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目录TOC\o1-3\h\z\u目录1摘要4Abstract51引言7第一部分说明书82变压器选择
82.1变压器的容量、台数的确定原则
82.
1.1具有发电机电压母线接线的主变压器
82.
1.2接两种升高电压母线的联络变压器
92.2变压器型式的选择
92.
2.1相数的选择
92.
2.2绕组数的确定
102.
2.3绕组接线的组别的确定103电气主接线
113.1主接线的设计依据
113.
1.1发电厂在电力系统中的地位和作用
113.
1.2发电厂的分期和最终建设规模
113.
1.3负荷大小和重要性
113.
1.4系统备用容量大小
123.2主接线设计的基本要求
123.
2.1可靠性
123.
2.2灵活性
123.
2.3经济性
133.3各种母线接线形式的优缺点及适用范围
133.
3.1单母线接线
133.
3.2单母线分段接线
143.
3.3双母线接线
143.
3.4双母线分段接线
153.
3.5增设旁路母线的接线
153.4发电机的连接方式
163.5限流电抗器的连接方式
163.6主变压器的连接方式
163.7比较选择主接线图174厂用电接线
194.1厂用电接线总的要求
194.2厂用母线接线设计195短路电流计算
215.1电力系统短路电流计算条件
215.
1.2一般规定
225.2电路元件参数的计算
225.3网络变换
235.
3.1△/Y变换
235.
3.2Y/△变换
245.4等值电源的计算
245.
4.1按个别变化计算
245.
4.2按同一变化计算
245.5三相短路电流周期分量的计算
245.
5.1无限大电源供给的短路电流
245.
5.2有限电流供给的短路电流
255.6冲击电流的计算256电气设备的选择
266.1电气设备选择的一般要求
266.
1.1一般原则
266.
1.2技术条件
266.2电气设备的选择
276.
2.1母线的选择
286.
2.2高压断路器的选择
306.
2.3隔离开关的选择
336.
2.4电流互感器的选择
346.
2.5电压互感器的选择
366.
2.6限流电抗器的选择387高压配电装置
407.1设计原则与要求
407.
1.1总的原则
407.
1.2设计要求
407.260KV配电装置408继电保护和自动装置的规划
418.1总则
418.2一般规定
418.3发电机保护
428.4变压器保护
428.5发电机变压器组保护
428.6母线保护
438.
438.
6.260KV母线保护
438.7安全自动装置
448.
7.1一般规定
448.
7.2自动重合闸装置
448.
7.3自动投入装置
448.
7.4自动低频减载装置,系统安全自动控制
448.
7.5自动准同步装置
458.
7.6自动调节励磁装置
458.
7.7自动灭磁装置459发电厂和变电所的防雷保护
469.1发电厂和变电所的雷害来源
469.2发电厂、变电所直击雷防护的基本原则
469.3避雷针的设计
469.4避雷器的设计
479.5本厂避雷针的选择47第二部分计算书492短路电流计算
492.1系统各元件参数的计算
492.2求K短路点的短路电流
502.3求K短路点的电流
522.4加装限流电抗器之后的短路计算
532.
4.1加装限流电抗器之后的网络图
532.
4.2计算K短路点的短路电流
542.
4.3计算K短路点的短路电流
562.5避雷器的选择58总结60致谢61参考文献62附录63A
1.14x50MW火力发电厂电气主接线图63A
1.24x50MW火力发电厂电气部分60KV配电装置平面图63A
1.34x50MW火力发电厂电气部分60KV配电装置进、出线断面图63A
1.44x50MW火力发电厂电气部分60KV配电装置防雷保护图63毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意作者签名 日 期 指导教师签名 日 期 使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容作者签名 日 期 学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担作者签名日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文涉密论文按学校规定处理作者签名日期年月日导师签名日期年月日摘要本毕业设计论文是4x50MW热电厂电气部分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60KV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、理解和应用本书可供发电专业毕业设计(小型热电厂)中设计的学生使用关键词火力发电厂电气设计短路计算设备选择配电装置AbstractThisbookisthepowerplantandtheelectricalpowersystemandtheelectricalpowersystemandtheautomatedspecializeduseteachingmaterial.Thisgraduationprojectpaperisthe4x50MWthermalpowerplantelectricitypartpreliminarydesignWholethesisbesidessummarygraduatetodesignthebookoutsidereturnedtheexpatiationeverykindofmostbasicrequestthatequipmentschoosewithprincipleaccordingto.Thechoiceofthetransformerincludes:Maintransformerhighpressureinpowerplantbacktransformerandhighpressurefactoriesusethemaintechniqueinnumbercapacitymodelnumber...etc.insetdataofthetransformertoreallysettleTheelectricitylordconnectedthelinetointroduceprimarilytheelectricitylordconnectsthelinearimportancedesignaccordingtothebasicrequesteverykindofmeritandshortcomingandlordsthatconnectthelineformconnectsthelinearchoosingmorethelordthatcombinetoestablishtheinkeepingwithmyplanttherequestconnectstheline;Thefactoryconnectswiththeelectricitythelineincludes:Thefactoryconnectthelineartotalrequestandfactorytoconnectthelinedesignwiththemotherlinewiththeelectricity.Theshort-circuitgalvanometerisregardedasthemostimportantlinkthisthesisintroducedthecalculatingpurposeinshort-circuitelectriccurrentassumptiontermgeneralprovisionthecalculationnetworktransformationofaparameterdetailedlyandeachcalculationetc.knowledgethatshortcircuitorder;Thechoiceofthehighpressureelectricityequipmentsincludesthemotherlinehighpressurebreakstheroadmachineandinsulatetheswitchelectriccurrenttofeelswitheachotherthemachineelectricvoltagefeelswitheachotherthechoiceprincipleofthemachinehighpressureswitchcabinetwithrequestandproceedtotheseequipmentsestheschoolcheckwiththerelatedintroductioninproduct.Butgotogetherwiththedesignprincipleoftheelectricitydevicerequesttogotogetherwiththeelectricitydevicewith60KVsaccordingtothisthesisahighpressureforintroducingdecidethistimedesigntoadoptthecentthemutuallymedium-sizedarrangingtothemyplant.Afterelectricityprotectionwiththeprogrammingoftheautomaticdeviceincludetotalautomaticdevicegeneralprovisionwiththeprotectionofgeneratortransformermotherlineetc.equipmentsbutpowerplantwithchangetogiveorgetanelectricshockadesignfordefendingthunderprotectingthenprimarilyaimingatlightningrodwithlightningarrester.Inadditionreturnintheappropriatepositioninthesisadditionaldiagrampaperthelordconnectsthelineplanechartanddefendthunderprotectionetc.andformsreadcomprehendwiththeconveniencewithapplied.Thisbookmaysupplythestudentusewhichtheelectricitygenerationspecializedgraduationprojectsmallthermalpowerplantdesigns.Keyword:ThermalpowerplantElectricitydesignshortcircuitcalculationTheequipmentschoiceelectricityequips1引言本次设计题目为4x50MW热电厂电气部分初步设计发电厂基本情况本电厂规模为200MW,拟装设4台50MW发电机,以
