。
本设计是根据毕业任务书设汁的要求,综合大学三年所学的专业知识及《电气设备实用手册》、《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。
整个设汁过程中,全面细致的考虑工程设计的经济性、系统运行的可靠性、灵活性以及该电厂的实际悄况等诸多因素,最终完成本次设计。
摘要
引言
第一部分
1设计任务书
l.i原始资料
1.2设计任务
121说明书
1.2.2讣算书
1.2.3绘希I]图纸
1.3设计要求
1.4参考文献
1.5设计进程
1.6厂用容量
2变压器的选择及厂用/备用变压器的选择
2.1±变压器的选择
2.2上变压器容量和台数的确定
2.2.1主变压器容fi的确定
2.2.2单元接线的主变压器
2.2.3连接两种升高电压母线的联络变压器
2.3变压器型式的选择
2.3.1相数的选择
2.3.2绕组数的确定
2.3.3绕组接线的组别的确定
2.3.4调压方式的确定
2.4厂用变压器的确定
2.4.1)-用变压器的结构
2.4.2分裂变压器的运行方式
3电气主接线的设计
3.1电气主接线的概念与基本要求
3.1.1运行的可靠性
3.1.2具有一定的灵活性
3.1.3操作应尽可能简单、方便
3.1.4经济上合理
••II
••6
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3.2电气主接线设讣依据
321电气主接线的设计步骤
3.3发电机一变压器组单元接线
3.4上变压器和发电机中性点接地方式
3.4.1主变圧器中性点接地方式
3.4.2发电机中性点接地方式
3.5母线接线
3.6比较两种接线方案
4厂用电接线
4.1J-用电基本接线形式及运行方式
4.2厂用电基本接线形式
4.3厂用电源的引接
4.3.1.高压厂用工作电源的引接
4.3.2低压厂用工作电源引接
4.3.3备用电源引接方式
5短路电流计算
5.2短路电流计算的主要U的
5.2短路电流汁算一般规定
5.2.1ir算的基本情况
5.2.2接线方式
5.2.3计算容量
5.2.4短路种I类
5.2.5短路计算点
5.2.6短路计算方法
5.3汁算步骤
5.4三相等值网络的汁算
5.5电路元件参数的汁算
网络变换
5.6.1两支路有源网络等值变换
562Y/A等值变换
讣算电抗
5.7.1短路点短路电流周期分量有效值的计算
5.7.2短路的冲击电流
等值电源的计算
5.8.1按个别变化计算
5.8.2按同一变化计算
16
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29
29
29
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30
30
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10冲击电流的汁算
6电气设备选择
三相电流周期分量汁算
6.1.1
6.1,2
6.13
6.1.4
6.1电气设备选择的一般原则一般原则
技术条件
环境条件
环境保护
6.2选择方法
6.2.1按正常工作条件选择
622按短路状态校验
6.3高压断路器的选择
6.4隔离开关的选择
6.4.1隔离开关的主要用途
6.4.2隔离开关种类和型式的选择
6.5电流互感器的选择
6.5.1-次回路额定电压和电流的选择….….
6.5.2二次额定电流的选择
6.5.3电流互感器种类和型式的选择
6.5.4电流互感器准确级和额定容量的选择
6.5.5热稳定和动稳定校验
6.6电压互感器的选择
6.6.1-次回路电压的选择
6.6.2二次回路电压的选择
6.6.3种类和型式的选择
6.6.4容量和准确级选择
7母线的选择
7.:
!
裸导体的选择
7.2导体材料、类型和敷设方式
721导体截面选择
7.2.2电晕电压校验
723热稳定校验
724硬导体的动稳定校验
7.3屋外配电装置的布置原则
8高压配电装置
8.1设汁原则
8.2设汁要求
8.3配电装置型式选择
8.422OKV配电装置的选择
9继电保护和自动装置的设计规划
30
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94继电保护配置
223短路点d3
2.3汁算数列表如下:
3高压电气设备的选择
3.:
1断路器的选择
3.1.1220KV侧断路器的选择计算
3.1.26KV侧断路器的选择
3.2隔离开关的选择(22OKV侧)
3.3电流互感器的选择
3.3.1220KV侧电流互感器的选择
3.3.26KV侧电流互感器的选择
3.4电压互感器的选择(22OKV侧)
3.5厂用高压开关柜的选择
3.5.1厂用10KV开关柜
3.5.210KV开关柜五防措施
3.5.3型号的选择
4母线的选择计算
4.122OKV母线选择计算
4.1.1按最大持续工作电流选择
4.1.2电晕电压校验
4.1.3热稳定校验
4.2发电机20KV出口封闭母线选择
4.2.1600MW发电机出线分相封闭母线接线图
4.2.2600MW发电机出口全连式自冷离相封闭母线技术参数:
5防雷保护汁算
5.:
!
