(4×100MW)凝汽式发电厂电气一次部分设计.doc
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1、大学本科学生毕业设计(论文) 中文摘要摘 要发电厂是电力系统的一个重要组成部分,它的主要作用是生产和分配电能,其电气接线包括一次接线和二次接线两大部分。本次设计的是(4100MW)凝汽式发电厂电气一次部分设计。设计的主要内容有: 发电厂电气一次部分的接线设计。1)主接线形式的确定,主要有主变压器的选择、负荷出线导体的选择和各电压等级接线形式的确定;2)确定发电厂厂用电接线系统,包括厂用工作变压器和备用变压器的选择; 计算各母线和发电机端口的三相短路电流,列出短路电流计算结果表。 电气设备选择和配电装置设计。1)按正常工作电流选择断路器、隔离开关、互感器等电气设备,并确定高压开关柜的型号;2)按
2、三相短路电流校验电气设备;3)列出电气设备选择结果表。 绘制发电厂电气一次接线图和典型间隔断面图。关键词:发电厂,变电站,电气接线,电气设备12大学本科学生毕业设计(论文) ABSTRACTABSTRACTThe power plants are important components for the power system, and their main role is to produce and distribute electrical energy. Their electrical connection includes two parts that are main conn
3、ection and secondary connection. In the paper, the electrical primary part of condensing power plants(4100MW)is designed. The main contents of the design are as follows: The design of the main electrical connection for the power plants.1) Determination of the main electrical connection form, includi
4、ng the selection of the main transformers and the conductors of outgoing loads ,and the determination of the electrical connection form for each voltage level;2) Determination of the electrical connection system in their own power plant, including the selection of the working transformer and standby
5、 transformer. The three-phase short circuit currents on each bus and generator outlet need to be calculated, listing the results of the short-circuit currents in a table. The choice of electrical equipment and the design of distribution equipment.1) Select the electric equipment including circuit br
6、eakers、disconnectors、instrument transformers and so on according to the normal operating currents, then determine the type of high voltage switchgear;2) Check the electrical equipment according to the three-phase short circuit currents;3) List the results of electrical equipment in table.Draw the ma
7、in electrical connection diagram for power plant and the cross section diagram.Key words:power plant, substation, electrical connection, electrical equipment大学本科学生毕业设计(论文) 目录目 录中文摘要IABSTRACTII1 主接线与厂用电接线形式的确定11.1 发电厂的电压等级与主接线的基本结构11.2 主变压器型式的确定11.3 接入高、中压母线的发电机台数的确定21.4 负荷出线的规划31.4.1 传输能力要求的负荷出线回路数3
