1、内蒙古工业大学本科毕业设计说明书14300MW 发电厂电气部分初步设计引 言电力工业的迅速发展，对发电厂的设计提出了更高的要求，为促进社会主义经济的发展，我国正大力发展电力工业。高参数、大容量、高效率的大机组标志一个国家的技术装备水平。自改革开放以来，我国电力工业的技术装备水平得到了较大的提高，大型发电机组有了较快的增长。据统计，1978 年全国 200MW 及以上的发电机组只有 18 台，共 4.32GW，占全部装机容量的 7.6%，到 1997 年则上升到 424台，共 113.2GW，占全部装机容量的 44.5%。尤以 300MW 火力机组居多，300MW机组已成为我国各大电网的主力机组
2、。本论文是针对 4300MW 火力发电厂的设计。发电厂的容量越大，在系统中的地位越重要，其影响也越大。本次设计主要有：电气主接线设计、厂用电设计、设备的选择与校验和厂用电动机控制信号回路设计四部分内容。在发电厂电气主接线的设计中，应综合考虑电厂的性质、规模和在系统中的地位等因素。在厂用电动机控制信号回路设计中，本论文应用 flash 软件实现其多媒体演示。内蒙古工业大学本科毕业设计说明书2第一章 电气主接线设计发电厂电气主接线的确定与机组容量、电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式等的拟定有着密切的关系。主接线设计是否合理，不仅关系到电厂的安全经济运行，也关系到整个电力系统的安全。
3、因此，发电厂的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分。1.1 300MW 机组电气主接线形式发电厂的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分，它表明该厂的发电机、变压器、断路器、隔离开关、母线和输电线路等之间是如何连接及如何接入系统的。电厂容量越大，在系统中的地位越重要，则影响也越大。因此，发电厂电气主接线的设计应综合考虑电厂所在电力系统的特点：电厂的性质、规模和在系统中的地位；电厂所供负荷的范围、性质和出线回路数等因素，并满足安全可靠、运行灵活，检修方便、运行经济和远景发展等要求。300MW 汽轮发电机组的典型接线为双母带旁路母线。由于 300MW 汽轮发电机组容量大，且发电机电压高，电厂又通
4、常设在能源基地，故不需装设发电机电压母线，发电机与双绕组变压器成单元接线，将电能升高电压后直接送入 220kV 或500kV 系统。为了免除发电机遭受出口短路巨大短路电动力的损害，在发电机与变压器低压绕组之间采用全连式分相封闭母线连接。此外分相封闭母线还具有减少母线相间电动力和降低大电流母线周围铁磁物质发热的优点。由于 300MW 汽轮发电机工作电流大，要求开断的短路电流也相当大，而生产这种发电机出口断路器的技术复杂，价格昂贵，所以我国 300MW 汽轮发电机出口不设断路器，仅在发电机变压器组高压侧装设断路器。关于在封闭母线内是否装设隔离开关的问题，由于运行时封闭母线内温度高，且不便于巡视检查
5、和检修，所以多数电厂取消了这一隔离开关，但没有可拆接的连接点，以满足发电机试验的需要。在发电机与变压器之间的母线上以封闭母线形式支接分裂绕组变压器，作为高压厂用工作电源。分裂绕组变压器的高压侧也不装断路器和隔离开关。11.2 主接线方案的确定1.2.1 设计方案内蒙古工业大学本科毕业设计说明书3此电厂为单机容量为 300MW ，总装机容量 1200 MW ，电压等级为 220KV 与500KV 两个电压等级。分两期建设，一期装机容量 2*300 MW。遵循 300 MW 大机组接线的原则，选取了以下两种方案。主接线图如下：图 1-1 方案一图 1-2 方案二1.2.2 方案的选择我国目前装备
6、300MW 汽轮发电机组的电厂厂用的主接线形式有：一般 220KV内蒙古工业大学本科毕业设计说明书4侧的主接线采用双母带旁路接线，具有很高的供电可靠性、调度灵活性，扩建方便，便于试验，适合目前电力发展需求，两组母线同时工作，并且通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，即称之为固定连接方式运行。这也是目前生产中最常用的运行方式，它的母线继电保护相对比较简单。双母分段带旁路接线可靠性和灵活性比较差，不适合大容量机组。500kV 采用一个半断路器接线，它既是一种双母线接线，又是一种多环接线。它具有两者的优点，是一种布置清晰，可靠性高，运行灵活的接线。因此，选择方案二为本设计的主接线。
7、1.3 发电机及主变压器的选择1.3.1 发电机的参数选择表 1-1 发动机的参数型号额定（MVA ）额定功率因数定子额定电流（A）定子额定电压(kV)QFSN-300-2 353 0.85 10189 201.3.2 主变压器的参数选择主变压器容量应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有 10%的欲度来选择： （1-cos/)1(.PNGKS1）=1.1 300（1-6%）/0.85=364.94（MVA）表 1-2 主变压器的参数额定电压（kV）型号高压 低压接线组别阻抗电压空载损耗空载电流负载损耗SFP-370000/500 525 20YN，d1114.2% 180KW 0.2%
8、 890KWSFP9-370000/220 242 20YN，d1114.02 174 7881.3.3 联络变压器参数的选择联络变压器容量根据联络线上的功率选择，应选自耦变压器，电压等级选内蒙古工业大学本科毕业设计说明书5500kV。表 1-3 联络变压器的参数额定电压(kV) 阻抗电压（%）型号高压 中压 低压额定容量（MVA） 高-中 高-低 中- 低ODFPSZ-250000/500 500 230 35 250/250/40 11.89 41.03 25.80第二章 厂用电的设计现代大容量火力发电厂要求其生产过程实现自动化并采用计算机控制，为了实现这一要求，需要有厂用机械和自动化监控
