发电厂课程设计水电厂部分火电可参考.docx
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发电厂课程设计水电厂部分火电可参考
1绪论
1.1电力系统概述
由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。
它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置(主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等)转化成电能,再经输、变电系统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,也无法大量储存,电能生产必须时刻保持与消费平衡。
因此,电能的集中开发与分散使用,以及电能的连续供应与负荷的随机变化,就制约了电力系统的结构和运行。
据此,电力系统要实现其功能,就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统,以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、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,而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。
因此,电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。
绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供,电力工业已成为我国实现现代化的基础,得到迅猛发展。
到2010年底,我国发电机装机容量达9.62亿千瓦(美国为10亿千瓦);发电量达42065亿度,居世界第1位。
工业用电量已占全部用电量的50~70%,是电力系统的最大电能用户,供配电系统的任务就是企业所需电能的供应和分配。
电力系统的出现,使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用,推动了社会生产各个领域的变化,开创了电力时代,发生了第二次技术革命。
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,故而对于其设计具有重要的意义。
.1.2中型水电站电气一次部分设计任务书
课题内容(原始资料)
1、建水电厂目的:
为了利用某地区水利资源和满足周围用电需要,拟建一个小水电站,向周围地区供电,并
与220kV电力系统相连。
2、拟建水电厂情况
(1)发电机
额定电压:
10.5kV,额定容量(2×15+2×12.5)万KW;额定功率因数:
0.85;电抗:
x=0.38,
x'=0.35,x?
=0.32。
水电厂厂用电率为1~2%。
(2)系统
水电厂通过共6回220kV线路,其中2回与系统相连,系统容量2800MVA,xs=xs'=x
s?
=0.32。
(3)负荷资料:
110kV线路9回,其中备用2回,最大负荷利用时间为5000h,负荷情况如下表1所示:
表1110kV线路负荷情况
110kV负荷同时系数为0.82。
10kV线路共12回线路,其中2回备用,最大负荷利用时间为5500h,负荷负荷情况如
下表2所示:
表210kV线路的负荷情况
10kV负荷同时系数为0.82。
110kV负荷与10kV负荷同时系数0.85。
0.4kV负荷如下表3所示。
表30.4kV负荷情况
其余水电厂自用负荷为10.5kV负荷,其中2回线至4km外的大坝(最大容量1000kW,功
率因数0.8),2回线至4.5km外船闸(最大容量1200kW,功率因数0.8),1回线备用。
(6)保护:
各电器主保护动作时间为0,后备保护的动作时间为4秒。
3、地区自然条件
年最高气温:
41℃;年最低气温:
-3℃;年平均气温:
20℃
二、课题任务要求:
根据所学的知识、参考文献和给定的课题内容(原始资料)对2×15+4×5万KW水电站的
电气一次部分进行设计。
按时独立完成设计任务书规定的内容,对设计中所出现的问题进行综
合分析并加以解决;按设计要求撰写课程设计论文报告书,文字通顺,排版合理,图纸符合国
家规范。
具体为:
1.确定水电厂电气主接线(进行3~4种方案比较论证)
2.确定水电厂主变压器的台数和容量
3.确定水电厂自用电接线(进行2~3种方案比较论证)
4.确定水电厂自用变压器的台数和容量
5.确定各电压级配电置
6.短路电流计算
7.确定各电压级各主要的电气设备
8.确定电压互感器和电流互感器的配置
三、课题完成后应提交的文件(或图表、设计图纸)
1.课程设计论文一份(打印件),论文中应包含有:
设计任务书、设计说明书(各电压级各主要的电气设备结果表、短路电流计算结果表)计
算说明书(负荷计算、各支路最大负荷电流计算、短路电流计算等)、绘制的各种图纸(电气主
接线图和110kV配电装置的配置图)和总结等
2.参考文献
四、主要参考文献与外文翻译文件
[1]山西电业局.电气工程设计手册(上、下).[TM],北京:
中国水利电力出版社,1998
[2]熊信银.发电厂电气部分.[TM],北京:
中国电力出版社,2001
[3]陈跃.电气工程专业毕业设计指南?
?
