電氣工程課程設(shè)計(jì)-某發(fā)電廠的電氣主接線及廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、東 北 石 油 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)課 程 電氣工程課程設(shè)計(jì) 題 目 某發(fā)電廠的電氣主接線及廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 系 電氣信息工程學(xué)院電氣工程系 專業(yè)班級 電氣 1 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 2012年 7月 18 日東北石油大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程 電氣工程課程設(shè)計(jì) 題目 某發(fā)電廠的電氣主接線及廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 姓名 學(xué)號(hào) 主要內(nèi)容：對一中型發(fā)電廠主接線進(jìn)行設(shè)計(jì)。電氣主接線是發(fā)電廠的主體局部，它說明了各種設(shè)備的數(shù)量及連接情況。它與電力系統(tǒng)、電廠動(dòng)能參數(shù)、根本原始資料以及電廠運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求等密切相關(guān)，并對電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護(hù)和控制方式等都有較大的影響。

2、因此，主接線設(shè)計(jì)，必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠的具體情況，全面分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比擬，合理的選擇主接線方案。參考資料：1 劉笙. 電氣工程根底M. 科學(xué)出版社，2002.2 何仰贊. 電力系統(tǒng)分析M. 華中科技大學(xué)出版社，2002.4 丁德劭. 怎樣讀新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)電氣一次接線圖M. 中國水利水電出版社，2021.5 卓樂友. 電氣工程設(shè)計(jì)手冊電氣二次局部M. 中國電力出版社，1989.6 弋東方. 電力工程電氣設(shè)備手冊電氣一次部M. 中國電力出版社，2002.完成期限 2021.7.10至2021.7.18 指導(dǎo)教師 專業(yè)負(fù)責(zé)人 2011年 7 月 9 日目 錄

3、TOC o 1-2 h u HYPERLINK l _Toc25953 1 設(shè)計(jì)要求 PAGEREF _Toc25953 1 HYPERLINK l _Toc28941 2 電氣主接線 PAGEREF _Toc28941 1 HYPERLINK l _Toc8895 3 廠用電設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc8895 3 HYPERLINK l _Toc20472 3.1 接線要求 PAGEREF _Toc20472 3 HYPERLINK l _Toc15 3.2 設(shè)計(jì)原那么 PAGEREF _Toc15 3 HYPERLINK l _Toc3191 3.3 廠用電源 PAGEREF _Toc

4、3191 3 HYPERLINK l _Toc1378 4 發(fā)電機(jī)型號(hào)確實(shí)定 PAGEREF _Toc1378 4 HYPERLINK l _Toc9130 5 變壓器型號(hào)確實(shí)定 PAGEREF _Toc9130 4 HYPERLINK l _Toc17255 5.1 變壓器容量確實(shí)定 PAGEREF _Toc17255 4 HYPERLINK l _Toc29542 5.2 變壓器型號(hào)確實(shí)定 PAGEREF _Toc29542 4 HYPERLINK l _Toc30964 6 電氣設(shè)備的選擇 PAGEREF _Toc30964 5 HYPERLINK l _Toc7704 7 防雷保護(hù)的規(guī)

5、劃 PAGEREF _Toc7704 7 HYPERLINK l _Toc27118 7.1 220KV側(cè)避雷器的選擇和校驗(yàn) PAGEREF _Toc27118 7 HYPERLINK l _Toc32408 7.2 110KV側(cè)避雷器的選擇和校驗(yàn) PAGEREF _Toc32408 8 HYPERLINK l _Toc6729 8 結(jié) 論 PAGEREF _Toc6729 9 HYPERLINK l _Toc13206 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc13206 10 HYPERLINK l _Toc30268 附 錄 PAGEREF _Toc30268 111 設(shè)計(jì)要求確定電氣主接線。擬

6、設(shè)兩種電氣主接線方案，通過可靠性、靈活性及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比擬，選擇其中較好的一種方案。廠用電設(shè)計(jì)。發(fā)電機(jī)確實(shí)定：在電氣主接線方案確定的前提下，通過電壓等級及發(fā)電機(jī)容量選擇適宜的發(fā)電機(jī)。變壓器確實(shí)定：在發(fā)電機(jī)型號(hào)確定后，通過計(jì)算算出變壓器的額定容量，選擇適宜的變壓器。器件的選擇：選擇出適宜的斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器。2 電氣主接線電氣主接線的設(shè)計(jì)兩種方案第一種方案：220kV側(cè)采用雙母帶旁路接線，110kV側(cè)也采用雙母帶旁路接線。其簡略主接線如圖2.1所示。 主接線第一種方案圖第二種方案：220kV側(cè)采用雙母線接線，110kV側(cè)采用單母分段帶旁路接線。其主接線如圖2.2所示。

