MW凝气式发电厂设计.doc

发电厂电气部分综合设计 题目 100MW 凝汽式发电厂设计 专 业 电气工程及其自动化 班 级 电气 5 班 学生姓名 杨仕杰 20094073536 王婷婷 20094073537 陈皓丝 20094073538 任课教师 姜新通 黑龙江八一农垦大学 2012 年 05 月 05 日 目 录 摘要 1 第一部分 设计说明书 2 第一章 电气主接线设计 2 1 1 电气主接线设计 2 1 2 厂用电设计 5 第二章 变压器的选择与计算 7 2 1 变压器容量的确定原则 7 2 2 厂用变压器的选择 9 第三章 短路电流的计算 9 3 1 短路计算的一般规则 9 3 2 短路计算的步骤 10 第四章 电气设备的选择 10 4 1 电气设备选择的一般规则 10 4 2 电气选择的条件 11 4 3 电气设备的 选择 13 第五章 配电装置 19 5 1 配电装置选择的一般原则 19 5 2 配电装置选择及依据 20 5 3 主接线中设备配置的一般原则 21 总结 24 参考文献 25 第二部分 附录 26 附录 计算书 26 附录 电气设备的校验 30 附录 接线图 32 摘要 本组的课程设计是在老师的指导下 以我们平时所学的理论知识和为基础 结合教材和图书馆的相关资料 以及通过计算机网络的查询综合考虑而设计的 本组所设计的凝汽式电厂主要由主接线部分和厂用电部分组成 首先 分析原 始资料 拟定两种接线方案 进行比较 考虑其可靠性 灵活性 和经济性 选择最佳方案 确定长用电接线盒电压等级 接着 根据发电机容量 负荷容 量和厂用电率确定主变压器 备用变压器 厂用变压器的容量和台数 结构及 型式 最后选择短路点 按照最严重的情况计算出短路电流点的最大短路电流 再根据短路电流的大小选择合适的断路器 隔离开关 电压互感器 电流互感 器等电路设备 关键字 发电机 变压器 主接线 断路器 隔离开关 电压互感器 电 流互感器 第一部分 设计说明书 第一章 电气主接线设计 1 1 电气主接线设计 电气主接线是发电厂 变电所电气设计的首要部分 也是构成电力系统的 主要环节 中小型发电厂的主接线没有必要为追求过高的可靠性而采用复杂的 接线形式 在与电力系统的接入方式上可采用单回线弱联系的接入方式 根据 原始资料 本电厂是中型发电厂 离负荷中心比较远 本电厂以 220KV 线路 8 回与系统联系 并担负着向市区供电 保障市区人民生产和生活用电的责任 由于本厂的地理位置较差 还得考虑环境及其地理因素 以保证向 220KV 提供 稳定电能 一 电气主接线叙述 1 单元接线 其是无母线接线中最简单的形式 也是所有主接线基本形式中最简单的一 种 此种接线方法开关设备少 本设计中机组容量为 200MW 所以发电机出口采用分相封闭母线 为了减 少开断点 亦可不装隔离开关 但应留有可拆点 以利于机组调试 这种单元 接线 避免了由于额定电流或短路电流过大 使得选择出口断路器时 受到制 造条件或价格甚高等原因造成困难 2 单母线分段带专用旁路断路器的旁路母线接线 优点 在正常工作时 旁路断路器以及各出线回路上的旁路隔离开关 都 是断开的 旁路母线不带电 通常两处的开关处于合闸状态 检修时两两互为 热备用 检修 QF 时 可不停电 可靠性高 运行操作方便 缺点 增加了一台旁路断路器的投资 3 单母线分段断路器兼作旁路断路器的接线 优点 可以减少设备 节省投资 同样可靠性高 运行操作方便 4 双母线接线 优点 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 缺点 由于 220KV 电压等级容量大 停电影响范围广 双母线接线方式有 一定局限性 而且操作较复杂 对运行人员要求高 5 双母线带旁路母线的接线 优点 增加供电可靠性 运行操作方便 避免检修断路器时造成停电 不 影响双母线的正常运行 缺点 多装了一台断路器 增加了投资和占地面积 断路器整定复杂 容 易造成误操作 二 接线方案的选择 1 对原始材料的分析 根据原始材料分析所设计的电厂为中型电厂 其容量为 2 100 200MW 220KV 电压等级出线回路数为 8 回 为保证检修出线断路器 不致对该回路停电 应采取带旁路母线接线形式为宜 2 主接线方案的拟定 根据对原始材料的分析 现将此电压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 据原始材料分析 220KV 出线数为 8 回大于 4 回 为使其出线断路器检修时 不停电 应采用单母线分段带旁路接线或双母线带旁路接线 以保证其供电的 可靠性和灵活性 根据以上分析 筛选 组合 可保留两种可能接线方案 方案 如图 1 