1、 毕业设计任务书院(系) 电气工程系 专业班级 电气专升本 1301 学生姓名 种新艳 一、毕业论文设计题目 中型火电厂电气部分设计 二、毕业论文设计工作自 2015 年 1 月 10 日 起至 2015 年 6 月 20 日止三、毕业论文设计进行地点: 博思楼继电保护实验室 四、毕业论文设计的内容要求：一、原始资料 1.电厂规模 （1）装机容量：4 台，450MW，U N=10.5KV，cos=0.8。 （2）机组每年利用小时为：T max=5200h/a。 （3）气象条件为年最高温度 38 度，平均气温 25 度，条件一般，无特殊要求。 （4）厂用电率占 5% 。 2.电力负荷及与电力系统
2、连接情况 （1）10.5KV 电压等级：电缆馈线八回，每回出线平均输送容量为 2000KVA。10KV 最大负荷 20MW，最小负荷 15MW，cos=0.8，Tmax=4500h/a，为 II 类、III 类负荷。 （2）35KV 电压等级：架空线 5 回，每回平均输送容量 5000KW。35KV 最大负荷 40MW，最小负荷20MW，cos=0。85，T max=5200h/a，为 I 类、II 类负荷。 （3）110KV 电压等级：架空线 4 回，110KV 与电力系统连接，接受该发电厂的剩余功率。电力系统容量为5000MW，当取基准容量为 100MVA 时，系统归算到 110KV 侧的
3、 （4）发电机出口处主保护动作时间取 t=0.1s。 3. 厂区气象条件：全年最高气温 37，最低气温-10 ，最热月平均最高气温 32；主导风向为东南风；地震裂度 6 度。 二、设计任务 1分析原始资料； 2. 选择主变压器； 3.对电厂主接线方案进行设计（包括方案论证与确定、技术经济分析等内容）； 4. 厂用电设计； 5. 短路电流计算并进行电气设备选择； 6. 对电厂的继电保护及防雷措施进行选择。 三、主要设计指标：本设计的火电厂电气部分应具有可靠性、灵活性、经济性，并满足工程建设规模要求。 指 导 教 师 杨琳霞 系 (教 研 室 ) 电气系 系(教研室) 主任签名 批 准 日 期 接
4、 受 论 文 (设 计 )任 务 开 始 执 行 日 期 学 生 签 名 dX0.。陕西理工学院毕业设计某中型火电厂电气部分设计种新艳（陕西理工学院电气工程专升本1301班， 陕西 汉中 723001 ）指导教师：杨琳霞摘要 发电厂是电力系统的重要 组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济。发电厂的作用是将其他形式的能量转化成电能。按能量 转 化形式大体分为火力发电厂，水力发电厂，核能发电厂和风力发电场。而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，虽然现在中国已有部分核电 机组，但
5、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。本次毕业设计的题目是某中型火电厂电气部分设计。,在设计的过程中,根据设计任务书的要求以及变电站的地理环境,容量和各回路数确定火电厂各电压等级电气主接线和厂用电接线,并且选择了各变压器的型号;进行参数计算,画等值网络图,并计算各电压等级侧的短路电流,列出短路电流结果表;计算回路持续工作电流,选择各种高压电气设备,并根据相关技术条件和短路电流计算结果表校验各高压设备.关键词 主接线；短路电流；电气设备；主变保护；配电装置；防雷接地 陕西理工学院毕业设计IThe De
6、sign Of the Middle electrical part Of Steam power plant Chongxinyan（Grade13,class01,The department of Electrical Engineering, Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723001，Shaanxi）Tutor：YanglinxiaAbstract: Power plant is an important part of power system, which directly affects the security and e
7、conomy of the whole power system. The power plant is the role of other forms of energy into electricity. According to the energy conversion form of coal power plant, nuclear power plant and wind power plant. And thermal power is now the main force of the development of electric power, now put forwar
