200MW地区凝气式火力发电厂电气设计目录设计任务书 (1)目录 (2)一、前言 (3)二、原始资料分析 (4)三、主接线方案确定 (5)主接线方案拟定 (5)主接线方案确定 (5)四、主变压器确定 (7)主变压器台数 (7)主变压器的容量 (7)主变压器的形式 (7)五、短路电流计算 (8)短路计算的目的 (8)短路电流计算的条件 (8)短路电流的计算方法 (8)六、主要电气设备的选择 (10)电气设备选择的原则 (10)电气设备选择的条件 (10)电气设备选择明细表 (11)七、设计总结 (14)参考文献 (15)附录A：短路电流计算 (16)附录B：设备选择及计算 (20)附录C：完整的主接线图 (27)一、 前言(一)、设计任务1、发电厂情况：（1）200MW 地区凝汽式火电厂；（2）机组容量与台数：MW 502⨯ ，MW 1001⨯，kV U N 5.10= ； 2、负荷与系统情况：（1）发电机电压负荷：最大MW 48，最小MW 24，4200max =T 小时； （2）kV 110负荷：最大MW 58，最小MW 32，4500max =T 小时；（3）剩余功率全部送入kV 220系统，全部负荷中Ⅰ类负荷比例为%30，Ⅱ类负荷为%40，Ⅲ类负荷为%30。

（二）、设计目的发电厂电气部分课程设计是学习电力系统基础课程后的一次综合性训练，通过课程设计的实践达到：1、巩固“发电厂电气部分”、“电力系统分析”等课程的理论知识。

2、熟悉国家能源开发策略和有关的技术规范、规定、导则等。

3、掌握发电厂（或变电所）电气部分设计的基本方法和内容。

4、学习工程设计说明书的撰写。

（三）、任务要求1、分析原始资料2、设计主接线3、计算短路电流4、电气设备选择及校验（四）、设计原则电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。

电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，以保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便、尽可能的节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。

（五）、设计基本要求可靠性、灵活性、经济性二、 原始资料分析1、本工程情况：设计一座装机容量为200MW 的凝汽式火力发电厂。

计划安装两台MW 50的汽轮发电机组，型号为250--QFQ ,功率因数为8.0，安装顺序为1#、2#机；安装一台MW 100的汽轮发电机组，型号为2100--TQN ,功率因数为85.0，安装顺序为3#机。

2、电力系统情况：发电机电压负荷最大为MW 48，最小为MW 24，最大负荷利用小时数5200max =T 小时；kV 110负荷：最大MW 58，最小MW 32，最大负荷利用小时数4500max =T 小时；剩余最大功率MW 152%62003224220=⨯---送入kV 220系统。

3、负荷情况：MW 50发电机电压端电缆出线8回，MW 100发电机端电压电缆出线2回。

每回负荷不等，平均在MW 4左右，送电距离为km 6~3；kV 110端架空线出线3回；kV 220端架空线出线2回。

4、环境条件：年平均温度C ︒35。

三、 主接线方案确定1、主接线方案拟定：根据原始资料分析，现将各电压等级可能采用的较佳方案，进而以优化方案，组成最佳方案。

（1）、kV 10电压等级：连接发电机出线端，且有八回电缆出线，发电机容量为MW 502 ，为保证供电可靠性，因此选用单母线分段接线形式，2台MW 50机组分别接在两段母线上。

其剩余功率通过双绕组变压器全部送往kV 220母线。

由于每条出线选用电缆传送，所以各条电缆出线上都装有线路电抗器。

由此也可选用轻型断路器，以降低成本。

（2）、kV 110电压等级：出线回路为2回架空线路，为保证供电可靠性和灵活性，选用双母线接线方式，由于此处最大负荷为MW 58，所以由MW 100发电机通过三绕组变压器供电，剩余功率送至kV 220系统。

（3）、kV 220电压等级：只有一回架空线路，应采用单母线接线或单母分段接线方式，其进线从三台kV 10出口发电机通过变压器送来MW 132的容量。

2、主接线方案确定根据以上的分析，筛选组合，可保留两种可能的接线方式如下图：方案Ⅰ图（1）方案Ⅱ图（2）通过比较，由于此设计属于中小型火电厂，所以着重考虑经济性，因方案Ⅰ只用一台双绕组变压器及其两侧的断路器和隔离开关，220kV侧采用单母线接线方式，均减少了断路器的数量，配电装置投资大大减小，且误操作的可能性要相对较小，占地面积也相对减小。

