1、2300MW 火电厂电气部分毕业设计摘 要随着我国经济发展，对电的需求也越来越大。电作为我国经济发展最重要的一种能源，主要是可以方便、高效地转换成其它能源形式。电力工业作为一种先进的生产力，是国民经济发展中最重要的基础能源产业。而火力发电是电力工业发展中的主力军，截止2006 年底，火电发电量达到 48405 万千瓦，越占总容量 77.82%。由此可见，火力电能在我国这个发展中国家的国民经济中的重要性。该设计主要从理论上在电气主接线设计、短路电流计算、电气设备的选择、配电装置的布局、防雷设计、发电机、变压器和母线的继电保护等方面做详尽的论述，并与火力发电厂现行运行情况比较，同时，在保证设计可靠
2、性的前提下，还要兼顾经济性和灵活性，通过计算论证火电厂实际设计的合理性与经济性。采用软件绘制了大量电气图和查阅相关书籍，进一步完善了设计。关键词：主接线设计；短路电流；配电装置；电气设备选择；继电保护 AbstractWith the developing of economy in our country,we need more and more Electricity energy.The Electricity is the most important energy of economic development which can be conveniently and effic
3、iently converted into other forms of energy. The Electricity industry as a advanced produced energy. It is the most important basic energy industry.And the thermoelectricity is the main energy in the Electricity industry .Until the end of 2006,power Electricity produce is 48405 kilowatt,occupied 77.
4、82 percent in the entire capacity.So thermoelectricity energy plays an important role in our country which is a developing country.In this design, I will mainly discuss main electric connection design, short circuit account, electric equipment choice, electric equipment layout, lightning strike defe
5、nding design, electrical machine, transformer and generatrix protective relaying detailedly in theory and comparing with the power plant, while ensuring the reliability of the design, under the premise we should also take into account economic and flexibility demonstrated by calculating the effectiv
6、e thermal power plant design and reasonable economy.During my counting and demonstrating,in order to consummate my design, I will protract a great lot of electric engineering-pictures following the new criterion of electric engineering-enchiridion.Keywords：main electric connection design ；short curr
7、ent； electric equipment choice electric equipment layout；protective relaying郑州电力高等专科学校 2300MW 火力发电厂电气部分毕业设计第 2 页共 54 页目录第一章 前言 41.1 课题背景 .41.2 课题研究的目的与意义 .51.3 本课题的主要研究工作 .51.3.1 原始资料 .51.3.2 课题来源 .61.3.3 设计内容 .7第二章 火力发电厂的电气部分设计内容 .8第三章 电气主接线设计 103.1 电气主接线的基本要求 103.2 设计步骤 103.3 电气主接线分析 113.4 对原始资料的分
8、析 113.5 电气主接线方案的比较 12第四章 厂用电的设计 .144.1 厂用负荷分类 144.2 厂用电的电压等级 144.3 厂用电源及其引接方式 15第五章 变压器的选择 185.1 主变压器的选择原则 185.2 厂用变压器容量选择的基本原则和应考虑的因素为 185.3 确定变压器台数及容量 18第六章 短路电流的计算 206.1 短路电流计算目的及规则 206.2 短路等值电抗电路及其参数计算 20第七章 电气设备的选择 257.1 电气设备选择的一般原则及短路校验 257.2 电气设备的整定计算 267.2.1 断路器的选择 277.2.2 隔离开关的选择 297.2.3 母线
9、的选择 317.2.4 电缆的选择 337.2.5 电压互感器的选择 337.2.6 电流互 感器的选择 357.2.7 避雷器的选择 377.2.8 接地开关的选择 38第八章 发电机-变压器组 继电保护原理及整 定计算 .408.1 发电机的保护原理及整定计算 408.2 主变压器保护原理及整定计算 43第九章 配电装 置 489.1 屋内配电装置 49郑州电力高等专科学校 2300MW 火力发电厂电气部分毕业设计第 3 页共 54 页9.2 屋外配电装置 49致 谢 .51参考资料 .52郑州电力高等专科学校 2300MW 火力发电厂电气部分毕业设计第 4 页共 54 页第一章 前言1.