8、1.4.2 供电可靠性要求的负荷出线回路数51.5 主接线中的横向联络关系51.6 厂用电接线形式的确定51.6.1 厂用电接线的要求51.6.2 厂用变压器的确定61.6.3 厂用电母线的分段62 短路电流的计算82.1 短路电流计算的目的82.2 计算步骤82.3 绘制短路电流计算结果表103 配电设备的选择123.1 配电设备的配置原则123.1.1 开关电器的配置原则123.1.2 电压互感器的配置原则123.1.3 电流互感器的配置原则123.2 配电装置的选择123.3 配电设备的选择计算条件133.3.1 通用计算条件133.3.2 特殊选择条件143.3.3 开关柜的选择153
9、.4 配电设备的选择结果154 主接线设计计算174.1 各负荷站出线导体的选择和校验174.1.1 负荷1站174.1.2 负荷2站174.1.3 负荷3站184.1.4 负荷4站194.2发电机-变压器单元接线的计算194.2.1主变压器的选择194.2.2 发电机组的分配194.3 厂用变压器的选择计算204.3.1 厂用工作变压器的选择计算204.3.2 厂用备用变压器的选择计算205 短路电流计算215.1 求取等值网络215.1.1 计算元件电抗215.1.2 短路输入的数据文件225.2 220kV母线三相短路计算235.3 110kV母线三相短路计算265.4 接联络变压器的发
10、电机出口三相短路计算295.5 接双绕组变压器的发电机三相短路计算315.6 6kV母线三相短路计算346 配电设备的选择计算356.1 220kV电压等级配电设备的选择计算356.1.1 联络变高压侧支路356.1.2 220kV母联支路366.1.3 220kV出线支路376.1.4 220kV旁路支路386.2 110kV电压等级配电设备的选择计算396.2.1 联络变中压侧支路396.2.2 110kV母联支路406.2.3 110kV出线支路416.2.4 110kV旁路支路436.2.5 双绕组变压器高压侧支路436.2.6 厂用备用变压器高压侧支路446.3 10KV电压等级配电
11、设备的选择计算456.3.1 联络变侧厂用变压器高压侧支路456.3.2 联络变侧发电机出口支路476.3.3 双绕组变压器侧厂用变压器高压侧支路486.3.4 双绕组变压器侧发电机出口支路496.4 6kV配电设备的选择计算506.4.1 6kV开关柜的选择计算506.4.2 6kV母线的选择计算51参考文献52大学本科学生毕业设计(论文) 主接线与厂用电接线形式的确定1 主接线与厂用电接线形式的确定电气一次接线是以传输能量为目的、由高压电器设备通过导体连接而成的电路,承担接受和分配电能的任务。电气主接线是电气一次接线中对外供电的部分,厂用电接线是电气一次接线对内供电的部分。发电厂主接线与厂
12、用电的形式则指的是发电厂的电压等级、各级电压的进出线状况及其横向联络关系。选择接线形式最为重要的要求是运行可靠,它指的是保证连续供电的能力,故障时缩小停电范围和时间,设备检修时尽量不停电。选择接线形式还要考虑运行灵活、操作简单、检修方便,减少投资和占地(经济性),并便于扩建。1.1 发电厂的电压等级与主接线的基本结构由任务书可以知道,系统为220kV电网。发电厂中有220kV、110kV、10.5kV(发电机)和6kV(厂用母线)四个电压等级。由于大中型电厂单机容量较大,因此采用发电机-变压器单元接线,是发电机直接(或经一台隔离开关、或经一台断路器及相应的隔离开关)与变压器连接成一个单元,将电
13、能送入高一级电压电网的接线方式。当变压器为双绕组变压器时,发电机与变压器两者间不设断路器;为三绕组变压器时,考虑一侧停运时,另两侧可以继续运行,所以三侧都装断路器。由此而形成了大中型电厂主接线的基本结构如图1.1所示图1.1 大中型电厂的典型接线1.2 主变压器型式的确定型式:联络变压器选三相自耦变压器,双绕组变压器选普通双绕组变压器。台数:考虑到系统供电可靠性,联络变压器为2台。其余两台为普通双绕组变压器。容量:双绕组变压器的单台容量应不小于对应连接发电机的容量,即: (1.7)式中为单台发电机的容量,MVA;为单台发电机的额定功率,MW;为功率因数。联络变压器的单台容量为: (1.8)式中
