1、摘 要本毕业设计论文是 2300+2200 MW 发电厂电气部分的初步设计。全论文除了摘要、毕业设计书之外，还详细的说明了各种设备选择的最基本的要求和原则依据。变压器的选择包括：发电厂主变压器、高压备用变压器及高压厂用变压器的台数、容量、型号等主要技术数据的确定。电气主接线主要介绍了电气主接线的重要性、设计依据、基本要求、各种接线形式的优缺点以及主接线的比较选择，并制定了适合本厂要求的主接线。厂用电接线包括：厂用电接线的总要求以及厂用母线接线设计。短路电流计算是最重要的环节，本论文详细的介绍了短路电流计算的目的、假定条件、一般规定、元件参数的计算、网络变换、以及各短路点的计算等知识。高压电气设
2、备的选择包括母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、高压开关柜的选择原则和要求，并对这些设备进行校验和产品相关介绍。而根据本论文所介绍的高压配电装置的设计原则、要求和 220kV 的配电装置，决定此次设计对本厂采用分相中型布置。继电保护和自动装置的规划，包括总则、自动装置、一般规定和发电机、变压器、母线等设备的保护，而发电厂和变电所的防雷保护则主要针对避雷针和避雷器的设计。此外，在论文适当的位置还附加了图纸（主接线、平面图、防雷保护等）及表格以方便阅读、理解和应用。关键词 发电厂,电气设计, 短路计算,设备选择,配电装置AbstractThis graduate design th
3、esis is A 2300+2200 MW：A power plant the first period engineering electricity parts of first steps design. Whole thesis besides summary graduate to design the book outside, returned the expatiation every kind of most basic request that equipments choose With principle according to. The choice of the
4、 transformer includes: Main transformer, high pressure in power plant back transformer and high pressure factories use the main technique in number, capacity, model number.etc. in set data of the transformer to really settle. The electricity lord connected the line to introduce primarily the electri
5、city lord connects the linear importance, design according to, the basic request, every kind of merit and shortcoming and lords that connect the line form connects the linear choosing more, the lord that combine to establish the in keeping With my plant the request connects the line; The factory con
6、nects With the electricity the line includes: The factory connect the linear total request and factory to connect the line design With the mother line With the electricity. The short-circuit galvanometer is regarded as the most important link, this thesis introduced the calculating purpose in short-
7、circuit electric current, assumption term, general provision, the calculation, network transformation of a parameter detailedly and each calculation etc. knowledge that short circuit order; The choice of the high pressure electricity equipments includes the mother line, high pressure breaks the road
8、 machine and insulate the switch, electric current to feels With each other the machine, electric Voltage feels With each other the choice principle of the machine, high pressure switch cabinet With request, and proceed to these equipments the school check With the related introduction in product .B