10、1 课题背景电力工业是国民经济的重要部门之一，是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，作为国民经济的其他各部门的快速，稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发达程度的重要标志，又和广大人民群众的日常生活有着密切的关系。电力是工业的先行，电力工业的发展必须优先于其他的工业部门，整个国民经济才能不断前进。近几年随着我国工业的高速发展，我国电力工业超常规发展，每年装机容量超过6000 万千瓦，30 万千瓦、60 万千瓦亚临界火电机组成为我国电网的主力机组，百万千瓦的超超临界火电机组已经在建。目前，我国 30 万千瓦、60 万千瓦的火力发电机组，70
11、 万千瓦的水力发电机组，在国际招标中中标成功率大于 90%以上。这几年电力工业之所以能飞速发展，其重要原因是，为中国电力市场提供的火力发电设备主要立足于国内生产。这一观点得到国内各发电公司以及电厂老总们的认同。今天电气制造企业的国内用户率已达到 75%以上。火力发电是现在电力发展的主力军，在现在提出和谐社会，循环经济的环境中，我们在提高火电技术的方向上要着重考虑电力对环境的影响，对不可再生能源的影响，虽然现在在我国已有部分核电机组，但火电仍占领电力的大部分市场，近年电力发展滞后经济发展，全国上了许多火电厂，但火电技术必须不断提高发展，才能适应和谐社会的要求。目前，我国的电力工业已经进入“大电网
12、” 、 “大机组” 、 “超高压，交直流输电” 、“电网调度自动化” 、 “状态检修”等新技术发展新阶段，一些世界水平的先进技术，已在我国电力系统得到了广泛的应用。随着近年来我国国民经济的高速发展与人民生活用电的急剧增长，电力工业的发展仍不能瞒足整个社会发展的需要。另外，由于我国人口众多，因此在按人口平均用电方面，仍只处于中等水平，尚不能及全世界平均人口用电量的一半。2008 年人均用电量 2596kWh，人均占用发电装机容量仅为 0.6kW；我国第二产业用电比重为76.49%，第三产业为 9.78%，生活用电比重为 11%。由此可见，我国人均用电水平远低于发达国家，与完成其工业化进程国家的电
13、力指标相比，我国经济发展正处于工业化进程的中后期，我国用电远低于国际水平。因此我国电力工业必须持续，稳步地大力发展，一方面要加强电源建设，搞好郑州电力高等专科学校 2300MW 火力发电厂电气部分毕业设计第 5 页共 54 页“西电东送” ，确保电力先行，另一方面要深化电力体制改革，实施厂网分家。 1.2 课题研究的目的与意义本设计要求能运用电机、发电厂、变电所电气部分，高电压技术，电力系统自动化，电力系统继电保护等专业知识解决实际问题，为本次毕业设计做了充分的知识原料准备。 我国是发展中国家，我国的电力工业长期以来依靠多家办电的政策，吸引了投资，促进了我国电力工业的发展；并通过引进、消化、吸
14、收和技术创新，极大地提高了电力的技术水平和装备水平；通过坚持不懈的达标、创一流工作，大大提高了电力企业的管理水平，很多电力企业，尤其是一些发电厂的管理水平可以与发达国家的电厂的管理一比高低。因此，研究火电厂设计有着重大意义，像我国某些二期发电工程，发电能够满足广大寒冷地区冬季的采暖供热，采用水塔排烟(烟塔合一)新工艺是自主设计、自主施工、具有自主知识产权的先进工艺技术。二期工程建设引进国内外先进的环保技术和设施，实现一期已建成机组与二期工程同步进行 100烟气脱硫；在采用低氮燃烧技术的基础上，二期锅炉采用 100烟气脱硝系统和采用高效除尘器，排放指标较低。引进污水处理厂提供的中水，作为发电冷却
15、用补充水，每年可节约优质水资源，促进循环经济和社会的可持续发展。锅炉采用干除灰、干排渣技术。灰、渣及脱硫石膏 100综合利用和深加工，变废为宝，实现零排放。1.3 本课题的主要研究工作1.3.1 原始资料1）发电厂建设规模类型：凝气式火电厂最终容量、机组的型式和参数：型号 额定功率（MW）额定电压(KV)额定电流(A)功率因数( )cos瞬变电抗（X d%）同步电抗（X d%）超瞬变电抗(Xd%)QFSN-300-2 300 18 11320 0.85 31.93 236.35 17.1表 1-1 300MW 汽轮发电机的主要技术参数年利用小时数：6000h/年郑州电力高等专科学校 2300M