1 所示 方案 如图 1 2 所示 图 1 1 第一种接线方式 图 1 2 第二种接线方式 对以上两方案进行比较 列表 1 3 如下 方案 项目 方案一 方案二 可靠性 设备简单节省投资故障率 少 发生故障时 停电时间较 长 两台主变压器工作 保证了在 变压器检修或故障时 不致使各级 电压解列 提高了可靠性 灵活性 运行方式相对简单 灵活 性高 但接线不便于扩建和发 展 此电压级接线方式灵活性较好 并易与扩建和实现自动化 经济性 设备相对少 投资小 设备相对较多 投资较大 通过对两种主接线的可靠性 灵活性和经济性的综合考虑 在技术上 可 靠性 灵活性 第二方案明显占优势 但在经济上则不如方案一 鉴于大 中 型发电厂大机组应以可靠性和灵活性为主 所以经综合分析 决定选图 2 2 所 示的第二方案为最终设计方案 1 2 厂用电设计 发电厂在启动 运转 停役 检修过程中 有大量由电动机拖动的机械设 备 用以保证机组的主要设备 如锅炉 汽轮机或水轮机 发电机等 和输煤 碎煤 除灰 除尘及水处理的正常运行 这些电动机以及全厂的运行 操作 试验 检修 照明等用电设备都属于厂用负荷 总的耗电量 统称为厂用电 一 厂用电负荷分类 厂用电负荷 根据其用电设备在生产中的作用和突然中断供电所造成的危 害程度 按其重要性可分为四类 类厂用负荷 类厂用负荷 类厂用负 荷 事故保安负荷和不间断供电负荷 2 厂用电设计原则 1 接线要求 1 供电可靠 运行灵活 2 各机组的厂用电系统应是独立的 特别是 200MW 及以上机组 应做到 这一点 3 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母线 4 充分考虑发电厂正常 事故 检修 启动等运行方式下的供电要求 尽 可能地使切换操作简单 启动 备用 电源能在短时内投入 5 供电电源应尽量与电力系统保持紧密的联系 6 充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式 特别 要注意对公用负荷供电的影响 也便于过渡 尽量减少改变接线和更换设置 2 设计原则 厂用电的设计原则与主接线的设计原则基本相同 主要有 1 接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电 使发电厂主机安全运转 2 接线应灵活的适应正常 事故 检修等各种运行方式的要求 3 厂用电源的对应供电性 4 设计还应适当注意其经济性和发展的可能性并积极慎重的采用新技术 新设备 使厂用电接线具有可行性和先进性 5 在设计厂用电时 还应对厂用电的电压等级 中性点接地方式 厂用电 源及其引线和厂用电接线形式等问题 进行分析和论证 3 厂用电源 发电厂的厂用电源 必须供电可靠 且能满足各种工作要求 除应满足具 有正常的工作电源外 还应设置备用电源 启动电源和事故保安电源 一般电 厂中 都以启动电源兼作备用电源 本设计中每台发电机从各单元机组的变压器低压侧接引一台高压工作厂用 变压器作为 6KV 厂用电系统的工作电源 为了能限制厂用电系统的短路电流 以便是 6KV 系统能采用轻型断路器 并能保证电动机自启动时母线电压水平和 满足厂用电缆截面等技术经济指标要求 高压工作厂用变压器选用分裂变压器 其低压分裂绕组分别为 6KV 两个分段厂用电母线 为满足机组启动时厂用电供电和作为高压工作变压器的备用 每两台机组 配备一台启动备用变压器 启动备用变压器电源引自升高电压母线 采用明备 用方式 本设计厂用电压共分两级 高压为 6KV 低压为 380 220KV 厂用电 系统不设全厂 6KV 公用厂用母线 厂用电接线图如图 1 4 所示 图 1 4 厂用电接线 第二章 变压器的选择与计算 2 1 变压器容量的确定原则 一 接发电机电压母线接线的容量的确定原则 连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器的容量 应考虑以下因素 1 发电机全部投入运行时 在满足发电机电压供电的日最小负荷 并扣除 厂用负荷后 主变压器应能将发电机电压母线的剩余有功和无功容量送入系统 2 接在发电机电压母线上的最大一台机组检修或故障时 主变压器应能从 电力系统倒送功率 保证发电机电压母线上最大负荷的需要 3 若发电机电压母线上接有两台或以上的主变压器时 当其中容量最大的 一台因故退出运行时 其主变压器在允许正常过负荷范围内 应能输送母线剩 余功率的 70 以上 二 主变压器型式的选择原则 1 相数的确定 在 330KV 及以下电力系统中 一般都应该选用三相变压器 若受到限制时 则宜选用两台小容量的三相变压器取代一台大容量三相变压器 或者选用单相 变压器 