9、ut go together With the design principle of the electricity device, request to go together With the electricity device With 220kV according to this thesis a high pressure for introducing, decide this time design to adopt the cent the mutually medium-sized arranging to the my plant. after electricity
10、 protection With the programming of the automatic device, include total, automatic device, general provision With the protection of generator, transformer, mother line etc. equipments, but power plant With change to give or get an electric shock a design for defending thunder protecting then primari
11、ly aiming at lightning rod With lightning arrester. In addition, return in the appropriate position in thesis additional diagram paper (the lord connects the line, plane chart and defend thunder protection etc.) and forms read, comprehend With the convenience With applied.Key words Power plant Elect
12、ricity design Short circuit calculation Equipments choice Electricity equips引 言本次设计是我们在校期间进行的依次比较系统、具体、完整的颇为重要的设计，是一次比较综合的训练。它是我们将在校期间所学的专业知识进行理论与实践的结合，运用理论知识和所学到的专业技能进行工程设计和科学研究，提高分析问题和解决问题的能力，在我们的大学生活中占有极其重要的作用，是学生在校期间最后一个重要的综合性实践教学环节。在完成此设计过程中，我们可以学习电力工程设计、技术问题研究的程序和方法，获得搜集资料、查阅文献、调查研究、方案比较、设计制图等
13、多方面训练，并进一步补充新知识和技能。 本电厂为凝汽式发电厂。第一期工程装设 QFSN-200-2、QFSN3002 型发电机组二台，并计划第二期工程安装两台相同容量的机组。QFSN3002：发电机额定电压为 20kV，额定容量为 353MVA， COS=0.85,X” d=15.59%. QFSN-200-2：额定电压 15.75kV,COS=0.85,额定电流 8625A,Xd”=0.14,接线方式为 Y。该厂以 220kV 线路与系统联系，220kV 系统正序阻抗标么值(当取Sj=100MVA 时) 为 X1=001，零序阻抗标么值为 X0=003.，本厂 220kV 出线共 5 回22
14、0kV 出线都装有瞬时动作的主保护和后备保护，主保护动作时间0.05S,其后备保护动作时间取 4 秒计算发电厂厂用电率为 7.8%。随着经济的飞速发展，迫切要求强烈的能源作为经济发展的坚强后盾，电力这种洁净的二次能源将对未来的国民经济发展起着举足轻重的作用。提高发电、输电、配电、供电效率和经济终端节电在我国能源和节能具有特殊重要的地位。纵观世界各国电力工业的发展，追求“可持续发展”已成为主流，我国于 2002 年推出了以打破垄断、引入竞争为首的体制改革方案，预期将对发、输、供电效率的提升产生积极作用。中国电力体制改革标志着电力工业在建立社会主义市场经纪体制，加快社会主义现代化建设的伟业中进入了
15、一个新的发展时期，为了促进电力工业的持续稳定发展，保证西电东送工程的成功建设，满足各地区供电负荷要求，实现安全供电，保证供电可靠性，发电厂的建设具有十分重要的意义。第一部分 说明书1. 发电机和变压器的选择1.1 发电机的选择发电机的选择原则：根据发电机的容量和出口电压来选择发电机的型号，并据此确定发电机的额定容量、额定电流、功率因数、超瞬变电抗等参数。1.2 主变压器的选择1.2.1 主变压器与发电机的连接形式容量为 200MW 及其以上的机组在技术经济合理时，可采用发电机、变压器、线路组的单元接线。故 （1）本厂单元容量为 300MW 发电机，出口电压为 20kV。与主变压器采用单元接线。
16、（2）本厂单元容量为 200MW 发电机，出口电压为 15.75kV。与主变压器采用单元接线。1.2.2 发电厂主变压器容量和台数的确定1.发电机与主变压器为单元连接时，主变压器的容量可按下列条件的较大者选择(1)按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有 10%的裕度来确定。(2)按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷。2.台数的选择1)发电机 双绕组变压器单元接线，一台发电机设置一台主变压器。2)扩大电源接线，一般两台发电机设置一台主变压器。1.2.3.连接两种升高电压母线的联络变压器(1)满足两种电压网络在各种不同运行方式下，网络间的有功功率和无功功率的交换。(2)其容量一般
17、不小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量，以保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器来满足本侧负荷的要求；同时也可在线路检修或故障时，通过联络变压器将其剩余容量送入另一系统。(3)为了布置和引接线的方便，联络变压器一般装设一台，最多不超过两台。(4)联络变压器一般采用自耦变压器。在按上述原则选择容量时，要注意低压侧接有大量无功设备的情况，必须全面考虑有功功率和无功功率的交换，以免限制自耦变压器容量的的充分利用。1.2.4 变压器型式的选择1、相数的选择主变压器采用三相或是单相，主要考虑主变压器的制造条件，可靠性要求及运输条件因素。在 330kV 及以下电力系统中，一般都选用三相变压器。因