16、W 火力发电厂电气部分毕业设计第 6 页共 54 页2）电力系统与本厂的连接情况a.电厂在电力系统中的作用于地位：地区电厂b.发电机连入系统的电压等级：220kVc. 电力系统总装机容量：8000MW，短路容量：12000MVA 3）电力负荷水平a.220kV 电压等级：架空线 6 回,输送距离 80，级负荷，最大输送,400MW，Tmax=5000h/ab.110kV 电压等级：架空线 4 回，级负荷，最大输送 161MW，Tmax=4300h/ac.厂用电率：6.5%1.3.2 课题来源1)厂址特点及自然环境某电厂位于某市区以西约 20km 的昭平湖水渠西岸的四山村，靠近铁路，能够运用铁路
17、运输，地势有农田、丘陵和群山。自然地面标高 75m115m，由 II 级阶地及 IV 级阶地组成，呈阶地丘陵地貌景观。原始地形为阶地丘陵，最高 115m，由于长期的侵蚀，河谷较发育，地面标高一般在 75m 以上，整个厂区相对高差 40m 左右。2)厂区工程地质条件该地区构造比较简单，属相对稳定地块，区域内无孕地震构造，根据 1990 年我国地震烈度区划图的划分，地震基本烈度为小于 6 度地震区，主厂房地段可利用强风化粉砂岩作为地基的主要持力层，烟窗地段利用中等风化泥质粉砂岩作为桩基的主要持力层，干煤棚地段利用卵石层作为地基的主要持力层，升压站、净化站、风水处理站区利用下部冲积粉质粘土作为地基主
18、要持力层。3)水文气象条件厂址：P=1%,洪水位：84.11m，取水口：P=97%，设计枯水位：73.1m，气温：最高 40.0、最低-7.7、平均 18.0，湿度：年平均相对湿度 81，降雨量：全年平均 1646.5mm，气压:全年平均 1005.5HPa,风速：最大 18.0m/s、平均 2.1m/s。1.3.3 设计内容1)根据对原始资料的分析和本电厂的性质及其在电力系统的地位，拟定本电厂的电气主接线方案，经过初步技术经济比较，确定推荐方案；郑州电力高等专科学校 2300MW 火力发电厂电气部分毕业设计第 7 页共 54 页2)厂用电系统设计；3)对推荐方案进行短路电流计算；a.原始资料
19、；b.网络变换；c.三相对称短路电流计算；d.不对称短路电流计算；4）对推荐方案进行电气主设备选择和载流导体选择；a.各电压等级断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器的选择和校验；b.各级电压母线、引线的选择和校验；5）投资概算和方案的技术经济比较，最终确定设计方案；6）绘制电气主接线图，编写初步设计说明书；7）各级电压配电装置及总体布置设计；8）发、变组保护原理设计，母线保护原理设计9）选择保护元件和保护装置；10）保护整定计算。郑州电力高等专科学校 2300MW 火力发电厂电气部分毕业设计第 8 页共 54 页第二章 火力发电厂的电气部分设计内容火力发电厂是一座发、变电设施。它通过磨煤机
20、、锅炉、汽轮机等设备将化学能转变为机械能，再通过发电机将机械能转变为电能，并由升压变压器将发电机出口电压升高后，经输电线路将电能输送到用户或电网中。火力发电厂的电气设备可分为电气一次设备和电气二次设备。通常把生产、输送、分配电能的设备称为一次设备,包括:(1)生产和转换电能的设备:如发电机将机械能转变成电能，电动机将电能转变成机械能,变压器使电压升高或降低，以满足输配电需要。这些都是发电厂中最主要的设备；(2)接通或断开电路的开关电器:如断路器、隔离开关、熔断器、接触器之类,它们用于正常或事故时，将电路闭合或断开；(3)限制故障电流和防御过电压的电器:如避雷器；(4)接地装置:无论是电力系统中