2 组数的确定 一般最大机组容量为 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容量应达到该变压器额定容量的 15 以上 对于 最大机组为 200MW 以上的发电厂采用发电机 双绕组变压器单元接入系统 而两种升高电压级之间加装联络变压器更为合理 其联络变压器宜选用三绕组 变压器 3 绕组接线组号的确定 变压器三相绕组的联结组号必须和系统电压相位一致 否则不能并列运行 我国 110KV 及以上电压 变压器三相绕组都采用 YN 连接 35KV 采用 Y 连接 其中性点多通过消弧线圈接地 35KV 以下高压电压 变压器三相 绕组都采用 D 连接 根据以上绕组连接方式的原则 主变压器接线组号一般采用 YN d11 常规 接线 主变容量计算见附录 由于升压变压器有一个电压等级 所以这里挑选两台双绕组变压器 查 电力系统课程设计及毕业设计参考资料 选定主变压器型号 为双绕组 SFP7 120000 220 型 主要技术参数如表 2 1 额定电压 变 压 器 型号 额定 容量 MV A 高压 KV 低压 KV 阻抗 电压 联 结 组 T 1 2 SFP7 120000 220 120 5 24 10 5 13 0 1 dYN 所以一次性选择两台 SFP7 120000 220 变压器为主变 2 2 厂用变压器的选择 厂用电分别从两台发电机取得电源 所以需要两台 在联络变压器的选型 当中 低压侧电压时 10 5KV 所以也需要两台变压器 本设计采用厂用电母线 分段形接线 以提高可靠性 也使调配灵活 所以发电机电压级的变压器采用 分裂绕组 两低压侧分别接到两段母线上 达到相互备用的效果 而联络变压 器的备用也分别接到两公用母线上 厂用变压器容量是 4 3TS MWPG8 108 选用接近此容量的标准容量为 8MW 高压厂用备用变压器容量 高压厂用备用变压器或启动变压器应与最大一 台 高压厂用工作变压器的容量相同 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 具体参数见表 3 1 第三章 短路电流的计算 3 1 短路计算的一般规则 短路电流计算是发电厂和变电所电气设计的主要计算项目 它涉及接线方 式和设备选择 短路电流计算的一般规则 1 验算导体和电气动稳定 热稳定以及电气开断电流所用的短路电流 应按本工程的设计规则规划容量计算 并考虑电力系统的远景发展规划 确定短路电流时 应按可能发生最大短路电流的正常接线方式 而不应按 仅在切换过程中可能并列运行的接线方式 2 选择导体和电气用的短路电流 在电气连接的网络中 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 选择导体和电气时 对不带电抗器回路的计算短路点 应选择在正常 接线方式时短路电流为最大的地点 对带电抗器的 6 10KV 出线与厂用分支回路 除其母线与母线隔离开关之 间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器前外 其它导体和电气的 计算短路点一般选择在电抗器后 4 导体和电气的动稳定 热稳定以及电气的开断电流 一般按三相短路 验 算 若发电机出口的两相短路 或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中 的单相 两相接地短路较三短路严重时 则应按严重情况计算 3 2 短路计算的步骤 短路计算的一般步骤如下 1 根据电厂和变电所的接线和设备 查出短路电流的计算参数 绘制等效 阻抗图 2 对各设备的阻抗进行换算 3 三相短路电流周期分量计算 4 三相短路电流非周期分量计算 5 冲击电流和全电流计算 6 不对称短路电流计算 提供正序网络 负序网络 零序网络的阻抗 进 行三相短路 二相短路 单相接地短路和二相接地短路及合成电流计算 7 短路电流的热效应计算 8 厂用短路计算 并考虑电动机反馈电流影响 短路电流计算见附录 短路电流计算结果见表 3 1 短路点编号 1d2d3d 冲击电流 KA 97 289 1892 1 表 3 1 第四章 电气设备的选择 4 1 电气设备选择的一般规则 1 应满足正常运行 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 4 2 电气选择的条件 正确的选择电气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 在进行电气选择时 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 