还剩124页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
继续教育学院毕业设计说明书300MW火力发电厂电气部分设计毕业设计(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TOC\o1-3\h\z\u摘要6ABSTRACT7第1章绪论
81.1设计在工程建设中的作用
81.2设计工作应遵循的主要原则
81.3设计的基本程序8第2章电气主体接线的方案论证及设计
102.16~220KV主接线
102.
1.1单母线接线如图2-
1102.
1.2单母线分段接线如图2-
2112.
1.3双母线接线如图2–
3132.
1.4双母线分段接线如图2-
4152.
1.5增设旁路母线或旁路隔离开关的接线
152.
1.6变压器—线路单元接线如图2-
8182.
1.7桥形接线如图2-
9192.
1.8角形接线(如图2-10)
202.2主接线设计22第3章厂用电接线设计
263.1厂用电压等级
263.
1.1厂用电负荷分类
263.
1.2厂用电压等级
263.2厂用电设计原则
273.
2.1接线要求
273.
2.2设计原则
273.
2.3厂用电源
283.3高压厂用工作电源引线方式
303.
3.1备用电源的数量
323.
3.2厂用备用电源的获得
323.
3.3备用电源引线方式
333.
3.4备用电源与厂用母线的连接方式33第4章主变压器的选择
364.1主变压器台数的确定
364.2主变压器的容量确定
364.3变压器型式的选择36第5章火力发电厂短路电流计算
405.1110~220KV系统短路电流的计算
405.
1.1短路计算的意义
405.
1.2短路计算的目的
405.
1.3短路计算的内容
405.
1.4基本假定
405.
1.5短路计算的方法
415.
1.6电抗图及电抗计算
415.
1.7220KV母线上发生短路时(d2点)的计算
435.
1.8110KV母线发生短路时(即d1点)的短路计算
485.
1.9发电机-双绕组变压器发电机出口短路时(即d3点)的短路计算
535.
1.10发电机-三绕组变压器发电机出口短路时(即d4点)的短路计算
575.26KV厂用电系统的短路电流计算
625.
2.1三相短路电流周期分量的起始值
625.
2.2短路冲击电流64第6章电气设备的选择
676.1断路器和隔离开关的选择
676.
1.1220kv侧高压断路器的选择
686.
1.2110KV侧高压断路器的选择71第1章73第1章73第1章73第1章73第1章73第1章73第1章73第7章3s73第8章4s73第1章73第1章73第1章
738.1220kv侧隔离开关的选择76参考文献118致谢120附录A121摘要毕业设计是对所学知识的一次综合性运用,能够加深我们对基础知识的理解,为以后的工作打下良好基础本设计严格遵循发电厂电气部分的设计原则,主要介绍了发电厂电气一次部分设计的基本知识,包括设计原则、步骤和计算方法等通过对电气主接线的设计和计算、厂用电的设计、短路电流的计算、电气设备的选择和校验以及配电装置的设计,简要完成了对所给(3×100MW)凝汽式发电厂的电气一次部分的设计关键词火力发电厂;电气部分;供配电;主接线设计ABSTRACTThegraduationprojectistostudiestheknowledgeacomprehensiveutilizationcandeepenustotheelementaryknowledgeunderstanding;willbuildthegoodfoundationforthelaterwork.Apowerplantwiringrefersistotheuserpowersupplypart.Amongthemforeignpowersupplypartialnamesprimarilywiring.Thepartwhichsuppliespowertoiniscalledthefactoryforthepowerplantproductionandstaffslifetostanduseselectricitythewiring.Thereforecarriesonthesciencetoitthedesigntohavethenecessityverymuch.Thisdesignstrictlyfollowsthepowerplantelectricitypartialprincipleofdesignmainlyintroducedpowerplantelectricitypartialdesignselementaryknowledgeincludingprincipleofdesignstepandcomputationalmethodandsoon.Throughdesignandcomputationshort-circuitcurrentcomputationelectricalequipmentchoiceandverificationaswellaspowerdistributionequipmentdesignwhichtotheelectricalhostwiringdesignandthecomputationthefactoryuseselectricitybrieflycompletedtohasgiven3×100MWpowerplantelectricalpartialdesigns.KEYWORDS:Thermalpowerplant;Theelectricityarepartial;Forpowerdistribution;Mainwiringdesign.第1章绪论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
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第2章电气主体接线的方案论证及设计发电厂的电气主接线是高压电器设备通过接线组成的汇集分配和输送电能的电路主接线代表了发电厂电气部分的主体结构是电力系统网络结构的重要组成部分它对电气设备选择,配电装置的布置及运行的可靠性和经济性等都有重大的影响本章将先对6~220KV高压配电装置的接线分别作以介绍,再结合本次设计的要求选择合适的、经济的主接线
2.16~220KV主接线6~220KV高压配电装置的接线分为1有汇流母线的接线单母线、单母分段、双母线、双母分段、增设旁路母线或旁路隔离开关等2无汇流母线的接线高压的---线路单元接线.桥形接线角形接线等6~220KV高压配电装置的接线方式,决定与电压等级及出线回路数按电压等级的高低和回路数的多少,有一个大致的适合范围
2.
1.1单母线接线如图2-1图2-1单母线接线方式紧靠母线W的隔离开关QS2称作母线隔离开关,靠近线路侧的QS1为线路隔离开关,QF为断路器EQS为接地开关(又称接地刀闸),当检修电路和设备是闭合,现以馈线1为例说明运行操作是应严格遵守的操作顺序对馈线1送电时,应先合上QS2和QS1再投入QF2;对馈线1断电时,先跳开QF2再拉开QS1和QS21优点接线简单清晰、设备少、操作方便;隔离开关仅在检修设备时作隔离电压用,不担任其它任何操作,使误操作的可能性减少;此外,投资少、便于扩建2缺点不够灵活可靠,任意元件的故障或检修,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各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到非故障段的供电3适用范围一般只适用于一台发电机或一台变压器的以下三种情况
1、6~220KV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数不超过3回;
3、110~220KV配电装置的出线回路数不超过2回
2.
1.2单母线分段接线如图2-21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条回路,有两个电源供电;
2、当一段母线发生故障,分断断路器会自动将故障段切除,保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电
(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回及以上时;
2、35~63KV配电装置出线回路数为4~5回时;
3、110~220KV配电装置出线回路数为3~4回时图2-2单母线分段接线
2.
1.3双母线接线如图2–3图2–3双母线接线(TQF-母线联络断路器)双母线接线,其中一组为工作母线,一组为备用母线,并通过母线联路断路器并联运行,在进行倒闸操作时应注意,隔离开关的操作原则是在等电位下操作或先通后断如检修工作母线时其操作步骤是先合上母线断路器TQF两侧的隔离开关,再合上TQF,向备用线充电,这时两组母线等电位为保证不中断供电,应先接通备用母线上的隔离开关,再断开工作母线上隔离开关完成母线转换后,再断开母线断路器TQF及其两侧的隔离开关,即可对原工作母线进行检修
(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致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单位电源和负荷均匀分配,不会引起原有回路的停电当有双回架空线路时,可以顺序布置,以至接线不同的母线短时不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越
4、便于实验当个别回路需要单独进行实验时,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加一组母线隔离开关
2、当母线故障或检修是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要隔离开关和短路器之间装设连锁装置3适用范围当出线母线数式母线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,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—220KV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数超过8回路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110—220KV配电装置,在系统中居重要地位出线回路在4回路以上时
2.
1.4双母线分段接线如图2-4图2-4双母线分段接线220KV进出线回路数较多双母线需要分段其分段原则是
1、当进线回路数为10~14时在一组母线上用断路器分段;
2、当进线回路数为15回及以上时,两组母线均用断路器分段;
3、在双母线接线中均装设两台母联兼旁断路器;
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
2.
1.5增设旁路母线或旁路隔离开关的接线为了保证采用单母线分段或双母线的配电装置在进出断路器检修时包括其保护装置的检修和调试不中断对用户供电可增设旁路母线或旁路隔离开关一旁路母线的三种接线方式有专用旁路断路器如图2-5旁路母线经旁路隔离开关BQS与每一条线路连接正常运行时,BQF,BQS断开当检修某出线短路器QF时,先闭合BQS和BQF两侧的隔离开关,再闭合BQF,然后断开QF及其两侧隔离开关QS1和QS2,即在检修期间,由专用旁路断路器取代该出线断路器,继续供电图2-5带旁路母线的单母线接线2母线断路器兼作旁路断路器如图2-6图2-6母线断路器兼作旁路断路器不设专用旁路断路器而以母联断路器兼作旁路断路器用
1、优点:节约专用旁路断路器和配电装置间隔
2、缺点:当进出线断路器检修时,就要用母联断路器代替旁路断路器双母线或单母线,破坏了双母线固定接线的运行方式,增加了进出线回路母线隔离开关的倒闸操作3分段断路器兼作旁路断路器(如图2-7)如图2-7分段断路器兼作旁路断路器对于单母线分段接线可采用如图2-7所示的以分断路器BQF兼作旁路断路器的常用接线方案正常时旁路母线不带电当OQF作为分段断路器时,OQF投入,隔离开关QS1和QS2闭合,QS3,QS4,QS5断开当OQF用作旁路断路器时,若检修接在I段母线出线上的断路器,应将QS1,QS4和OQF闭合,即将旁路母线BW接至I段母线;若检修接在II段母线出线中的断路器,应闭合QS2,QS3,OQF,将BW接至II段母线二旁路母线或旁路隔离开关的设置原则1110~220KV配电装置110~220KV线路输送功率较多,送电距离较远,停电影响较大,并且110KV及220KV少油断路器平均每台每年检修时间均需5天及7天停电时间较长因此,一般需设置旁路母线或旁路隔离开关26~10KV配电装置一般不设旁路母线,也不设旁路隔离开关
2.
1.6变压器—线路单元接线如图2-8发电机和变压器直接连接成一个单元组成发电机-变压器组称为单元接线图2-8单元接线图(a)发电机-双绕组变压器组成的单元接线.因发电机和变压器不可能单独工作在两者之间可不装设断路器为调试发电机方便可装设隔离开关图b、c发电机-自耦变压器或三绕组变压器组成的单元接线由于发电机停止工作时,还必须保持高压和中压电网之间的联系,因此在发电机和变压器之间装设开关电器图d为发电机-变压器-单元接线这种接线适宜一机、一变、一线的厂站,可以省去电厂的高压配电装置,使用设备最少,运行简易1优点接线最简单设备最少,不需高压配电装置2缺点线路故障或检修时,变压器停运;变压器故障或检修时线路停运3适用范围
1、只有一台变压器和一回线路时
2、当发电厂内不设高压配电装置直接将电能送至系统枢纽变电所时
2.