21、性点的工作接地还是保护人身安全的保护接地，均采用金属接地体埋入地中(或连成接地网)；(5)载流导体:如母线、电缆等，它们按设计的要求，将有关电气设备连接起来。还有一些电气设备，是对上述设备进行测量、控制、监视和保护用的，称为二次设备，包括:（1)仪用互感器:如电压互感器和电流互感器，可将电路中的电压或电流降至较低的值，供给仪表和保护装置使用；(2)测量表计:如电压表、电流表、功率因数表等，用于测量电路中的参量值；(3)继电保护及自动装置:这些装置能迅速反映不正常情况并进行调节或作用于断路器跳闸，使故障切除；(4)直流设备:包括直流发电机组、蓄电池等，供给保护和事故照明的直流用电。表示一次设备电
22、气连接关系的高压电气回路称为一次回路,在火力发电厂电气部分设计中，一次回路的设计是主体，它是保证供电可靠性、经济性和电能质量的关键，并直接影响着电气部分的投资。同时，它与继电保护、自动装置和二次接线的设计有密切关系。当火力发电厂接入电网时，它对于电力系统运行的安全性、稳定性和经济性也将发生直接影响。一次回路设计需根据该地区的社会经济、动力资源、电网现状、电网远期规划、郑州电力高等专科学校 2300MW 火力发电厂电气部分毕业设计第 9 页共 54 页近区负荷和邻近电源情况进行。在设计中，必须严格遵守国家有关法律法规、方针政策，按照现行规程规范的要求进行。应积极慎重地推广国内外先进技术，因地制宜
23、地采用新设备、新材料和新布置。必须从实际出发，按照需要与可能、近期与远期相结合的原则，合理布局。电气一次部分设计，通常包括以下几个方面的内容:(1)发电厂与电网的连接:根据地方的电力系统规划设计及发电厂接入系统设计，确定本发电厂的送电地区、输电电压等级、出线回路数目、输电容量以及电网对本发电厂的运行方式、稳定措施等方面的要求；(2)电气主接线:论证、选定电气主接线；(3)厂用电系统:确定厂用电源的取得方式与厂用电电压等级，统计厂用电高低压负荷，选择高压、低压厂用变压器容量、台数，确定厂用电接线；(4)电气设备选择:计算短路电流，按照短路电流计算结果选择变压器、断路器、隔离开关和互感器等电气设备
24、的型式、规格及有关技术参数；(5)设备布置:包括主厂房内、外的电气设备平面布置和升压站布置；(6)过电压保护和接地:选定主厂房及电气设备的过电压保护方式、保护设备型式、规格及其布置位置，计算接地电阻及敷设接地装置等。郑州电力高等专科学校 2300MW 火力发电厂电气部分毕业设计第 10 页共 54 页第三章 电气主接线设计发电厂和变电所的电气主接线，是由高压电器设备通过连接线组成接受和分配电能的电路，也称为一次接线。它反映各设备的作用、连接方式和各回路间相互关系，从而构成发电厂或变电所电气部分的主体。电气主接线是保证出力、连续供电和电能质量的关键环节，它直接影响着配电装置的布置、继电保护的配置
25、、自动装置和控制方式的选择，它必须满足工作可靠、调度灵活、运行检修方便且具有经济性和发展的可能性等基本要求。3.1 电气主接线的基本要求(1)保证必要的供电可靠性和电能质量安全可靠是电力生产的首要任务，停电不仅使发电厂造成损失，而且对国民经济各部门带来的损失将更严重，往往比少发电能的损失大几十倍，至于导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、城市生活混乱等经济损失和政治影响，更是难以估量。因此，主接线的接线形式必须保证供电可靠。(2)具有一定的灵活性和方便性主接线不仅正常运行时能安全可靠地供电，而且在系统故障或设备检修及故障时，也能适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影
26、响范围最小。(3)具有经济性在主接线设计时，在满足供电可靠的基础上，尽量使设备投资费和运行费为最少，注意节约占地面积和搬迁费用，在可能和允许条件下应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。(4)具有发展和扩建的可能性在设计主接线时应留有余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到分期过渡接线的可能和施工的方便。3.2 设计步骤电气主接线的一般设计步骤如下:(1)对设计依据和基础资料进行综合分析；(2)选择发电机台数和容量，拟定可能采用的主接线形式；(3)确定主变压器的台数和容量；郑州电力高等专科学校 2300MW 火力发电厂电气部分毕业设计第 11 页共 54 页(4)厂用电源的引接