10.5KV和60KV两种电压向本区工业生产和居民供电,同时兼供热,剩余功率经两条架空线送往住系统该厂共装四台抽气式汽轮机,五台220T/H的锅炉
10.5KV出线共17回;最小负荷为最大负荷的70%60KV出线共2回,其最大负荷利用时间T=6000小时系统容量为1000MW,系统到60KV母线的电抗值为
0.2本次设计主要任务是选择主变压器及厂用变压器的容量、台数、型号以及参数;选取几个电气主接线的方案,并通过比较论证确定最优方案,然后进行短路电流计算并确定本厂所需的电气设备及高压配电装置、继电保护和自动装置,并在此基础上完成防雷保护的规划设计此外还需要绘制发电厂电气主接线图,高压配电装置平面图从十九世纪末期电力应用于生产以来,到今天已成为当今世界物质生产的基本动力,电气化程度是各国国民经济现代化的重要标志特别是随着我国工业现代化的发展进程不断加快,在生产过程中对用电量的需求以及对
0.196~
1.275MPa的等压力蒸汽(用来满足生产的蒸煮、干燥等工艺要求)的需求量均在不断增加我国热电机组装机容量也在不断增加建立热电厂并分布在冶金、炼油、制糖、造纸、化纤、轻纺、食品等生产企业,可以更好地提高能源利用率,降低生产成本,既满足了蒸汽需要量,又能自行发电,也解决了部分工业和居民用电既为我国节约能源和缓和电力供应的紧张局面,发挥了作用,又提高了经济效益具有极其深远的意义本设计是根据毕业任务书设计的要求,综合大学四年所学的专业知识及《电力工程电气设计手册》、《电力工程电气设备手册》等书籍的有关内容,在指导教师的帮助下,通过本人的精心设计论证完成的整个设计过程中,全面细致的考虑工程设计的经济性、系统运行的可靠性、灵活性等诸多因素,最终完成本次设计第一部分说明书2变压器选择发电厂主变压器、高压备用变压器及高压厂用变的台数、容量、型号、变比等主要技术数据确定在发电厂中,用来向电力系统或用户输送功率的变压器,称为主变压器;用于两种电压等级之间交换功率的变压器,称为联络变压器;只供本厂用电的变压器,称为厂用变压器2.1变压器的容量、台数的确定原则主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构它的确定除依据传递容量基本原始资料外,还应根据电力系统5~10年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级等因素,进行综合分析和合理选择如果变压器容量选得过大、台数过多,不仅增加投资增大占地面积,而且也增加了运行电能损耗,设备未能充分发挥效益;若容量选得过小,将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者会满足变电所负荷的需要这在技术上是不合理的因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦设备的投资因此,在选择发电厂的变压器时,应遵循以下基本原则2.1.1具有发电机电压母线接线的主变压器连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器容量,应按下列条件计算
(1)当发电机电压母线上负荷最小时,能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统,但不考虑稀有的最小负荷情况
(2)当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时,能由系统供给了电机电压的最大负荷在电厂分期建设中,在事故断开最大一台发电机组的情况下,通过变压器向系统取得电能时,可考虑变压器的允许过负荷和限制非重要负荷
(3)根据系统经济运行的要求(如充分利用丰水季节的水能),而限制本厂输出功率时,能供给发电机电压的最大负荷
(4)按上述条件计算时,应考虑负荷曲线的变化和逐年负荷的发展特别应注意发电厂初期运行,当发电机电压母线负荷不大时,能将发电机电压母线上的剩余容量送入系统
(5)发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台对主要向发电机电压供电的地方电厂,而系统电源仅作为备用,则允许只装设一台主变压器作为发电厂与系统间的联络对小型发电厂,接在发电机电压母线上的主变压器宜设置一台对装设两台变压器的发电厂,当其中一台主变压器退出运行时,另一台变压器应能承担70%的容量2.1.2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)联络变压器的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2.2变压器型式的选择2.2.1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,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对500KV及以上电力系统中的主变压器相数的选择,除按容量、制造水平、运输条件确定外,更重要的是考虑负荷和系统情况,保证供电可靠性,进行综合分析,在满足技术、经济的条件下来确定选用单相变压器还是三相变压器2.2.2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的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,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2.2.3绕组接线的组别的确定变压器三相绕组的接线组别小,必须和系统电压相位一致,否则,不能并列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“YN”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”连接产品型号额定容量(KVA)高压组合(KV)联合组标号阻抗电压(%)空载电流(%)空载损耗(KW)负载损耗(KW)高压低压SFPZ-63000/63630006063±8x
1.25%
661110.
56.
66.3YNd
110.
90.7712473电气主接线电气主接线是发电厂电气设计的首要部分,也是构成电力系统的重要环节主接线的确定对电力系统整体及发电厂本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关,并且对电气设备选择、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3.1主接线的设计依据在选择电气主接线时,应以下列几点要求作为设计依据3.1.1发电厂在电力系统中的地位和作用系统中的发电厂有大型发电厂、中小型地区电厂以及企业自备电厂三种类型大型主力火电厂靠近煤矿或沿海、沿江,并接入330~500KV超高压系统;中小型地区电厂靠近城镇,一般接入110~220KV系统,也有接入330KV系统;企业自备电厂则以对本企业供电供热为主,并与地区110~220KV系统相连中小型电厂常有发电机电压馈线向附近工业区供电3.1.2发电厂的分期和最终建设规模发电厂的机组容量,应根据电力系统规划容量、负荷增长速度和电网结构等因素进行选择,最大机组的容量以占系统总容量的8~10%为宜一个厂房内的机组,其台数以不超过6台、容量等级以不超过两种为宜3.1.3负荷大小和重要性对于一级负荷必须有两个独立电源供电,且当任何一个电源失去后,能保证对全部一级负荷不间断供电;对于二级负荷一般要有两个独立电源供电,切当任何一个电源失去后,能保证全部或大部分二级负荷的供电;对于三级负荷一般只需一个电源供电3.1.4系统备用容量大小系统中需要有一定的发电机装机备用容量运行备用容量不宜少于8~10%,以适应负荷突增、机组检修和故障停运三种情况系统备用容量的大小将会影响运行方式的变化例如检修母线或断路器时,是否允许线路、变压器或发电机停运;故障时允许切除线路、变压器和机组的数量等设计主接线时,应充分考虑这个因素3.2主接线设计的基本要求主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求3.2.1可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求,主接线首先应满足这个要求3.2.1.1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统中的地位和作用3.2.1.2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,尽量减少停运的回路数和停运时间,并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电
(3)尽量避免发电厂全部停运的可能性3.2.2灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性3.2.2.1调度时,应可以灵活的投入和切除发电机、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下的系统调度要求3.2.2.2检修时,可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备,进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电3.2.2.3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或停电时间最段的情况下,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造工作量最少3.2.3经济性主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理3.2.3.1投资省