相对于方案Ⅱ，其操作简单。

综上考虑该电厂为地区电厂，且负荷为腰荷，所以主接线方式采用方案Ⅰ。

四、 主变压器确定1、主变压器台数：根据方案Ⅰ，该发电厂装设一台三绕组变压器和一台双绕组变压器，以充分保证供电可靠性。

2、主变压器的容量：发电厂具体情况： kV 10侧，三绕组变压器的确定：85.0cos =ϕ，%8=K P ，则MW S N 100=,MW S B 2.10885.0%)81(100=-⨯=；双绕组变压器的确定：8.0cos =ϕ，MW SN50=，kV 10侧最小负荷为MW 24MW S B 858.024%)81(250=--⨯⨯=.3、主变压器的形式：一般情况下采用三相式变压器，根据以上分析，具有三种电压等级的发电厂，查kV 220三绕组变压器技术数据表，选择型号为：120000-SFPSLO ，查kV 220双绕组变压器技术数据表，选择型号为：90000-SFPL .双绕组变压器技术参数：五、 短路电流计算（一）、短路电流计算的目的1、电气主接线的比选。

2、选择导体和电器。

3、确定中性点接地方式。

4、计算软导体的短路摇摆。

5、确定分裂导线间隔的间距。

6、验算接地装置的接触电压和跨步电压。

7、选择继电保护装置和进行整定计算。

（二）、短路电流计算的条件1、基本假设（1）正常工作时，三相系统对称运行。

（2）所有电流的电动势相位角相同。

（3）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。

（4）短路发生在短路电流为最大值的瞬间。

（5）不考虑短路点的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻略去不计。

（6）不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流。

（7）元件的技术参数均曲额定值，不考虑参数的误差和调整范围。

（8）输电线路的电容略去不计。

2、一般规定（1）验算导体的电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统远景的发展计划。

（2）选择导体和电器用的短路电流，在电器连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。

（3）选择导体和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大地点。

（4）导体和电器动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般安三相短路计算。

（三）、短路电流的计算方法对应系统最大运行方式，按无限大容量系统，进行相关短路点的三相短路电流计算，求得f I 、sh i 、sh I 值。

f I ____三相短路电流；sh i ——三相短路冲击电流，用来校验电器和母线的动稳定。

sh I ——三相短路全电流最大有效值，用来校验电器和载流导体的热稳定。

k S ——三相短路容量，用来校验断路器和开断容量以及判断容量是否超过规定值，作为选择限流电抗器的依据。

注：选取基准容量为MVA S j 100= U U U N av j 05.1==j S ——基准容量（MVA ）av U ——所在线路的平均电压（k V ）按电压等级计算短路电流，该系统共有三个电压等级，故有三个短路电流，短路电流的具体计算过程见附录Ａ。

等值电抗图如下：G 3短路电流计算结果表如下（计算过程见附录A ）：六、主要电气设备选择（一）、电气设备选择的原则：1、应能满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；2、应按当地环境条件校核；3、应力求技术先进和经济合理；4、与整个工程的建设标准应协调一致；5、同类设备应尽量减少品种；6、选用新产品均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。

在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经过上级批准。

（二）、电气选择的条件正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。

在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。

尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。

电器要能可靠的工作，必须按正常条件下进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。

1、 按正常工作条件选择电器①额定电压和最高工作电压所选用的电器允许最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压，即U U sn a >ln 。

一般电器允许的最高工作电压：当额定电压在kV 220及以下时为U N 15.1；额定电压是kV 500~330时是U N 1.1。

而实际电网的最高运行电压U sn 一般不会超过电网额定电压的U Ns 1.1，因此在选择电器时，一般可按电器额定电压U N 不低于装置点电网额定电压U Ns 的条件选择,即U U Ns N ≥。

②额定电流电器的额定电流I N 是指在额定周围环境温度θ下，电器的长期允许电流。

I N 不应该小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流I m ax ，即II N max≥ 。

由于发电机、调相机和变压器在电压降低%5时，出力保持不变，故其相应回路的I m ax 为发电机、调相机或变压器的额定电流的05.1倍；若变压器有过负荷运行可能时，I m ax 应按过负荷确定；母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的I m ax ；母线分段电抗器的I m ax 应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流，或最大一台发电机额定电流的%80~%50；出线回路的I m ax 除考虑正常负荷电流外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。

此外，还与电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对电器进行种类和形式的选择。

③按当地环境条件校核在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境（尤须注意小环境）条件，当气温，风速，温度，污秽等级，海拔高度，地震列度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取措施。

我国目前生产的电器使用的额定环境温度C ︒+=400θ，如周围环境温度高于C ︒+40（但C ︒+≤60）时，其允许电流一般可按每增高C ︒1，额定电流减少%8.1进行修正，当环境温度低于C ︒+40时，环境温度每降低C ︒1，额定电流可增加%5.0，但其最大电流不得超过额定电流的%20。