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1、攀枝花学院电信学院发电厂电气部分课程设计设计课题： 1400MW凝汽式火力发电厂电气部分设计 学 院： 电气信息工程学院 专 业： 电气工程与自动化 班 级： 09级1班 姓 名： 曾 令 强 学 号： 200910502092 同组人姓名： 杨 福 林 指导教师： 魏金明 2012年 6月 25日 目 录1设计任务书 21.1设计的原始资料21.2设计的任务与要求22电气主接线 32.1系统与负荷资料分析32.2主接线方案的选择 32.2.1方案拟定的依据32.2.2主接线方案的拟定42.3 主变压器的选择与计算 52.3.1变压器容量、台数和型式的确定原则52.3.2变压器的选择与计算6
2、2.4 厂用电接线方式的选择7 2.4.1对厂用电接线的基本要求7 2.4.2火力发电厂厂用电接线的设计原则8 2.4.3厂用电接线方式的拟定83短路计算 93.1短路计算的一般规则93.2短路电流的计算93.2.1各元件电抗的计算93.2.2 等值网络的化简 144电气设备的选择 244.1电气设备选择的一般原则244.2电气设备的选择条件244.2.1按正常工作条件选择电气设备 244.2.2按短路情况校验 254.2.3 断路器和隔离开关的选择 264.2.4 电流互感器的选择 285结束语 296参考文献 307附录（主接线图）311设计任务书1.1设计的原始资料（1）根据系统规划，由
3、于某工业区工业发展迅速，需要新建一座装机容量为1400MW的火力发电厂。火电厂附近除了重工业外，轻纺工业也急需用电，电厂以10.5kv向其供电。电厂建成后，初期最大负荷为50MW，每年负荷大约增加5MW。最终最大负荷为120MW，最小负荷为60MW。最大负荷利用小时数为4600小时。线路共10回（其中2回备用），全部用电缆供电，送电距离为36km。（2）电厂以110kv、330kv升高电压向系统供电，110kv线路出线为8回。330kv出线为3回。110kv输电回路最大负荷利用小时数为4800小时，输电距离为80km。330kv输电回路最大负荷利用小时数为5400小时，系统短路容量为4000M
4、VA。（3）计划安装2台100MW的汽轮发电机组，型号为QFS-100-2，安装顺序为#1、#2机；安装2台600MW的汽轮发电机组，型号为QFSN-600-2，安装顺序为#3、#4机。1.2设计的任务与要求（1）发电厂电器主接线设计。（2）厂用电设计。（3）短路电流计算。（4）主要电气设备（变压器、断路器、隔离开关、母线）的选择。（5）设计说明书一份。（6）电气主接线图一张（附在说明书最后）。2电气主接线2.1系统与负荷资料分析（1）根据原始资料，本电厂是大型凝汽式火电厂。机组台数与容量为2100MW（型号QFS-100-2），2600MW（型号QFSN-600-2）。该发电厂要向本地区各个
5、工厂企业供电。由资料可知，10.5kv侧可以不用变压直接向本地区各个工厂企业供电。初期最大负荷为50MW，每年大约增加5MW。最终最大负荷为120MW，最小负荷为60MW。最大负荷利用小时数为4600小时。出线回数10回，其中2回备用。（2）本电厂还通过升压，以110kv向系统供电。最大负荷利用小时数为4800小时。出线回路共8回。输电距离为80km。（3）本电厂还通过升压，以330kv向系统供电。最大利用小时数为5400小时。出线回路3回。系统短路容量为4000MVA。2.2主接线方案的选择2.2.1方案拟定的依据对于电气主接线拟定的基本要求，概括的说应该包括可靠性、灵活性、和经济性三个方面
6、。可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。电气主接线的可靠性不是绝对的，因此在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。通常定性分析和衡量主接线可靠性时，从以下几个方面考虑：断路器检修时能否不影响供电；线路、断路器和母线故障时以及母线或母线隔离开关检修时，停运出线回路数的多少及停电时间的长短，以及能否保证、类负荷的供电；发电厂或变电站全部停电的可能性;大型机突然停运时对电力系统稳定运行的影响与后果等因素。在可靠性分析中，应考虑瞬时故障、永久故障及检修停电的影响。灵活性：电气主接
7、线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面：操作的方便性；调度的方便性；扩建的方便性。经济性：在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几个方面考虑：节省一次投资；占地面积少；电能损耗少。2.2.2主接线方案的拟定由原始资料可知，该电厂的三个电压等级（10.5kv、110kv、330kv）。其中，10.5kv电压等级要向电厂附近各轻重工业供电，其电压等级的负荷可确认为一级负荷。两升高电压等级110kv、330kv向系统供电，其电压等级的负荷也可拟定为一级负荷。所以该电厂的三个电压等