避雷针的布置图
5.2避雷针高度的确定
总结
致谢
参考资料
71
75
76
76
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80
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附录
第一部分
1设计任务书
1.1原始资料
1、本电厂为凝汽式火力发电厂,安装2台600MW凝汽式火力发电机组。
每台发电机装置一台670T/H的咼温咼压锅炉。
2、发电机技术数据:
发电机型号为QFSN—600—2,额定容量600MW,COS①=0.9额定电压20KV,Xd*二0.2367,X2=0.2318,接线方式为YY,本厂的燃料是煤粉。
3、高压厂用电压为6KV,厂用低压为380/220V三相四线制系统。
4、气象条件:
夏季最高温度为40度,冬季最低温度为负30度,主导风向西北,海拔高度500米;厂址附近无严重空气污染。
5、该厂220kv主系统与电力系统(5000MVA.X*=0.03)以哈南2回、哈西2回、康金1回,备用3回连接。
1.2设计任务
1.2.1说明书
1、选择本厂主变压器、高压厂用、高压厂用备变压器用的型号、容量和台数
2、设计本厂220KV变电所电气主接线的基本形式
3、设计本厂厂用电系统电气主接线的基本形式
4、进行短路电流的讣算
5、进行本/-220kv系统、厂用主要的电气设备选择
6、进行本厂220kv高压配电装置的规划设汁
7、进行本厂继电保护和自动装置的规划设计
8、进行本厂防雳保护的规划设汁
1.2.2计算书
选择主变压器和高压厂用变容量、台数、变比汁算短路电流计算
3、
选择电气设备讣算
1.2.3绘制图纸
1、发电厂电气主接线图
2、220KV高压配电装置平面图1张
3、220KV®压配电装置断面图(两个断面)
1.3设计要求
1、说明书、计算书装订成册;文字内容用计算机打印。
2、图纸用相关软件绘出。
3、选择的电气设备型号、参数标在所画图纸上。
4、外文文献翻译原文及译文按要求装订
1.4参考文献
2、
3、
4、
5、
6、
7、
8、
9、
电力丄程设计手册(第一、二、三册)发电厂及变电站主接线和布置电气设备实用手册火力发电厂设计规程
继电保护和安全自动装置技术规程发电厂及变电站主接线和布置
继电保护和安全自动装置技术规程高压配电装置设计技术规程
电力设备过电压保护设计技术规程
10.600MW火电机组培训教材(电气部分)
11.典型设计
12.电气CAD制图
1.5设计进程
时间
要求学生完成内容
需要达到的要求
教师检査的内容
第一周
1、英文翻译
2、英文原文查找检
查合格
一周之内完成。
翻译;译文打印:
A4纸,五号字;格式要标准。
1、英文原稿定稿、
2、译文
3、装订规范
第二周
1、根据毕业设计任务书,査找资料。
2、写开题报告。
一周之内完成开题报告:
A4纸打印,条理要清晰。
内容、格式
第三周
1、变压器选择。
2、电气主接线,厂用接线。
每一步的原则,最终结论,要有理有拯,有笔记。
型号、参数
设计原则、接线
方案
第四周
短路电流计算(手算、上机)
计算过程、结果准确。
检査过程、手算和上机结果对比。
第五周
电气设备选择
过程要清晰、方法正确。
选择的原则。
电气设备型号、参数等。
第六周
继电保护和自动装置配置
配电装置规划和防需
保护配置复合规程规定。
防雳设备功能和安装的位置;选择的原则、过程、各个参数的意义。
线路、变压器、发电机保护配置、原理。
原则、计算、防雷区。
第七周
计算机画图说明书计算书整理
画图按任务书内容
图纸A3:
3张
图纸张数、图形符合、内容。
内容、符号、格式
第八周
设计成品检查、评阅。
内容:
任务书
格式:
规范内容、字数、排版格式计算过程
1、设汁任务内容
2、图纸内容
3、格式符合规范
第九周
论文修改
第十周
答辩
1.6厂用容量
单台机组配套的高压厂用电动机及低压变压器容量
序号
设备名称
额定容虽
(kw)
1#祐乐厂变(台数)
备注
1
给水泵
6750
互为备用
r
凝结水泵
2350
2
互为备用
3
商压冷却水泵
245
4
低加兢水泵
200
0
1运1备
3
循环水泵
3200
2
5
送风机
3000
互为备用
6
引风机
4000
2
冷烟风机
3000
1运1备
7
钢球磨煤机
1400
8
8
灰适泵
570
4
9
冲水泵
300
1运1备
11
除灰变
1600
2
1运1备
12
输煤变
1000
1运1备
13
低圧工作变
1000
0
1运1备
14
主厂房公用变
800
1
15
水源变
1800
1
17
化水变
800
2
1运1备
18
检修变
800
0
1运1备
19
无油空压机
250
3
2运1备
2变压器的选择及厂用/备用变压器的选择
2.1主变压器的选择
在发电厂和变电所中,用来向电力系统或用户输送功率的变压器,称为主变压器。
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。
另外,主变压器还承担着将电压升高或降低,并输出电能的任务。
2.2主变压器容量和台数的确定
2・2・1主变压器容*的确定
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,应按下列条件汁算:
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元功容量送入系统,但不考虑稀有的最小负荷悄况。
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悄况下,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。