27、；(5)论证是否需要限制短路电流，并采取什么措施；(6)对选出来的方案进行技术和经济综合比较，确定最佳主接线方案。3.3 电气主接线分析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，此种接线方法设备更多。本设计中机组容量为 300MW，所以发电机出口采用封闭母线，为了减少断开点，可不装断路器。这种单元接线，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得选择断路器时，受到制造条件或价格甚高等原因造成的困难。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，通常两侧的开关处于合闸状态，检修
28、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）单母分段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，调度方式比较灵活，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，增加投资和占地面积，容易造成误操作。3.4 对原始资料的分析从原始资料可以知
29、道，本电厂属于地区性火力发电厂，有两台 300MW 的发电机组成，建成后总容量为 8000MW，该电厂的发电容量除了本厂厂用电后剩余的电力向系统供电。因此，本电厂在系统中有重要作用。电厂是否安全、可靠运行直接影响该地区的经济效益，可见该电厂的重要性。郑州电力高等专科学校 2300MW 火力发电厂电气部分毕业设计第 12 页共 54 页3.5 电气主接线方案的比较第一种方案是：300MW 发电机 G-1，G-2 采用单元接线通过双绕组的变压器与220KV 母线相连，220KV 电压级出线为 6 回，因此其供电要充分考虑其可靠性，所以我们采用双母线接线。这样一来就避免了断路器检修时，不影响对系统的
30、供电，断路器或母线故障以及母线检修时，减少停运的回路数和停运时间，保证了可靠的供电。有原始资料可知发电机不与 110KV 的母线相连，故在 220KV、110KV 及厂用电 6KV 的三个等级上采用的联络变压器为三相三绕组变压器相连，110KV 母线采用双母接线。如图3-1 所示：G 1G 22 2 0 K V 侧 1 1 0 K V 侧6 K V 厂 用 电 侧6 K V 厂 用 电 侧图 3-1 方案一第二种方案是：由方案一，我们很容易想到 220KV 母线采用双母带旁路连接，110KV 母线采用双母线连接，如图 3-2 所示:郑州电力高等专科学校 2300MW 火力发电厂电气部分毕业设计
31、第 13 页共 54 页G 1G 22 2 0 K V 侧1 1 0 K V 侧6 K V 厂 用 电 侧6 K V 厂 用 电 侧图 3-2 方案二现对这两个方案进行综合比较：如表 3-1表 3-1 方案比较方案性能方案一 方案二可靠性1）接线简单，设备本身故障率少；2）故障时，停电时间较长。1）可靠性较高；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1）运行方式相对简单，灵活性差；2）各种电压级接线都便于扩建和发展。1）倒闸操作复杂，容易产生误操作；2）不利于实现变电所无人值守；3)保护及二次回路接线复杂。经济性 1）设备相对少，投资小。 1）设备
32、相对多，占地面积大，投资较大。通过对两种主接线可靠性、灵活性和经济性的综合考虑，辨证统一，现确定第一方案为设计的最终方案。郑州电力高等专科学校 2300MW 火力发电厂电气部分毕业设计第 14 页共 54 页第四章 厂用电的设计发电厂在启动、运转、停机、检修的过程中，有大量以电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备和输煤、碎煤、除灰、除尘及水处理等辅助设备的正常运行。这些电动机及全厂的运行操作、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。300MW 汽轮发电机组厂用电接线的要求：（1）每台机组的厂用电系统应是独立的；（2）全厂性公用负荷应分散接入不同机组的采用母线或