(1)主接线应力求简单,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
(2)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
(3)要能限制短路电流,以便于选择价廉的电气设备或轻型电器
(4)如能满足系统安全运行及继电保护要求,110KV及以下终端或分支变电所可采用简易电器3.2.3.2占地面积小主接线设计要为配电装置布置创造条件,尽量使占地面积减少3.2.3.3电能损失小经济合理地选择主变压器的种类(双绕组、三绕组或自耦变压器)、容量、数量,要避免因两次变压器而增加电能损失此外,在系统规划设计中,要避免建立复杂的操作枢纽,为简化主接线,发电厂接入系统的电压等级一般不超过两种3.3各种母线接线形式的优缺点及适用范围3.3.1单母线接线
(1)优点接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电设备
(2)缺点不够灵活可靠,任一元件(母线及母线隔离开关)故障或检修,均需使整个配电装置停电单母线可用隔离开关分段,但当一段母线故障时,全部回路仍需短时停电,在用隔离开关将故障的母线分开后才能恢复非故障段的供电
(3)适用范围一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况1)6~10KV配电装置的出线回路数不超过5回2)35~63KV配电装置的出线回路不超过3回3)110~220KV配电装置的出线回路不超过2回3.3.2单母线分段接线
(1)优点1)用断路器把母线分段后,对重要用户可以从不同段引出两个回路,有两个电源供电2)当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段切除,保证正常段母线不间断供电和不至使重要用户停电
(2)缺点1)当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,该段母线的回路都要在检修期间内停电2)当出线为双回路时,常使架空线路出现交叉跨越3)扩建时需要向两个方向均衡扩建
(3)适用范围1)6~10KV配电装置出线回路数为6回及以下时2)35~63KV配电装置出线回路数为4~8回时3)110~220KV配电装置的出线回路数为3~4回时3.3.3双母线接线
(1)优点1)供电可靠通过两组母线隔离开关的倒换操作,可以轮流检修一组母线而不至使供电中断;一组母线故障后,能迅速恢复供电;检修任一回路的母线隔离开关,只停该回路2)调度灵活各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上,能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要3)扩建方便向双母线的左右任何一个方向扩建,均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配,不会引起原有回路的停电当有双向架空线路时,可以顺序布置,以至连接不同的母线段时,不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越4)便于试验当个别回路需要单独进行试验时,可将该回路分开,单独接至一组母线上
(2)缺点1)增加一组母线和使每回路就需要增加一组母线隔离开关2)当母线故障或检修时,隔离开关作为倒换操作电器,容易误操作为了避免隔离开关误操作,需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置
(3)使用范围当出现回路数或母线上电源较多,输送和穿越功率较大,母线故障后要求迅速恢复供电,母线或母线设备检修时,不允许影响对用户的供电,系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用,各级电压采用的具体条件如下1)6~10KV配电装置,当短路电流较大、出线需要带电抗器时2)35~63KV配电装置,当出线回路熟超过8回时;或连接的电源较多、负荷较大时3)110~220KV配电装置出线回路数为5回及以上时,或当110~220KV配电装置,在系统中居重要地位,出线回路数为4回及以上时3.3.4双母线分段接线分段原则是1)当进出线回路数为10~14时,在一组母线上用断路器分段2)当进出线回路数为15回以以上时,两组母线均用断路器分段3)在双母线分段接线中,均装设两台母联兼旁路断路器4)为了限制220KV母线短路电流或系统解列运行的要求,可根据需要将母线分段3.3.5增设旁路母线的接线
(1)有专用旁路短路器
(2)母联断路器兼作旁路断路器
(3)分段断路器兼作旁路断路器3.4发电机的连接方式中小型电厂一般建设在工业企业或城镇附近,除少数为凝汽式电厂外,多数为热电厂,常设有6~10KV发电机电压配电装置向附近供电
3.
4.1容量为12~60MW发电机,当有发电机电压直配线时,应根据地区网络的需要,采用
6.3KV或
10.5KV发电机与变压器单元连接且有厂用分支引出时,一般采用
6.3KV
3.
4.2100MW发电机电压为
10.5KV,一般与变压器单元连接,但也可接至发电机电压母线连接于6KV配电装置的发电机总容量不能超过120MW,连接于10KV配电装置的发电机总容量不能超过240MW,以免母线分段过多和短路电流太大3.5限流电抗器的连接方式
3.
5.1装设母线分段电抗器
3.
5.2在发电机或主变压器回路装设电抗器或分裂电抗器
3.
5.3在直配线上装设电抗器3.6主变压器的连接方式
3.
6.1为了保证发电机电压出线供电可靠性,接在发电机电压母线上的主变压器一般不少于两台
3.
6.2当发电厂有两种升高电压,且机组容量为125MW及以下时,一般采用两台三绕组变压器与两种升高电压母线连接,但每个绕组的通过功率应达到该变压器容量的15%以上
3.
6.3若两种升高电压母线均系中性点直接接地系统,且送电方向主要由变压器低、中压向高压侧输送时,选用自耦变压器连接较为经济
3.
6.4当两种升高电压母线交换功率较大时,可采用降压型自耦变压器连接3.7比较选择主接线图热电厂主接线图
(一)热电厂主接线图
(二)方案项目方案
(一)方案
(二)可靠性可靠性高,无论检修母线或设备故障、检修,均不致全厂停电;采用单元接线,两个电压等级由联络变压器连接,不致使各级电压解列,提高了供电的可靠性简单清晰,设备少,10KV电压等级所采用的单母分段降低了供电的可靠性;机组配置合理;灵活性10KV、220KV均有多种运行方式,运行调度灵活,相应的保护装置较复杂;易于扩建和实现自动化运行方式相对简单,调度灵活性差;各种电压级接线都便于扩建和发展经济性、投资高、设备数量较多,年费用大
2、占地面积相对大,但是提高了可靠性;
1、投资小、设备相对较少、年费用少采用单元接线及封闭母线节省了投资;根据上面的表格比较可以看出,选择主接线
(一)在各个方面都比较合理,又由于小电厂的特殊性和主接线的要求,最终确定选择主接线
(一)方案为我所设计电厂的主接线的正式方案4厂用电接线4.1厂用电接线总的要求厂用电设计应按照运行、检修和施工的要求,考虑全厂发展规划,妥善解决分期建设引起的问题,积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备,使设计达到经济合理、技术先进,保证机组安全、经济和满发地运行厂用电接线应满足下列要求
4.
1.1各机组的厂用电系统应是独立的每台机组的厂用电系统能在规定电压变化范围内工作,不受外部电力系统故障干扰,一台机组的故障、停运或其辅助设备的电气故障,不应影响另一台机组的正常运行
4.
1.2保证在厂用工作电源故障、机组起动和停运过程中必需的厂用机械的供电,一般应配置备用电源或起动电源在机组起动、停运和事故时的切换操作要少,并能与工作电源短时并列(选择厂用工作变压器和厂用备用变压器绕组连接方式时,应计及此)
4.
1.3在满足机组安全运行的前提下,设置数量少的厂用变压器和厂用母线段,使接线简单明了和操作方便
4.
1.4充分考虑分期建设与连续施工过程中厂用电系统的运行方式
4.
1.5合理配置厂用电系统的继电保护装置,正确选择保护装置的和备用电源自投装置的动作时间,使能迅速切除故障元件,保护人身和设备安全,缩小故障影响,提高厂用电系统的安全水平4.2厂用母线接线设计
4.
2.1在本电厂厂用电设计中,厂用电按发电机容量的12%考虑用电量大,为了提高供电可靠性,厂用电系统接线通常采用单母线接线,并按照“按炉分段”的接线原则,将厂用电母线按照锅炉的台数分成若干独立段各独立母线段分别由工作电源和备用电源供电
4.
2.2发电厂厂用电系统电压等级是根据发电机额定电压、厂用电动机的电压和厂用电网络的可靠运行等诸多方面因素,相互配合,经过经济、技术综合比较后确定的厂用电采用3KV和380/220V两种电压等级,前者为中性点不接地系统,后者为中性点经高电阻接地系统
4.
2.3又因为本厂发电机出口电压为
6.3KV,所以没有选择厂用变压器,而是用电抗器连接厂用工作母线和备用段母线
4.
2.4低压厂用工作电源引接方式
(1)低压厂用工作变压器一般由高压厂用母线上引接当无高压厂用母线段时,可从发电机电压主母线或发电机出口引接
(2)按炉分段的低压厂用母线,其工作变压器应由对应的高压厂用母线段供电当有发电机电压母线时发电机电压母线为
6.3KV时,一般用电抗器从住母线引接一个备用电源当电厂有与电力系统连接的35KV母线时,根据装机容量及其在系统中的作用(如
6.3KV主母线上的发电机总容量超过系统容量的20%时),为了在全厂停电时迅速取得备用电源,也可由35KV母线引接4.33KV电压供电的优点
4.
