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×300MW发电厂电气部分初步设计doc

引言电力行业是国民经济的重要行业之一,电力自从应用于生产以来,已成为现代化生产、生活的主要能源,它为现代工农业、交通运输业、国防、科技和人民生活等方面都得到了广泛的应用。

如今,电力行业紧跟着经济发展的脚步,随着发电设备容量的不断加大,电力行业的自动化程度越来越高,相应的对电力系统的安全性、稳定性的要求也越来越高。

本次的设计题目是:4*300MW发电厂电气部分初步设计(励磁系统),主要是进行电气主接线设计,通过方案比较确定主接线方案,选择发电机和主变压器;厂用电设计,选择厂用变压器;通过短路电流计算,进行主要电气设备选择及校验,然后是励磁系统设计,发电机主保护设计以及配电装置设计;通过此次设计,使学生对自己所学专业知识在临近毕业前进行一次检验和巩固,同时利用自己所掌握的知识初步的设计出一个符合实际的能够安全运行的电厂。

通过本次设计,对大中型发电厂有一个全方位的了解和认识,将所学的理论知识与实际相结合,在巩固自己的所学的专业知识的同时,也使自己更能胜任今后的工作。

第一章电气主接线设计1.1设计原则和基本要求1 发电厂电气主接线是电力系统接线的重要组成部分。

它表明了发电机、变压器、线路、断路器等其它电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式,从而完成发电、变电、输电和配电的任务。

电气主接线的设计直接关系到全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置安装,关系到电力系统的安全、稳定和经济运行。

2 电气主接线设计的原则依据(1)发电厂电气主接线方案的选择,主要决定发电厂的类型、工作特性、发电厂的容量、发电机和主变压器的台数和容量。

(2)发电厂建设规模应根据电力系统5-10年发展规划进行设计。

(3)供电和负荷关系①对于一级负荷必须有两个独立电源供电,且当任何一个电源失去后,能保证对全部一级负荷不间断供电。

②对于二级负荷一般要有两个独立电源供电,且当任何一个电源失去后,能保证全部或大部分二级负荷的供电。

③对于三级负荷一般只需一个电源供电。

3 设计主接线的基本要求(1)可靠性①断路器检修时,不影响供电。

②线路、断路器或母线检修时,停运出线回路数越少和停电时间越短越好,保证对重要用户的供电。

(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。

1.2原始资料介绍1 凝汽式发电厂建设的规模(1)装机容量:装机4台,总容量为12000MVA。

T=6000h(2)机组年利用小时数取max(3)环境条件:当地年最高温度36℃,年最低温度-29℃,最热月平均最高温度29℃,最热月平均地下温度15℃,当地海拔高度1000米,当地雷暴日14日/年。

(4)厂用电率6%2 电厂与电力系统的连接情况(1)电厂联入系统的电压等级为500KV。

ϕ。

(2)500KV架空线4回,9.0cos=(3)归算到500KV系统等值电抗0.232。

(4)500KV主保护动作时间为0.01s,后备保护动作时间为1s1.2.1两种主接线方案方案一:图1-1 方案一接线方案二:G G G G图1-2 方案二接线1.2.2方案的评定由原始资料可知,设计为大型火电厂,其机组容量为4*300MW,最大单机容量300MW,年利用小时数为6000h,在电力系统中承担主要负荷,从而该厂主接线设计务必着重考虑其可靠性.发电机出口电压为20KV,采用单元接线。

500KV电压等级,由于负荷容量大,电压高,输电距离远,为保证其可靠性,应选可靠性较高的接线,一台半断路器接线不会发生三元件及以上同时停运,故500KV应采用一台半接线形式.表1-1 方案比较表续表1-1方案比较表结论:两个方案的灵活性、经济性相差不大,但考虑到500KV超高压电气主接线首先应满足可靠性的要求根据上述比较,方案二明显比方案一的可靠性好,所以选择方案二。

1.3发电机的选择对于300MW及以上发电机组:一般与双绕组变压器组成单元接线,主变压器的容量和台数与发电机容量配套选用.故查得4台发电机型号为QFSN-300-21.4主变压器的选择根据方案2的接线图,由主接线形式可知,本厂1﹟、2﹟、3﹟、4﹟变压器容量型号相同.主变压器的容量选择如下:按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后,留有10﹪的欲度.已知:G P =300MW, 9.0cos =ϕ1﹟、2﹟、3#,4#双绕组变压器(500KV ):N S =1.1NG P (1-P K )/9.0cos =ϕ=1.1× 300 (1-6﹪) /0.9=344.6(MVA ) 查得其主变压器型号为:SFP-360000/500表1-3 变压器参数表第二章厂用电设计发电厂装有许多设备,如照明、充电机、鼓风机等等,这些称为自用电负荷。

在电力系统中,发电厂的自用电负荷是最重要的负荷。

如不能保证对自用电负荷的正常供电,则发电厂便不能正常工作,这就要影响系统的正常运行和经济运行。

因此,自用电的设计和安全经济地运行,是十分重要的任务。

2.1厂用电设计原则厂用电设计的一般原则(1)对厂用电设计的要求厂用电设计应按照运行、检修和施工的需要,考虑全厂发展规划,积极慎重的采用经过实验鉴定的新技术和新设备,使设计达到技术先进、经济合理。

