凝汽式火电厂电气一次部分设计.docx
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凝汽式火电厂电气一次部分设计
摘要
这次设计的是凝汽式火力发电厂。
主要对一下几个内容进行分析和设计:
首先需要对主接线进行选择,设计主接线的原则是将可靠性、经济性和灵活性三者综合考虑的。
因为本次设计所需的机组容量比较大,对主接线的可靠性要求非常高,所以就单母线的接线方式而言可以暂不考虑,重点考虑双母接线以及一台半断路器的接线方式。
然后就是对主变压器、联络变压器的型号进行确定,在Ⅰ类负荷情况下保证检修也不能停电。
最重要的是进行了三相短路计算,并根据最后的结果选择隔离开关、断路器、电流互感器、电压互感器并进行了短路状态进的校验。
关键词
电气主接线、短路电流、电力变压器、高压电气设备
abstract
Thisdesignisthethermalpowerplant.Itsdesigncontentmainlyincludesfollowingseveralaspects:
Firstwashascarriedonthechoicetotheelectricalhostwiringplan,consideredhadthelargecapacitybigunittothispowerplantthecharacteristicaftertheentirefactorypowercutwillaffectsuppliespower,thereforehostingwiringwaydesignrequestredundantreliability;Thentothemaintransformer,contactedthetransformerthemodeltocarryonthedetermination,afterwardscarriedonagainthree-phaseshort-circuitsthecomputation;Finallyhaschosentheisolator,thecircuitbreaker,thecurrenttransformer,thevoltagetransformerandthebasismovesstableandthethermallystablecarriesontheverification.Designsthehostwiringtheprincipleisreliable,sotheefficientandflexiblethreesynthesesconsiderations.
Keywords:
electricalhostwiringplanshort-circuitcurrent
powertransformerhigh-handedelectricequipment
引言
设计工作是工作建设的关键环节。
做好设计工作,对工程建设的工期、质量、投资费用和建设投产后的运行安全可靠性和生产的综合效益,起着决定性的作用。
设计是工程建设的灵魂。
设计是一门涉及科学、技术、经济和方针政策等各方面的综合性的应用技术科学。
设计又是先进技术转化为生产力的纽带。
电力行业是国民经济发展的基础和关键,国家“十一五”计划着重发展火电、水电、核电,高质量的电力资源和可靠的供电水平是衡量电力行业发展的指标,电力的发展与时俱进。
<<发电厂电气部分>>是电力专业的一门主要课程,主要包括课堂讲学、课程设计、生产实习三个主要部分。
在完成理论学习的基础上,为了进一步加深对理论的理解,进行了本次课程设计。
本次对凝气式火电厂的主接线进行设计,该火电厂的装机容量为2×200MW+2×300MW、电力负荷有220KV与110KV两个电压等级,其中220KV接入系统110KV接线形式的设计和发电机接线形式的设计。
首先,通过对各段接线形式的设计,拟定了三种可行性方案;然后通过方案比较选取了我认为最优的主接线方案,之后对厂用电主接线形式也进行了简单设计。
随后进行了短路计算、高压断路器、隔离刀闸、电压互感器和电流互感器等电气设备的选择,最后对配电装置的选择进行了简要介绍和选择。
本次设计参考了《电力工程电气设计手册》、《发电厂电气部分》、《电力系统分析》、《大型火力发电厂厂用电系统》等技术资料。
设计过程中得到了各位老师的重要指导;此外,还得到了一些同学的帮助。
在此深表谢意。
由于本人水平有限,设计中难免存在不足之处,希望大家多多指正,谢谢!
凝汽式火电厂电气一次部分设计
1.系统与负荷资料分析
设计电厂为大型凝气式火电厂,其容量为2×200MW+2×300MW,最大单机容量为300MW,即具有大型容量的规模、大型机组的特点。
当电厂全部机组投入运行后,将占电力系统总容量1000/(16000+1000)≈5.88%,小于电力系统的检修备用容量和事故备用容量15%的标准,说明该电厂在未来电力系统中的作用和地位不是至关重要的。
从年利用小时数看,该电厂年利用小时数为6000h/a>5000h/a,又为火电厂,在电力系统中将主要承担基荷,因此,该厂主接线要求有较高的可靠性;从负荷特点及电压等级可知,该电厂具有110KV和220KV两级电压负荷。
110KV电压等级有8回架空线路,承担一级负荷,最大输送功率为180MW,最大年利用小时数为4000h/a,说明对其可靠性有一定要求;220KV电压等级有10回架空线路,承担一级负荷,最大输送功率为1000MW,最大年利用小时数为4500h/a,最大可能接受本厂送出的电力为1000-1000×6%=940MW,可见其可靠性要求较高,为保证检修出线断路器不致对该回路断电,拟采用带旁路母线接线形式。