7、圖2.2 主接線第二種方案圖現(xiàn)對這兩個(gè)方案進(jìn)行綜合比擬，結(jié)果如表2-1：表2-1 兩種方案的比擬方案工程方案一方案二可靠性1220kV 110kV 均采用雙母帶旁路，可靠性較高。1110kV接線簡單，設(shè)備本身故障率少；2220kV沒有旁母，故障或檢修時(shí)，停電時(shí)間較長；3) 110kV側(cè)采用單母分段帶旁路，對于一級負(fù)荷來說可靠性低。靈活性1各電壓級接線方式靈活性都好；2220KV電壓級接線易于擴(kuò)建；3110KV電壓級用聯(lián)絡(luò)變壓器連接，靈活性好。1)各種電壓級接線都不便于擴(kuò)建和開展。經(jīng)濟(jì)性1無論是110kV,220kV設(shè)備都比擬多，投資較大。1110kV設(shè)備相對多，投資較大；2220kV設(shè)備少，投

8、資小。本設(shè)計(jì)主要考慮主接線的可靠性和靈活性，經(jīng)濟(jì)性只做參考，所以通過比擬，現(xiàn)確定第一方案為設(shè)計(jì)最終方案。3 廠用電設(shè)計(jì)3.1 接線要求1各機(jī)組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨(dú)立的，特別是200MW及以上機(jī)組。2全廠性公用負(fù)荷應(yīng)分散接入不同機(jī)組的廠用母線或公用負(fù)荷母線。3充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、啟動(dòng)等運(yùn)行方式下的供電要求，盡可能地使切換操作簡便，啟動(dòng)備用電源能在短時(shí)內(nèi)投入。4充分考慮電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行方式，特別要注意對公用負(fù)荷供電的影響，也便于過渡，盡量減少改變接線和更換設(shè)置。5200MW及以上機(jī)組應(yīng)設(shè)置足夠容量的交流事故保安電源。當(dāng)全廠停電時(shí)，可以快速啟動(dòng)和自動(dòng)投入向保安負(fù)

9、荷供電。3.2 設(shè)計(jì)原那么廠用電的設(shè)計(jì)原那么與主接線的設(shè)計(jì)原那么根本相同，主要有：1接線應(yīng)保證對廠用負(fù)荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機(jī)平安運(yùn)轉(zhuǎn)。2接線應(yīng)靈活的適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運(yùn)行方式的要求。3廠用電源的對應(yīng)供電性。4設(shè)計(jì)還應(yīng)適當(dāng)注意其經(jīng)濟(jì)性和開展的可能性并積極慎重的采用新技術(shù)、新設(shè)備，使廠用電接線具有可行性和先進(jìn)性。5在設(shè)計(jì)廠用電接線時(shí)，還應(yīng)對廠用電的電壓等級、中性點(diǎn)接地方式、廠用電源及其引線和廠用電接線形式等問題，進(jìn)行分析和論證。3.3 廠用電源發(fā)電廠的廠用電源，必須供電可靠，且能滿足各種工作要求，除應(yīng)滿足具有正常的工作電源外，還應(yīng)設(shè)置備用電源、啟動(dòng)電源和事故保安電源。一般電廠中，都

10、以啟動(dòng)電源兼作備用電源。本設(shè)計(jì)中每臺(tái)發(fā)電機(jī)從各單元機(jī)組的變壓器低壓側(cè)接引一臺(tái)高壓工作廠用變壓器作為6kV廠用電系統(tǒng)的工作電源。為了能限制廠用電系統(tǒng)的短路電流，以便是6kV系統(tǒng)能采用輕型斷路器，并能保證電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)母線電壓水平和滿足廠用電纜截面等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要求，高壓工作廠用變壓器選用分裂變壓器，其低壓分裂繞組分別供6kV兩個(gè)分段廠用母線。為滿足機(jī)組啟動(dòng)時(shí)廠用電供電和作為高壓工作變壓器的備用，每兩臺(tái)機(jī)組配備一臺(tái)啟動(dòng)備用變壓器。啟動(dòng)備用變壓器電源引自升高電壓母線，采用明備用方式。廠用電接線圖見附錄1所示。4 發(fā)電機(jī)型號(hào)確實(shí)定本次設(shè)計(jì)為火電廠的設(shè)計(jì)，所以應(yīng)選用汽輪式發(fā)電機(jī)。汽輪式發(fā)電機(jī)是用 HYP

