毕业论文设计40论文41 4200MW 火力发电厂电气部分设计.docx

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毕业论文设计40论文414200MW火力发电厂电气部分设计

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广东工业大学

华立学院

本科毕业设计（论文）

4×200MW火力发电厂电气部分设计

系部机械电气学部

专业电气工程及其自动化

班级09电气工程2班

学号12030902016

学生姓名李淑君

指导教师方炯权

2013年6月

摘要

本设计主要4×200MW火力发电厂电气部分设计包括电气主接线设计；发电机与变压器的连接形式选择；发电厂厂用电设计；主变压器、启动备用变压器和高压厂用变压器容量计算、台数和型号的选择；220kV高压配电装置配置原则；短路电流计算和部分高压电气设备的选择与校验；发电机与变压器保护配置，按照设计规范与规定完成上述设计工作。

关键词：

发电厂；电气一次部分；短路计算；电气设备选择

Abstract

ThisdesigntakesElectricaldesignof4×200MWpowerplant,includingthemainelectricalwiringdesign;choiceofgeneratorsandtransformersconnectingform;auxiliary-partdesign;choiceofmaintransformer,startback-uptransformersand,numberandtype;configurationrulesof220kVdevice;short-circuitcurrentcalculationandandvalidation;generatorandtransformerprotectionconfiguration,inaccordancewithdesignspecificationsandrequirementstocompletethedesignwork.

Keywords:

powerplant;electricalfirstpart;short-circuitcalculation;selectionofelectricalequipments

Keywords：

powerplant;electricalfirstpart;short-circuitcalculation;selectionofelectricalequipments

1绪论1

1.1概述1

1.2毕业设计主要内容1

1.2.1电力系统情况1

1.2.2待设计火力发电情况2

1.2.3设计内容2

2发电厂电气主接线5

2.1概述5

2.2电气主接线的确定与验证5

2.2.1电气主接线的设计原则5

2.2.1电气主接线的初步方案6

2.3.1有关设计原则8

2.3.2本厂发电机与变压器之间的连接9

3发电厂用电设计12

3.1厂用电设计的要求12

3.1.1厂用负荷分类12

3.1.2基本要求12

3.2.2本厂厂用电主接线设计说明14

4短路计算18

4.1短路计算的目的18

4.2短路计算的一般规定18

4.1.1短路计算的一般规定18

4.1.2系统简化19

4.1.3本厂等值电路图中短路点的选取22

5部分电气设备的选择与校验32

5.1电气设备选择的一般原则32

5.1.1选择电气一次设备遵循的条件32

5.1.2按正常工作条件选择32

5.1.3按短路条件进行校验34

5.2220kv电气设备选择与验算36

5.2.1设备及导体选择所需数据36

5.2.2设备选择37

5.28、9号发电机出口设备选择41

5.3避雷器的选择41

6继电保护装置43

6程序设计43

6.1发电机继电保护装置43

6.2电力变压器的机电保护装置44

结论47

参考文献48

致谢49

1绪论

1.1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送过程进行测量、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的发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。

目前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。

1.2毕业设计主要内容

1.2.1电力系统情况

待设计火电厂所在电力系统详细情况，见图1-1：

（1）火力发电厂汽轮发电机：

3×QFS-300-2。

装机容量900MW，3台机组。

其中：

QFS-300-2:

300MW，2极。

cos

=0.83，

d=16.7%变压器：

3×SFPL-360220，3台，360MVA，220kV，Uk%=14.6

（2）水力发电厂水轮发电机：

TSS1264160-48，300MW，cos

=0.875，

d=28%变压器：

4×SFPL-360220，4台，360MVA，220kV，Uk%=14.6

1.2.2待设计火力发电情况

该电厂机组总容量为4×200MW，生产的电力除厂用电外，全部通过4回220kV输电线路输送到电力系统中。

该厂为大型煤矿区内的坑口发电厂，所用燃料由煤矿直接供给。

厂区地势平坦，地质条件较好，属于五级地震区，有公路、铁路通往矿区，交通方便。

厂址附近有河流通过，并有水库，水源充足。

冻土层厚1m，覆冰厚度7mm，最大风速25ms，年平均温度5℃，最高温度35℃，最低温度-35℃。

多年平均降水量400mm，年最大降水量760mm，最小降水量300mm，多年平均蒸发量为1510mm，积雪深180mm。

主导风向全年为东南风，冬季为西北风，夏季为偏南风。

1.2.3设计内容

（1）发电厂电气主接线设计

（2）发电厂厂用电接线设计

（3）220kV配电装置的设计

（4）短路电流计算和电气设备选择

（5）200MW机组继电保护及自动装置的规划设计

基本步骤：

（1）主接线的设计

发电厂的主接线是保证电网的安全可靠、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。

电气主接线的设计原则是：

应根据发电厂在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。

根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。

应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。

（2）主变压器、发电机-变压器连接形式的选择

发电厂200MW及以上机组为发电机变压器组接线时的主变压器应满足DL5000—2000《火力发电厂设计技术规程》的规定：

“变压器容量可按发电机的最大连续容量扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组的平均温度或冷却水温度不超过650C的条件进行选择”。

（3）短路电流的计算

短路就是指不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。

短路电流计算是发电厂和变电所电气设计的主要计算项目，它涉及接线方式及设备选择。

工程要求系统调度或系统设计部门提供接入本电厂和变电所的各级电压的综合阻抗值，由电气专业负责计算。

进行短路计算的目的是为了减低短路的危害和缩小故障的影响范围。

三相短路是危害最严重的短路形式，因此，三相短路电流是选择和校验电器和导体的基本依据。

（4）电气设备的选择

选择并校验断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、电缆、避雷器等，选用设备的型号。

正确的选择电气设备的目的是为了事导体和电器无论在正常情况或故障情况下，均能安全、经济、合理的运行。

在进行设备选择时，应根据工程实际情况、在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥的采取新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。

（5）主变压器继电保护的设计

继电保护是保证系统安全和设备可靠运行的关键装置之一。

当电力系统和设备发生故障时，继电保护应准确、可靠快速的切出故障，保证系统和设备的安全发供电，并能保证其他设备的正常继续运行。

为防止变压器发生各类故障和不正常运行造成的不应有的损失以及保证电力系统安全连续运行，变压器应设置相应的保护。

2发电厂电气主接线

2.1概述

电气主接线也称为电气主系统或电气一次接线，它是由电气一次设备按电力生产的顺序和功能要求连接而成的接受和分配电能的电路，是发电厂、变电所电气部分的主体，也是电力系统网路的重要组成部分。

其反映了发电机、变压器、线路、断路器和隔离开关等有关电气设备的数量、各回路中电气设备的连接关系及发电机、变压器与输电线路、负荷间及怎样的方式连接，直接关系到电力系统运行的可靠性、灵活性和安全性，直接影响发电厂、变电所电气设备选择，配电装置的布置，保护与控制方式和检修的安全与方便性。

2.2电气主接线的确定与验证

2.2.1电气主接线的设计原则

电气主接线的设计原则是：

根据发电厂在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。

根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。

应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。

（1）可靠性

供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。

衡量主接线运行可靠性的标志是：

①断路器检修时，是否影响供电。

②线路、断路器、母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。

③发电厂全部停运的可能性。

④对大机组超高压情况下的电气主接线，应满足可靠性准则的要求。

（2）灵活性

①调度灵活，操作简便：

应能灵活地投入某些机组、变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。

②检修安全：

应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电。

（3）经济性

①投资省：

主接线应简单清晰，控制、保护方式不过于复杂，适当限制断路器电流。

②占地面积小：

电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件。

③电能损耗少：

经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数，避免两次变压而增加电能损失。

2.2.1电气主接线的初步方案

（1）主接线基本评价

1）方案I：

双母线接线

接线图见图2-1，双母线接线的主要优点如下：

供电可靠，表现为：

检修任一母线时，可以利用母联把该母线上的