33、公用负荷母线；（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安负荷供电。4.1 厂用负荷分类发电厂厂用负荷根据其重要性、合理提供电源和供电方式，负荷可分以下几类：类负荷：在瞬时短时停电，可能对人身和设备造成安全，使生产停顿或发电量大幅度下降，如送、引风机、给水泵等负荷，要求这类负荷的供电系统可靠，工作电源故障后，应有备用电源自动投入。对设备配置上要有备用设备，双
34、电源供电，自动切换。类负荷：这类负荷允许短时停电，但如停电时间过长，有可能损坏设备或影响正常生产，如磨煤机、碎煤机等负荷。这类负荷供电与类负荷相似，电源也应可靠，但是备用电源可不自投，而用手动投入即可。类负荷一般也有备用设备，如不配备用设备，也要双电源供电。类负荷：一般与生产工艺过程无直接联系，即使较长时间停电，也不会直接影响到电厂正常运行，如油处理设施及中央修配厂等负荷。这类负荷的供电的可靠性可以略低些，允许只有一个电源。 4.2 厂用电的电压等级对 300MW 机组的厂用电，根据国内若干电厂的设置情况，厂用电采用 6kv 和 380v两个电压等级。配电原则是：200kw 及以上的电动机采用
35、 6kv 电压供电，200kw 以下的郑州电力高等专科学校 2300MW 火力发电厂电气部分毕业设计第 15 页共 54 页电动机采用 380v 电压供电。可使厂用电系统简化、设备减少，但许多 2000kw 以上的大容量电动机接在 6.3kv母线上，也会带来设备选择和运行方面的问题。设计时都是经过诸多因素的综合比较后确定。（1）发电厂厂用高压电压综合考虑厂用系统的短路电流水平及断路器的开断电流，以及高压厂用系统中最大一台电动机正常工作启动时，厂用母线电压不低于 80%额定电压的要求。厂用高压选用 6KV 电压等级，通过合理选择变压器容量及阻抗值，电动机启动电压均可满足要求。（2）发电厂厂用低压
36、电压主厂房的低压厂用电系统采用动力与照明分开供电方式，动力与照明网络电压为380V，低压厂用电压为 380V，辅助厂房的低压电压均为 380V。（3）电动机的引接200KW 及以上的电动机接 6KV，200KW 电动机接 380V。 4.3 厂用电源及其引接方式发电厂的厂用工作电源，必须供电可靠，且能满足电厂各种工作状态的要求，除应具有正常的工作电源外，还应设置备用、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。（1）厂用工作电源及其引接对于大容量的机组，各台机组的厂用工作电源必须是独立的，是保证机组正常运行最基本的电源，要求供电可靠，而且要满足整套机炉的全部厂用负荷要求，并可能
37、还要承担部分公用负荷。300MW 机组都采用发电机变压器组单元接线，并采用分相封闭母线。机组厂用电源都从发电机 G 至主变压器 T 之间的，即从发电机出口经高压厂用变压器 T1、T2 将发电机出口电压降至所要求的厂用高压，T1 T2GT图 4-1 厂用电源引接方式郑州电力高等专科学校 2300MW 火力发电厂电气部分毕业设计第 16 页共 54 页如图 4-1 所示在这种接线方式下，发电机、主变压器、厂用高压变压器以及相互连接的导体，任何一个元件故障都要断开主变压器高压侧的断路器并停机。因此，仅当发电机处于正常运行时，才对厂用负荷供电；在发电机处于停机状态、启动时发电机电压建立之前或停机过程电