选择合适的电气 尽管电力系统中各种电气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 电气要能可靠的工作 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 一 按正常工作条件选择电气 1 额定电压和最高工作电压 所选用的电气允许最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压 即 smalU 一般电气允许的最高工作电压 当额定电压在 220KV 及以下时为 1 15 额定电压时 330 500KV 时是 1 1 而实际电网的最高运行电压NUN 一般不会超过电网额定电压的 1 1 因此在选择电气时 一般可按电气sm S 额定电压 不低于装置地点电网额定电压 的条件选择 即N NUS 2 额定电流 电气设备的额定电流 是指在额定周围环境温度 下 电气设备的长期允NI 0 许电流 应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流 NI maxI 即 maxIN 由于发电机 调相机和变压器在电压降低 5 时 输出功率可保持不变 故 其相应回路的 应为发电机 调相机或变压器的额定电流的 1 05 倍 若变压maxI 器有过负荷运行可能时 应按过负荷确定 母联断路器回路一般可取母线maxI 上最大一台发电机或变压器的 母联分段电抗器的 应为母线上最大一maxI 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 50 80 出线回路的 除考虑正常负荷电流外 还应考虑事故时由其他maxI 回路转移过来的负荷 此外 还与电气装置的地点 使用条件 检修和运行等要求 对电气进行 种类和形式的选择 3 按当地环境校验 在选择电气时 还应考虑电气安装地点的环境 注意小环境 条件 当气 温 风速 温度 污秽等级 海拔高度 地震等级和覆冰厚度等环境条件超过 一般电气使用条件时 应采取措施 我国目前生产的电气使用的额定环境温度 如果周围温度高于 40 但不大于 60 时 其允许电流一般可按每40 增高 1 额定电流减少 1 8 进行修正 当环境温度低于 40 时 环境温度每 降低 1 额定电流可增加 0 5 但其最大电流不得超过额定电流的 20 二 按短路状态校验 1 短路热稳定校验 短路电流通过电气设备时 电气设备各部分的温度应不超过允许值 满足 热稳定的条件为 ktQI 2 式中 短路电流产生的热效应k t 电气设备允许通过的热稳定电流和时间 I 2 电动力稳定校验 电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力 亦称动稳定 满足 动稳定条件为 或shei sheI 式中 短路冲击电流幅值及其有效值 shiI 电气设备允许的动稳定电流的幅值及其有效值 es 4 3 电气设备的选择 一 断路器的种类和形式的选择 1 接入 220KV 有 8 回出线 所以高压断路器应选择高压少油断路器 2 主变 220KV 侧高压断路器选择 AUSIN6 302105 3 max 计算数据如表 4 1 U maxI Iim 220 KV 330 66 4094 KA 12 917 KA 表 4 1 根据计算数据 选择 SW6 220 型断路器 具体参数见表 4 5 按海拔 1200m 修正后的最高工作电压 KVU2496 25 按 42 修正后的额定电流 max8 150 8 1 IAI 开断电流校验 2IKA 此断路器符合标准 校验见附录 3 220KV 出线断路器选择 最大工作电流 AI 3 612015 max 计算数据如表 4 2 U maxI Iim 220 KV 661 33 A 4 94 KA 12 917 KA 表 4 2 根据计算数据选择 SW6 220 型断路器 具体参数见表 4 5 按海拔 1200m 修正后的最高工作电压 KVU2496 25 按 42 修正后的额定电流 max8 150 8 1 IAI 开断电流校验 2IKA 断路器校验见附录 二 主 变高压侧隔离开关选择 1 主 变高压侧隔离开关选择 最大工作电流 AI6 30max 计算数据如表 4 3 U axIim 220 KV 661 33 A 12 917 KA 表 4 3 根据计算数据 选择 GW4 220D 型隔离开关 具体参数见表 4 5 按 42 修正后的额定电流 max96410 8 21 IAI 2 220KV 出线隔离开关选择 AI3 61max 计算数据如下表 4 4 U maxIim 220 KV 661 33 