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发电厂电气部分课程设计
课程设计任务书
题目
200MW地区凝气式火力发电厂电气设计
学生姓名
胡佳
学号
201005200110
专业班级
电气1001
1•设计要求
(1)分析原始资料
(2)设计主接线
(3)计算短路电流
设
(4)电气设备选择
2•设计内容
计
(1)200MW地区凝汽式火电厂;
(
(2)机组容量与台数:2x50MW,1x100MW,
论
u=;
N
文
3•负荷与系统情况
)
(1)发电机电压负荷:最大48MW,最小24MW,
内
T二4200小时;
max
容
(2)110kV负荷:
最大58MW,最小32MW,
T二4500
及
max
小时;
基
(3)剩余功率全部送入220kV系统,负荷中I类负荷比例
为30%,
II类负荷为40%,111类负荷为30%。
本
(4)供电回路数:
要
①50MW发电机电压端电缆出线8回,100MW发电机端
电压电缆出线
2回。每回负荷不等,平均在4MW左右,
求
送电距离为3-
-6km;
②110kV端架空线3回;
③220kV端架空线2回。
起止时间
2011年
6月
20日至
2011年6月28日
指导教师签名
2011年
6月28日
1
系(教研室)主任签名
2011年
6月28日
学生签名
2011年6月28日
目录
设计任务书目录
、八、•
、前言
二、原始资料分析4
三、主接线方案确定……………………………………………………5
主接线方案拟定…………………………………………………………………5
主接线方案确定…………………………………………………………………5
四、主变压器确定………………………………………………………7
主变压器台数……………………………………………………………………7
主变压器的容量…………………………………………………………………7
主变压器的形式…………………………………………………………………7
五、短路电流计算………………………………………………………8
短路计算的目的…………………………………………………………………8
短路电流计算的条件……………………………………………………………8
短路电流的计算方法……………………………………………………………8
六、主要电气设备的选择………………………………………………10
电气设备选择的原则…………………………………………………………10电气设备选择的条件…………………………………………………………10电气设备选择明细表…………………………………………………………11七、设计总结……………………………………………………………14参考文献……………………………………………………………15附录A:短路电流计算16
附录B:设备选择及计算………………………………………………20附录C:完整的主接线图………………………………………………27
一、前言
(一)、设计任务
1、发电厂情况:
(1)200MW地区凝汽式火电厂;
(2)机组容量与台数:2x50MW,1x100MW,U=;
N
2、负荷与系统情况:
(1)发电机电压负荷:最大48MW,最小24MW,T=4200小时;
max
(2)110kV负荷:最大58MW,最小32MW,T=4500小时;
max
(3)剩余功率全部送入220kV系统,全部负荷中I类负荷比例为30%,11类负荷为40%,III类负荷为30%。
(二)、设计目的
发电厂电气部分课程设计是学习电力系统基础课程后的一次综合性训练,通过课程设计的实践达到:
1、巩固“发电厂电气部分”、“电力系统分析”等课程的理论知识。
2、熟悉国家能源开发策略和有关的技术规范、规定、导则等。
3、掌握发电厂(或变电所)电气部分设计的基本方法和内容。
4、学习工程设计说明书的撰写。
(三)、任务要求
1、分析原始资料
2、设计主接线
3、计算短路电流
4、电气设备选择及校验
(四)、设计原则
电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据,以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳,结合工程实际情况,以保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下,兼顾运行、维护方便、尽可能的节省投资,就近取材,力争设备元件和设计的先进性与可靠性,坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。
(五)、设计基本要求
可靠性、灵活性、经济性
二、原始资料分析
1、本工程情况:
设计一座装机容量为200MW的凝汽式火力发电厂。
计划安装两台50MW的汽轮发电机组,型号为QFQ-50-2,,安装顺序为#1、#2机;安装一台100MW的汽轮发电机组,型号为TQN-100-2,,安装顺序为#3机。
2、电力系统情况:
发电机电压负荷最大为48MW,最小为24MW,最大负荷利用小时数T=5200小时;
max
110kV负荷:最大58MW,最小32MW,最大负荷利用小时数T=4500小时;剩余最大功
max
率220-24-32-200x6%=152MW送入220kV系统。
3、负荷情况:
50MW发电机电压端电缆出线8回,100MW发电机端电压电缆出线2回。每回负荷不等,平均在4MW左右,送电距离为3〜6km;110kV端架空线出线3回;220kV端架空线出线2回。
4、环境条件:
年平均温度35OC。