8、d harmonious society, circular economy environment, we in the direction of improving the thermal power technology to focus on effects of power on the environment, does not affect the renewable energy, although now China has been part of the core motor group, but power is still occupying power of the
9、 majority of the market, in recent years power development lag economic development throughout the country, the many thermal power plant, but thermal power technology must enhance the continuous development in order to meet the requirements of harmonious society.According to the design request, in t
10、he design process, according to the transformer substation geographical environment, the capacity and various return routes number determined the transformer substation electricity host wiring and the station use electricity the wiring, and chooses various transformers the model; Carries on the para
11、meter computation, the picture equivalent network chart, and calculates various voltages rank side the short-circuit current, lists the short-circuit current result table; Calculates the return route continually operating current, chooses each kind of high pressure electrical equipment, and verifies
12、 various high pressure unit according to the correlation engineering factor and the short-circuit current computed result table. Key words: Main wiring； Short-circuit current； Electrical equipment,；The host changes the protection； Power distribution equipment；Lightning protection grounding陕西理工学院毕业设计
13、目 录1 引 言 .11.1 设计在工程建设中的作用 .11.2 设计工作应遵循的主要原则 .11.3 设计的基本程序 .12 电气主接线设计 .22.1 原始资料 .22.2 主接线方案的拟定 .22.3 主接线方案的评定 .52.4 发电机及变压器的选择 .53 厂用电设计 .83.1 负荷的分类与统计 .83.2 厂用电接线的设计 .93.3 厂用变压器的选择 .104 短路电流计算 .114.1 概 述 .114.2 系统电气设备电抗标幺值计算 .114.3 短路电流计算 .124.3.1 10.5kV 侧短路计算 .124.3.2 35kV 侧短路计算 .154.3.3 110kV
14、侧短路计算 .185 电气设备的选择 .235.1 断路器的选择 .235.1.1 110kV 侧高压断路器的选择 .235.1.2 35kV 侧高压断路器的选择 .255.1.3 10.5kV 侧断路器的选择 .285.2 隔离开关的选择 .315.2.1 110kv 侧隔离开关的选择 .315.2.2 35kV 侧隔离开关的选择 .335.2.3 10.5kV 隔离开关的选择 .355.3 电流互感器的选择 .385.3.1 110kV 侧电流互感器的选择 .38陕西理工学院毕业设计I5.3.2 35kV 侧的 TA 的选择 .415.3.3 10kV 侧电流互感器的选择 .435.4 电