A 12 917 KA 表 4 4 选用型号与主变高压侧隔离开关相同 按 42 修正后的额定电流 I 964A maxI 具体校验见附录 器件 电压级 KV 型号 额定电 压 KV 最高电 压 KV 额定电 流 A 额定开 断电流 KA 短路关 合电流 KA 断路器 220 SW6 220 220 252 1250 15 8 41 隔离开 关 220 GW4 220D 220 1250 表 4 5 电气设备选择的结果 G 隔离开关 S 三相 W 户外 D 接地刀闸 三 电流互感器的选择 1 主变 220KV 侧 CT 的选择 1 一次回路电压 KVuSN20 2 一次回路电流 AUI 89 4120343max1 由此可得 初选 LB 220 600 5 户外独立式电流互感器 其参数如表 4 6 额定电流比 准确级次 二次负荷 1S 热稳定倍 数 动稳定倍数 600 5 0 5 2 30 tK75 es 表 4 6 电流互感器技术参数 经校验 参见附录 所选 LB 220 600 5 满足要求 2 220KV 出线回路 CT 的选择 1 一次回路电压 KVuNS20 2 一次回路电流 AUIN78 3920134max1 根据以上俩类要求 选择 LCWD 220 型户外独立式电流互感器 其参数如下 表 4 7 额定电流比 准确级次 二级负荷 1S 热稳定倍 数 动稳定倍数 1200 5 B0 5 2 30 tK35 2 es 表 4 7 电流互感器技术参数 经校验 校验见附录 所选 LCWD 220 1200 5 满足要求 3 220KV 母联 CT 由于 220KV 母联与变高 220KV 侧运行条件相应 故同样选用 LCWD 220 1200 5 型 CT 四 电压互感器的选择 1 220KV 母线 PT 的选择 型式 采用串联绝缘油侵式电压互感器 作电压 电能测量及继电保 护用 因为 U 110KV 2 额定一次电压 KVN201 KVUN3 1 02 3 准备等级 用于保护 测量 计量用 其准备等级为 0 5 级 查相关设 计手册 选择 PT 的型号 JCC 220 其参数如表 4 8 额定电压 KV 型号 一次绕组 二次绕组 辅助绕组 最大容量 V A JCC 220 220 30 1 30 1 2000 表 4 8 电压互感器技术参数 2 220KV 出线回路 PT 的选择 1 型式 采用串联绝缘油侵式电压互感器 作电压 电能测量及继电保 护用 并兼作电力线载耦合电容器用 2 额定一次电压 KVUN201 KVUN3 1 02 3 准备等级 用于估计电压数值和周期 其准备等级为 3 级 4 查 发电厂电气部分 选定 PT 的型号为 YDR 220 其参数如表 4 9 额定电压 KV 型号 一次绕组 二次绕组 辅助绕组 最大容量 V A YDR 220 220 30 1 30 1 1200 表 4 9 电压互感器技术参数 J 电压互感器 油浸式 L 电流互感器 C 瓷绝缘 串级式 W 户外 B 保护 五 导体的选择 导体截面可以按长期发热允许电流或经济密度选择 除配电装置的汇流母 线外 对于年负荷利用小时数大 传输容量大 长度在 20m 以上的导体 其截 面一般按经济电流密度选择 一般来说 母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分 载流导体构成硬母 线和软母线 软母线是钢芯铝绞线 有单根 双分和组合导体等形式 因其机 械强度决定支撑悬挂的绝缘子 所以不必校验其机械强度 110kV 及以上高压 配电装置一般采用软导线 硬导体截面常用的有矩形 槽形和管形 单条矩形导体截面最大不超过 1250 以减小集肤效应 使用于大电流时 可将 2 4 条矩形导体并列使用 2m 矩形导体一般只用于 35kV 及以下 电流在 4000A 及以下的配电装置中 槽形导 体机械强度好 载流量大 集肤效应系数较小 一般用于 4000 8000 的配电 装置中 管形导体集肤效应系数小 机械强度高 用于 8000A 以上的大电流母线 或要求电晕电压高的 110kV 及以上的配电装置中 软导体常用的有钢芯铝绞线 组合导线 分裂导线和扩径导线 后者多用于 330kV 及以上配电装置 六 避雷器的选择 在电力系统中除了内部过电压影响系统的供电可靠性 还有大气过电压 就 是所说的雷击过电压 雷击过电压会使电气设备发生损坏 造成停电事故 为 保证电力系统的正常安全可靠运行 必须做好电力系统的大气过电压保护 保 护电气一般指的就是避雷器 避雷器的选择和配置 1 型式 选择避雷器型式时 应考虑被保护电气的绝缘水平和使用特点 按下表选择 表 4 10 避雷器型式选择 型号 型式 应用范围 