最大发电机出口电压为18KV,既无直供负荷,又无特殊要求,拟采用单元接线形式,可节省昂贵的出口断路器,又有利于配电装置的布局。
2.电气主接线
电气主接线是由高压电器通过连接线,按其功能组成的接受和分配电能的电路,成为传输强电流、高电压的网络,故又称为一次接线或电气主系统。
对电气主接线的基本要求,概括起来主要包括可靠性、灵活性和经济性三个方面。
因此,在设计电气主接线时应从这三方面出发。
此外,还应考虑未来5-10年的发展。
2.1主接线方案的选择
发电厂生产的首要问题是发电、供电的可靠性问题。
主接线的设计,首先应保证其满发、满供、不积压发电能力,同时尽可能减少传输能量过程中的损耗,以保证供电的连续性。
为此,对大、中型发电厂主接线的可靠性,拟从以下几个方面考虑:
(1)断路器检修时,不宜影响对系统的供电。
(2)断路器和母线故障以及母线维修时,尽量减少停运的回路数和停运时间,并要保证对一级负荷及全部和部分二级负荷的供电。
(3)尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性。
(4)大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。
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。
2.1.1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110KV电压等级:
架空线8回,I级负荷,最大输送180MW,Tmax=4000h/a。
为保证不停电检修出线断路器,可采用单母线分段带旁路或双母接线接线形式。
由于四台发电机组单机容量2×200MW+2×300MW,而110KV侧的最大负荷为180MW,其全年平均负荷为180×4500÷8760=92.47MW。
,通常200MW及以上的发电机组不接在110KV电压等级及以下电压等级母线上,所以发电机不与110KV侧连接,而是联络变压器从220KV侧引接来给110KV侧负荷供电,考虑其带一级负荷,所以必须带两台联络变压器互为备用。
这样做虽然多了一个变压器,使变压器损耗增加,但是相对110KV侧有发电机组来说,其可靠性和安全性将大大提高,事故率大大减小,也不会大量积压发电能力。
因此,对于110KV电压等级,拟采用不接发电机组的方式。
(2)220KV电压等级出线为10回架空线路,承担一级负荷,为使其检修出线断路器时不停电,且其出现回路较多,可采用双母线带旁路或双母线分段带旁路接线形式,充分确保供电的可靠性和灵活性。
考虑到200MW及以上机组对供电可靠性要求高,将采用分相封闭母线直接与主变压器连接,可节省昂贵的出口断路器和隔离开关,大大限制短路电流,提高可靠性,减少事故的发生。
所以四台发电机组均采用单元接线形式接在220KV电压母线上。
发电机选型及参数见表1.1。
表1.1发电机选型及参数
发电机
型号
额定
电压/KV
额定
功率
/MW
额定
电流
/A
功率
因数
次暂态电抗
Xd“/%
效率
η/%
G-1、G-2
QFQS-200-2
15.75
200
8625
0.85
14.43
98.64
G-3、G-4
QFSN-300-2
18
300
11320
0.85
19.15
98.646
2.1.2主接线方案的拟定
根据以上分析、筛选、组合,可保留以下三种可行性主接线方案。
方案一发电机出口采用分相封闭母线;110KV电压等级采用单母线分段带旁路接线形式,分段断路器兼旁路断路器并且旁路母线接至电源侧;220KV电压等级采用双母线带旁路接线形式,并设有专用旁路断路器。
4台机组按发电机-变压器单元接线形式接至220KV电压母线上;220KV电压母线和110KV电压母线之间设有两台联络自藕变压器;通过这两台联络变压器由220KV电压母线给110KV侧负荷供电。
见图1.1所示。
图1.1110KV单母分段带旁路220KV双母带旁路图
方案二发电机出口采用分相封闭母线;110KV电压等级采用双母线带旁路接线形式。
220KV电压等级采用一台半短路器接线方式。
,4台机组按发电机-变压器单元接线形式接至220KV电压母线上;同方案一一样,110KV和220KV两电压等级之间设两台联络变压器。
见图1.2所示。
图1.2110KV双母带旁路220KV一台半接线
方案三发电机出口采用分相封闭母线;110KV电压等级采用双母线接线形式,220KV电压等级采用双母分段带旁路接线形式;两电压等级之间也设也两台联络变压器。
接线图如附图III所示。
2.1.3主接线方案的比较与选择
三个方案发电机都是采用单元接线且出口端都采用分相封闭母线,厂用电均从发电机出口端引接,所以不需要比较。
对于110KV电压等级接线形式,方案一采用的是单母线分段带旁路接线形式,方案二和方案三采用的是双母线接线形式或带有旁路。
从可靠性上看,方案一要比方案二和方案三的可靠性要低,考虑到110KV侧也是接的Ⅰ类负荷,应该被排除。
从经济性方面看,方案二接的是一台半断路器接线,通常在330KV-550KV配电装置中,当进出线为6回及以上,配电装置在系统中具有重要地位,则宜采用一台半断路器接线。
对于220KV等级的主接线来说双母带旁路已经足够了,经济上将更划算,从灵活性方面看,方案一运行方式单一,灵活性最差,方案二一台半断路器接线方式运行方式的可靠性和灵活性很高,但通常在500KV及以上的超高压电网中得到广泛应用,特别是其投资太大,需要的断路器太多,成本太高。
考虑220KV侧有10回架空线路承担一级负荷
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- 凝汽式 火电厂 电气 一次 部分 设计