38、压下降时，都不能对厂用负荷供电。这就需要另外设置独立可靠的启动和停机用的电源。停机电源是指保证发电机安全停机的某些厂用负荷继续运行一段时间所需的电源。（2）厂用备用电源与启动电源备用电源用于因工作电源事故或检修而失电时替代工件电源，起后备作用。备用电源应具有独立性和足够的供电容量，最好能与电力系统紧密联系，在全厂停电下仍能从系统获得厂用电源。启动电源一般是指机组在启动或停机过程中，工作电源不可能供电的工况下为该机组的厂用负荷提供电源。300MW 机组的启动、备用厂用电源和其它机组一样，采用启动电源兼备用电源的方式设置，而且一般都经启动/备用变压器从 220KV 系统引接，具有很高的可靠性。这种
39、除起备用电源和启动电源的作用外，也承担了发电机停机电源的作用。对于 300MW机组，一般每两台设一套公用的启动/备用变压器。对于低压 380V 的备用电源，与低压工作电源的引接相似，也从中压厂用母线经低压变压器引接，但低压工作电源与备用电源取自中压厂用母线的不同分段上。（3）事故保安电源对 300MW 机组，启动/备用变压器通常接于110KV 系统，供电的可靠性已相当高，但仍需设置后备的备用电源，即事故保安电源。当厂用工作电源和备用电源都消失时，为确保能安全停机，应设置事故保安电源，以满足事故保安负荷和连续供电。300MW 机组每台机一般设一台柴油发电机，采用每机组一台柴油机分时间段的接线，图
40、 4-2 所示。保安负荷时间，分为以下几种：图 2-10s 投入 PC柴油发电机备用工作PC正常工作PC正常工作PC保安 PC10min投入 PC5s 投入 PC图 4-2 事故保安电源引接方式郑州电力高等专科学校 2300MW 火力发电厂电气部分毕业设计第 17 页共 54 页1）瞬时启动负荷，即全厂停电时须在数秒内投入的负荷，如润滑油泵等。2）延时投入负荷，可按主机停运程序分期延时投入的负荷。如顶轴油泵、盘车电动机等。因而一般把保安负荷分为 0s、50s 后和 10min 后投入三类，分别设三个MCC。 （4）厂用电基本接线形式厂用电接线方式合理与否，对机、炉、电的辅机以及整个发电厂的工作
41、可靠性有很大影响。厂用电的接线应保证采用供电的连续性，使发电厂能安全满发，并满足运行安全可靠、灵活方便等要求。300MW 机组通常都为一机一炉单元式设置，采用机、炉、电为一单元的控制方式，因此，采用系统也必须按单元设置，各台机组单元（包括机、炉、电）的厂用系统必须是独立的，而且采用多段（两段或四段）单母线供电。郑州电力高等专科学校 2300MW 火力发电厂电气部分毕业设计第 18 页共 54 页第五章 变压器的选择5.1 主变压器的选择原则（1）为保证发电机电压出线供电可靠，接在发电机电压母线上的主变压器一般不少于两台。在计算通过主变压器的总容量时，至少应考虑 5 年内负荷的发展需要，并要求：
42、在发电机电压母线上的负荷为最小时，能将剩余功率送入电力系统；发电机电压母线上最大一台发电机停运时，能满足发电机电压的最大负荷用电需要；因系统经济运行而需限制本厂出力时，亦应满足发电机电压的最大负荷用电。（2）对潮流方向不固定的变压器，经计算采用普通变压器不能满足调压要求是，可采用有载调压变压器。5.2 厂用变压器容量选择的基本原则和应考虑的因素为（1）变压器原、副边电压必须与引接电源电压和厂用网络电压一致。（2）变压器的容量必须满足厂用机械从电源获得足够的功率。（3）厂用高压备用变压器或起动变压器应与最大一台高压厂用工作变压器容量相同；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
43、相同。5.3 确定变压器台数及容量 （1）台数：根据原始资料，该厂除了本厂的厂用电外，其余向系统输送功率，所以不设发电机母线，发电机与变压器采用单元接线，保证了发电机电压出线的供电可靠，300MW 发电机组的主变压器选用两绕组变压器 2 台。向本厂供电变压器选用三相式两绕组变压器 2 台，厂用备用电源选用两绕组变压器 1 台，三个电压等级的母线之间的母连变压器选用三相三绕组变压器。（2）容量：单元接线中的主变压器容量 SN 应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，预留 10的裕度选择，为 GPCO)-1(.=发电机容量； 通过主变的容量； NG N发电机的额定功率 ； 厂用电率 COS85.