3.13KV电动机效率比6KV电动机约高1~15%,价格约低20%;
4.
3.23KV电动机的最小容量比6KV电动机小;从而使
0.4KV低压厂用变压器容量和台数减少;
4.
3.3由于减少了380V电动机数量,使较大截面的电缆数量减少,从而减少了有色金属的消耗量本厂厂用电接线如下图所示5短路电流计算短路电流计算的主要目的1.电气主接线的比较与选择2.选择断路器等设备3.确定中性点接地方式4.计算软导线的短路摇摆5.确定分裂导线间隔棒的距离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5.1电力系统短路电流计算条件
5.
1.1基本假定短路电流实用计算中,采用以下假定条件和原则
5.
1.
1.1正常作时,三相系统对称运行
5.
1.
1.2所有电源的电动势相位角相同
5.
1.
1.3中的同步和异步电机均匀为理想电机,不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响;转子结构完全对称;定子三相绕组空间位置相差120度电气角度
5.
1.
1.4电力系统中各元件的磁路不饱和,即带铁心的电气设备电抗值不随电流大小发生变化
5.
1.
1.5电力系统中所有电源在额定负荷下运行,其中50%负荷接在高压母线上,50%负荷接在系统侧
5.
1.
1.6同步电机都具有自动调整励磁装置(包括强行励磁)
5.
1.
1.7短路发生在短路电流最大值的瞬间
5.
1.
1.8不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流
5.
1.
1.9除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外,元件的电阻都略去不计
5.
1.
1.10元件的计算参数均取额定值,不考虑参数的误差和调整范围
5.
1.
1.11输电线路的电容略去不计
5.
1.
1.12用概率统计法制定短路电流运算曲线
5.
1.2一般规定
5.
1.
2.1验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流,应按本工程的设计规划容量计算,并考虑电力系统的远景发展规划(一般为本期工程建成后5~10年)确定短路电流时,应按可能发生最大短路电流的正常接线方式,而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式
5.
1.
2.2选择导体和电器用的短路电流,在电气连接的网络中,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
5.
1.
2.3选择导体和电器的动稳定时,对不带电抗器回路的计算短路点,应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点
5.
1.
2.4导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流,一般按三相短路验算若发电机出口的两相短路,或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时,则应按严重情况计算5.2电路元件参数的计算高压短路电流的计算一般只计算各元件的电抗,采用标么值标么值为各电路元件有名值与基准值之比U=U/US=S/SI=I/I=UI/SX=X/X=XS/U5.3网络变换
5.
3.1△/Y变换X=X*X/X+X+XX=X*X/X+X+XX=X*X/X+X+X
5.
3.2Y/△变换如上图X=X+X+XX/XX=X+X+XX/XX=X+X+XX/X5.4等值电源的计算
5.
4.1按个别变化计算当网络中有几个电源时,可将条件相类似的发电机,按下述条件连接成一组,分别求出至短路点的转移电抗
(1)同形式,且至短路点的电气距离大致相等的发电机
(2)至短路点的电气距离较远的同一类型和不同类型的发电机
(3)直接连接短路上的同类发电机
5.
4.2按同一变化计算当仅计算任一时间t的短路电流周期分量,各电源的发电机形式,参数相同且距短路点的电气距离大致相等时,可将各电源合并成一个总的计算电抗5.5三相短路电流周期分量的计算
5.
5.1无限大电源供给的短路电流当供电电源为无穷大或者计算电抗X=
3.45时,不考虑短路电流周期分量的衰减
5.
5.2有限电流供给的短路电流先将电源对短路点的等值电抗X,归算到以电源容量为基准的计算电抗X值查相应的发电机运算曲线,或查发电机的运算曲线数字表,即可得到短路电流周期分量的标么值5.6冲击电流的计算三相短路发生后的半个周期(t=
0.01s)短路电流的瞬时值达到最大,称为冲击电流I其值近似计算为I=
2.55I发电机—变压器与系统之间I=
1.85x
1.414I6电气设备的选择电气设备是流过设备的最长期负荷电流和额定电压的选择按短路条件进行热稳定和动稳定校验.设备的额定电压必须低于设备安装地点的电网额定电压;额定电流必须不低于设备安装地点的额定电流和流过设备的最长期负荷电流.6.1电气设备选择的一般要求6.1.1一般原则1应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展.2应按当地环境校验.3应力求技术先进和经济合理.4与整个工程的建设标准应协调一致.5同类设备应尽量选一个品种.6选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式鉴定合格.6.1.2技术条件选择的高压电气设备,应能在长期工作的条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行1.长期工作条件
(1)电压选用的电气设备允许最高工作电压U不得低于该回路的最高运行电压U,即U≥U
(2)电流选用的电气设备额定电流I不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流I,即I≥I由于变压器短时过载能力很大,双回路出线的工作电流变化也比较大,故其计算工作电流应根据实际需要确定高压电气设备没有明确的过载能力,所以在选择其额定电流时,应满足各种可能运行方式下回路持续电流的要求
(3)机械荷载所选电气设备端子的允许荷载,应大于电气设备引线在正常运行和短路时的最大作用力
(4)校验的一般原则●电压在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验●用熔断器保护的电气设备可不验算热稳定●在工作电压和过电压的作用下,电气设备内、外绝缘应保证必要的可靠性6.2电气设备的选择电力系统的各种电气设备,由于用途和工作条件各异,它们具体选择方法也就不尽相同,但基本要求是相同的电气设备要能可靠地工作,必须按正常条件进行选择,按短路条件校验其动、热稳定性1.按正常工作条件选择额定电压U≥U额定电流I≥I