1.7桥形接线如图2-9图2-9桥形接线当只有两台变压器和两条输电线路时,可采用桥形接线,分为内桥与外桥形两种接线
(一)内桥形接线
(1)优点高压断路器数量少,四个回路只需三台断路器
(2)缺点
1、变压器的切除和投入较复杂,需动作两台断路器,影响一回线路的暂时停运
2、桥连断路器检修时,两个回路需解列运行
3、出线断路器检修时,线路需较长时期停运为避免此缺点,可加装正常断开运行的跨条,为了轮流停电检修任何一组隔离开关,在跨条上须加装两组隔离开关桥连断路器检修时,也可利用此跨条
(3)适用范围适用于较小容量的发电厂、变电所,并且变压器不经常切换或线路较长,故障率较高情况
(二)外桥形接线
(1)优点同内桥形接线
(2)缺点
1、线路的切除和投入较复杂,需动作两台断路器,并有一台变压器暂时停运
2、桥连断路器检修时,两个回路需解列运行
3、变压器侧断路器检修时,变压器需较长时间停运为避免此缺点,可加装正常断开运行的跨条,桥连断路器检修时,也可利用此跨条
(3)适用范围适用于较小容量的发电厂、变电所,并且变压器切换或线路较短时,故障率较少情况此外,线路有穿越功率时,也宜采用外桥形接线
2.
1.8角形接线(如图2-10)多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形,是单环形接线为减少因断路器检修而开环运行的时间,保证角形接线运行可靠性,以采用3~5角形接线为宜,并且变压器与出线回路宜对角对称分布
(一)优点
1、投资少,平均每回只需装设一台断路器
2、没有汇流母线,在接线的任一段上发生故障,只需切除这一段及与其相连接的元件,对系统运行的影响较小
3、接线成闭合环形,在闭环运行时,可靠性灵活万籁俱寂较高
4、每回路由两台断路器供电,任一台断路器检修,不需中断供电,也不需旁路设施隔离开关只作为检修时隔离之用,以减少误操作的可能性
5、占地面积少多角形接线占地面积约是普通中型双母线带旁路母线的40%,对地形狭窄地区和地下洞内布置较合适
(二)缺点
1、任一台断路器检修,都成开环运行,从而降低了接线的可靠性因此,断路器数量不能多,即进出线回路数受到限制
2、每一进出线回路都江堰市连接着两台断路器,每一台断路器又连着两个回路,从而使继电保护和控制回路较单、双母线接线复杂
3、对调峰电站,为提高运行可靠性,避免经常开环运行,一般开、停机需由发电机出口断路器承担,由此需要增设发电机出口断路器,并增加了变压器空载损耗
(三)适用范围适用于最终进出线为3~5回路的110KV及以上配电装置不宜用于有再扩建可能的发电厂,变电所中图2-10角形接线
2.2主接线设计本次设计题目为3×100MW火力发电厂电气部分设计因为电厂为3台100MW的汽轮发电机组所以主变压器选用3台本电厂有220KV和110KV两级电压与系统连接220KV出线有4回,每回出线最大输送容量为50MVA110KV出线有3回,每回出线输送容量为35MVA依据资料与数据可以设定两个技术上可能实现的方案两种方案如下第一种方案是
10.5KV侧采用单元接线,110KV侧采用单母线分段带专用旁路器,220KV侧采用双母线设计其主接线如图2-11所示图2-11第一种方案主接线图第二种方案是
10.5KV侧采用单元接线,110KV侧采用单母分段线分段断路器兼作旁路断路器,220KV侧采用双母线带旁路其主接线如图2-12所示图1-12第二种方案主接线图现对这两个方案进行综合比较(如表2-1)表2-1方案比较方案项目方案一方案二可靠性1)220KV接线简单,设备本身故障率少;2)220KV故障时,停电时间较长1)220KV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)220KV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3)110KV操作过程复杂1)各电压级接线方式灵活性都好;2)220KV电压级接线易于扩建和实现自动化3)110KV操作过程相对简单经济性1)220KV设备相对少,投资小;2)110KV增加了一台旁路断路器的投资1)220KV设备相对多,投资较大;2)110KV设备少,投资小鉴于本电厂有两种电压级,且机组容量为125MW以下,我们采用两台三绕组变压器与两种升高电压母线连接另外一台变压器选用双绕组变压器只与220KV母线连接,这样布置能使电源和线路功率均衡地分配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,现确定第二方案为设计最终方案
(一)220KV出线有四回,每回出线最大输送容量为50MVA根据第一节对各种接线形式的适用范围的介绍,220KV侧可以用单母分段接线或者双母线接线形式双母线接线较单母线接线有供电可靠,调度灵活便于扩建等优点在大中型发电厂和变电站广为采用所以220KV侧我们采用双母线接线型式
(二)110KV侧出线有三回每回出线最大输送容量为35KV,根据对各种接线形式的适用范围的了解,110KV侧可以采用单母线分段或3~5角形接线但由于3-5角形不宜用于有扩建裕量,这样3-5角形接线型式不作为首选为了克服单母分段接线当一段母线或母线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的缺点,可增设旁路母线或旁路隔离开关旁路母线有三种接线方式根据第一节介绍的旁路母线或旁路隔离开关的设置原则,110~220KV线路输送功率较多,送电距离较远停电影响较大并且110及220KV少油断路器平均每台每年检修时间均需5~7天,停电时间较长因此,一般需设置旁路母线或旁路隔离开关设置旁路母线时,首先采用以母联或分断断路器兼作旁路断路器由于110KV侧我们采用单母线分段型式接线,所以旁路母线接线采用分段断路器兼作旁路断路器接线第3章厂用电接线设计发电厂在启动、运转、停役、检修过程中,有大量由电动机拖动的机械设备,用以保证机组的主要设备(如锅炉、气轮机或水轮机、发电机等)和输煤、碎煤、除灰、除尘及水处理的正常运行这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明用电设备等都属于厂用负荷,总的耗电量,统称为厂用电厂用电设计按照运行,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
3.1厂用电压等级
3.
1.1厂用电负荷分类厂用电负荷,按GB50052—1995《供配电系统设计规范》规定,根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响程度分为三类一类负荷一类负荷为中断将造成人身伤亡者,或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者,如重大设备损坏、重大产品报废、国民经济中重点企业的连续生产过成被打乱需长时间才能恢复等二类负荷二类负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者,如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过成被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等
(3)三类负荷三类负荷为一般负荷,所有不属于上述
一、二类负荷者均属于三类负荷
3.
1.2厂用电压等级火力发电厂采用3KV、6KV、和10KV作为高压厂用电,在满足技术要求的前提下,优先采用较低的电压,以获得较高的经济效益按发电机容量,电压决定高压厂用电的原则如下
1、容量60MW及以下,发电厂电压
10.5KV时,可采用3KV
2、容量100~300MW,当采用6KV
3、容量300MW以上,当技术经济合理时,可采用两种高压厂用电压本次设计发电机容量为100MW高压厂用电采用6KV,这也刚好适用本次设计中高压厂用负荷的电压等级由于本次设计厂用负荷不涉及低压负荷,所以低压厂用电部分不作为本次设计的内容
3.2厂用电设计原则
3.
2.1接线要求
(1)各机组的厂用电系统应是独立的特别是200MW及以上机组,应做到这一点
(2)全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线
(3)充分考虑发电厂正常、事故、检修、启动等运行方式下的供电要求,尽可能地使切换操作简便,启动(备用)电源能在短时内投入
(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,也便于过渡,尽量减少改变接线和更换设置
(5)200MW及以上机组应设置足够容量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
3.
2.2设计原则厂用电的设计原则与主接线的设计原则基本相同,主要有
(1)接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电,使发电厂主机安全运转
(2)接线应灵活的适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求
(3)厂用电源的对应供电性
(4)设计还应适当注意其经济性和发展的可能性并积极慎重的采用新技术、新设备,使厂用电接线具有可行性和先进性
(5)在设计厂用电接线时,还应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引线和厂用电接线形式等问题,进行分析和论证
3.
2.3厂用电源发电厂的厂用电源,必须供电可靠,且能满足各种工作要求,除应满足具有正常的工作电源外,还应设置备用电源、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本设计中每台发电机从各单元机组的变压器低压侧接引一台高压工作厂用变压器作为6KV厂用电系统的工作电源为了能限制厂用电系统的短路电流,以便是6KV系统能采用轻型断路器,并能保证电动机自启动时母线电压水平和满足厂用电缆截面等技术经济指标要求,高压工作厂用变压器选用分裂变压器,其低压分裂绕组分别供6KV两个分段厂用母线为满足机组启动时厂用电供电和作为高压工作变压器的备用,每两台机组配备一台启动备用变压器启动备用变压器电源引自升高电压母线,采用明备用方式厂用电接线图如图3-1所示图3-1厂用电接线图
3.1厂用母线分段目前,火力发电机组的高、低压厂用电系统均采用单母线,其分段情况如表3-1所示锅炉容量(t/h)高压厂用电母线低压厂用电母线独立供电的主厂房照明母线段数说明段数说明段数说明65两炉合用一段母线或将一段母线用隔离开关分为两个半段两炉合用一段母线适用于无锅炉的1类负荷的情况,并以刀开关将该母线分为两个半段120~220每炉一段每炉一段适用于接有机炉1类负荷的情况,并以刀开关将该母线分为两个半段两台机组设一段每段母线有一台照明变压器供电,两台照明变压器互为备用400~670每炉两段两段母线可由一台变压器供电,两套辅机电动机分别连接在两段母线上每炉两段用高压母线1类负荷较少时也可用一段母线,并以刀开关将该母线分为两个半段每台机组一段≧1000每一级高压厂用母线应为两段每炉两段每段母线由一台变压器供电表3-1按锅炉容量决定的厂用母线段数我国常采用的气轮机,锅炉容量对照表3-2由表查得汽轮机输出功率为100MW时对应的锅炉容量为410t/h对应于表3-1中,高压厂用电母线分段型式为每炉两段,两段母线可由一台变压器供电,两套辅机电动机分别连接在两段母线上表3-2汽轮机、锅炉容量对照表汽轮机输出功率(MW)6122550100125200300600锅炉容量(t/h)3565130220410400670~1000~2000参数
3.8MPa450℃
3.8MPa450℃
3.8MPa450℃
9.8MPa540℃
9.8MPa540℃
13.7MPa555/555℃
13.7MPa540/540℃
16.7~
17.4MPa540/540℃
17.4~
18.2MPa540/540℃高压厂用母线的接线方式(如图3-2)所示图3-2一炉两段由同一台变压器供电,每段有备用电源
3.3高压厂用工作电源引线方式高压厂用工作电源应由发电机电压回路引接尽量满足炉、机、电的要求当有发电机电压母线时高压厂用工作电源一般由该发电机所连接的主母线段上引线,如图3-3所示图3-3从发电机电压母线引出厂用工作电源当发电机和主变压器成单元连接时高压厂用工作电源一般由主变压器低压侧引接供给该机组的厂用负荷如图3-4所示图3-4从发电机出口引出厂用工作电源
3.2厂用备用电源的相关设计火力发电厂一般均设置备用电源备用电源的引接应保证其独立性避免与厂用工作电源由同一电源处引接,并有足够的供电容量
3.