11、ERLINK :/baike.baidu /view/33757.htm t _blank 汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)。由鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功，使葉片轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，做功后的廢汽經(jīng)凝汽器、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵、給水加熱裝置等送回鍋爐循環(huán)使用。本次設(shè)計(jì)擬定選用的發(fā)電機(jī)容量為200MW，選擇發(fā)出的電壓為10.75kV，所以選擇發(fā)電機(jī)型號(hào)為QFSN-200-2。5 變壓器型號(hào)確實(shí)定5.1 變壓器容量確實(shí)定1發(fā)電機(jī)變壓器單元接線中的主變?nèi)萘繎?yīng)按發(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組廠用電后，留有10%的裕度來確定。主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?10年的規(guī)劃負(fù)荷來進(jìn)行選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期1020年的負(fù)荷開

12、展。 2高、中壓電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)變壓器應(yīng)按兩級電網(wǎng)正常與檢修狀態(tài)下可能出現(xiàn)的最大功率交換確定容量，其容量一般不應(yīng)低于接在兩種電壓母線上最大一臺(tái)機(jī)組的容量。3小型電廠機(jī)端電壓母線上的升壓變壓器的容量選擇條件為：1接于該母線上的發(fā)電機(jī)處于全開滿載狀態(tài)而母線負(fù)荷包括廠用電又最小時(shí)能將全部剩余功率送出。2發(fā)電機(jī)開機(jī)容量最小、母線負(fù)荷最大時(shí)，經(jīng)主變壓器倒送的功率。3兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行互為備用時(shí)，其原那么與前述聯(lián)絡(luò)變壓器同。由于變壓器的檢修周期長，而且它可與該母線上的發(fā)電機(jī)檢修相配合，因此不需因檢修增加容量。 綜合分析，本設(shè)計(jì)主變壓器容量確實(shí)定是根據(jù)發(fā)電機(jī)容量確定的，容量通過計(jì)算：選擇等級240MVA。110%

13、是考慮到廠用電后，留有10%的裕度。5.2 變壓器型號(hào)確實(shí)定相數(shù)確實(shí)定變壓器按相數(shù)不同可分為單項(xiàng)和三相兩種。對于本設(shè)計(jì)，電壓等級為10.5KV及220KV，所以采用三相變壓器。采用三相變壓器比單相變壓器合理之處在于，三相變壓器的損失比單相的平均低12%15%，有效材料重量方面的節(jié)省為20%，同時(shí)在占地、配電裝置復(fù)雜性上均有優(yōu)越性。繞組數(shù)確實(shí)定對于本設(shè)計(jì)，由于發(fā)電機(jī)容量選擇為240MW，所以選用雙繞組變壓器加三繞組聯(lián)絡(luò)變壓器這套方案。本設(shè)計(jì)的聯(lián)絡(luò)變壓器的容量選擇：根據(jù)要求選擇兩臺(tái)240MVA的聯(lián)絡(luò)變壓器。綜上所述，我們這次課程設(shè)計(jì)所選定的主變壓器為SFP7-240000/220，聯(lián)絡(luò)變壓器為SF

14、PS7-150000/220。主變壓器為SFP7-240000/220主要技術(shù)參數(shù)如表5-1。表5-1 主變壓器的主要技術(shù)參數(shù)額定容量連接組標(biāo)號(hào)額定電壓空載損耗短路阻抗%240000kVAYNd11高壓：220/242 200kW12-14 聯(lián)絡(luò)變壓器為SFPS7-240000/220主要技術(shù)參數(shù)如圖5-2。表5-2 聯(lián)絡(luò)變壓器主要參數(shù)額定容量連接組標(biāo)號(hào)額定電壓空載損耗阻抗電壓%240000kVA高壓：24222.5%中壓：121 168(KW)高中：12 中低：22上下：86 電氣設(shè)備的選擇1斷路器的選擇220KV側(cè)母聯(lián)斷路器選用SW6-220/1200型少油斷路器。220KV側(cè)旁路斷路器選