9、设备，其中绝大多数厂用机械采用电动机拖动。因此，需要向这些电动机、自动化监控设备和计算机供电，这种电厂自用的供电系统称为厂用电系统。2.1 厂用电的设计原则厂用电系统的接线是否合理，对保证厂用负荷的连续供电和发电厂安全经济运行至关重要。由于厂用电负荷多，分布广，工作环境差和操作频繁等原因，厂用电事故在电厂事故中占有很大的比例。此外，还因为厂用电接线的过渡和设备的异动比主系统频繁，如若考虑不周，也常常会埋下事故的隐患。此外人们对厂用电往往不如对主系统那么重视，这就很容易让事故钻空子。统计表明，不少安全停电是由于厂用电事故引起的。因此，必须把厂用电系统的合理设计安全运行提到应有的高度来认识。对 3
10、00MW 汽轮发电机组厂用电接线设计的要求是：（1）各机组的厂用电系统应是独立的。厂用电接线在任何运行方式下，一台机组故障停运或其辅机的电气故障不应影响另一台机组的运行，并要求受厂用电故障影响而停运的机组应能在短期内恢复本机组的运行。（2）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。在厂用电系统接线中，不应存在可能导致发电厂切断多于一个单元机组的故障点，更不应存在导致全厂停电的可能性。（3）厂用电的工作电源及备用电源接线应能保证各单元机组和全厂的安全运行。（4）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，要便于过渡，尽量减少改变接线和
11、更换设备。（5）设置足够的交流事故保安电源，当全厂停电时，可以快速启动和自动投入向保内蒙古工业大学本科毕业设计说明书6安负荷供电。另外，还要设计符合电能质量指标的交流不间断电源，以保证不允许间断供电的热工负荷和计算机的用电。2.2 厂用电接线方案此方案采用单独设置的两段公用负荷母线集中供全厂公用负荷用电，该公用段正常是由启动备用变压器供电。这种接线的优点：公用负荷集中，无过渡问题，各单元机组独力性强，便于各机组厂用母线清扫。内蒙古工业大学本科毕业设计说明书7图 2-1 厂用电接线图内蒙古工业大学本科毕业设计说明书82.3 厂用变压器的选择（1）选择原则1）高压厂用工作变压器容量应按高压电动机计
12、算负荷的 110%与低压厂用电计算负荷之和选择。低压厂用工作变压器的容量留有 10%左右的裕度。2）高压厂用备用变压器或启动/备用变压器容量应满足原有公用负荷及最大一台工作变压器的备用要求。（2）厂用变压器采用分裂双绕组变压器，按厂用电率选择容量。（2-MVACOSP358.0/1）（2-KPT 2.%6352）Smax=PG6.5 1.1/ （2-cos3）=3006.5 1.1/0.85=24.07MVA表 2-1 变压器参数表额定电压（KV）型号额定容量（MVA） 高 压 低 压负载损耗（KW）阻抗电压（）SFF7 -40000/20 40/25/25 18；20；24 6.3-6.3
13、174 16.5SFPFZ-40000/35 40/25/25 35；36.5 6.3-6.3 174 19.0SFF9-40000/220 40/25/25 220；230 6.3-6.3 192 23.0内蒙古工业大学本科毕业设计说明书9第三章 短路电流的计算3.1 短路电流计算的目的、规定和步骤3.1.1 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。其计算的目的主要有以下几个方面：（1）在选择电气主接线时，为了比较各种方式接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运
14、行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路电流为依据。（5）接地装置的设计，也需用短路电流。3.1.2 短路电流计算的一般规定验算导体和电器时所用短路电流，一般有以下规定：（1）计算的基本情况：电力系统中所有电源均在额定负荷下运行； 所有同
15、步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁） ；短路发生在短路电流为最大值的瞬间；所有电源的电动势相位角相同；应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。（2）接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能最大短路电流的正常接线方式（即内蒙古工业大学本科毕业设计说明书10最大运行方式） ，而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。（3）计算容量应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本工程建成后 5 10 年） 。（4）短路种类一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或
16、中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况的进行比较。（5） 短路计算点在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。对于带电抗器的 6 10KV 出线与厂用分支线回路，在选择母线至母线隔离开关之间的引线、套管时，短路计算点应该取在电抗器前。选择其余的导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。3.1.3 短路电流计算步骤在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用曲线法。现见其计算步骤简述如下：（1）选择计算短路点。（2）画等值网络（次暂态网络）图：首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗 。“dX选取基准容量 和基准电压 （一般取各级的平均电压） 。bbU将各元件电抗换算为同意基准值的标幺电抗。绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。（3）化简等值网络：为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移阻抗。fsX（4）求计算电抗 。jsX（5）由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值（运算曲线只作到=3.5） 。js（6）计算无限大容量（ 3）的电源供给的短路电流周期分量。js