44、0S%5.6单元接线中的主变压器容量 应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，N预留 10的裕度选择。发电机 G-1、G-2 的额定容量为 300MW，扣除厂用电后经过变压器的容量为：郑州电力高等专科学校 2300MW 火力发电厂电气部分毕业设计第 19 页共 54 页MVA3685.0)-1(3.)-1(.2 GPNCOS、经计算后选取变压器如下：1、300MW 发电机组所选变压器型号为：SFP-360000/220 两台；2、三个等级母线间的变压器型号为：SFPS-240000/220 一台；3、与 300MW 发电机组相连的厂用变压器型号为：SFF7-40000/18 两台；4、厂用备
45、用电源变压器型号为：SF27-40000/110 一台；5、连接 6KV 与三绕组变压器的变压器型号为：SFF-31500/15 一台。其具体参数如表 5-1 所示表 5-1 所选变压器型号及其参数额定电压（KV）型号额定容量（KVA）高压 中压 低压阻抗电压（U K%） 连接组标号SFP-360000/22036000024222.5% 18 14.3 YN,d11高中 高低 中低SFPS-240000 三绕组 24000024222.5% 121 15.75 25 14 9 YN,yn0,d11全穿越半穿越系数SFF7-40000/18400000/2200001822.5%6.3 6.3
46、9.5 15.3 3.7 Dd11,d11,d11全穿越 半穿越SFF-31500/1531500/22000015.7522.5% 6.39.5 16.6 Dd11,d11SF27-40000/11040000 11081.25% 6.3 21.15 YN,d11郑州电力高等专科学校 2300MW 火力发电厂电气部分毕业设计第 20 页共 54 页第六章 短路电流的计算6.1 短路电流计算目的及规则在发电厂电气设计中，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、电气主接线的比选；2、选择导体和电器；3、确定中性点接地方式；4、计算软导线的短路摇摆；5、确定分裂导线间
47、隔棒的间距；6、验算接地装置的接触电压和跨步电压；7、选择继电保护装置和进行整定计算。一、短路电流计算条件： （1）正常工作时，三项系统对称运行；（2）所有电流的电动势相位角相同；（3）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；（4）短路发生在短路电流为最大值的瞬间；（5）不考虑短路点的衰减时间常数和低压网络的短路电流时，元件的电阻略去不计；（6）不考虑短路点的阻抗和变压器的励磁电流；（7）元件的技术参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围；（8）输电线路的电容略去不计。二、短路计算的一般规定：（1）验算导体和电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑
48、电力系统远景的发展计划；（2）选择导体和电器用的短路电流时，在电器连接的网络中，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影响；（3）选择导体和电器时，对不带电抗回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的点；（4）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路计算。6.2 短路等值电抗电路及其参数计算由 2300MW 火电厂电气主接线图，和查的给出的相关参数，可画出系统的等值电抗图如图 6-1 所示：郑州电力高等专科学校 2300MW 火力发电厂电气部分毕业设计第 21 页共 54 页2 2 0 K V1 1 0 K VSG 1G 21X34567Xd2d图 6-1选取基准容量为 SB=100MVA 基准电压为 VB=VavSB 基准容量；Vav 所在线路的平均电压；均采用标幺值计算方法，省去“*”。系统容量可以看成是一个无穷大容量，所以：0X1= = = =0.04024%UKSNB103.46= = = =0.0573510“XdNB.73（ ） = （25+149）62%中 低高 低高 中 SNB201 =0.0625401（ ） = （25+914）X72U高 低中 低高 中 NB201 =0.042401等值电路图化简得，如图 6-2 所示： 9X82d1图 6-2郑州电力高等专科