15、压互感器的选择 .455.4.1 110kV 侧 TV 的选择 .465.4.2 35kV 侧 TV 的选择 .465.4.3 发电机 TV 的选择 .475.5 导体的选择及校验 .475.5.1 110kV 母线选择 .485.5.2 110kV 连接线选择 .495.5.3 35kV 母线选择 .505.5.4 35kV 连接线选择 .515.5.5 10.5kV 母线选择 .525.5.6 发电机端封闭母线的选择 .536 配电装置 规划及布置 .546.1 概 述 .546.2 屋内配电装置 .546.3 屋外配电装置 .556.4 发电机与配电装置的连接 .557 主系统保护配置整
16、定 .567.1 系统防雷保护 .567.1.1 110kV 侧避雷器的选择和校验 .577.1.2 35kV 侧避雷器的选择和校验 .577.1.3 10.5kV 侧避雷器的选择和校验 .587.2 变压器继电保护配置及整定 .597.3 发电机继电保护配置及整定 .617.4 输电线路保护 .64总 结 .65致 谢 .66参考文献 .67附录 A .68附录 B .69附录 C . 71陕西理工学院毕业设计第 0 页 共 78 页1 引 言在高速发展的现代社会中，电力工业在国民经济中有着重要作用，它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大的影响人民的物质与文化生活水平的提高。发电
17、厂是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济。发电厂的作用是将其他形式的能量转化成电能。按能量转化形式大体分为火力发电厂，水力发电厂，核能发电厂和风力发电场。而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，虽然现在中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。1.1 设计在工程建设中的作用 设计工作是工程建设的关键环节。做好设计工作对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后
18、的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性作用。设计是工程建设的灵魂。设计的基本任务是，在工程建设中贯彻国家的基本建设方针和技术经济政策，做出切合实际、安全实用、技术先进、综合效益好的设计，有效的为电力建设服务。1.2 设计工作应遵循的主要原则1遵守国家的法律、法规，贯彻执行国家的经济建设方针、政策和基本建设程序，特别应贯彻执行提高综合经济效益和促进技术进步的方针。2要运用系统工程的方法从全局出发，正确处理中央与地方、工业与农业、城市与乡镇、近期与远期、技改与新建、生产与生活、安全与经济等方面的关系。3要根据国家规范、标准与有关规定，结合工程的不同性质、要求，从实际情况出发，合理确定设计
19、标准。4要实行资源的综合利用，节约能源、水源，保护环境，节约用地等。1.3 设计的基本程序设计要执行国家规定的基本建设程序。工程进入施工阶段后，设计工作还要配合施工、参加工程管理、试运行和验收，最后进行总结，从而完成设计工作的全过程。随着我国电力工业的技术水平和管理水平不断提高，现在已有许多电厂实现了集中控制和采用计算机监控电力系统也实现了分级集中调度，所有电力企业都在努力增产节约，降低成本，确保安全远行。随着我国国民经济的发展，电力工业将逐步跨入世界先进水平的行列。火力发电厂是生产工艺系统严密、土建结构复杂、施工难度较大的工业建筑。电力工业的发展,单机容量的增大、总容量在百万千瓦以上火电厂的
20、建立促使火电厂建筑结构和设计不断地改进和发展。陕西理工学院毕业设计第 1 页 共 78 页2 电气主接线设计2.1 原始资料分析设计电厂总容量450=200MW。当本厂投产后，将占系统总容量为200/（5000+200）100%=3.85%5000h/a，又为火电厂，在电力系统中将主要承担基荷，从而该电厂主接线的设计务必着重考虑其可靠性。从负荷特点及电压等级可知，它具有10.5kV，35kV，110kV三级电压负荷。10.5kV容量不大，为地方负荷。110kV与系统有4回馈线，呈强联系形式，并接受本厂剩余功率，最大可能接受本厂送出电力为200-15-20-2005%=155MW，最小可能接受本