电力系统分册.[TM],北京:
中国水利电力出版社,2003
[4]丁山.变电所设计(10~220kV)[TM],辽宁:
辽宁科学技术出版社,1993
[5]王川波,徐绪椿.发变电站一次系统.[TM],北京:
中国水利电力出版社,1998
[6]傅知兰.电力系统电气设备选择与实用计算.[TM],北京:
中国电力出版社,2004
[7]卓乐友.电力电力工程电气设计200例.[TM],北京:
中国电力出版社,2004
[8]宋继成.220~500kV变电所电气接线设计.[TM],北京:
中国电力出版社,2004
五、同组设计者
六、课程设计(论文)工作进度计划表
学生送交全部文件日前
学生(签名)
2水力发电厂电气主接线的确定
2.1概述
电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分,也是构成电力系统的重要环节。
主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。
并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。
因此,必须正确处理好各方面的关系,全面分析有关影响因素,通过技术经济比较,合理确定主接线的方案。
发电厂的电气主接线是保证电力网安全可靠、经济运行的关键,是电气设备布置、选择、自动化水平和二次回路设计的原则和基础。
2.2电气主接线的选择
电气主接线是发电厂、变电所电气设计的重要部分,也是构成电力系统的重要环节。
主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关,并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。
因此,必须处理好各方面的关系,全面分析有关影响因素,通过技术经济比较,合理确定主接线方案,决定于电压等级和出线回路数。
电气主接线是由高压电气设备连成的接收和分配电能的电路,是发电厂和变电所最重要的组成部分之一,对安全可靠供电至关重要。
因此设计的主接线必须满足如下要求:
(1)满足对用户供电必要的可靠性和电能质量的要求;
(2)接线简单、清晰,操作简便;
(3)必要的运行灵活性和检修方便;
(4)投资少,运行费用低;
(5)具有扩建的可能性。
发电厂的主接线的基本环节是电源(发电机或变压器)和引出线。
母线(又称汇流母线)是中间环节,它起着汇总和分配电能的作用。
由于多数情况下引出线数目要比电源数目多好几倍,故在二者之间采用母线连接既有利于电能交换,还可以使接线简单明了和运行方便。
2.2.1主接线的设计
1、课程设计的技术背景和设计依据
(1)电厂规模:
装机容量:
装机2+2台,容量分别为150MW以及125MW,UN=10.5KV;
气象条件:
年最高温度42度,平均气温19度,气象条件一般,无特殊要求
厂用电率:
1~2%。
(2)原始数据初步处理:
发电机:
2
150MW
2
125MW
系统:
2回220kv系统相连系统容量2800MVA
0.4kv负荷:
10kv负荷:
同时系数为:
0.82
110kv负荷:
同时系数为0.82
110kv与10kv同时系数为0.85
所有负荷计算:
(3)各电压级情况:
a.220KV电压等级:
出线6回,其中2回与系统相连,其中220KV系统容量为2800MVA。
b.110KV电压等级:
出线9回,其中2回为备用;总最大负荷为167.3MVA,为Ⅰ和Ⅱ类负荷,负荷利用小时数5000h。
c.10KV电压等级:
出线12回,其中2回为备用;总最大负荷为8.5MVA,为Ⅰ和Ⅱ类负荷,负荷利用小时数5500h。
2、主接线的方案
220KV电压等级的方案选择。
220kv部分的接线方式,拟选择如下一些接线方式:
(1)双母线(如图2.1):
双母线接线有2组母线,并且可以互为备用。
它的特点是:
供电可靠,调度灵活,扩建方便,能广泛用于出线带电抗器6-10KV配电装置;35-60KV出线数超过8回,或连接电源较大、负荷较大时;110KV-220KV出线为4回及以上时。
图2.1双母线接线方式
(2)双母线分段(如图2.2):
用于缩小母线故障的停电范围,分段短路器将母线分为WI段和WII段,每段工作母线用各自的母线断路器与备用母线相连,电源和出线回路均匀的分布在两段工作母线上。
优点是可靠性比双母线接线更高,并且具有很高的灵活性。
图2.2双母线分段接线
(3)双母线带专用旁路(如图2.3):
用旁路断路器代替检修中的回路工作,使该回路不致停电。
图2.3双母线带旁母接线
所以,综合了可靠性,灵活性和经济性三方面来看,220KV部分的母线接线方式还是选择双母线带专用旁路母线分段接线方式。
发电机侧(10.5kv)主接线的设计
推荐方案:
双母线分段接线
单元接线:
(1)优点:
①接线简化,使用的电器最少,操作简便,降低故障的可能性,提高了工作的可靠性;
②配电装置简单,投资少,占地小;
③发电机出口短路电流小;
④继电保护简单.
(2)缺点:
任一元件故障或检修全停,检修时灵活性差
(3)适用范围:
①台数不多的大(b接线除外)中型区域发电厂;
②分期投产或装机容量不等的无机压负荷的小型水电站。
扩大单元接线:
(1)优点:
比单元接线少接一台主变压器,从而更加简单经济,并节省配电装置占地面积,一发电机停电不影响厂用电,厂用供电较可靠和灵活。
(2)缺点:
主变压器故障或检修要全停
(3)适用范围:
系统有备用容量时大中型水电厂有2~4台发电机,单机容量仅为系统容量的1%~2%或更小,而电厂的升高压等级又较高的情况。
其接线图如下图2.3.1所示:
图2.3.1单元接线和扩大单元接线混合接线
备用方案1:
采用单母线分段接线
⑴优点:
①具有不分段单母线简单,清晰,经济,方便等优点;
②缩小了母线故障和母线检修时的停电范围(停一半);
③提高了供电可靠性,灵活性。
⑵缺点:
①当一段母线或母线侧隔离开关故障或检修时,该母线的回路都要在检修期间停电。
②当出线为双回路时,常使架空线路出现交叉跨越。
⑶适用范围:
分段的数目,取决于电源数量和容量。
段数分得越多,故障时停电范围越小,但使用断路器的数量亦越多,且配电装置和运行也越复杂,通常以2~3段为宜。
这种接线广泛用于中、小容量发电厂和变电站的6~10kv接线中。
接线图如下图2.3.2:
图2.3.2 单母线分段接线
备用方案2:
采用单母线接线
⑴优点:
简单,经济.
①接线简单(设备少),清晰,明了;
②布置,安装简单,配电装置建造费用低;
③断路器与隔离开关间易实现可靠的防误闭锁,
操作安全,方便,母线故障的几率低;
④易扩建和采用成套式配电装置.
⑵缺点:
不够可靠灵活.
①主母线,母隔故障或检修,全厂停电;
②任一回路断路器检修,该回路停电.
⑶适用范围
①小型骨干水电站4台以下或非骨干水电站发电机电
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