3.1备用电源的数量高、低压备用电源的数量如表3-3所示表3-3高、低压备用电源的数量电厂类型高压厂用备用电源低压厂用备用电源一般电厂与第六个工作电源同时设置第二个备用电源与第八台低压厂用工作变压器同时设置第二个备用电源单元控制的100~125MW机组与第五个工作电源同时设置第二个备用电源与第八台低压厂用工作变压器同时设置第二个备用电源200MW机组三台机组及以下设一个,超过三台时,每两台机组设一个起动(备用)电源两台机组设一台备用变压器300MW机组600MW机组当高压厂用起动(备用)变压器检修时,不应影响机组起停每台机组设一台备用变压器,或采用两台变压器互为备用的方式查上表所得单元控制的100~125MW机组,高压厂用备用电源与第5个工作电源同时设置第2个备用电源由于本发电机只有3个工作电源所以不必要设第2个备用电源所以备用电源只需一个
3.
3.2厂用备用电源的获得厂用电源的备用可以有两种方式,即暗备用和明备用暗备用是指在正常运行中,所有厂用电电源都投入工作,没有明显断开的备用电源因此,每个厂用电源容量的选择必须大于正常时它所供给负荷的功率图3-5所示的暗备用方式中,火电厂装有二机二炉厂用母线分为两段,平时两台变压器同时工作,每台变压器均在半负荷下运行,当变压器B-1B-2故障时,断路器QF
1、QF2跳闸,OQE自动接通,此时两段负荷由变压器B-2负担明备用是正常运行中专设一台厂用变压器作为备用电源,当任一台厂用工作变压器检修或故障以及机、炉起、停用时,可将厂用电设备的正常工作备用变压器的容量与最大工作变压器的容量相同为了提高厂用电工作的可靠性,需装设备用电源自动投入装置当工作电源发生故障时,工作变压器两侧断路器自动跳闸,备用电源断路器自动合上使备用电源自动投入以迅速恢复厂用电设备的正常工作图3-5具有暗备用的厂用电接线本次设计中我们选用明备用型接线,这样备用变压器的容量与最大工作变压器的容量相同,对变压器的利用率相对暗备用来说高一倍
3.
3.3备用电源引线方式厂内有两级升高电压母线时,备用电源应由与系统有联系的最低电压级母线引出本发电厂与系统有联系的最低电压级母线为110KV母线.所以备用电源由110KV母线侧引出
3.
3.4备用电源与厂用母线的连接方式图3-6一个备用电源与各个厂用母线段的连接方式全厂只有一个高压备用电源时,为了节省电缆和缩小因电缆实验检修时而失去备用的范围采用部分放射和部分串联的方式如图3-6所示每一分支上的母线段数一般为2~4段在备用电源总出口装设隔离开关或刀开关,以便该电源故障或检修时,各母线段可以相互备用第4章主变压器的选择
4.1主变压器台数的确定确定主变压器台数的因素很多,主要取决于该电厂在系统中的重要性并结合电厂本身的装机台数为减少主变压器台数,可考虑采用扩大单元接线一般装机一至三台的小型非骨干电厂以确定一台主变压器为宜,装机四台及以上的小型电厂可考虑确定两台主变压器以满足运行的可靠性和灵活性无调节水库的径流电站,偏僻山区的运输困难的电站可采用两台小容量的变压器并列运行
4.2主变压器的容量确定1)发电机—变压器单元接线中的主变容量应按发电机额定容量扣除本机组厂用电后,留有10%的裕度来确定主变容量一般按变电所建成后5~10年的规划负荷来进行选择,并适当考虑远期10~20年的负荷发展2)高、中压电网的联络变压器应按两级电网正常与检修状态下可能出现的最大功率交换确定容量,其容量一般不应低于接在两种电压母线上最大一台机组的容量3)小型电厂机端电压母线上的升压变压器的容量选择条件为
(1)接于该母线上的发电机处于全开满载状态而母线负荷(包括厂用电)又最小时能将全部剩余功率送出
(2)发电机开机容量最小、母线负荷最大时,经主变压器倒送的功率
(3)两台变压器并列运行互为备用时,其原则与前述联络变压器同由于变压器的检修周期长,而且它可与该母线上的发电机检修相配合,因此不需因检修增加容量
4.3变压器型式的选择1)单相变压器的使用条件一般用三相变压器,单相变压器应用于500KV及以上的发电厂、变电站中2)三绕组普通变压器和三绕组自耦变压器的使用条件使用三绕组变压器比使用两台双绕组变压器经济使用自耦变压器不经济,且自耦变压器只能用于高、中压中性点都有效接地的电网,故其只能用于220KV及以上的发电厂和变电站且自耦变阻抗较小可能使短路电流增加,故应经计算确定3)有载调压变压器的使用条件在电压变化范围大且变化频繁的情况下需使用有载调压变压器有载调压变压器的价格较贵,质量不行大大降低其可靠性,所以应慎用一般中小电厂设立发电机电压母线的,连接该母线与高、中压电网的变压器可能出现功率倒送,为保证母线负荷供电电压质量要求,通常要带负荷调节电压;地方变电站、工矿企业的自用变电站往往日负荷变化幅度很大,要满足电能质量也需带负载调压;330KV及以上的变电站在昼夜负荷变化时高压侧端电压变化很大,为维持中低压电压水平需装设有载调压变压器根据本设计具体情况,应该选择两组变压器,一组为三绕组2台,另一组为双绕组2台本设计中的主变选择如下容量确定公式查《发电厂电气部分课程设计资料》,选定变压器的容量为150MVA由于升压变压器有两个电压等级,所以这里选择两台三绕组变压器和一台双绕组变压器,查《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》选定主变型号为
①双绕组为SFP7-150000/220型主要技术参数如表4-1表4-1技术参数额定容量连接组标号额定电压空载损耗阻抗电压空载电流150000(KVA)高压242±2×
2.5%低压
10.5(KV)140KW
13.0%
0.8%
②三绕组为SFPS-150000/220型主要技术参数如表4-2表4-2技术参数额定容量连接组标号额定电压空载损耗阻抗电压(%)150000(KVA)高压242±2×
2.5%中压121低压
10.5(KV)168KW高中
22.9中低
13.6高低
8.0所以一次性选择两台SFPS7-150000/220型变压器为主变第5章火力发电厂短路电流计算
5.1110~220KV系统短路电流的计算
5.
1.1短路计算的意义在供电系统中,危害最大的故障就是短路所谓短路就是供电系统一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流造成短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏、误操作、雷击或过电压击穿等由于误操作产生的故障约占全部短路故障的70%在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍甚至大几十倍,通可达数千安,短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电动力,并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备和电缆在短路点附近电压显著下降,造成这些地方供电中断或影响电机正常,发生接地短路时所出现的不对称短路电流,将对通信工程线路产生干扰,并且短路点还可使整个系统运行解列
5.
1.2短路计算的目的
(1)对所选电气设备进行动稳定和热稳定校验;
(2)进行变压器和线路保护的整定值和灵敏度计算
5.
1.3短路计算的内容计算发电厂相关节点的三相短路电流
5.
1.4基本假定
(1)正常工作时,三相系统对称运行
(2)所有电源的电动势相位角相同
(3)系统中的同步和异步电机均为理想电机,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;定子三相绕组空间相差1200电气角度
(4)短路发生在短路电流为最大值的瞬间
(5)不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流
5.
1.5短路计算的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”、ish、Ish值I〞——三相短路电流;ish——三相短路冲击电流,用来校验电器和母线的动稳定Ish——三相短路全电流最大有效值,用来校验电器和载流导体的的热稳定Sd——三相短路容量,用来校验断路器和遮断容量和判断容量是否超过规定值,作为选择限流电抗的依据
5.
1.6电抗图及电抗计算由3×100MW火电厂电气主接线图和设计任务书中给出的相关参数可画出系统电抗图如图5-1所示选取基准容量为Sj=100MVAUj=Uav=
1.05UeSj——基准容量(MVA);Uav——所在线路的平均电压(kV)以下均采用标幺值计算方法,省去“*”
1、对于QFN-100-2发电机电抗X7=X8=X12=Xd〞=
0.183×=
0.
1562、SFPZ7-12000/220型双绕组变压器的电抗X11==×=
0.1图5-1式中Uk%——变压器短路电压的百分数(%);Se——最大容量绕组的额定容量(MVA);Sj——基准容量(MVA)
3、SFPSZ7-12000/220型三绕组变压器高压、中压、低压的电抗值X9=X10=(Ud高中%+Ud高低%-Ud中低%)=14+23-
7.0=
0.125X3=X4=Ud高中%+Ud中低%-Ud高低%=14+7-23×=-
0.008X6=X5=Ud高低%+Ud中低%-Ud高中%=23+7-14=
0.
0674、线路阻抗(设计任务书中已给出)X1=
0.12X2=
0.
0685.