FS 配电用普通阀型 10kV 以下配电系统 电缆终端盒 FZ 电站用普通阀型 3 220kV 发电厂 变电所配电装置 FCZ 电站用磁吹阀型 330kV 及需要限制操作的 220kV 以 及以下配电 某些变压器中性点 FCD 旋转电机用磁吹阀 型 用于旋转电机 屋内 Y 氧化锌避雷器 配电系统 发电厂 变电所 型号含义 F 阀型避雷器 S 配电所用 Z 发电厂 变电所用 C 磁吹 D 旋转电机用 J 中性点直接接地 Y 氧化锌 避雷器 2 额定电压 避雷器的额定电压应与系统额定电压一致 nU 3 校验项目 1 灭弧电压 mdhUC 接地系数 对于非直接接地 20kV 及以下 1 1 35kV 及以上dCd 1 0 对直接接地 0 8 d 最高工作允许电压 为电网额定电压的 1 15 倍 mU 2 工频放电电压下限值 xggfxUK0 内部过电压允许计算倍数 对非直接接地 63kV 及以下 4 110kV 及0k 0k 以下 3 5 对直接接地 110 220kV 3 0k 设备最高运行相电压 kV xgU 工频放电电压上限值 gfxgfsU2 1 3 避雷器的残压 mhbck 指波形为 8 20 的一定幅值的冲击电流通过避雷器时 在阀片上产生的电s 压峰值 我国标准规定 220kV 及以下避雷器冲击电流幅值为 5KA 避雷器的保护比 FZ 型 2 3 2 35 FCZ 型 1 86 2 bhkbhkbhk 4 避雷器冲击放电电压上限值 bcchfdU 根据避雷器配置原则 配电装置的每组母线上 一般应装设避雷器 变压 器中性点接地必须装设避雷器 并接在变压器和断路器之间 110kV 35kV 线 路侧一般不装设避雷器 第五章 配电装置 5 1 配电装置选择的一般原则 高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策 遵循上级发的有 关规程 规范及技术规定 并根据电力系统条件 自然环境特点和运行 检修 施工方面的要求 合理制定布置方案和选用备用 积极慎重地采用新布置 新 设备 新材料 新结构 使配电装置设计不断更新 做到技术先进 经济合理 运行可靠 维护方便 火力发电厂及变电所的配电装置型式选择 应考虑所在地区的地理情况及 环境条件 因地制宜 节约用地 并结合运行 检修和安装要求 1 节约用地 我国人口众多 但耕地不多 因此用地是我国现代化建设 的一项带战略性的方针 2 进行安全和操作巡逻方便 配电装置要整齐清晰 并能在运行中满足 对人身设备和要求 使配电装置一旦发生事故时 也能将事故限制在最小范围 和最低程度 并使运行人员在正常的操作和处理事故中不致发生意外 以及再 次维护中不致损害设备 3 便于检修和安装 对各种形式的配电装置 都要妥善考虑检修和安装 的条件 4 节约三材 降低造价 配电装置的设计还应采取有效措施 减少三材 消耗 努力降低造价 一 总的原则 高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策 遵循上级颁发的 有关规定 规范及技术要求 并根据电力系统条件 自然环境特点和运行 检 查 施工方面的要求 合理制定布置方案和选择设备 积极慎重地采用新布置 新设备 新材料 新结构 使配电装置不断创新 做到技术先进 经济合理 运行可靠 维护方便 火力发电厂及变电所的配电装置形式的选择 应考虑 地区的地理情况及环 境条件 因地制宜 节约用地 并结合运行 检修和安装要求 通过技术经济 比较予以确定 二 基本要求 1 配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和经济技术政策 如节 约土地 2 保证运行可靠按照系统和自然条件 合理选择设备 在布置上力求整齐 清晰 保证具有足够的安全距离 3 便于巡视 检修和操作 4 在保证安全的前提下 布置紧凑 力求节约材料和降低造价 5 安全和扩建方便 三 基本步骤 1 根据配电装置的电压等级 电气的型式 出线的多少和方式 有无电抗 器 地形 环境条件等因素选择配电装置的型式 2 拟定配电装置的配置图 3 按照所选的外形尺寸 运行方法 检修及巡视的安全和方便等要求 遵 循 配电装置设计技术规程 的有关规定 并参考各种配电的典型设计手册 设计绘制配电装置的平 断面图 配电装置的整个结构尺寸 检修和运输的安全距离等因素而决定的 屋内 外配电装置中各有关部分之间的最小安全净距 参照有关手册 5 2 配电装置选择及依据 配电装置的型式的选择 应考虑所在地区的地理情况及环境条件 并结合 运行及检修要求通过技术经济比较确定 一般情况下 在大 中型发电厂和变 电所中 35KV 及以下的配电装置宜采用屋内式 100KV 