2.按短路条件校验1短路热稳定校验:短路电流热稳定校验是要求所选的导体和电器当短路电流通过时所能达到的最高温度不应超过导体和电器的短时发热最高允许温度即:Q≤Q;It≤It.2短路动稳定校验:动稳定是指导体和电器承受短路电流机械应力的能力.满足动稳定的条件为:I≤I.3短路计算的计算条件:为使所选择导体具有足够的可靠性经济性和合理性并在一定时期内适应系统发展的需要对导体和电器进行校验的短路电流应满足下列条件:1计算时按本工程设计规划的容量计算并考虑电力系统远景发展规划.所用接线方式应按可能发生最大短路电流的正常接线方式而不应仅按切换过程中可能并列运行的接线方式;2机组容量较大短路的种类可按三相短路考虑;3短路计算点应选择在正常接线方式下通过导体和电器的短路电流为最大的地点.6.2.1母线的选择母线材料的选择屋外配电装置中的母线应根据下列条件选择和校验:6.2.1.1母线材料、截面形状和布置方式的选择1因为铝的成本低而普遍使用铝导线.2常用的母线截面形状有矩形、槽形和管形.其中矩形截面优点是散热面积大便于固定和连接但电流集肤效应强烈常用于容量为50MW及以下的发电机或容量为60MW及以下的降压变压器
10.5KV侧的引出线及配电装置;槽形截面母线具有机械强度好、截流量大集肤效应小的特点.当回路正常工作电流在4~8KA时一般选用槽形母线;管形截面机械强度高、集肤效应小的特点且电晕放电电压高管内可通风或通水冷却从而使截流量大增所以管形母线可用于8KA以上的大电流母线和110KV及以上的配电装置母线.3母线的散热条件和机械强度与母线的布置方式有关.其布置方式可分为支持式和悬挂式.支持式使用是和母线工作电压的支持绝缘子把母线固定在钢架或墙板等建筑物上.采用水平布置式.6.2.1.2母线截面尺寸的选择
(1)其允许电流I应等于或大于流过导体的最大持续工作电流,即I≥K(K——修正系数)
(2)导体经济截面S为S=I/JI——正常时最大持续工作电流(A)J——经济电流密度(A/m)
(3)电晕电压校验电晕临界电压U应大于最高工作电压U,即UU63KV侧母线选择根据最大长期工作电流选择=
135.03A初选LGJ—400型母线热稳定校验查当实际环境温度为35℃时的温度修正系数==
0.88=
0.88×1300=1144>
930.257A=35+(70-35)(
135.03/1144)=
61.9℃查表得C值为
92.45==
125.915﹤1000故所选母线合格10KV侧母线选择根据最大长期工作电流选择初选的矩形铝母线,母线平放,正常最高发热温度为70时的额定电流为=热稳定校验查当实际环境温度为35时的温度修正系数=35+(70-35)(1443/
0.882806)=47查表得C值为96.24动稳定校验铝导体弹性模量E=相间距离绝缘子跨距为导体自振频率由以下求取:按汇流母线为两端简支多跨梁查表得则故发电机出口短路时,冲击系数K=则母线相间导体截面系数同相条件作用应力计算临界跨距其中每相三条铝导体条间衬垫最大跨距每跨绝缘子中设9个衬垫故所选母线符合要求6.2.2高压断路器的选择高压断路器应按下列项目选择和校验6.2.2.1形式和种类6.2.2.2高额电压6.2.2.3额定电流6.2.2.4开断电流6.2.2.5额定关合电流6.2.2.6动稳定6.2.2.7热稳定高压断路器的选择1.额定电压选择U≥U2.额定电流选择I≥I3.开断电流选择I≥I4.短路关合电流的选择i≥i
5.热稳定校验It≥It
6.动稳定校验i≥i高压断路器分类及主要特点类别结构特点技术性能特点运行维护特点多油式断路器以油作为灭弧介质和绝缘介质;触头系统及灭弧室安置在接地的油箱中;结构简单,制造方便,易于加装单匝环形电流互感器及电容分压装置;耗钢、耗油量大、体积大;属自能式灭弧结构额定电流不易做得大;开断小电流时,燃弧时间较长;开断电路速度较慢;油量多,有发生火灾的可能性;可屋内或屋外,受大气条件影响较小运行维护简单;噪声低;需配备一套油处理装置少油式断路器油量少,油主要用作灭弧介质,对地绝缘主要依靠固体介质,结构简单制造方便;可配用电磁操作机构、液压操作机构或弹簧操作机构;积木式结构,可制成各种电压等级产品开断电流大,对35KV以下可采用并联回路以提高额定电流;35KV以上为积木式结构;全开断时间短运行经验丰富,易于维护;噪声低;油量少;易劣化,需配备一套油处理装置压缩空气断路器结构较复杂,工艺和材料要求高;以压缩空气作为灭弧介质以及弧隙绝缘介质;操作机构和断路器合为一体;体积和重量比较小额定电流和开断能力都可以做得较大,适于开断大容量电路;动作快、开断时间短噪声较大;维修周期长,无火灾危险,需要一套压缩空气装置作为气源;价格较高SF6断路器结构简单,但工艺及密封要求严格,对材料要求高;体积小、重量轻;有屋外敞开式及屋内落地罐式之别,更多用于GIS封闭式组合电器额定电流和开断能力都可以做得较大;开断性能好,可适于各种工况开断;SF6气体灭弧、绝缘性能好,故断口电压较高;断口开距小噪声低,维护工作量小;不检修间隔期长;价格较高;运行稳定安全可靠,寿命长真空断路器体积小、重量轻;灭弧室工艺及材料要求高;以真空作为绝缘和灭弧介质;触头不易氧化可连续多次操作,开断性能好;灭弧迅速、动作时间短;开断电流及断口电压不能做得很高,目前只生产35KV以下级运行维护简单,灭弧室不需要检修,无火灾及爆炸危险;噪声低从上表中可以看出SF6断路器和真空断路器较为优越一些,比较适合本厂60KV母联断路器为六氟化硫断路器LW6-63计算数据SW6-63UNSKV63UNKV63ImaxA
135.03INA1600I”KA
8.0INbrKA20ishKA
21.165iNclKA40QkIt2t1600ishKA
21.165iesKA40L—六氟化硫断路器W—户外63—额定电压10KV母联断路器为SN4-10G/5000型少油短路器计算数据SN4-10G/5000UNSKV6UNKV10ImaxA2830INA5000I”KA
105.4935INbrKA173ishKA
269.008425iNclKA300Qk
5913.78It2t29929ishKA
269.008425iesKA300S—少油断路器N—户内4—设计序号10—额定电压G—改型6.2.3隔离开关的选择6.2.3.1隔离开关的主要用途
1.隔离电压
2.倒闸操作
3.分、合小电流6.2.3.2隔离开关的选择隔离开关的选择应按下列条件
1.形式和种类
2.额定电压
3.额定电流
4.动稳定
5.热稳定隔离开关的形式和种类的选择应根据配电装置的布置特点和使用条件等因数进行综合技术比较后确定.其它四相条件和高压断路器相同.
1.按额定电压选择U≥U
2.按额定电流选择I≥I
3.按开断电流选择I≥I
4.按短路关合电流的选择i≥i
5.动稳定校验i≥i
6.热稳定校验It≥It63KV侧的隔离开关的型号为GW4-63DW型户外高压隔离开关计算数据GW4-63DWUewKW63UeKV63ImaxA
135.03IeA1600Qk
198.2176It2t1600ishKA
21.165iesKA125G—隔离开关W—户外4—设计序号63—额定电压D—接地开关W—防污染10KV侧的应为GN-10/3000型计算数据GN-10/3000UewKW6UeKV10ImaxA2830IeA3000Qk
5913.78It2t29929ishKA
269.008425iesKA300G—隔离开关N—户内10—额定电压6.2.4电流互感器的选择互感器包括电流互感器TA和电压互感器TV的一次系统和二次系统间的联络元件用以分别向测量元件、继电器的电流线圈和电压线圈供电正确的反映电气设备的正常运行和故障情况.
6.
2.
4.1互感器的作用
1.将一次回路的高压和大电流变为二次回路标准的低电压和小电流使测量仪表和保护装置标准化、小型化并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内安装.
2.使二次设备与高压部分隔离且互感器二次侧均接地从而保证了设备和人身的安全.
6.
2.