1.7220KV母线上发生短路时(d2点)的计算将系统电抗图简化(如图5-2)并计算X13=X11+X12=
0.1+
0.156=
0.256X14=X5+X7=X6+X8=
0.156+
0.067=
0.112X15=X3=-
0.008=-
0.004X16=X9=×
0.125=
0.063X17=X1+X15=
0.12+-
0.004=
0.116X18=X17+X16+=
0.116+
0.063+=
0.244X19=X16+X14+=
0.112+
0.063+=
0.236X20=X2∥X18==
0.053X21=X13∥X19==
0.123短路点短路电流的计算根据任务书的要求系统是在最大运行方式下进行短路计算而且系统为110KV和220KV系统为无穷大容量系统因此对于无限大容量系统Ij=基准电流E∑=1I*〞=I*z=I*∞=;I*z——短路电流周期分量的标幺值;I*〞——0秒短路电流周期分量的标幺值;X*∑——电源对短路点的等值电抗标幺值;I*∞——时间为∞短路电流周期分量的标幺值I2〞=Iz=I∞=Ij2=I*zIj==×=
4.736KA对于有限电源提供的短路电流按下式计算∵Izt=I*zt·Iez=I*zt·火电厂的总容量Se∑=3×=
352.941MVA计算电抗Xjs2=X21=
0.123×=
0.434Xjs——额定容量下的计算电抗;S*∑——各电源合并后总的额定容量(KVA)Iz·ts——ts时刻短路电流周期分量的有效值(kA)查汽轮机运算曲线得0s、2s、4s时I*·0s=
2.35;I*·2s=
2.05;I*·4s=
2.30∴Iz·0s=I*·0s·Iez=
2.35×=
2.336以下同Iz·2s=
2.05×=
1.728Iz·4s=
2.30×=
1.524短路容量Sd·ts=Uav2Iz·tsSd·0s=×230×
2.336=
930.596Sd·2s=×230×
1.728=
688.386Sd·4s=×230×
1.524=
608.314短路电流为I2·0s〞=I2〞+Iz·0s=
4.736+
2.336=
7.072KAI2·2s〞=I2〞+Iz·2s=
4.736+
1.728=
6.464KAI2·4s〞=I2〞+Iz·4s=
4.736+
1.524=
6.26KA短路功率Sd2=Up2·I2·0s〞=×230×
7.072=
2817.285ts时刻短路瞬间短路电流的最大值Im2·0s〞=I2·0s〞=×
7.072=
10.001KAIm2·2s〞=I2·2s〞=×
6.464=
9.141KAIm2·4s〞=I2·4s〞=×
6.26=
8.85KA短路冲击电流ish=Ksh·I2〞
①无限大容量电源查电力工程电气设计手册电气一次部分P141当短路发生在高压母线上取Ksh=
1.85由此可知ishC2=×
1.85×
4.736=
12.391KA
②火电厂取Ksh=
1.90由此可知ishH2=×
1.90×Iz·0s=×
1.90×
2.336=
6.112KA所以短路冲击电流ish2=ishC2+ishH2=
12.391+
6.112=
18.167KA短路全电流最大有效值Ish=I〞·IshC2=I2〞·=
4.736×=
7.405IshH2=Iz·0s·=
2.336×=
3.527Ish2=IshC2+IshH2=
7.405+
3.527=
10.932KA
5.
1.8110KV母线发生短路时(即d1点)的短路计算对电抗图5-1进行化简如图5—6所示并计算X22=X2+X16+=
0.068+
0.063+=
0.145X23=X13+X16+=
0.256+
0.063+=
0.556X24=X23∥X14==
0.093图5—6图5—7图5—8图5—9图5—10X25=X15+X24+=-
0.004+
0.093+=
0.086X26=X15+X22+=-
0.004+
0.145+=
0.135X27=X26∥X1==
0.064短路点短路电流的计算根据任务书的要求系统是在最大运行方式下进行短路计算而且系统为无穷大容量系统因此,对于无限大容量系统Ij=基准电流E∑=1I*〞=I*z=I*∞=;I*z——短路电流周期分量的标幺值;I*〞——0秒短路电流周期分量的标幺值;X*∑——电源对短路点的等值电抗标幺值;I*∞——时间为∞短路电流周期分量的标幺值对于无限大系统提供的短路电流I1〞=Iz=I∞=Ij1=I*zIj==×=
7.840KA对于有限电源提供的短路电流按下式计算Izt=I*zt·Iez=I*zt·火电厂的总容量为Se∑=3×=
352.941MVA计算电抗Xjs1=X25=
0.086×=
0.304查汽轮机运算曲线得0s、2s、4s时I*·0s=
3.50;I*·2s=
2.70;I*·4s=
2.65Iz·0s=
3.50×=
5.670Iz·2s=
2.70×=
4.164Iz·4s=
2.65×=
3.721短路容量Sd·ts=Uav1Iz·tsSd·0s=×115×
5.670=
1129.414Sd·2s=×115×
4.164=
829.414Sd·4s=×115×
3.721=
741.178短路电流为I1·0s〞=I1〞+Iz·0s=
7.840+
5.670=
13.51KAI1·2s〞=I1〞+Iz·2s=
7.840+
4.164=
12.004KAI1·4s〞=I1〞+Iz·4s=
7.840+
3.721=
11.562KA短路功率Sd1=Uav1·I1·0s〞=×115×
13.51=
2691.001ts时刻短路瞬间短路电流的最大值Im1·0s〞=I1·0s〞=×
13.51=
19.106KAIm1·2s〞=I1·2s〞=×
12.004=
16.976KAIm1·4s〞=I1·4s〞=×
11.562=
16.351KA短路冲击电流ish=Ksh·I1〞
①无限大容量电源查电力工程电气设计手册电气一次部分P141当短路发生在高压母线上取Ksh=
1.85由此可知ishC1=×
1.85×
7.840=
20.512KA
②火电厂取Ksh=
1.90由此可知ishH1=×
1.90×Iz·0s=×
1.90×
5.670=
15.235KA所以短路冲击电流ish1=ishC1+ishH1=
20.512+
15.235=
35.747KA短路全电流最大有效值Ish=I〞·IshC1=I1〞·=
4.736×=
12.259IshH1=Iz·0s·=
5.670×=
9.178Ish1=IshC1+IshH1=
12.259+
9.178=
21.437KA
5.
1.9发电机-双绕组变压器发电机出口短路时(即d3点)的短路计算对电抗图5-1进行化简并计算X28=X1+X15=
0.12+-
0.004=
0.116X29=X16+X28+=
0.063+
0.116+=
0.244X30=X16+X14+=
0.063+
0.116+=
0.236X31=X29∥X2==
0.053X32=X31+X11+=
0.1+
0.053+=
0.175X33=X11+X30+=
0.1+
0.236+=
0.781X34=X31+X30+=
0.053+
0.236+=
0.414X35=X12∥X33==
0.130图5—11图5—12图5—13图5—14图5—15计算短路点的短路电流对于无限大系统提供的短路电流I3〞=Iz=I∞=Ij3=I*zIj==×=
31.421KA有限电源提供的短路电流按下式计算Izt=I*zt·Iez=I*zt·火电厂的总容量Se∑=3×=
352.941MVA计算电抗Xjs3=X35=
0.130×=
0.459查汽轮机运算曲线得0s、2s、4s时I*·0s=
2.35;I*·2s=
1.90;I*·4s=
2.20Iz·0s=
2.35×=
45.607Iz·2s=
1.90×=
36.874Iz·4s=
2.20×=
42.696短路容量Sd·ts=Uav3Iz·tsSd·0s=×
10.5×
45.607=
829.433Sd·2s=×
10.5×
36.874=
670.610Sd·4s=×
10.5×
42.696=
776.492短路电流为I3·0s〞=I3〞+Iz·0s=
31.421+
45.607=
77.028KAI3·2s〞=I3〞+Iz·2s=
31.421+
36.874=
68.295KAI3·4s〞=I3〞+Iz·4s=
31.421+
42.696=
74.117KA短路功率Sd3=Uav3·I3·0s〞=×
10.5×
77.028=
1400.872ts时刻短路瞬间短路电流的最大值Im3·0s〞=I3·0s〞=×
77.028=
108.934KAIm3·2s〞=I3·2s〞=×
68.295=
96.584KAIm3·4s〞=I3·4s〞=×
74.117=
104.817KA短路冲击电流ish=Ksh·I3〞
①无限大容量电源查电力工程电气设计手册电气一次部分P141当短路发生在高压母线上取Ksh=
1.85由此可知ishC3=×
1.85×
31.421=
82.207KA
②火电厂取Ksh=
1.90由此可知ishH3=×
1.90×Iz·0s=×
1.90×
45.607=
122.546KA所以短路冲击电流ish3=ishC3+ishH3=
82.207+
122.546=
204.753KA短路全电流最大有效值Ish=I〞·IshC3=I3〞·=
31.421×=
49.131IshH3=Iz·0s·=
45.607×=
73.821Ish3=IshC3+IshH3=
49.131+
73.821=
122.952KA
5.
1.10发电机-三绕组变压器发电机出口短路时(即d4点)的短路计算由电抗图5-1可作化简如图所示,X6=X5≈0,并计算图5—16图5—17图5—18X36=X1+X4+=
0.12+-
0.008+=
0.232X37=X4+X3+=-
0.016+=-
0.015图5—19图5—20X38=X37+X7+=-
0.017+
0.154+=
0.116X39=X37+X9+=-
0.017+
0.125+=
0.094X40=X8∥X38==
0.067图5—21X41=X39∥X10==
0.055X42=X41+X2+=
0.055+
0.068+=
0.138X43=X41+X13+=
0.055+
0.256+=
0.518X44=X36∥X42==
0.087X45=X40∥X43==
0.060计算短路点的短路电流对于无限大系统提供的短路电流I4〞=Iz=I∞=Ij4=I*zIj==×=
63.204KA有限电源提供的短路电流按下式计算Izt=I*zt·Iez=I*zt·火电厂的总容量Se∑=3×=
352.941MVA计算电抗Xjs4=X45=
0.060×=
0.212查汽轮机运算曲线得0s、2s、4s时I*·0s=
5.15;I*·2s=
2.58;I*·4s=
2.44Iz·0s=
5.15×=
99.948Iz·2s=
2.58×=
50.071Iz·4s=
2.44×=
47.354短路容量Sd·ts=Uav1Iz·tsSd·0s=×
10.5×
99.948=
1817.654Sd·2s=×
10.5×
50.071=
910.591Sd·4s=×
10.5×
47.354=
861.176短路电流为I4·0s〞=I4〞+Iz·0s=
63.204+
99.948=
163.152KAI4·2s〞=I4〞+Iz·2s=
63.204+
50.071=
113.275KAI4·4s〞=I4〞+Iz·4s=
63.204+
47.354=
110.558KA短路功率Sd4=Uav4·I4·0s〞=×
10.5×
163.152=
2967.082ts时刻短路瞬间短路电流的最大值Im4·0s〞=I4·0s〞=×
163.152=
230.732KAIm4·2s〞=I4·2s〞=×
113.275=
160.195KAIm4·4s〞=I4·4s〞=×
110.558=
156.353KA短路冲击电流ish=Ksh·I4〞
①无限大容量电源查电力工程电气设计手册电气一次部分P141当短路发生在高压母线上取Ksh=
1.85由此可知ishC4=×
1.85×
63.204=
165.360KA
②火电厂取Ksh=
1.90由此可知ishH4=×
1.90×Iz·0s=×
1.90×
99.948=
268.561KA所以短路冲击电流ish4=ishC4+ishH4=
165.360+
268.561=
433.921KA短路全电流最大有效值Ish=I〞·IshC4=I4〞·=
63.204×=
98.829IshH4=Iz·0s·=
99.948×=
161.780Ish4=IshC4+IshH4=
98.829+
161.780=
260.609KA
5.26KV厂用电系统的短路电流计算6KV厂用电系统的短路电流计算应计及电动机的反馈电流即它由厂用电流和电动机两部分供给并按相角相同取算术和进行计算.对于厂用电源供给的短路电流其周期分量在整个短路过程中可认为不衰减,其非周期分量可按厂用电源的衰减时间常数计算对于异步电动机的反馈电源,其周期分量和非周期分量可按相同的等效衰减时间常数计算
5.