及以上多为屋外式 普通中型配电装置国内采用比较多 广泛用于 110 500KV 电压级 在这方面我 国已经有丰富的经验 配电装置的整个结构尺寸 检修和运输的安全距离等因素决定的 屋内 外配电装置中各有关部分之间的最小安全净距 详见手册 设计配电装置中带电导体之间和导体之间对地的构架距离时还要考虑 软 绞线在短路点动力 风摆 温度等作用下使相间及对地距离的减小 隔离开关 开断允许电流时不致发生相间和接地故障 降低大电流导体附近铁磁物质的发 热 减小 110KV 及以上带电导体的电晕损失和带电检修等因素 本设计的发电厂属高原地区 年最高温度 42 海拔 1200m 一般当海拔 在 1000 3500m 范围内 若海拔比厂家规定值每升高 100m 则电气设备允许最 高工作电压要下降 1 当最高工作电压不能满足要求时 应采用高原型电气设 备 或采用外绝缘高一电压等级的产品 我国目前生产的电气使用的额定环境 温度 如果周围温度高于 40 但不大于 60 时 其允许电流一般可40 按每增高 1 额定电流减少 1 8 进行修正 当环境温度低于 40 时 环境温 度每降低 1 额定电流可增加 0 5 但其最大电流不得超过额定电流的 20 屋外安装 最热月平均最高温度 取多年平均值 裸导体 屋内安装 该处通风设计温度 屋外安装 年最高温度 所测得的年最高温度的多年平均值 屋内电抗器 该处通风设计最高排风温度 电气设备 屋内其他 该处通风设计温度 表 5 1 选择导体和电气设备的环境最高温度 此外 还应按电气设备的装置地点 使用条件 检修 运行和环境保护 电磁干扰 噪声 等要求 对电气设备进行种类 屋内或屋外 和型式 防 污 防爆 湿热等 的选择 5 3 主接线中设备配置的一般原则 一 隔离开关的配置 1 中小型发电机出口一般应装设隔离开关 容量为 200MW 及以上大机组 与双绕组变压器的单元连接时 其出口不装设隔离开关 但应有可拆连接点 2 在出线上装设电抗器的 6 10KV 配电装置中 当向不同用户供电的两回 线共用一台断路器和一组电抗器时 每回线上应各装设一组出线隔离开关 3 接在发电机 变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关 4 一台半断路器接线中 视发电工程的具体情况 进出线可装设隔离开关 也可不装设隔离开关 5 断路器的两侧均应配置隔离开关 以便在断路器检修时隔离电源 6 中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地 自耦变压器的 中性点则不必装设隔离开关 二 电压互感器的配置 1 电压互感器的数量和配置与主接线方式有关 并应满足测量 保护 同 期和自动装置的要求 电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时 保护装 置不得失压 同期点的两侧都能提取到电压 2 6 220KV 电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器 旁路母 线上是否需要装设电压互感器 应视各回出线外侧装设电压互感器的情况和需 要确定 本设计不设 3 当需要监视和检测线路侧有无电压时 出线侧的一相上应装设电压互感 器 本设计不设 4 当需要在 330KV 及以下主变压器回来中提取电压时 可尽量利用变压 器电容式套管上的电压抽取装置 5 发电机出口一般装设两组电压互感器 供测量 保护和自动电压调节装 置需要 当发电机配有双套自动电压调整装置 且采用零序电压式匝间保护时 可再增设一组电压互感器 三 电流互感器的配置 1 凡装有断路器的回路均应装设电流互感器 其数量应满足测量仪表 保 护和自动装置要求 2 在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器 发电机和变压器的中性 点 发电机和变压器的出口 桥形接线的跨条上等 3 对直接接地系统 一般按三相配置 对非直接接地系统 依具体要求按 两相或三相配置 4 一台半短路器接线中 线路 线路串可装设四组电流互感器 在能满足 保护和测量要求的条件下也可装设三组电流互感器可以利用时 可装设三组电 流互感器 四 变压器继电保护配置 电力变压器是电力系统的重要电气设备之一 它的安全运行直接关系到电 力系统的连续稳定运行 特别是大型电力变压器 由于其造价昂贵 结构复杂 一旦因故障而遭到损坏 其修复难度大 时间也很长 必然造成很大的经济损 失 所以 本设计中主变保护配置如下 1 纵联差动保护 2 非电量保护 3 过电流保护 4 过负荷保护和零序过流保护 五 220KV 线路保护 220KV 线路的安全运行 