(2)厂用电电压对于火电厂当容量在100MW到300MW时,高压厂用电一般采用6KV,低压厂用电采用380/220V的三相四线制系统。

(3)厂用母线接线方式高压厂用电系统应采用单母线。

锅炉容量为130至220T/H时,一般每炉由一段母线供电;容量为400T/H及以上时,每炉由两段母线供电,并将两套辅机电动机分接在两段母线上,两段母线可由同一台厂用变压器供电;容量为65T/H时,两台锅炉可合用一段母线。

低压厂用电系统应采用单母线接线。

当锅炉容量在220T/H及以下,且接有机炉的Ⅰ类负荷时,一般按机炉对应分段,并用刀开关将母线分为两个半段;锅炉容量在400T/H及以上时,每台机炉一般由两段母线供电。

当公用负荷较多、容量较大、采用集中供电方式合理时,可设立公用母线,但应保证重要公用负荷的供电可靠性。

(4)厂用工作电源高压厂用工作电源一般采用下列引接方式:①当有发电机电压母线时,由各段母线引接,供给接在该段母线上的机组的厂用负荷。

②当发电机与主变压器采用单元接线时,由主变压器低压侧引接,供给本机组的厂用负荷。

大容量300MW发电机组,厂用分支采用分相封闭母线,在该分支上不应装设断路器,但应有可拆连接点。

通过分裂绕组厂用高压变压器供6KV厂用的A段和B段(5)厂用备用或启动电源高压厂用备用或起动电源一般采用下列引接方式:①当无发电机电压母线时,一般由高压母线中电源可靠的最低一级电压引接,或由联络变压器的低压绕组引接,并应保证在发电厂全停的情况下,能从电力系统取得足够的电源。

②当有发电机电压母线时,一般由该母线引接1个备用电源。

③当技术经济合理时,可由外部电网引接专用线路作为高压厂用备用或启动电源。

(6)交流事故保安电源200MW及以上发电机组应设置交流事故保安电源,当厂用工作和备用电源消失时,应自动投入,保证交流保安负荷的起动,并对其持续供电。

对于300MW机组,各机组的厂用电系统应是独立的,一台故障的停运或辅机的电气故障,不应影响到另一台机组的正常运行,并能在短路时间内恢复本机组的运行.2.2 厂用电设计的要求厂用电接线除应满足正常运行的安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般要求外,尚应满足下列特殊要求:尽量缩小厂用电系统的故障影响范围,并应尽量避免引起全厂停电事故。

充分考虑发电厂正常、事故、检修、起动等运行方式下的供电要求。

切换操作简单。

便于分期扩建或连续施工。

对公用负荷的供电,要结合远景规模统筹安排。

2.3厂用负荷分类按其负荷的重要性一般分为以下四类:(1)事故保安负荷。

可分为直流保安负荷、直流不停电保安负荷、允许短时停电的交流保安负荷。

(2)Ⅰ类负荷短时(手动切换恢复供电所需时间)的停电可能影响人身或设备安全,使生产停顿或发电量大量下降的负荷。

(3)Ⅱ类负荷允许短时停电,但停电时间过长,有可能损坏设备或影响正常生产的负荷。

(4)Ⅲ类负荷长时间停电不会直接影响生产的负荷。

如中央修配厂、实验室等的用电设备。

对Ⅲ类负荷,一般由1个电源供电。

2.4 厂用变压器的选择2.4.1厂用变压器的选择原则(1)高压厂用备用变压器(或电抗器)或启动/备用变压器,带有公用负荷时,其容量还应满足最大一方高压厂用工作变压器的要求,并考虑该启动/备用变压器检修的条件。

高压厂用备用变压器或起动/备用变压器自投负荷最大的一段厂用母线时,如不满足所带的一类电动机自启动的要求;亦采用分批自启动的方式,而不宜增大备用变压器或启动/备用变压器的容量。

(2)低压厂用备用变压器的容量应与最大一台低压厂用工作变压器容量相同。

2.4.2厂用变压器的选择由于每台发电机的型号都相同,故两台厂用变的型号也完全相同。

Smax =GP×PK/COS =300×6﹪/0.9=20(MVA)(2-1)故查得其型号为SFF9-CY-40000/20表2-1 变压器参数表2.4.3厂用高压启动/备用变的选择因为此变压器作用为启动/备用,当厂用变压器故障或检修时,能保证厂用电不停电,故应选其最大一台的容量。

故查得型号为SFF9-40000/525。

表2-2 变压器参数表2.5本厂厂用电设计2.5.1厂用电设计说明本厂为300MW 发电机组,发电机与主变压器采用单元接线,厂用电由主变压器低压侧引接,供给本机组的厂用负荷。

本厂为4台发电机组 ,所以选择4台变压器,且配备两台高压启动/备用变压器,1#启动/备用变压器供1#、2#发电机备用,2#启动/备用变压器供3#、4#发电机备用。

高压厂用电压采用6KV ,低压厂用采用380/220V 的三相四线制系统。

厂用分支采用分相封闭母线,在该分支上不应装设断路器,但应有可拆连接点。

通过分裂绕组厂用高压变压器供6KV 厂用的A 段和B 段。

因为本厂单台发电机的容量为300MW ,所以应设置事故保安电源。

2.5.2厂用电主接线图启动/备用 变压器# 1图 2-1 厂用电气主接线第三章短路电流计算3.1短路电流计算的目的在发电厂和变电所的电气设计中,短路电流计算是其中的一个重要环节。

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