2.1三相短路电流周期分量的起始值=式中──短路电流周期分量的起始有效值(KA);──厂用电源短路电流周期分量的起始有效值(KA);──电动机反馈电流周期分量的起始有效值(KA)──基准电流(KA);──系统电抗标么值,=;──厂用电源引接点的短路容量(MVA);──基准容量;(MVA);──厂用变压器或电抗器的电抗标么值;──电动机平均的反馈电流倍数,一般10万KW及以下机组的厂用电动机取5,
12.5万KW及以上机组的厂用电动机取
5.5~
6.0;──计及反馈的电动机额定电流之和(A);──计及反馈的电动机额定功率之和(A);──电动机的额定电压(KV);──电动机平均的效率和功率因数乘积,一般取
0.8所以6KV厂用电的短路计算如下XT*=·=·=
0.656UK%——阻抗电压百分数;STN——厂用变压器的容量=/+
0.656=
9.165/100/
829.433+
0.656=
9.165/
0.777=
11.795KA=/+
0.656=
9.165/100/
1817.654+
0.656=
9.165/
0.711=
12.890KAID〞==5××10-3=
6.1KA
5.
2.2短路冲击电流=式中,──短路冲击电流(KA);──厂用电源的短路冲击电流(KA);──电动机的反馈冲击电流(KA);──厂用电源短路电流的冲击系数,可取下表(5-1)所列数值;──电动机反馈电流的冲击系数,一般100000KW及以下机组的厂用电动机取
1.4~
1.6,125000KW及以上机组的厂用电动机取
1.7表(5-1)厂用电源非周期分量的衰减时间常数和冲击系数值时间常数冲击系数电抗器双绕组变压器分裂绕组变压器Ud%≤
10.5Ud%>
10.5TBs
0.
0450.
0450.
060.06KshB
1.
801.
801.
851.85所以6KV厂用电短路冲击电流为==×(
1.8×
11.795+
1.1×
1.5×
6.1)=
42.958KA==×(
1.8×
12.890+
1.1×
1.5×
6.1)=
45.746KA110~220KA系统短路电流小结短路电流值220KV母线上发生短路(d2点)110KV母线上发生短路(d1点)发电机-双绕组变压器发电机出口短路(即d3点)发电机-三绕组变压器发电机出口短路(即d4点)0s时刻短路电流
7.072KA
13.51KA
77.028KA
163.152KA短路冲击电流
18.167KA
35.747KA
204.753KA
433.921KA短路全电流的最大有效值
10.932KA
21.437KA
122.952KA
260.609KA第6章电气设备的选择
6.1断路器和隔离开关的选择断路器的选择,除满足各项技术条件和环境条件外,还应考虑到要便于安装调试和运行维护,并经济技术方面都比较后才能确定根据目前我国断路器的生产情况,电压等级在10KV~220KV的电网一般选用少油断路器,而当少油断路器不能满足要求时,可以选用SF6断路器断路器选择的具体技术条件如下1)额定电压校验(6-1)2)(6-2)3)开断电流(或开断容量)≥I〞(6-3)4)动稳定<(6-4)<(5-5)5)热稳定<Q承受(6-6)隔离开关的选择校验条件与断路器相同,并可以适当降低要求
6.
1.1220kv侧高压断路器的选择1主变220kv侧高压断路器的选择流过断路器的最大持续工作电流
①计算数据表表6-1220kV高压断路器计算数据表UkVAI〞kAkA
220413.
337.
83219.972
②为了满足计算的各项条件,选择高压断路器技术参数如下表6-2SW6-220型高压断路器参数表型号额定电压UekV最高工作电压kV额定电流IeA额定开断电流IekdkA动稳定电流峰值kA额定短路关合电流kA热稳定电流kA固有分闸时间S合闸时间S全开断时间S3s4sSW6-
2202202521200215353210.
040.
20.07
③开断电流校验:=21kA≥I〞=
7.832kA开断电流校验合格
④动稳定校验=
413.33A<=1200A=
19.972kA<=53kA动稳定校验合格
⑤热稳定校验短路电流的热效应(kA2·S)设继电保护时间为
1.5S,则短路计算时间=
1.5+
0.07=
1.57S查短路电流计算曲线数字表得(KA)(KA)(由于短路电流切除时间﹥1S,导体发热主要由短路电流周期分量来决定,此时可不计非周期分量的影响)Q承受=Irw2×Trw=[kA2·S]1764[kA2·S]>热稳定校验合格所以,所选断路器满足要求2.220KV侧母联断路器的最大工作条件与变压器高压220KV侧满足相同的要求,故选用相同设备即选用SW6-220/1200型少油断路器3.220KV出线高压断路器的选择1)220KV出线回路设备应按最大负荷进行考虑选择,所以流过断路器的工作电流最大时为系统全部出力通过一回220KV送入系统时(四条出线回路的断路器相同)1计算数据表表6-3220kV高压断路器计算数据表UkVAI〞kAkA
220137.
77.
83219.972
②为了满足计算的各项条件,查《电力系统课程设计及毕业设计》参考资料附表1-41,选择高压断路器技术参数如下表6-4SW6-220型高压断路器参数表型号额定电压UekV最高工作电压kV额定电流IeA额定开断电流IekdkA动稳定电流峰值kA额定短路关合电流kA热稳定电流kA固有分闸时间S合闸时间S全开断时间S3s4sSW6-
2202202521200215353210.
040.
20.07
③开断电流校验:=21kA≥I〞=
7.832kA开断电流校验合格
④动稳定校验Ig.max=
137.77A<Ie=1200Aich=
19.972kA<idw=53kA动稳定校验合格
⑤热稳定校验短路电流的热效应(kA2·S)设继电保护时间tpr为
1.5S,则短路计算时间tk=tpr+tbr=
1.5+
0.07=
1.57S查短路电流计算曲线数字表得(KA)(KA)<Q承受=[kA2·S]热稳定校验合格所以,所选断路器满足要求,220KV侧四条回路选择相同的高压断路器4.220KV侧旁路断路器的最大工作条件与220KV侧出线回路满足相同的要求,故选用相同设备即选用SW6-220/1200型少油断路器.
6.
1.2110KV侧高压断路器的选择1.主变110kv侧高压断路器的选择流过断路器的最大持续工作电流计算数据表表6-5110kV高压断路器计算数据表UkVIgmaxAI〞kAkA
110826.
66126.
62867.9012为了满足计算的各项条件,查《电力系统课程设计及毕业设计》参考资料附表1-41,选择高压断路器技术参数如下3表6-6SW4—110Ⅲ(W)型高压断路器参数表型号额定电压UekV最高工作电压kV额定电流IeA额定开断电流IekdkA动稳定电流峰值kA额定短路关合电流kA热稳定电流kA固有分闸时间S合闸时间S全开断时间S3s4sSW4-110(W)
110126125031.
5808031.
50.
050.
20.07
③开断电流校验:=
31.5kA≥I〞=
26.628kA开断电流校验合格
④动稳定校验Ig.max=
826.661A<Ie=1250Aich=
67.901kA<idw=80kA动稳定校验合格
⑤热稳定校验短路电流的热效应(kA2·S)设继电保护时间tpr为
1.5S,则短路计算时间tk=tpr+tbr=
1.5+
0.07=
1.57S查短路电流计算曲线数字表得(KA)(KA)(由于短路电流切除时间tk﹥1S,导体发热主要由短路电流周期分量来决定,此时可不计非周期分量的影响)Q承受=Irw2×Trw=[kA2·S]3969[kA2·S]>热稳定校验合格所以,所选断路器满足要求2.110kv母联由于当一台主变停运时,母联才会有大电流流过,所以其最大运行条件与主变110kv侧有着同样的要求,故可以选用相同型号的断路器和隔离开关即SW4—110Ⅲ(W)型断路器3.110kv出线侧断路器的选择流过出线断路器的最大电流应按其最大负荷进行考虑和选择,所以断路器的最大工作电流(三条出线回路的断路器选择相同)
①计算数据表表6-7110kV高压断路器计算数据表UkVIgmaxAI〞kAkA
110192.
88726.
62867.901
②为了满足计算的各项条件,查《电力系统课程设计及毕业设计》参考资料附表1-41,选择高压断路器技术参数如下表6-8SW4—110Ⅲ(W)型高压断路器参数表型号额定电压UekV最高工作电压kV额定电流IeA额定开断电流IekdkA动稳定电流峰值kA额定短路关合电流kA热稳定电流kA固有分闸时间S合闸时间S全开断时间S3s4sSW4-110W
110126125031.
5808031.
50.
050.
20.07
③开断电流校验:=
31.5kA≥I〞=
26.628kA开断电流校验合格
④动稳定校验Ig.max=
192.887A<Ie=1250Aich=
67.901kA<idw=80kA动稳定校验合格
⑤热稳定校验短路电流的热效应(kA2·S)设继电保护时间tpr为
1.5S,则短路计算时间tk=tpr+tbr=
1.5+
0.07=
1.57S查短路电流计算曲线数字表得(KA)(KA)<Q承受=[kA2·S]热稳定校验合格所以,所选断路器满足要求4.110KV侧旁路的断路器的最大工作条件与110KV侧出线回路满足相同的要求,故选用相同设备
6.2220kv侧隔离开关的选择1.主变220kv侧隔离开关的选择流过断路器的最大持续工作电流
①计算数据表表6-9220kV隔离开关计算数据表UkVIgmaxAkA
220413.
3319.972
②为了满足计算的各项条件,查《发电厂电气部分》附表7,选择隔离开关技术参数如下表6-10GW4-220D/1000-50型隔离开关参数表型号额定电压KV额定电流(A)动稳定电流峰值kA热稳定电流kAGW4-220D-1000-5022010005021
③动稳定校验Ig.max=
413.33A<Ie=1000Aich=
19.972kA<idw=50kA动稳定校验合格
④热稳定校验短路电流的热效应(kA2·S)设继电保护时间tpr为
1.5S,则短路计算时间tk=tpr+tbr=
1.5+
0.07=
1.57S查短路电流计算曲线数字表得Q承受=Irw2×Trw=[kA2·S]1764[kA2·S]>热稳定校验合格所以,所选隔离开关满足要求2.220KV侧母联隔离开关的最大工作条件与变压器高压220KV侧满足相同的要求,故选用相同设备3.220KV出线隔离开关的选择1)220KV出线回路设备应按最大负荷进行考虑选择,所以流过隔离开关的工作电流最大时为系统全部出力通过一回220KV送入系统时(四条出线回路的隔离开关相同)计算数据表表6-11220kV隔离开关计算数据表UkVIgmaxAkA
220137.