8、级的负荷均为一级负荷，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。对于10.5kv电压等级。由于2台100MW（QFS-100-2）发电机额定电压就是10.5kv，可不用变压直接向其周边用户供电。所以10.5kv侧就由这2台100MW发电机组供电。又由于有10回出线（其中2回备用），故可采用双母线带旁路母线接线方式。对于110kv电压等级，由于是向系统供电，出线回路数为8回。由于要求对负荷不间断供电，故可采用双母线带旁路接线、一台半或双母线接线接线方式。对于330kv电压等级，同样是向系统供电，2台600MW（QFSN-600-2）发电机，出线回
9、路数为3回。由于要求对负荷不间断供电，故可采用一台半断路器的接线方式。发电机接线方式：由于2台100MW的发电机的额定电压为10.5kv，且能满足发电厂周边各用户的最大负荷要求，故拟定2台100MW发电机组接10.5kv电压等级。而另外2台600MW发电机组接110kv和330kv电压等级。综上所述：可拟定三种主接线方案，如表1.1所示：表2.1 拟定的三种主接线方案电压等级方案方案方案10.5kv双母线带旁路双母线带旁路双母线带旁路110kv双母线带旁路一台半断路器双母线接线330kv一台半断路器一台半断路器一台半断路器通过三种方案的对比，由于该电厂的三个电压等级所带负荷均为一级负荷，且年利
10、用最大小时数均在5000小时左右，故对主接线形式的可靠性要求较高，大、中型发电厂应以可靠性和灵活性为主，综合考虑电气主接线的可靠性、灵活性和经济性，最终选定方案为该电厂的电气主接线方案。电气主接线图见本设计书最后附。2.3 主变压器的选择与计算2.3.1变压器容量、台数和型式的确定原则（1）变压器容量和台数的确定原则：主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统5到10年的发展规划、传输功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。在选择发电厂主变压器时，对于单元接线的主变压器，其容量应按
11、发电机的额定容量和扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。（2）变压器型式和结构的选择原则：选择主变压器型式时，应考虑以下问题：1. 相数容量为300MW及以下机组单元连接线的主变压器和330kv及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。2. 绕组数和结构的选择发电机以两种升高电压级向用户供电或与系统连接时，可以采用两台双绕组变压器或三绕组变压器；最大机组容量为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器，但三绕组变压器的每个绕组的通过量应达到该变压器额定容量的%15及以上；机组容量为200MW以上的发电厂采用发电机-双绕组变压器单元接线接入系统，而两种升高电压级之间加装联络变压器更为合
12、理。 3.绕组接线组别变压器三绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则不能并联运行。电力系统采用的绕组连接方式只有“Y”和三角形“d”两种。在发电厂和变电站中，一般考虑系统和机组的同步并列要求以及限制3次谐波对电源的影响等因素，根据变压器绕组连接方式的原则，主变压器接线组别一般都选用YN，d11常规接线。4.调压方式为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内。通过变压器的分接开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变化，实现电压调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在22.5%以内，应视具体工程情况而定。另一种是带负荷切换，成为有载调压，调
13、压范围可达30%。其结构较复杂，价格较贵。通常发电厂主变压器中很少采用有载调压，因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压，对于220kv及以上的降压变压器也仅在电网电压有较大变化的情况时使用，一般均采用无激磁调压，分接头的选择依据视具体情况而定。5.冷却方法通常依靠装在变压器油箱上的片状或管形辐射式冷却器及电动风扇散发热量的自然风冷却及强迫风冷却，适用于中、小型变压器；大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却；在发电厂水源充足的情况下，为压缩占地面积，也可采用强迫油循环水冷却。2.3.2变压器的选择与计算根据以上原则，该发电厂的4台主变压器均采用三相变压器，且采用双绕组变压器，5台主变压器接线组别选用YN，d11常规接线；4台变压器采用无激磁调压方式。联络变压器采用三绕组变压器，并采用YN,YN,d11接线。本次设计发电厂的主接线中有4台主变压器和一台联络变压器。5台变压器的容量计算如下：（1） 与60