4.2电流互感器的选择
1.短路稳定校验动稳定校验是对产品本身带有一次回路导体的电流互感器进行校验,对于母线从窗口穿过且无固定板的电流互感器可不校验动稳定热稳定校验则是验算电流互感器承受短路电流发热的能力
2.参数选择项目参数技术条件正常工作条件一次回路电压、一次回路电流、二次回路电流、二次侧负荷、准确度等级、暂态特性、二次级数量、机械荷载短路稳定性动稳定倍数、热稳定倍数承受过电压能力绝缘水平、泄漏比距环境条件环境温度、最大风速、相对湿度、污秽、海拔高度、地震烈度
3.形式选择35KV以下屋内配电装置的电流互感器,根据安装使用条件及产品情况,采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构35KV以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器,树脂浇注绝缘的LZ系列只适用与35KV屋内配电装置在有条件时,如回路中有变压器套管、穿墙套管,应优先采用套管电流互感器,以节约投资、减少占地选用母线式电流互感器时,应注意校核窗口允许穿过的母线尺寸63KV侧电流互感器为LCWB-60型电流互感器型号LCWB-60(KV)60(KV)
84.84额定变流比(A)50~1600/5二次组合
0.5/B/B动稳定电流(KA)125~
13.51S热稳定电流(KA)50~
5.3L—电流互感器C—瓷绝缘W—户外B—带保护级60—额定电压6KV侧电流互感器为LMC-10型电流互感器型号LMC-10(KV)10(KV)
11.5额定变流比(A)4000~5000/5二次组合
0.5/D动稳定电流(KA)1301S热稳定电流(KA)75L—电流互感器M—母线型10—额定电压6.2.5电压互感器的选择6.2.5.1参数选择项目参数技术条件正常工作条件一次回路电压、二次电压、二次负荷、准确度等级、机械荷载承受过电压能力绝缘水平、泄漏比距环境条件环境温度、最大风速、相对湿度、污秽、海拔高度、地震烈度6.2.5.2形式选择1)6~20KV配电装置一般采用油浸绝缘结构;在高压开关柜中或在布置地位狭窄的地方,可采用树脂浇注结构当需要零序电压时,一般采用三相五柱电压互感器2)35~110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器3)220KV及以上配电装置,当容量和准确度等级满足要求时,一般采用电容式电压互感器4)接在110KV及以上线路侧的电压互感器,当线路上装有载波通讯时,应尽量与偶合电容器结合,统一选用电容式电压互感器5)兼作为泄能用的电压互感器,应选用电磁式电压互感器6.2.5.3电压选择形式一次电压(V)二次电压(V)第三绕组电压(V)单相接于一次线电压上(如V/V接法)100一接于一次相电压上中性点非直接接地系统100/
3、中性点直接接地系统100三相100100/360KV侧电压互感器型号额定变比额定容量额定输出(VA)一次绕组二次绕组剩余绕组
0.5级1级3级JCC-6066/
0.1/
0.1/30050030010010KV侧电压互感器型号额定变比额定容量最大容量(VA)一次绕组二次绕组剩余绕组
0.5级1级3级JSJW-
10100.
10.1/
0.1120200480960J—电压互感器S—三相J—油浸式W—五柱三绕组10—额定电压6.2.6限流电抗器的选择6.2.6.1额定电压和额定电流的选择U≥UI≥I6.2.6.2电抗百分数的选择
(1)普通电抗器的电抗百分数的选择1.按将短路电流限制到一定数值的要求来选择2.正常运行时电压损失△U%校验3.母线残压校验
(二)分裂电抗器的电抗百分数的选择1.短路电流限制到要求值来选择2.行时电压损失△U%校验3.母线残压校验
(三)热稳定和动稳定校验10KV机压母线上的电抗器XKK-10-2500-10型号额定电压(KV)额定电流(A)电抗率(%)动稳定电流峰值(KA)4S热稳定电流(KA)XKK-10-2500-10102500101285010KV出线电抗器XKK-10-800-8型号额定电压(KV)额定电流(A)电抗率(%)动稳定电流峰值(KA)4S热稳定电流(KA)XKK-10-800-810800851207高压配电装置7.1设计原则与要求7.1.1.总的原则高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策遵守上级颁布的有关规程、规范及技术规定,并根据电力系统条件、自然环境特点和运行、检修施工方面的要求,合理制定布置方案和选用设备,积极慎重的采用新布置、新设备、新材料、新结构,使配电装置不断创新,做到技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便火力发电厂及变电所的配电装置形式的选择,应考虑所在地区的地理情况及环境条件,因地制宜、节约用地,并结合运行、检修和安装的要求,通过技术经济比较予以确定,再确定配电装置布置形式时,必须满足下列四点要求
(1)节约用电
(2)运行安全和操作巡视方便
(3)便于检修和安装
(4)节约三材、降低造价7.1.2.设计要求
(1)满足安全净距要求
(2)施工、运行和检修的要求
(3)噪声的允许标准和限制措施
(4)静电感应的场强措施和限制措施
(5)电晕无线电干扰的特征和控制7.260KV配电装置根据本厂情况,结合配电装置要求选用普通中型配电装置为了提高普通中型布置的效果,对于布置的隔离开关选用GW4型隔离开关8继电保护和自动装置的规划8.1总则
8.
1.1继电保护和安全运行的自动装置应符合可靠性、选择性、速动性和灵敏性的要求,当确定其配电装置和构成方案时,应考虑以下几个方面的问题
(1)电力设备和电力网的结构特点和运行特点
(2)故障出现的概率和可能出现的结果
(3)电力系统近期发展的情况
(4)经济的合理性
(5)国内、外的经验
8.1.2继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分,它应满足电力网的结构和厂站主接线要求和厂站运行方式的灵活性8.2一般规定
8.
2.1电力系统中的电力设备和线路,应装设在短路故障和异常运行的保护装置上,电力设备和线路故障和异常运行装置应有主保护,必要时可增设辅助设备;
8.
2.2继电器应满足可靠性、速动性、灵活性和选择性;
8.
2.3制定保护配制方案时,对稀有故障,根据对电网影响程度和后果应采取相应措施,保护能按要求切除;
8.
2.4在各保护装置接于LH二次绕组本身时,应考虑到既要消除死区,同时又要尽可能减轻本身故障所产生的影响;
8.
2.5当采用后备方式时,变压器或电抗器后面发生短路,以及在电路助增作用很大的相邻线路上发生短路的情况下,如果为了满足相邻保护区末端短路时的灵敏性的要求,将使保护过分复杂或在技术上难以实现,可以缩小后备作用的范围;
8.
2.6电力设备或电力网的保护装置,除预先规定以外,都不允许系统因震荡引起的误动作;
8.
2.7正常情况下,当电压互感器的二次回路或其他故障能使保护误动作时,应装设线路闭锁或其他措施8.3发电机保护发电机是电力系统最重要的设备之一,发电机的安全运行对保证电力系统的稳定运行和电能质量起着决定性作用机组容量越大,其作用越重要因此,必须针对发电机可能发生的各种不同故障和不正常的运行状态配置100MW以下发电机应装设下列故障及异常运行保护装置
(1)定子绕组相间短路保护
(2)定子绕组接地保护
(3)定子绕组匝间短路保护
(4)发电机外部相间短路保护
(5)对称过负荷保护
(6)励磁回路一点及两点接地保护上述各项保护,根据故障和异常运行的性质,动作于以下出口方式
(1)停机断开发电机断路器、灭磁、关闭主汽门、锅炉甩负荷;
(2)解列灭磁断开发电机断路器、灭磁、汽机甩负荷、锅炉甩负荷;
(3)解列断开发电机断路器;
(4)母线解列断开分段或母线联络断路器;
(5)信号发出声光信号8.4变压器保护变压器一般装设下列继电保护装置
8.
4.1应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护;
8.
4.2相间短路保护
8.
4.3后备保护
8.
4.4中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护;
8.
4.5过负荷保护;
8.
4.6过激磁保护;8.5发电机变压器组保护50~125MW发电机变压器组保护配置,发电机变压器组由发电机、升压变压器和高压厂用变压器组成,起保护配置如下
8.
5.1升压变压器瓦斯保护;
8.
5.2高压厂用变压器瓦斯保护;
8.