7719.972
②为了满足计算的各项条件,查《电力系统课程设计及毕业设计》参考资料附表1-41,选择高压断路器技术参数如下表6-12GW4-220D/1000-80型高压断路器参数表型号额定电压KV额定电流(A)动稳定电流峰值kA热稳定电流kAGW4-220D-1000-8022010005021
③动稳定校验Ig.max=
137.77A<Ie=1200Aich=
19.972kA<idw=53kA动稳定校验合格
④热稳定校验短路电流的热效应(kA2·S)设继电保护时间tpr为
1.5S,则短路计算时间tk=tpr+tbr=
1.5+
0.07=
1.57S查短路电流计算曲线数字表得(KA)(KA)<Q承受=1764[kA2·S]热稳定校验合格所以,所选隔离开关满足要求,220KV侧四条回路选择相同的隔离开关4.220KV侧专用旁路的隔离开关的最大工作条件与220KV侧出线回路满足相同的要求,故选用相同设备
二、110KV侧隔离开关的选择1.主变110kv侧隔离开关的选择流过隔离开关的最大持续工作电流
①计算数据表表6-13110kV隔离开关计算数据表UkVIgmaxAkA
110826.
66167.901
②为了满足计算的各项条件,查《发电厂电气部分》附表7,选择隔离开关技术参数如下表6-14GW4-110D/1000-80型高压断路器参数表型号额定电压KV额定电流(A)动稳定电流峰值kA热稳定电流kAGW4-110D-1000-
8011010008021.5
③动稳定校验Ig.max=
826.661A<Ie=1000Aich=
67.901kA<idw=80kA动稳定校验合格
④热稳定校验短路电流的热效应(kA2·S)设继电保护时间tpr为
1.5S,则短路计算时间tk=tpr+tbr=
1.5+
0.07=
1.57S查短路电流计算曲线数字表得(KA)(KA)Q承受=Irw2×Trw=[kA2·S]
2311.25[kA2·S]>热稳定校验合格所以,所选隔离开关满足要求2.110kv母联隔离开关由于当一台主变停运时,母联才会有大电流流过,所以其最大运行条件与变中110kv侧有着同样的要求,故可以选用相同型号的隔离开关3.110kv出线侧隔离开关的选择流过出线隔离开关的最大电流应按其最大负荷进行考虑和选择,所以隔离开关的最大工作电流(三条出线回路的隔离开关选择相同)
①计算数据表表6-15110kV隔离开关数据表UkVIgmaxAkA
110192.
88767.901
②为了满足计算的各项条件,查《发电厂电气部分》附表7,选择隔离开关技术参数如下
③动稳定校验Ig.max=
192.887A<Ie=1250Aich=
67.901kA<idw=80kA动稳定校验合格表6-16GW4-110D/1000-80型高压断路器参数表型号额定电压KV额定电流(A)动稳定电流峰值kA热稳定电流kAGW4-110D-1000-
8011010008021.5
④热稳定校验短路电流的热效应(kA2·S)设继电保护时间tpr为
1.5S,则短路计算时间tk=tpr+tbr=
1.5+
0.07=
1.57S查短路电流计算曲线数字表得(KA)(KA)<Q承受=
2311.25[kA2·S]热稳定校验合格所以,所选隔离开关满足要求4.110KV侧旁路的隔离开关的最大工作条件与110KV侧出线回路满足相同的要求,故选用相同设备
6.3电流互感器的选择电流互感器的选择和配置应按下列条件1.型式电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择对于6~20KV屋内配电装置,可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器对于35KV及以上配电装置,一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器有条件时,应尽量采用套管式电流互感器2.一次回路电压6-73.一次回路电流6-84.准确等级要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要求,并按准确等级要求高的表计来选择5.二次负荷6-9式中,6-106-116.动稳定6-12式中,是电流互感器动稳定倍数,等于电流互感器极限值,过电流峰值与一次绕组额定电流峰值之比,即
7、热稳定6-13
一、220KV侧电流互感器的选择
(一)、主变220KV侧CT的选择1.一次回路电压2.一次回路电流由此可得,初选户外独立式电流互感器,其参数如表6-17表6-17电流互感器技术参数额定电流比准确级次二次负荷1S热稳定倍数动稳定倍数
0.53.动稳定校验满足动稳定要求4.热稳定校验满足热稳定要求综上所述,所选满足要求
(二)、220KV出线回路CT的选择1.一次回路电压2.一次回路电流根据以上两类要求,同样选择户外独立式电流互感器,其参数如下表5-18表6-18电流互感器技术参数额定电流比准确级次二次负荷1S热稳定倍数动稳定倍数D
0.53.动稳定校验满足动稳定要求4.热稳定校验满足热稳定要求综上所述,所选满足要求
(三)、220KV母联CT由于220KV母联与变高220KV侧的运行条件相应,故同样选用型CT
二、110KV侧的CT的选择
(一)、主变中110KV的CT的选择1.一次回路电压2.二次回路电流根据以上两项,同样选择户外独立式电流互感器,其参数如下表6-19表6-19电流互感器技术参数额定电流比准确级次二次负荷1S热稳定倍数动稳定倍数
0.53.动稳定校验满足要求;4.热稳定校验满足热稳定性要求综上所述,所选的电流互感器满足动热稳定性要求
(二)、110KV出线CT的选择1.一次回路电压2.二次回路电流根据以上两项,同样选择户外独立式电流互感器,其参数如下表6-20表6-20电流互感器技术参数额定电流比准确级次二次负荷1S热稳定倍数动稳定倍数
0.53.动稳定校验满足要求;4.热稳定校验满足热稳定性要求综上所述,所选的电流互感器满足动热稳定性要求
(三)、110KV母联CT的选择母联的工作条件与变中110KV侧CT相同,所以同样选择型CT
三、10KV侧电流互感器的选择发电机端CT的选择1.一次回路电压2.二次回路电流根据以上两项,初选户外独立式电流互感器,其参数如下表6-21表6-21电流互感器技术参数额定电流比准确级次二次负荷1S热稳定倍数动稳定倍数
0.5/D3.动稳定校验4.热稳定校验满足热稳定性要求综上所述,所选的电流互感器满足动热稳定性要求
6.4电压感器的选择电压互感器的选择和配置应按下列条件1.型式6~20KV屋内互感器的型式应根据使用条件可以采用树脂胶主绝缘结构的电压互感器;35KV~110KV配电装置一般采用油浸式结构的电压互感器220KV级以上的配电装置,当容量和准确等级满足要求一般采用电容式电压互感器在需要检查和监视一次回路单相接地时,应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器2.一次电压(6-14)3.二次电压按表6-22所示选用所需二次额定电压UN表6-22电压互感器技术参数绕组主二次绕组附加二次绕组高压侧接入方式接于线电压上接于相电压上用于中性点直接接地系统用于中性点不接地或经消弧线圈接地二次额定电压1001004.准确等级电压互感器应在哪一准确等级下工作,需根据接入的测量仪表,继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定,规定如下用于发电机、变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表,所有计算的电度表,其准确等级要求为
0.5级供监视估算电能的电度表,功率表和电压继电器等,其准确等级,要求一般为1级用于估计被测量数值的标记,如电压表等,其准确等级要求较低,要求一般为3级即可在电压互感器二次回路,同一回路接有几种不同型式和用途的表计时,应按要求准确等级高的仪表,确定为电压互感器工作的最高准确度等级5.二次负荷(6-15)
一、220kv侧PT的选择
(一)、220kv侧母线PT的选择1.型式采用串联绝缘油浸式电压互感器,作电压、电能测量及继电保护用(因为U≥110KV)2.电压额定一次电压=220KV=KV3.准确等级用于保护、测量、计量用,其准确等级为
0.5级,查相关设计手册,选择PT的型号JCC2—220,其参数如表6-23表6-23电压互感器技术参数型号额定电压(KV)最大容量(V·A)一次绕组二次绕组辅助绕组JCC2—
2200.12000
(二)、220KV出线回路PT的选择1.型式采用串联绝缘油浸式电压互感器,作电压、电能测量及继电保护用,并兼作电力线载耦合电容器用2.电压额定一次电压=220KV=KV3.准确等级用于估计电压数值和周期,其准确等级为3级查《发电厂电气部分》,选定PT的型号为YDR-220,其参数如表6-24表6-24电压互感器技术参数型号额定电压(KV)最大容量(V·A)一次绕组二次绕组辅助绕组YDR-
2200.11200
二、110KV侧PT的选择
(一)、110KV母线设备PT的选择1.型式采用串联绝缘油浸式式电压互感器,作电压、电能测量及继电保护用2.电压额定一次电压=110KV=KV3.准确等级用户保护,测量、计量用,其准确等级为
0.5级查《发电厂电气部分》,选定PT的型号为JCC2-110,其参数如表6-25表6-25电压互感器技术参数型号额定电压(KV)最大容量(V·A)一次绕组二次绕组辅助绕组JCC2-
1100.12000
(二)、110KV出线回路PT的选择1.型式采用电容式电压互感器因为输电电压增高电磁式体积大,成本高,所以采用电容式电压互感器,作电压、电能、测量及继电保护用2.电压额定一次电压=110KV=KV3.准确等级用于估计电压数值和周期,其准确等级为3级查《发电厂电气部分》选定PT型号YDR-110,其参数如表6-26表6-26电压互感器技术参数型号额定电压(KV)最大容量(V·A)一次绕组二次绕组辅助绕组YDR-
1100.11200三发电机的PT的选择按配置原则,发电机用的PT一般要装2~3组,结合实际情况,本设计装3组,第一组采用三只单相,双绕组的电压互感器型号为JDZ-10,准确等级为
0.5级,额定电压比是10000/100;第二组采用一个三项五柱式电压互感器,型号为SJW-10,准确等级为
0.5级,额定电压比是,第三组同样采用一个三项五柱式电压互感器,型号为SJW-10,准确等级为
0.5级,额定电压比是
6.5导体的选择与校验
一、概述裸导体应根据具体情况,按下列技术条件分别进行选择和校验1)工作电流2)经济电流密度,如下表6-27所示表6-27经济电流密度参数表导体材料最大负荷利用小时数3000以下3000~50005000以上铝裸导体
1.
651.
150.9铜裸导体
3.
02.
251.7535KV以下铝芯电缆
1.
921.
731.54铜芯电缆
2.
52.