18、为单相变压器绕组相对来讲投资大、占地多、运输损耗出较大，同时配电装置结构复杂，出增加了维修工作量。但是由于变压器的制造条件和运输条件的限制，特别是大型变压器，尤其需考虑其运输可能性，从制造厂到发电厂(或变电所)之间，变压器尺寸是否超过运输途中隧道、涵洞、桥洞的允许通过限额，变压器重量是否超过运输途中车辆、船舶、码头、桥梁等运输工具或设施的允许承载能力。若受到限制时，则宜选用两台小容量的在相变压器取代一台大容量的三相变压器，或者选用单相变压器组。2、绕组数的确定国内电力系统中采用的变压器按其绕组数分类有双绕组普通式、自耦式以及低压绕组分裂等型式变压器，发电厂如以两种升高电压级向用户供电或与系统连
19、接时，可以采用二台双绕组变压器或三绕组变压器，亦可选用自耦变压器。一般是当最大机组为 125MW 及以下的发电厂多采用三绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及所使用的控制电路和辅助设备，与相应的两台双绕组变压器相比都较少。但三绕组变压器的每个绕组通过容量应达到该变压器额定容量 15%及以上，否则绕组未能充分利用，反而不如选用两台比绕组变压器合理。对于最大机组为 200MW 以上的发电厂，由于机组容量大，额定电流及短路电流都甚大，发电机出口断路器制造困难，价格昂贵，且对供电可靠性要求较高，所以，一般在发电机回路及厂用分支回路均采用分相封闭母线。而封闭母线回路中一般不装设断路器和隔离开关。况且，
20、三绕组变压器由于制造上的原因，中压侧不留分接头，只作死抽头，不利于高、中压侧的调压和负荷分配。为此，一般以采用双绕组变压器和联络变压器更为合理。其联络变压器宜选用三绕组变压器，低压绕组可作为厂用备用电源或厂用启动电源，亦可连接无功补偿装置。当采用扩大单元接线时，应优先选用低压分裂绕组变压器，这样，可以大大限制短路电流。在 110kV 及以上中性点直接接地系统中，凡需选用三绕组变压器的场所，均可优先选用自耦变压器，它损耗小、体积小、效率高，但限制短路电流的效果较差，变比不宜过大。因此，本变电站采用双绕组变压器。3、绕组接线的组别的确定变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则，不能并列
21、运行。电力系统采用的绕组连接方式只有星形“Y”和三角形“D ”两种。因此变压器三相绕组的连接方式 应根据具体工程来确定。我国 110kV 及以上电压变压器三相绕组都采用“Y N”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。1.3 高压厂用、备用/启动变压器的选择1.3.1 高压厂用变压器的选择当 发 电 机 与 主 变 压 器 成 单 元 接 线 时 ， 高 压 厂 用 工 作 电 源 一 般 由 主 变 的 低 压 侧引 接 ， 供 给 该 机 组 的 厂 用 负 荷 ， 因 此 本 厂 的 四 台 机 组 采 用 的
22、 四 台 厂 用 变 都 从 主 变的 低 压 侧 引 接 。2.厂用变压器的选择原则应考虑的因素为：(1) 变压器原、副边的额定电压必须与引接电源电压和网络电压相一致。(2) 变压器容量必须满足厂用机械从电源获得足够的功率。因此，对高压厂用工作变压器的容量应按高压厂用电计算负荷的 110%与低压厂用电计算负荷之和进行选择。而低压厂用工作变压器的容量应留有 10%左右的裕度。(3) 厂用变压器的容量应能满足经常的负荷需要，厂用电按厂用电率 7.8%考虑。(4) 按发电机容量、电压决定高压厂用电压。容量为 100MW 到 300MW 宜采用6kV.容量 60MW 以下，可采用 3kV.1.3.2
23、 高备变的确定（ 1） 当 无 发 电 机 电 压 母 线 时 ， 由 高 压 母 线 中 电 源 可 靠 的 最 低 一 级 电 压 母 线 或联 络 变 压 器 的 第 三 （ 低 压 ） 绕 组 引 接 ， 并 扔 得 保 证 在 全 厂 停 电 情 况 下 ， 能 从 外 部电 力 系 统 取 得 足 够 的 电 源 （ 包 括 三 绕 组 变 压 器 的 中 压 侧 ， 从 高 压 侧 取 得 电 源 ）。（ 2） 当 有 发 电 机 电 压 母 线 是 由 该 母 线 引 接 一 个 备 用 电 源 。（ 3） 当 技 术 经 济 合 理 时 ， 可 由 外 部 电 网 引 接 。
24、 全 厂 用 两 个 或 以 上 高 压 厂 用 备用 或 起 动 /备 用 电 源 时 ， 应 引 用 两 个 相 对 独 立 电 源 。（ 4） 200MW 及 以 上 容 量 的 发 电 机 超 过 3 台 时 ， 每 两 台 机 组 设 立 1 个 起 动 /备 用 电源 。（5）高压厂用备用变压器应与最大一台高压厂用变压器的容量相同，当启动/备用变压器带有工作负荷时，其容量还应满足最大一台高压厂用工作变压器的要求考核变压器检条件，当其自投负荷最大的一段厂用母线时，宜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。根 据 规 程 有 关 规 定 及 经 验 ， 本
25、厂 应 用 台 高 备 变2 电气主接线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首要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运 行的可靠性，灵活性和经济性密切相关，并且对电器设备选择，配电装置布置，继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。2.1 主接线的设计原则：2.1.1 主接线的设计依据1发电厂、变电所在电力系统的地位和作用；2发电厂、变电所达的分期和最终建设规模；3负荷大小和重要性；4系统备用容量大小；5系统专业对电气主接线提供的具体资料：2.1.2 主接线设计的