5.3发电机差动保护;
8.
5.4发电机变压器组差动保护;
8.
5.5高压厂用变压器差动保护;
8.
5.6高压厂用变压器过电流保护;
8.
5.7定子绕组接地保护;
8.
5.8定子绕组匝间短路保护;
8.
5.9负序过负荷和过电流保护;
8.
5.10外部短路引起的发电机过电流保护;
8.
5.11定子绕组过负荷保护;
8.
5.12励磁回路一点及两点接地保护;
8.
5.13失磁保护;
8.
5.14转子绕组过负荷保护;
8.
5.15变压器中性点直接接地电力网中外部短路引起的过电流及中性点过电压保护;
8.
5.16升压变压器冷却系统故障保护;
8.
5.17升压变压器油面降低保护;
8.
5.18高压厂用变压器温度保护;
8.
5.19高压厂用变压器冷却系统故障;
8.
5.20发电机断水保护(如发电机为水冷却时)8.6母线保护
8.
6.16~10KV发电机电压母线保护分段母线采用不完全电流差动保护保护由两段组成第一段采用无时限或带时限的电流速断,当灵敏性不符合要求时,可采用电流闭锁电压速断保护;第二段采用过电流保护,当灵敏性不符合要求时,可将一部分负荷较大的配电线路接入差动回路,以降低保护的起动电流
8.
6.260KV母线保护相电流比较式母线差动保护非全相运行保护断路器失灵保护8.7安全自动装置
8.
7.1一般规定
8.
7.
1.1在电力系统中,应装设安全自动装置,以防止系统稳定破坏或事故扩大,造成大面积停电,或对重要用户的供电长时间中断
8.
7.
1.2电力系统安全自动装置,是指在电力网中发生故障或异常运行时,起控制作用的自动装置
8.
7.
1.3安全自动装置因满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求
8.
7.2自动重合闸装置
8.
7.
2.13KV及以上的架空线路和电缆与架空混合线路,在具有断路器的条件下,如用电设备允许且无备用电源自动投入时,应装设自动重合闸装置;
8.
7.
2.2旁路断路器和兼作旁路的母线联络断路器或分段断路器,应装设自动重合闸装置;
8.
7.
2.3低压侧不带电源的降压变压器,可装设自动重合闸装置;
8.
7.
2.4必要时母线故障可采用母线自动重合闸装置其中110KV及以下采用三相一次重合闸方式220KV线路采用三相重合闸装置
8.
7.3自动投入装置应装设备用电源和备用设备的自动投入装置
8.
7.4自动低频减载装置,系统安全自动控制
8.
7.
4.1对功率过剩与频率上升的一侧
(1)对发电机快速减出力;
(2)切除部分发电机;
(3)短时投入电气制动
8.
7.
4.2对功率缺额或频率下降的一侧
(1)切除部分负荷;
(2)将发电机组快速减出力;
(3)将发电机快速由调相改发电运行,快速起动备用机组等
8.
7.
4.3在预定地点将系统解列
8.
7.
4.4断开线路串联补偿的部分电容器
8.
7.
4.5快速控制静止电压补偿
8.
7.
4.6直流输电系统输送容量的快速调制
8.
7.5自动准同步装置
8.
7.6自动调节励磁装置发电机均应装设自动调节励磁装置,汽轮发电机还应装设继电强行励磁装置,发电机的自动调节励磁装置,应接到机端电压互感器上基本要求
8.
7.
6.1在正常工作情况下,能根据机端电压变化自动改变励磁电流;
8.
7.
6.2自动励磁调节器能稳定分配机组间的无功负荷;
8.
7.
6.3电力系统发生事故时,导致电压降低时,励磁系统应有很快的响应速度和足够大的强励相值电压以强行励磁;
8.
7.
6.4装置要简单、可靠、动作要迅速,调节过程要稳定
8.
7.7自动灭磁装置
8.
7.
7.150MW的发电机采用对电阻放电的灭磁方式,或采用对消弧栅放电的灭磁方式;励磁机励磁回路内采用串联接入电阻的方式
8.
7.
7.2300MW的发电机、励磁机励磁回路,采用对电阻放电逆变灭磁、非线性电阻灭磁等灭磁方式为了分析电力系统事故及继电保护和安全自动装置在事故过程中的动作情况,以及为迅速判定线路故障点的位置,装设故障录波器或其它类型的自动故障记录装置300MW的发电机,应具有故障时的事件顺序记录9发电厂和变电所的防雷保护9.1发电厂和变电所的雷害来源
9.
1.1.雷直击发电厂、变电所
9.
1.2.沿线路向发电厂、变电所入侵的雷电波9.2发电厂、变电所直击雷防护的基本原则
1.所有户外配电装置,较高建筑物以及易燃易爆装置,都应处于避雷针的保护范围之内,以免直接受到雷击
2.被保护物之间应有一定距离,以免雷击避雷针时造成反击,即从避雷针至被保护设备发生放电对于60KV及以上的配电装置,由于绝缘水平较高,不易造成反击,为了降低造价并便于布置,可将避雷针装设在门型构架上发电厂的主厂房上一般不装设避雷针,以免发生感应或反击使继电保护动作或造成绝缘损坏但在变压器门型构架上,不得装设避雷针3.确定避雷针的布置时,首先应考虑利用照明塔,同时满足避雷针与配电装置带电部分在地中和空气中应有最小距离的要求即每支避雷针距离构架为5m以上,其接地线在地下与设备接地线在地下与设备接地线相距3m以上9.3避雷针的设计1.单支避雷针保护范围当h≥h/2时,r=h-hp当h≤h/2时,r=(
1.5h-2h)pr———保护半径(m)h———被保护物高度(m)h———避雷针高度(m)注当针高h≤30m时,p=1;当30m≤h≤120m时,p=
5.5/可按下式计算2.两支等高避雷针联合保护范围为确定两针之间的保护范围,须先求出圆弧最低点O处的高度,h可按下式计算h=h-D/7pD———两针间距离(m)在O—O`中,高度为h的水平面上保护范围的一侧宽度可按下式计算b=
1.5h-h注两针间的距离必须小于7hp,当被保护物高度为h时,两针间的距离必须小于7h-hp三支针形成的三角形的外侧保护范围,应分别按两支等高针的计算方法确定如在三角形内被保护物高度水平面上,各相邻避雷针保护范围的一侧最小宽度b≥0时,则全部面积受到保护四针及以上时,可以三针三针分别验算9.4避雷器的设计
1.在选用避雷器时,应保证避雷器安装点的工频电压升高在任何情况下都不会超过灭弧电压,否则避雷器可因不能灭弧而爆炸110KV及以上中性点接地系统的避雷器,其灭弧电压应不低于系统最大工作线电压的80%
2.避雷器的配置
(1)配电装置的每组母线上应装设避雷器,但进出线都装设避雷器时除外
(2)220KV及以上变压器到避雷器的距离超过允许值时,应在变压器附近增设一组变压器
(3)三绕组变压器低压侧的一相上应装设一台避雷器
(4)单元界线的发电机出现宜装一组避雷器
(5)发电厂变电所35KV及以上电缆进线段在电缆与架空线路连接处应装设避雷器9.5本厂避雷针的选择因为本厂高压配电装置选择普通中型布置方式,因此变电所长、宽均确定长度为m;宽度为83m因此划分为两个直角边分别为83m和73m的直角三角形可知第三边为
110.5m假设≤30m,因此=1取最长的边计算当=0,m因为要留出一定裕度,所以取=26因为≤,所以=(
1.5—2)=
1.5m1)m因为≥,所以2)m因为≥,所以3)m因为≥,所以因此选择六根针高为26m的避雷针满足保护要求第二部分计算书2短路电流计算2.1系统各元件参数的计算取=100MVA、==
1.