252.03)电晕(对110KV级以上电压的母线)4)动稳定性和机械强度5)热稳定性同时也应注意环境条件,如温度、日照、海拔等导体截面可以按长期发热允许电流或经济密度选择,除配电装置的汇流母线外,对于年负荷利用小时数大,传输容量大,长度在20M以上的导体,其截面一般按经济电流密度选择一般来说,母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分,载流导体构成硬母线和软母线,软母线是钢芯铝绞线,有单根,双分和组合导体等形式,因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子,所以不必校验其机械强度110KV及以上高压配电装置一般采用软导线
二、220KV母线1)按最大持续工作电流选择查设备手册选LGJ-300/15型钢芯铝绞线,其标称截面为300/15,外径
23.01mm,载流量495A温度修正系数>
413.33A2)热稳定校验正常运行时导体温度查表得,C=87,而,则满足短路时发热的最小导体截面为<300符合要求3)电晕校验,满足要求
三、变压器220KV侧的引接线1)按经济电流密度J选择截面选择LHBGJ-400型钢芯铝绞线,标称面积为铝400mm2允许载流量为590A外径为
25.9mm温度修正系数>
413.33A2)热稳定校验正常运行时导体温度查表得,C=91,而,则满足短路时发热的最小导体截面为<400符合要求3)电晕校验,满足要求
四、110KV母线1)最大持续工作电流查设备手册选LGJX-63/45型钢芯铝绞线,其标称截面为630/45,外径
33.60mm,载流量1120A温度修正系数>
826.661A2)热稳定校验正常运行时导体温度查表得,C=90,而,满足短路时发热的最小导体截面为<630符合要求3)电晕校验满足要求
五、变压器110KV侧的引接线1)按经济电流密度J选择截面选择LGJ-800型钢芯铝合金绞线,标称面积为铝800mm2允许载流量为1330A外径为
36.9mm温度修正系数>
826.661A2)热稳定校验正常运行时导体温度查表得,C=93,而,满足短路时发热的最小导体截面为<800符合要求3)电晕校验满足要求
6.
610.5KV侧采用封闭母线封闭母线按结构式可分为离相封闭母线、共箱封闭母线和金属箱式电缆母线其中离相封闭母线适用于200MW及以上发电机引出线与主变压器、厂用变压器之间的连接共箱封闭母线和金属箱式电缆母线主要用于厂用变压器至厂用配电室之间的引出线连接全连型离相封闭母线的配套产品有发电机中性点柜、电压互感器、避雷器柜等,配套设备分别装于抽屉小车式的电气柜内,由生产厂家随封闭母线成批供货本设计中由于发电机的的最大持续工作电流过大,不能选到适用它的断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等设备,所以采用了离相封闭母线,在其他设备选择时,就不用选
10.5KV侧所设计到的设备,生产厂家已经随封闭母线成批供货流过断路器的最大持续工作电流按照正常工作电压和最大工作电流可QLFM高压离相封闭母线,其具体参数如下(本设计中封闭母线是根据江苏南自通化电气集团的设计参数选择的)表6-28封闭母线设计参数额定电压范围(KV)额定电流范围(A)绝缘水平(KV)外形尺寸(mm)重量(Kg/m)外壳(ΦB)导体(ΦA)相间距离S(mm)高度H(mm)24及以下5000-800075/150Φ750Φ300≥1000540283第7章火电厂防雷与接地规划在电力系统中除了内部过电压影响系统的供电可靠性还有大气过电压就是所说的雷击过电压雷击过电压会使电气设备发生损坏,造成停电事故为保证电力系统的正常安全可靠运行,必须做好电力系统的大气过电压保护
7.1雷电过电压的形成与危害
1、直击雷雷电直接对电气设备或建筑物进行放电,称为直接雷击或直击雷直击雷过电压右引起数万安培的强大雷电流通过被击物体而入地,产生破坏性很大的热效应和机械效应,击坏设备,引起火灾,甚至造成人身伤亡
2、感应雷雷电落在电气设备附近或雷动在电气设备上方移动时,通过无暇感应或电磁感应在电气设备上呈现出数万乃至数千万伏的感应过电压,称作感应雷或间接雷击
3、入侵雷当输电线路上遭受直接雷或感应雷产生的雷电波侵入发电厂或变电所,产生过电压击坏电气设备,称为雷电波入侵或入侵雷,由于雷电波侵入造成的雷害事故占全部雷害事故的一半以上,因此需采取特别措施
7.2电气设备的防雷保护因为电气设备的结构和工作性质的不同,所采取的措施也不同
1、发电厂和变电所的防雷保护发电厂和变电所电气设备对直击雷的防护主要采用避雷针;对入侵雷的防护采用进线保护和避雷保护的综合措施,即用进线保护限制雷电流的幅值和陡度,用避雷器限制雷电过电压的同值
2、架空输电线路的防雷保护输电线路采用装设避雷线的方法防止线路遭受直击雷引起跳闸次数,可采用系统中性点经消弧线圈接地工作方式,为避免雷击跳闸造成供电中断可采用自动重合闸装置
3、直配旋转电机的防雷保护在完善进线保护的同时,还应采用性能良好的阀型避雷器或金属氧化物避雷器,来保护电机的主绝缘,同时还应考虑装设电容器和中性点避避雷器,以保护匝间绝缘和中性点绝缘
4、配电网的防雷保护除了对配电变压器高低压侧以及柱上断路器必须装设避雷器或放电间隙保护外,对配电线路本身主要应适当提高其绝缘水平,应广泛采用重合闸,以减少断线和停电事故发电厂是电力系统的心脏,万一发生损坏设备的事故,往往会带来严重的后果,造成重大的损失设计中重点对发电机、变压器组、线路的防雷保护进行配置
7.3避雷针、避雷线保护范围
一、避雷针的保护范围避雷针的组成要素接闪器、引下线、接地体避雷针的保护范围以它对直击雷所保护的空间来表示单支避雷针的保护范围如图所示图中h-避雷针高度;hx-被保护物高度;hα-避雷针的有效高度hα=h-hx;rx-对应hα的避雷针有效保护半径rx的计算方法当hx≥h/2时,当hx<h/2时,式中h-避雷针高度;hα-避雷针的有效高度;p-高度影响系数,h≤30m时为1,30<h≤120m时为图8单支避雷针的保护范围图9单根避雷线的保护范两支或两支以上避雷针的保护范围计算方法可参考电力工程电气设计手册
二、避雷线的保护范围单根避雷线的保护范围如图9所示其保护范围rx为当hx≥h/2时,当hx<h/2时,
三、避雷器常用的避雷器有管型避雷器阀型避雷器氧化锌避雷器避雷器用于限制由线路侵入的雷电波对变电所内的电气设备造成过电压,其一般装设在各段母线与架空线的进出口处避雷器与被保护设备的距离愈近愈好,并装在冲击波侵入方向必要时用下式计算允许的最大保护距离式中Lmax-避雷器与被保护设备的最大保护距离,m;α-冲击波波头陡度,对6~35kV系统取;v-雷电冲击传播速度,;Uchf-避雷器冲击放电电压,kV;Ujcf-被保护设备的绝缘冲击耐压值,kV如缺乏相关数据,可按5倍额定电压计算
四、安全保护接地防止人员间接触电,将电气设备外露可导电部分接地安全保护系统有以下几类a.IT系统在中性点不接地系统中,将电气设备不带电的金属部分与接地体良好连接b.TN系统在中性点直接接地系统中,将电气设备不带电的金属部分与系统中性点用保护线良好连接c.TT系统在中性点直接接地系统中,将电气设备外壳部分和与系统接地无关的接地体连接d.共同接地与重复接地
7.4避雷器的选择与配置在选择避雷器型号时,应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点,按下表选择型号型式应用范围FS配电用普通阀型10KV及以下的配电系统、电缆终端盒FZ电站用普通阀型3~220KV发电厂、变电站的配电装置FCZ电站用磁吹阀型
1、330KV及以下配电装置
2、220KV及以下需要限制操作过电压的配电装置
3、降低绝缘的配电装置
4、布置场所特别狭窄或高烈度地震区
5、某些变压器的中性点FCX线路型磁吹阀型330KV及以下配电装置的出线上FCD旋转电机用磁吹阀型发电机、调相机等,户内安装Y系列金属氧化物(氧化锌)阀型
1、同FCZ、FCX与FCD型磁吹阀型避雷器的应用范围
2、并联电容器组、串联电容器组
3、高压电缆
4、变压器和电抗器的中性点
5、全封闭组合电器
6、频繁切合的电动机型号含义F——阀型避雷器;S——配电所用;Z——发电厂、变电所用;C——磁吹;D——旋转电机用;J——中性点直接接地
1、对于110~220KV铁塔和钢筋混凝土杆电力线路沿全长装设避雷线,少雷区运行经验证明,雷电活动较微的地区,可不沿全线架设避雷线,但应装设自动重合闸装置
2、对未沿全长装设避雷线的35~110KV架空电力线路,在变电所进线段1~2KM长度内应进行直击雷保护,即在变电所1~2KM的进线段架设避雷线,避雷线的保护角不宜超过20度,最大不能超过30度
7.5变压器及电气设备避雷保护
一、阀型避雷器至变压器和电气设备间最大允许距离的确定避雷器到被保护设备的距离愈近则保护作用愈大,避雷器应布置在各被保护设备较近的中心位置对于带有旁母而变压器进线开关也参加旁路的情况,避雷器至变压器的距离应按切换至旁母时的情况进行验算考虑初期架设线路数回路数较少,而具有双回路同杆架设的线路,同时受雷击的可能性很多,故按单回路考虑110KV全线架设避雷线到变压器距离为90米9×135%(至其他电器距离)220KV全线架设避雷线到变压器距离为100米9×135%(至其他电器距离)
二、变压器中性点保护在中性点直接接地的系统中,为了单相接地的短路电流,有部分变压器的中性点改为不接地运行,这时变压器中性点需要保护本火电厂变压器中性点均为分级绝缘降低时,应选用与中性点绝缘等级相同的避雷器进行保护220KV的变压器中性点分级绝缘的绝缘水平为110KV,110KV变压器中性点分级绝缘的绝缘水平为35KV本厂110KV、220KV变压器中性点的避雷器选用氧化锌避雷器其优点是
①在正常运行时,变压器中性点电压位移很小,氧化锌避雷器的荷电率极低,大大延长了使用寿命
②不必担心灭弧问题,只要氧化锌变压器的交流暂态过电压耐受能力能够满足要求,其额定电压的选择不太严格
③通过氧化锌避雷器的雷电流较小,一般在1~
1.5KA以下线压低能量小可以不必核试验通流容量
三、三圈变压器的保护(开路的低压绕组的过电压保护)从波动过程可知,由于绕组之间有电容与电磁的联系,因此当有冲击电压作用于高压绕组时,低压绕组也会有一定的对地电位,因为过渡电压的静电感应分量与低压侧对地电容C20有关,U20=当低压侧开路,C20很小时,U20接近U0,此时将危害变压器绝缘,所以需要在低压绕组出口处再加装避雷器保护,通常只在低压侧的一相上装设一只FS阀型避雷器因为本厂三绕组变压器高、中压之间变比不大(220/110KV),则其中高压侧出口上可不加设避雷器