14、为单台发电机容量,MVA;为自耦变压器的型式系数;为自耦变压器高压侧的额定电压,kV;为自耦变压器中压侧的额定电压,kV。1.3 接入高、中压母线的发电机台数的确定接入联络变压器的发电机经所属比变压器接入高、中压母线,从经济性方面来说,1B类变压器比3B类变压器经济,考虑自耦变压器的传输能力,应尽可能的将其余两台发电机接入中压母线,对应的1B类变压器为两台。本设计采用2台自耦变压器作为高、中压的联络变压器,所以发电机2F为2台,又1B类变压器选两台,所以1F也为2台。 (1.9)式中为中压侧最大负荷容量,MVA;为中压侧最小负荷容量,MVA;为各负荷站的最大负荷功率,MW;为最大负荷同时系数;
15、为各负荷站的功率因数;为最小负荷同时系数。校验: (1.10)式中为双绕组变压器侧发电机的容量,MVA;为中压侧最小负荷容量,MVA;为联络变压器侧发电机满载时从中压侧传向高压侧的容量,MVA;为联络变侧发电机的容量,MVA;为中压侧最大负荷容量,MVA。联络变压器侧发电机满载时有: (1.11)式中为电气传输容量,MVA;为接联络变发电机的容量,MVA;为自耦变压器的型式系数。本设计的联络变压器选型为的自耦变压器,其参数为:,。双绕组变压器的型号为:,其参数为:,。1.4 负荷出线的规划按输电线的传输能力和对负荷供电可靠性的要求对发电厂的负荷出线进行规划。1.4.1 传输能力要求的负荷出线回
16、路数对于一定的电压等级应限制输电线的最大截面,因此负荷出线回路数与容量相关。选择输电线的截面应考虑有功损耗,因此对年平均负荷较大(年运行小时数较大)、传输距离较长、容量较大的回路来说,按经济电流密度选择导体截面(),同时还要进行发热、电压损耗和机械强度的校验。按经济电流密度选择截面按经济电流密度选择截面计算公式如下: (1.1)式中为正常情况下的最大持续工作电流,A,为经济电流密度,。各负荷站的的计算公式如下: (1.2)式中,为最大负荷功率,MW;为额定电压,kV;为率因数。用(1.2)式计算出截面后,按就近原则选择出一个标准截面,即选择与计算值更接近的标准值,然后选择导体型号。经济电流密度
17、与导体的材料以及最大负荷年利用小时数有关。表1.1中列出了一些常用的经济电流密度。表1.1 导体的经济电流密度()载流导体名称最大负荷年利用小时数3000h以内3000h-5000h5000h以上铜导体和母线3.02.251.75铝导体和母线1.651.150.9铜芯3.02.52.0铝芯1.61.41.2橡皮绝缘铜芯电缆3.53.12.7发热校验: (1.3)式中为故障时的最大工作电流,kA;为实际环境温度下导体长期允许电流,kA;允许电流的温度修正系数,为标准环境温度时的允许电流,kA;为最高允许温度,;为实际环境最高温度,;为标准环境温度,。的计算公式如下: (1.4)式中为各负荷站的最
18、大负荷功率,MW;为各负荷站的额定电压,kV;为各负荷站的功率因数。 电压损耗校验: (1.5)式中为有功功率,MW;为单位长度导体电阻,;为无功功率,MW;为长度导体导体电抗,;l为线路长度,km;为电网额定电压,kV。部分LJ型裸铝绞线的单位电阻如表1.2所示。表1.2 LJ型裸铝绞线的电阻绞线型号LJ-16LJ-25LJ-35LJ-50LJ-70电阻()1.981.280.920.640.46绞线型号LJ-95LJ-120LJ-150LJ-185LJ-240电阻()0.340.270.210.170.132机械强度校验: (1.6)式中S为选择出来的经济截面,。1.4.2 供电可靠性要求
19、的负荷出线回路数一类负荷:短时停电会造成设备损坏或威胁人身安全;二类负荷:可以短时停电,较长时间停电会造成生产停顿;三类负荷: 允许较长时间停电而不至造成危害。一类负荷要保证不间断供电,二类负荷如果有可能也要保证不间断供电,由任务书可以知道,每个负荷站都有、类负荷,从供电的可靠性方面来考虑,每负荷站的出线回路,又从供电的经济性方面来考虑,所以每个负荷应设置2回出线。本次设计220kV母线上有4回出线,110kV母线上有8回出线。1.5 主接线中的横向联络关系双母线单断路器接线,接线中有两组母线,母线之间通过断路器LD连接起来,每一个电源和出线都通过一台断路器和两组隔离开关分别接在两组母线上,正
20、常运行时只合一组隔离开关。有了两组母线后,系统运行的可靠性和灵活性都大大提高。考虑到不同电压等级断路器的检修,经济性和供电可靠性,一般35kV的出线8回以上,110kV六回以上,220 kV出线4回及以上的户外配电装置要加旁路母线。同时当待设电厂的装机容量超过系统总容量的15%时,也要加旁路系统。所以本次设计待设电厂220kV、110kV母线均采用双母线单断路器接线形式,并且都应该加装旁路系统。1.6 厂用电接线形式的确定为了满足生产和生活需要,对发电厂内部供电的接线叫做厂用电接线。1.6.1 厂用电接线的要求各机组的厂用电系统应该是独立的;全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷
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