21、厂送出电力为200-20-40-2005%=130MW ，可见，该厂110kV接线对可靠性要求很高，双母线带旁路母线接线形式。35kV 架空线出线5回，为提高其供电的可靠性，采用单母线分段带旁路母线或单母线分段的接线形式。10.5kV 电压级共有8回电缆出线，其电压恰与发电机端电压相符，采用直馈线为宜。2.2 主接线方案的拟定在对原始资料分析的基础上，结合对电气接线的可靠性、灵活性及经济性等基本要求，综合考虑。在满足技术，积极政策的前提下，力争使其技术先进，供电安全可靠、经济合理的主接线方案。发电、供电可靠性是发电厂生产的首要问题，主接线的设计，首先应保证其满发，满供，不积压发电能力。同时尽可
22、能减少传输能量过程中的损失，以保证供电的连续性，因而根据对原始资料的分析，现将主接线方案拟订如下：方案一：（1）10KV电压级 鉴于出线回路多，且发电机单机容量为50MW，远大于有关设计规程对选用单母线分段接线不得超过24MW的规定，应确定为双母线分段接线形式，两台50MW 机组分别接在接在分段母线上，剩余功率通过主变压器送往高一级电压35kV。由于一台50MW 机组接于10.5kV母线上，可选择轻型设备，在分段处加装母线电抗器，各条电缆出线上装出线电抗器。（2）35KV电压级 出线5回，采用单母线分段带专用旁路接线形式。进线从10KV侧送来剩余容量150-（ 2005%）+20=20MW ，
23、不能满足35KV最大负荷的要求。为此以一台50MW机组按发电机一变压器单元接线形式接至35KV母线上，其剩余容量或机组检修时不足容量由联络变压器与110KV接线相连，相互交换功率。（3）110KV电压级 出线4回，为使出线断路器检修期间不停电，采用双母线带旁路母线接线，并装有专门的旁路断路器，其旁路母线只与各出线相连，以便不停电检修。其进线一路通过联络变压器与35KV连接，另一路为一台50MW机组与变压器组成单元接线，直接接入110KV ，将功率送往电力系统。据以上分析，接线形式如下：陕西理工学院毕业设计第 2 页 共 78 页图 2.1 电气主接线方案二：（1）10.5kV：鉴于出线回路多，
24、且发电机单机容量为 50MW，远大于有关设计规程对选用单母线分段接线不得超过24MW 的规定，应确定为双母线分段接线形式，两台50MW 机组分别接在两段母线上，剩余功率通过主变压器送往高一级电压35kV 。由于两台50MW 机组接于10.5kV母线上，可选择轻型设备，在分段处加装母线电抗器，各条电缆出线上装出线电抗器。（2）35kV：出线5回，采用单母线分段接线形式。进线从10.5kV 侧送来剩余容量250-（2005% ）+20=70MW，能满足35kV 最大及最小负荷的要求。其剩余容量或机组检修时不足容量由联络变压器与110kV接线相连，相互交换功率。（3）110kV：出线4回，为使出线断
25、路器检修期间不停电，采用双母线带旁路母线接线，。其进线一路通过联络变压器与35kV 连接，另一路为两台50MW机组与变压器组成扩大单元接线，直接接入110kV，将功率送往电力系统。据以上分析，接线形式如下：陕西理工学院毕业设计第 3 页 共 78 页图 2.2 电气主接线方案三：（1）10.5kV：鉴于出线回路多，且为直馈线，电压较低，宜采用屋内配电。因此采用单母线分段接线形式，两台50MW机组分别接在两段母线上，剩余功率通过主变压器送往高一级电压35kV。由于两台50MW机组接于10.5kV母线上，可选择轻型设备，在分段处加装母线电抗器，各条电缆出线上装出线电抗器。（2）35kV：出线5回，
26、采用单母线分段带专用旁路接线形式。进线从10.5kV 侧送来剩余容量250-（2005%）+20=70MW ，能满足35kV 最大及最小负荷的要求。其剩余容量或机组检修时不足容量由联络变压器与110kV 接线相连，相互交换功率。（3）110kV：出线4回，为使出线断路器检修期间不停电，采用双母线带旁路母线接线，。其进线一路通过联络变压器与35kV 连接，另一路为两台50MW机组与变压器组成扩大单元接线，直接接入110kV，将功率送往电力系统。据以上分析，接线形式如下：陕西理工学院毕业设计第 4 页 共 78 页图 2.3 电气主接线2.3 主接线方案的评定该电气主接线的设计始终遵循了可靠性、灵
27、活性、经济性的要求。在确保可靠性、灵活性的同时，兼顾了经济性。在可靠性方面该主接线简单清晰，设备少，无论检修母线或设备故障检修，均不致造成全厂停电，每一种电压级中均有两台变压器联系，保证 在变压器检修或故障时，不致使各级电压解列。机组的配置也比较合理，使传递能量在变压器中损耗最小。在灵活性方面，运行方式较简单，调度灵活性好，各种电压级接线都便于扩建和发展。在经济性方面，投资小，占地面积少，采用了单元接线及封闭母线，从而避免了选择大容量出口断路器，节省了投资，有很大的经济性。通过以上分析，主接线方案一对所设计的这一火电厂而言，是比较合理的，可以采纳。2.4 发电机及变压器的选择1、发电机的选择： 查电气设备运行及事故处理两台50MW发电机选用QFS-50-2 汽轮发电机，四台50MW汽轮发电机选用 QFS-50-2型汽轮发电机。 2、变压器的选择： 根据本设计具体情况，应该选择2台双绕组变压器， 2台三绕组变压器， 本设计中的主变选择如下：