7.6发电机变压器组的保护经变压器供电的发电机,由于变压器的保护作用,作用在发电机上的过电压比直配线电机低很多,通常能将传递过电压限制到不危险的程度对变压器经过上述的可靠保护后,一般不需对发电机再采取措施但有时传递过电压幅值,宜在电机出口装一组FCD型磁吹避雷器或氧化锌避雷器由于波经过变压器时,陡度已大为降低,因此右不装保护电容,电机中性点也无须保护,对发电机到变压器之间的敞露母线桥或组合导线,应装设直击雷保护和感应雷保护措施第8章主系统保护配置整定第一节变压器继电保护配置电力变压器是电力系统的重要电气设备之一,它的安全运行直接关系到电力系统的连续稳定运行,特别是大型电力变压器,由于其造价昂贵,结构复杂,一旦因故障而遭到损坏,其修复难度大,时间也很长,必然造成很大的经济损失所以,本设计中主变保护配置如下1.瓦斯保护;2.纵差动保护或电流速断保护;3.外部相间短路时应采用的保护;4.外部接地短路时应采用的保护;5.过负载;6.励磁保护;7.超温保护
1、瓦斯保护对变压器油箱内的各种故障已经油面的降低,应装设瓦斯保护它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作
2、纵差动保护或电流速断保护对变压器绕组、套管引出线上的故障,应根据容量不同,装设差动保护或电流速断保护因为电流速断保护用于10000KW以下的变压器,所以,本次设计中用纵差动保护,它的保护适用于并列运行的变压器容量为6300KW以上的变压器
3、外部相间短路时应采用的保护对于外部相间短路引起的变压器过电流,可以用过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流及单项式低电压起动的过电流保护、阻抗保护对于本次设计中的升压变压器我们采用负序电流及单项式低电压起动的过电流保护
4、外部接地短路时应采用的保护对中性点直接接地电力网内,由外部接地短路引起过电流时,如变压器中性点接地运行,应装设零序电流保护
5、过负荷保护对400KW以上的变压器,当数台并列运行,或单独运行并作为其他负荷的备用电源时,应根据可能过负荷的情况,装设过负荷保护过负荷保护接于一相电流上并延时作用信号
6、过励磁保护高压侧电压为500KW及以上的变压器,对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高,应装设励磁保护本次设计最高电压等级为220KV所以,不用装设过励磁保护变压器保护配置如图8-1所示变压器纵差保护主要是用来反应变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障,是变压器的主保护按避越励磁涌流的方法不同,变压器差动继电器可按不同工作原理来实现,本文中采用带短路线匝的BCH-2型继电器用作变压器的差动保护本设计只对双绕组变压器T1的纵差保护进行计算
一、额定参数的计算(如下表)表8-1变压器额定参数名称变压器各侧数值额定电压(KV)
22010.5额定电流(A)电压互感器接线方式DY互感器变比7000/5差动保护臂中的电流(A)由计算结果可知,
10.5KV侧差动臂中的电流为最大,故选
10.5KV侧为计算的基本侧
二、计算短路电流220KV侧短路的时候发电机提供的短路电流归算到基本侧的短路电流220KV侧的总电抗为:220KV侧对点的短路电流标幺值则归算到
10.5KV侧的短路电流为发电机的电抗,则
10.5KV侧对点的短路电流KA,低压侧短路时穿越过变压器的短路电流<
47.941KA所以取最大短路电流
三、基本侧动作电流计算值确定
(1)按躲过外部短路条件
(2)按躲过励磁涌流==
1.3×
6468.91=
8409.583A
(3)按CT二次断线条件==
1.3×
6468.91=
8409.583A选取一次动作电流为
12464.66A
四、确定基本侧差动线圈匝数二次计算动作电流工作线圈计算匝数匝选用差动线圈整定值为匝、平衡线圈整定值为匝继电器实际动作电流一次动作电流为A
五、确定110kV侧平衡线圈及工作线圈匝数=6×
4.85/
3.58-5=
3.128匝按四舍五入原则取非基本侧的平衡线圈匝数为=3匝非基本侧工作线圈为匝
六、计算=<
0.05所以不必重算动作电流
七、校验灵敏度>2满足要求第二节发电机继电保护配置整定发电机是电力系统的核心,要保证发电机的安全、可靠运行,就必须装设完善的继电保护装置电压在3KV及以上,容量在600MW及以下的发电机,对下列故障及异常运行方式应装设相应的保护装置1.纵联差动保护;2.过电流保护;3.横联差动保护;4.单相接地保护;5.低电压保护;6.过电压保护;7.失磁保护;8.转子回路接地保护等等本设计中只对纵联差动保护做简单计算,且采用比率制动纵差保护这种纵差保护有三个定值要整定计算
①最小动作电流应大于发电机正常运行时的最大不平衡电流,
②制动的拐点通常取,
③制动系数,按外部短路电流最大值下不误动的原则整定本设计中发电机的功率100MW,功率因数
0.85则发电机额定电流计算如下
一、对于G1发电机,短路电流
(1)最小动作电流的整定取则继电器的动作电流档有
0.5A,
1.0A,
1.5A等取>
0.41A
(2)制动特性的拐点纵坐标
0.5A与横坐标
6729.365/1400=
4.807A的交点为拐点
(3)制动系数的选择制动系数按最大外部故障电流情况下可靠制动来选择外部故障时流过制动回路的电流为外部故障时流过差动回路的电流为则计算制动系数为
(4)制动线圈的接法两个制动线圈分别接于两差动臂中
(5)灵敏度检验按发电机独立运行是两相短路时校验KA,通过差动回路的电流为
62.769KA/1400=
44.835A同时此电流流过制动线圈的一半,即可计算对应时的动作电流为则>2,满足要求
二、对于G
2、G3发电机,短路电流
(1)最小动作电流的整定取则继电器的动作电流档有
0.5A,
1.0A,
1.5A等取>
0.41A
(2)制动特性的拐点纵坐标
0.5A与横坐标
6729.365/1400=
4.807A的交点为拐点
(3)制动系数的选择按最大外部故障电流情况下可靠制动来选择外部故障时流过制动回路的电流为外部故障时流过差动回路的电流为则计算制动系数为
(4)制动线圈的接法两个制动线圈分别接于两差动臂中
(5)灵敏度检验按发电机独立运行是两相短路时校验KA,通过差动回路的电流为
125.938KA/1400=
89.956A同时此电流流过制动线圈的一半,即可计算对应时的动作电流为则>2,满足要求第三节线路保护
一、220KV线路保护220KV线路的安全运行,对整个电力系统有着相当重要的影响,所以,本工程为220KV线路配置的保护如下纵联差动保护;2.距离保护;3.零序方向保护;4.过电流保护对于220KV母线采用双母带旁路,可以配置的保护主要有过电流保护和母线差动保护
二、110KV线路保护1.纵联差动保护;2.距离保护;3.零序方向保护;4.过电流保护对于110KV母线采用单母带旁路,可以配置的保护主要有过电流保护和母线差动保护总结通过对“3*100MW火力发电厂电气部分”的设计,我主要做了以下几个方面1)发电厂电气主接线的设计(完成主接线;主变及厂变的选择包括容量计算、台数和型号的选择;绘出主接线图);2)短路电流计算;3)主要电气设备选择;4)主系统保护整定配置,防雷保护规划设计其中,发电厂的电气主接线应满足供电可靠、调度灵活、运行检修方便且具有经济性和扩建的可能性等基本要求在设计主接线时,须因地制宜的综合分析该厂的容量、装机台数、负荷性质以及在次同中的地位等条件,依据国家有关政策及技术规范,正确确定主接线形式,合理选择变压器在设计过程中,应对任务书进行详细分析,关注电力市场化改革的进程,对草拟的主接线方案进行比较,始终围绕着可靠性和经济性之间的协调,使主接线最终方案保证供电可靠、技术先进,同时又尽可能满足经济性的原则短路电流计算,一般需要计算短路电流基频交流分量的初始值,本设计中采用的是计算曲线法,其反映短路电流周期分量同计算电抗和时间的函数关系的一组曲线,可以利用计算曲线查出短路瞬间和短路后任意时刻该电源向短路点提供的短路电流周期分量的数值电气设备的选择条件包括两大部分一是电气设备必须满足的基本条件,即按正常工作条件(最高工作电压和最大持续工作电流)选择,并按短路状态校验动、热稳定;二是根据不同电气设备的特点而提出的选择和校验项目为了使发电厂运行安全可靠,我们还对其进行了保护配置,主要是满足发电厂的安全可靠的运行通过本次毕业设计我把大学所学专业知识进行了实际运用,从中收获了不少东西,这对我以后的学习和工作带了极大的帮助参考文献
[1]《工厂供电》机械工程出版社
[2]《电力工程电气设计手册》(电气一次部分)水利电力部西北电力设计院编
[3]《电力工程电气设计手册》(电气二次部分)水利电力部西北电力设计院编
[4]《发电厂电气部分》电力工业出版社
[5]《电力继电保护原理》中国水利电力出版社
[6]《电力系统设计手册》上海人民出版社西北、东北电力设计院编
[7]《电力系统继电保护》重庆大学出版社
[8]《电气工程基础》科学出版社
[9]《电力系统分析》水利电力出版社
[10]《发电厂电气设备》中国电力出版社致谢首先感谢母校为我提供了学习深造和研究的机会在完成本论文的过程中要感谢我的论文指导老师张宏亮在繁忙的工作之余修改和审阅我的论文并从论文的结构和各个方面给了我耐心的指导和细心的帮助谨在此向张老师表示最诚挚的谢意张老师渊博的知识、严谨的教学态度忘我的工作作风将鞭策我在未来的科学道路上不断进取和完善在此谨致以忠心的感谢和崇高的敬意!在完成论文的过程中学校图书馆以及电子阅览室为我查阅文献资料提供了很大的方便同时,也得到了同学们的大力支持在此一并表示感谢!最后感谢兰州理工大学继续教育学院、甘肃钢铁职业技术学院的各位老师感谢他们对我的教导和关怀他们渊博的知识和高尚的人格永远是我学习的楷模附录ATQF(BQF)三角形接线四角形接线备用电源2~4段2~4段220KV系统G3C2110KV系统C1G2G1C2C1d2220KV系统110KV系统图5—2G3图5—3GG3GC2C1d2220KV系统110KV系统d2CG图5—5220KV系统d2C2C1220KV系统110KV系统图5—4d1220KV系统C2110KV系统C1110KV系统d1C2C1GGG3110KV系统d1C1C110KV系统C1d1CCG110KV系统C1220KV系统d3C2220KV系统d3C2110KV系统C1110KV系统220KV系统C1d3C2d3Cd3CGd4C1C2GGGC2C1d4G1G2G3d4G2G3C2C1G1GGGC2C1d4C2Gd4C1Cd4G差动保护过电流保护过负荷保护差动零序保护图8-1高压内保护配置装置图。