26、基本要求在 设 计 主 接 线 时 ， 应 使 其 满 足 供 电 可 靠 ， 运 行 灵 活 和 经 济 等 项 的 基 本 要 求 。1可靠性供电可靠性是电力生产和电力分配的主要要求。1）研究主接线可靠性应注意的问题（1）应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析。主接线可靠性的衡量标准是运行实践，至于可靠性的定量分析由于基础数据及计算方法尚不完善，计算结果不够准确，因而，目前仅作为参考。（2）主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。（3）主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化界限。（4）要考虑所设计电厂在电力系
27、统中的地位和作用。2）主接线可靠性的具体要求：（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量停运的回路疏忽停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部份二级负荷的供电；（3）避免发电厂及变电所全部停运的可能；（4）大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。2灵活性 主接线应满足在调度，检修及扩建时的灵活性：（1）调度时，可以灵活地切除和投入发电机，变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式，检修运行方式以及特殊运行方式的系统调度要求；（2）检修时，可以方便地停运断路器，母线及其它的继电保护设备，进行安全检修而不至于影响电力网的运行和对用户的供电；
28、（3）扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线，在不影响连续供电和停电时间最短的情况下投入新装机组，变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。3经济性主接线在满足可靠性及灵活性的前提下做到经济合理。（1）投资省 主接线力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备； 要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆； 要能限制断路电流，便于选择廉价电器设备； 如能满足系统安全运行和继电保护要求， 110kV 及以下终端或分支变电所可采用简易电路。（2）占地面积小主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减小。同时应注意节约搬运费
29、用、安装费用和外汇费用。对大容量发电厂或变电所，在可能和允许条件下，注采取一次设计，分期投资、投建，尽快发挥经济效益。（3）电能损失少经济合理地选择主变的种类、容量、数量，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，发电厂、变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。4.大机组超高压主接线可靠性的特殊要求（2.1.3）对于单机（或扩大单元）容量 300MW 及以上发电厂：1、任何断路器检修，不影响对系统的连续供电。2、任何一进出线断路器故障或拒动以及母线故障，不应切除一台以上机组和相应的线路。3、任何一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动相重合，以及当母线分段或母线联络断路器故障或拒动时，不应切除两台
30、以上机组和相应线路。4、 对于单机容量为 300MW 的电厂，经过论证，在保证系统稳定和发电厂，不致全停的条件下，允许切除两台以上机组。2.2 大型电厂的电气主接线大型电厂一般指总容量为 1000MW 及以上、单机容量为 200MW 及以上，其接线的特点是：(1)采用简单可靠的单元接线方式。有发电机变压器单元接线、扩大单元接线和发电机变压器线路单元接线等，直接入高压或超高压的配电装置。(2)大型电厂的所有发电机变压器单元有部分接入超高压配电装置、部分接入 220kV 配电装置；也有全部接入超高压配电装置的。2.2.1 发电机变压器组单元接线200MW 及以上大机组一般都采用与双绕组变压器组成单
31、元接线而不与三绕组变压器组成单元接线，当发电厂具有两种升高的电压等级时，则装设联络变压器。大机组要求避免在出口处发生短路，除采用安全可靠的分相封闭母线外，主回路力求简单，尽量不装设断路器和隔离开关。而采用双绕组变压器时，就可不用装出口断路器和隔离开关。2.2.2 主变压器和发电机中性点接地方式1、主变压器中性点接地方式(1)主变在 110500kV 侧采用中性点直接接地方式。(2)主变在 6 63kV 侧采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式。2、发电机中性点接地方式(1)发电机中性点采用非直接接地方式，发电机定子绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电流是发电机本身及其引出回路所连接原件的对地电容电流超过允许值将烧伤铁芯，损坏定子绝缘。引起匝间或相间短路，故需在发电机中性点采取经消弧线圈或高电阻接线的措施，以保护发电机免受损坏。 。2.2.3 母线接线本厂 220kV 出线最终为 5 回，故选择的电气主接线方案为：双母线带旁路或一台半断路器接线。方案一：双母线带旁路母线接线图 2.1 双母线带旁路方案二：一台半断路器接线图 2.2 一台半断路器接线