对整个电力系统有着相当重要的影响 所以 本 工程为 220KV 线路配置的保护如下 1 光纤纵联差动保护 2 距离保护 3 零序过流保护 4 过电流保护 总结 通过本次设计 巩固及加深了我们对发电厂电气部分的理解 学到了很多 东西在此要感谢我们的指导老师对我们细心的指导 感谢老师给我们的帮助 在设计过程中 我们通过查阅有关资料 和其他组交流 并向老师请教等方式 使自己学到了不少知识 收获了很多知识 在整个设计中我们懂得了许多东西 也培养了我们独立工作的能力 树立了对自己工作能力的信心 相信会对今后 的学习工作生活有非常重要的影响 而且大大提高了动手的能力 使我们充分 体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦 由于专业知识的匮乏 在 选择主变压器的时候 费了很大的功夫 本组的设计虽然不是很完美 还有几 处需实践验证 但这是 但是在设计中我们所了解到得专业知识受益一生 通过本次设计 不仅收获了专业知识 还加强了团队工作能力 收获了不 少东西 由于专业知识的浅薄 对电气专业了解肤浅 设计中难免出现错误 还望谅解 参考文献 1 熊信银 发电厂电气部分 第四版 中国电力出版社 2009 2 牟道槐 李玉盛 马良玉 发电厂变电站电气部分 重庆大学出版社 2006 3 傅知兰 电力系统电气设备选择与实用计算 中国电力出版社 2004 4 卓乐友 电气工程设计手册电气第一部分 中国电力出版社 1989 5 房俊龙 电力系统分析 中国水利水电出版社 2007 6 西北电力设计院编 电力工程电气设计手册 中国电力出版社 1995 第二部分 附录 附录 计算书 一 主变压器容量的确定 变压器容量的确定 cos 10 厂PSGN AMVT 064 1985 102 主变容量大于 119 064MVA 选用 SFP7 120000 220 二 短路电流的计算 等效网络图 2 1 各元件阻抗标么值的计算 取基准容量 MVAS10 基准电压 avU01 X108 2 32 T 36575 13G 024 TX13 5G 1 点短路计算 d 网络简化图 2 2 21 0323 X 545 1 发电机 电抗计算 1G2 26 0 7 02 CX 查发电机运算曲线得 13 4 I KAUSIn 95 65 13 00 所以 IKiim 18 320820 2 发电机 G 发电机 与发电机 计算条件相同 计算结果相同 21 3 无穷大功率电源 C 0 1 XI KAUS25 30 所以 im416 1285 4 短路电源的短路计算 KAim917 254 618 3 2 点短路计算d 网络图化简 2 3 21 0545 X 57 45212 68 0124524 XX 1 发电机 G 计算电抗 13 065 713 031 SnC 查运算曲线得 8 I KAUSIn47 635 1030 所以 KAIiim08 139 829 2 发电机 2G 计算电抗 68 015 768 0242 SXnC 查运算曲线得 6 1 I KAUSIn47 35 0320 所以 im352 6 18 3 无穷大电源 C 9 3257 01 XI KAUSI 100 所以 im46 5 8932 4 短路点总短路电流 KAi 2 1 5 60 139 3 点短路计算d 该点电路情况与 点相同 计算结果相同 2d 附录 电气设备的校验 一 220KV 断路器的校验 kvUNS20 42 修正额定电流 56 27 03 105 3 5 1max AUIN 35 时额定电流会上升 且按照降低一度就升高额定值的 0 5 但超过额 定值的 20 就按 20 计算 即 67 305 27 01 max AIN 所以选出 4 1 中的型号 因为 T 1s 所以 非周期的热效应忽略不计 1 动稳定校验 合格KAim53 2 热稳定校验 设继电保护时间 则0 1 prt stk57 10 查运算曲线得 和 时刻发电机提供的短路电流 2k KAII76 0785 0 38 1 则短路点总短路电流 KAI 034 25 176 02785 0 9763 1 SKAtIIQkKk 5 267 112 304 4 120 2222 断路器的稳定限值为 26 55 合格761 2 It SKA 2 二 隔离开关校验 1 动稳定校验 合格KAim53 2 热稳定校验 SKAtIIQkKk 5 267 1129 304 94 120 2222 26 55 合格764 2tISA 2 2 三 电流互感器的校验 1 动稳定校验 合格KAKIesN 975 1264 375 021 2 热稳定校验 合格22221 6 SSAItN 附录 接线图