三、主接线方案确定
1、主接线方案拟定:
根据原始资料分析,现将各电压等级可能采用的较佳方案,进而以优化方案,组成最佳
、10kV电压等级:连接发电机出线端,且有八回电缆出线,发电机容量为250MW,为保证供电可靠性,因此选用单母线分段接线形式,2台50MW机组分别接在两段母线上。其剩余功率通过双绕组变压器全部送往220kV母线。由于每条出线选用电缆传送,所以各条电缆出线上都装有线路电抗器。由此也可选用轻型断路器,以降低成本。
、110kV电压等级:出线回路为2回架空线路,为保证供电可靠性和灵活性,选用双母线接线方式,由于此处最大负荷为58MW,所以由100MW发电机通过三绕组变压器供电,剩余功率送至220kV系统。
、220kV电压等级:只有一回架空线路,应采用单母线接线或单母分段接线方式,其进线从三台10kV出口发电机通过变压器送来132MW的容量。
2、主接线方案确定
根据以上的分析,筛选组合,可保留两种可能的接线方式如下图:
J-1
L
10kV
j-j-j-j-G1#1G2#2j-
方案I图⑴
一十1"G1#1G2#2十十十十
方案II图(2)
主接线方案比较表
一一方案项目
方案I图(1)
方案II图(2)
可靠性
220kV侧采用单母线接线方式可靠性较差
220kV侧采用单母分段接线,可靠性较咼
灵活性
220kV侧接两个变压器,操作简单
220kV侧接三个变压器,调度方便,但接线稍显复杂,
经济性
米用两台变压器,花费低
采用三台变压器及更多的其他辅助设备,花费咼
通过比较,由于此设计属于中小型火电厂,所以着重考虑经济性,因方案I只用一台双绕组变压器及其两侧的断路器和隔离开关,220kV侧采用单母线接线方式,均减少了断路器的数量,配电装置投资大大减小,且误操作的可能性要相对较小,占地面积也相对减小。相对于方案II,其操作简单。
综上考虑该电厂为地区电厂,且负荷为腰荷,所以主接线方式采用方案I。
sh
四、主变压器确定
1、主变压器台数:
根据方案I,该发电厂装设一台三绕组变压器和一台双绕组变压器,以充分保证供电可靠性。
2、主变压器的容量:
发电厂具体情况:吨侧,三绕组变压器的确定:cos“0-85,KP二8%,则
S=100MW,S=100X(1—8%)=;双绕组变压器的确定:cos申=,
S=50MW,10kV侧最小负荷为24MW
N
S=50X2X上8%)二24=85MW.
3、主变压器的形式:
一般情况下采用三相式变压器,根据以上分析,具有三种电压等级的发电厂,查220kV三绕组变压器技术数据表,选择型号为:SFPSLO-120000,查220kV双绕组变压器技术数据表,选择型号为:SFPL—90000.
三绕组变压器技术参数:
型号
连结组别号
额定电压咼/中/低
容量
比
短路电压百分数
U%
k(1-2)
U%
k(2-3)
U%
k(1-3)
SFPSLO-12000C
YJyn0fd11
242/121/
100/10
0/50
双绕组变压器技术参数:
型号
额定容量
(kVA)
连结组别号
额定电压咼/低
短路电压百分数
短路电抗标幺值
SFPL—90000
90000
Y広11
242/
五、短路电流计算
(一)、短路电流计算的目的
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、计算软导体的短路摇摆。
5、确定分裂导线间隔的间距。
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。
(二)、短路电流计算的条件
1、基本假设
(1)正常工作时,三相系统对称运行。
(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外,元件的电阻略去不计。
(6)不考虑短路点的电流阻抗和变压器的励磁电流。
(7)元件的技术参数均曲额定值,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。
2、一般规定
(1)验算导体的电器动稳定、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,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的影响。
(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地点。
(4)导体和电器动稳定、热稳定以及电器的开断电流,一般安三相短路计算。
(三)、短路电流的计算方法
对应系统最大运行方式,按无限大容量系统,进行相关短路点的三相短路电流计算,求得I、i、I值。
fshsh
I三相短路电流;
f
i——三相短路冲击电流,用来校验电器和母线的动稳定。
sh
sh
三相短路全电流最大有效值,用来校验电器和载流导体的热稳定。
sh
S——三相短路容量,用来校验断路器和开断容量以及判断容量是否超过规定值,作为选择k
限流电抗器的依据。
注:选取基准容量为S=100MVAU=U=
jjavN
S——基准容量(MVA)
j
U——所在线路的平均电压(kV)
av按电压等级计算短路电流,该系统共有三个电压等级,故有三个短路电流,短路电流的
具体计算过程见附录A。等值电抗图如下:
220kV
110kV
x
6
x
7
G3
短路电流计算结果表如下(计算过程见附录A):
短路点
基准电流
(kA)
支路名称
X
正
标幺值
有名值
(kA)
冲击电流
(kA)
d
1
10kV发电机
,
d
2
110kV发电机
,
d
3
220kV发电机
,
sh