05、=
0.4Ω/km系统==变压器==线路==发电机===网络图网络化简及短路总的计算2.2求短路点的短路电流转移电抗计算电抗和0.5s标幺值
7.
8791.
0474.006有名值
103.
3138.
09145.742s标幺值
2.
0061.
2792.795有名值
110.
2946.
53101.684s标幺值
2.
1191.
2792.512有名值
116.
5046.
5391.392.3求短路点的电流0.5s标幺值
3.
0994.006有名值
28.
409.1782s标幺值
2.
6072.795有名值
23.
896.404s标幺值
2.
4622.512有名值
22.
565.7552.4加装限流电抗器之后的短路计算2.4.1加装限流电抗器之后的网络图如(图2.4.1)图2.4.12.4.2计算短路点的短路电流图2.4.2图2.4.3图2.4.4查表得0s2s4s标幺值
5.
4322.
6072.462有名值
49.
7823.
8922.56标幺值
8.
9632.
7952.512有名值
16.
435.
1234.604=
66.212.4.3计算短路点的短路电流图2.4.5图2.4.6图2.4.70s2s4s标幺值
3.
0672.
18052.2665有名值
168.
64119.
90124.63标幺值
4.
0252.
4412.391有名值
22.
1313.
4213.15标幺值
10.
162.
7822.498有名值
55.
8715.
3013.752.5避雷器的选择为本厂高压配电装置选择普通中型布置方式,因此变电所长、宽均确定长度为m;宽度为83m因此划分为两个直角边分别为83m和73m的直角三角形可知第三边为
110.5m假设≤30m,因此=1取最长的边计算当=0,m因为要留出一定裕度,所以取=26因为≤,所以=(
1.5—2)=
1.5m1)m因为≥,所以2)m因为≥,所以3)m因为≥,所以因此选择六根针高为26m的避雷针满足保护要求总结时光飞逝,岁月如梭大学四年眨眼之间就过去拉,毕业设计也已经结束了,回头想想这短短的几周时间真的令人难忘!是忙碌、是充实,更多的是团结在设计开始之前,我曾去过清河电厂实习,了解了关于电厂的许多发电机、变压器、主接线等知识,以为设计不会像想象中的那么难,但是真的做起来才知道并非易事,整个设计都是以“提出问题——分析问题——解决问题”这样的程序完成的在指导教师卢颖的严格要求下,我的全部毕业设计都独立完成,遇到问题向老师请教,全面地、系统地、完整地把我大学四年来所学的联系起来,把自己的理论专业知识系统化,更重要的是使自己在工作之前有了一个更大的进步本次设计的难点,我个人认为在于主接线、电气设备的选择以及短路计算上,但是在指导老师的鼓舞和关心下使我坚定了一种成功的信念,我在不断的查阅相关手册和专业书籍的过程中克服了一个个难题在这里我要感谢我大学里所有的老师,是他们让我悔恨曾经浪费的光阴,也告诉了我最可怕的不是我们的敌人,而是不能战胜自我以后,我的路还很长,我会继续努力,踏踏实实的工作、学习,最终达到我理想的彼岸来报答我的父母和恩师们!通过本次毕业设计,使我知道自己还有许许多多要去学习,对与即将毕业的我来说,这次设计给了我最好的启示无论什么时候都不应该丢掉学习,应该去不断的深造自己,这样才会跟得上发展如此之快的社会毕业设计不但使我的理论水平有了很大的提高,同时使我进一步地掌握了专业知识,当然这也是留给大学的最后一件值得珍惜和有成就感的事情致谢在我的毕业设计完成之际,我首先要感谢我的指导教师卢颖老师在整个设计过程中,她不仅严格要求我,还在我的设计遇到困难时及时的帮助我解决问题,并传授我各种宝贵的经验,使得我的设计可以顺利的进行在此我要向他诚挚的说一声,谢谢您!此外,我还要向四年来教育、关心过我的电气工程学院的老师们表示深深的谢意和诚挚的祝福本篇论文在老师指导下,还有同学的帮助下经过多次修改,补充,现已成稿但本人水平有限,难免会在某些地方有错误和遗漏,敬请各位老师批评和指正参考文献
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1.14x50MW火力发电厂电气主接线图A
1.24x50MW火力发电厂电气部分60KV配电装置平面图A
1.34x50MW火力发电厂电气部分60KV配电装置进、出线断面图A
1.44x50MW火力发电厂电气部分60KV配电装置防雷保护图学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果尽我所知,除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式注明并表示感谢本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担学位论文作者(本人签名)年月日学位论文出版授权书本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》以下简称“章程”,愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊(光盘版)电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版,并同意编入CNKI《中国知识资源总库》,在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播,同意按“章程”规定享受相关权益论文密级□公开□保密(___年__月至__年__月)保密的学位论文在解密后应遵守此协议作者签名_______导师签名______________年_____月_____日_______年_____月_____日独创声明本人郑重声明所呈交的毕业设计论文,是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本设计(论文)不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明本声明的法律后果由本人承担 作者签名:二〇一〇年九月二十日 毕业设计(论文)使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版,同意学校保存学位论文的印刷本和电子版,或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计(论文);同意学校在不以营利为目的的前提下,建立目录检索与阅览服务系统,公布设计(论文)的部分或全部内容,允许他人依法合理使用(保密论文在解密后遵守此规定) 作者签名:二〇一〇年九月二十日致谢时间飞逝,大学的学习生活很快就要过去,在这四年的学习生活中,收获了很多,而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的首先非常感谢学校开设这个课题,为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验,奠定了基础本次毕业设计大概持续了半年,现在终于到结尾了本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验经过这次毕业设计,我的能力有了很大的提高,比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步这期间凝聚了很多人的心血,在此我表示由衷的感谢没有他们的帮助,我将无法顺利完成这次设计首先,我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导,在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导,为我理清了设计思路和操作方法,并对我所做的课题提出了有效的改进方案郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象从他身上,我学到了许多能受益终生的东西再次对周巍老师表示衷心的感谢其次,我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求,感谢他们对我学习上和生活上的帮助,使我了解了许多专业知识和为人的道理,能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量另外,我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持,与他们一起学习、生活,让我在大学期间生活的很充实,给我留下了很多难忘的回忆最后,我要感谢我的父母对我的关系和理解,如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持,我将无法顺利完成今天的学业四年的大学生活就快走入尾声,我们的校园生活就要划上句号,心中是无尽的难舍与眷恋从这里走出,对我的人生来说,将是踏上一个新的征程,要把所学的知识应用到实际工作中去回首四年,取得了些许成绩,生活中有快乐也有艰辛感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲,对我成长的关心和爱护学友情深,情同兄妹四年的风风雨雨,我们一同走过,充满着关爱,给我留下了值得珍藏的最美好的记忆在我的十几年求学历程里,离不开父母的鼓励和支持,是他们辛勤的劳作,无私的付出,为我创造良好的学习条件,我才能顺利完成完成学业,感激他们一直以来对我的抚养与培育最后,我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励,给了我很多解决问题的思路,在此表示衷心的感激老师们认真负责的工作态度,严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅他无论在理论上还是在实践中,都给与我很大的帮助,使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助,感谢他耐心的辅导在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助,帮助解决了不少的难点,使得论文能够及时完成,这里一并表示真诚的感谢。