2.2.2单元接线的主变压器
发电机与主变压器为单元连接时,主变压器的容量可按下列条件中的较大者选择:
1.按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后,留有l(n的裕度。
2.按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷。
当采用扩大单元接线时,应采用分裂绕组变压器,其容量应等于按上述①或③算出的两台机容量之和。
223连接两种升高电压母线的联络变压器
换。
2、
3、
4、
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
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,通过联络变圧器将其剩余容量送入另一系统。
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。
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悄况,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。
2.3变压器型式的选择
2.3.1相数的选择
主变压器釆用三相或是单相,主要考虑主变压器的制造条件,可鼎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,出增加了维修工作量。
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悄况,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。
2-3.2绕组数的确定
国内电力系统中釆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武变压器,发电厂如以两种升高电压级向用户供电或与系统连接时,可以釆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125W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,山于机组容量大,额定电流及短路电流都菽大,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,三绕组变压器山于制造上的原因,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。
2.3.3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丄程来确定。
我国110KV及以上电压变压器三相绕组都采用“人”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。
2.3.4调压方式的确定
调压方式有两种:
1、不带电切换,称为无激磁调压,调压范H在±2X2.5%;
2、另一种是带负荷切换,称为有载调压,调压范W可达±30%.一般多采用不带电切换调压方式。
2.4厂用变压器的确定
大容量机组的厂用电系统,主要厂用负荷需要两路供电而设置两段母线或两段母线以上,其中的两段母线常采用分裂低压绕组变压器供电。
2・4・1厂用变压器的结构
分裂变压器,它有一个高压绕组和两个低压绕组,两个低压绕组称为分裂绕组,实
际上这种变压器是一种特殊结构的三绕组变压器,分裂绕组变压器的结构特点是,绕组在铁芯上的布置应满足两个要求:
Is两个低压分裂绕组之间应有较大的短路阻抗;
2、每一分裂绕组与高压绕组之间的短路阻抗应较小,且应相等。
图2-1画出了单相和三相分裂低压绕组变压器的绕组布置图和原理图。
高压绕组1采用两段并联,其容量按额定容量设计;分裂绕组2和3都是低压绕组,其容量分别按50%额定容量设计。
其运行特点是,当一低压侧发生短路时,另一未发生短路的低压侧仍能维持较高的电压,以保证该低压侧母线上的设备能继续正常运行,并能保证该母线上的电动机能紧急起动,这是一般结构的三绕组变压器所不及的。
al
a3
x3
a2
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x2
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o
x3a3
—■'Ox3
_N--1一
33
-2一一3_
2
x2o
厂p
U_ca2訐詬\0x3
(a)(b)
图2.1分裂变压器绕组布置□连接图
a)单相分裂变压器,(b)三相分裂变压器(只画出一相)
242分裂变压器的运行方式
分裂变压器有三种运行方式
1、分裂运行:
两个低压分裂绕组运行,低压绕组间有穿越功率,高压绕组不运行,高低压绕组间无穿越功率。
在这种运行方式下,两个低压绕组间的阻抗称分裂阻抗。
2、并联运行:
两个低压绕组并联,高低压绕组运行,高低压绕组间有穿越功率,在这种运行方式下,高低压绕组间的阻抗为穿越阻抗。
3、单独运行:
当任一低压绕组开路,另一低压绕组和拓压绕组运行,在此运行方式下,高低压绕组之间的阻抗称为半穿越阻抗。
4、分裂阻抗和穿越阻抗之比,一般称为分裂系数。
3电气主接线的设计
电气主接线是发电厂、变电站设汁的首要部分,也是构成电力系统的重要环节。
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