15、用LW11-220系列六氟化硫斷路器。110KV側(cè)旁路的斷路器選用SW4110W型高壓斷路器。2隔離開關(guān)的選擇220KV側(cè)母聯(lián)隔離開關(guān)選用GW7-220(W)型隔離開關(guān)。110KV側(cè)旁路的隔離開關(guān)選用 GW5-110型高壓斷路器。3電流互感器的選擇由于220KV母聯(lián)與變高220KV側(cè)的運(yùn)行條件相應(yīng)，故同樣選用LCLWD3-220 型CT。聯(lián)絡(luò)變壓器220KV側(cè)與變高220KV側(cè)的運(yùn)行條件相應(yīng)，故同樣選用LCLWD3-220 型CT。聯(lián)絡(luò)變壓器110KV的CT選擇電流互感器LCWB6-110W2。110KV母線、出線CT均選擇電流互感器LB1-110。4電壓互感器的選擇1220kV側(cè)電壓互感器的

16、選擇： b.二次電壓：按表6-1所示選用所需二次額定電壓UN。表6-1 電壓互感器技術(shù)參數(shù)繞組主二次繞組附加二次繞組高壓側(cè)接入方式接于線電壓上接于相電壓上用于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)用于中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地二次額定電壓100100c.準(zhǔn)確等級：用于發(fā)電機(jī)、變壓器、調(diào)相機(jī)、廠用饋線、出線等回路中的電度表，所有計(jì)算的電度表，其準(zhǔn)確等級要求為0.5級。供監(jiān)視估算電能的電度表，功率表和電壓繼電器等，其準(zhǔn)確等級，要求一般為級。用于估計(jì)被測量數(shù)值的標(biāo)記，如電壓表等，其準(zhǔn)確等級要求較低，要求一般為3級即可。在電壓互感器二次回路，同一回路接有幾種不同型式和用途的表計(jì)時(shí)，應(yīng)按要求準(zhǔn)確等級高的儀表，確定為電壓互

17、感器工作的最高準(zhǔn)確度等級。2110KV側(cè)電壓互感器的選擇型式：采用串聯(lián)絕緣油浸式式電壓互感器，作電壓、電能測量及繼電保護(hù)用。電壓：額定一次電壓：,準(zhǔn)確等級：用戶保護(hù)，測量、計(jì)量用，其準(zhǔn)確等級為0.5級。電壓：額定一次電壓：,準(zhǔn)確等級：用于估計(jì)電壓數(shù)值和周期，其準(zhǔn)確等級為3級。查?發(fā)電廠電氣局部?選定PT型號(hào)：YDR-110，其參數(shù)如表6-2。 表6-2 電壓互感器技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定電壓KV最大容量VA一次繞組二次繞組輔助繞組YDR-11012007 防雷保護(hù)的規(guī)劃7.1 220KV側(cè)避雷器的選擇和校驗(yàn)型式選擇根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定選用FCZ系列磁吹閥式避雷器。2額定電壓的選擇： 因此選 FCZ-220避雷

18、器，其參數(shù)如下表7-1：表7-1 避雷器參數(shù)型號(hào)額定電壓kV滅弧電壓有效值kV工頻放電電壓有效值kV不大于kV沖擊殘壓不大于kV不小于不大于FCZ-2202202525035807107403滅弧電壓校驗(yàn)：最高工作允許電壓：直接接地：，滿足要求。4工頻放電電壓校驗(yàn)：下限值：上限值：上、下限值均滿足要求。5殘壓校驗(yàn)：，滿足要求。6沖擊放電電壓校驗(yàn)：，滿足要求。所以，所選FCZ-220 型避雷器滿足要求。7.2 110KV側(cè)避雷器的選擇和校驗(yàn)型式選擇根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定選用FCZ系列磁吹閥式避雷器。2額定電壓的選擇：因此選FCZ-110避雷器，其參數(shù)如下表7-2： 表7-2 避雷器參數(shù)型號(hào)額定電壓kV滅弧

19、電壓有效值kV工頻放電電壓有效值kV不大于kV沖擊殘壓不大于kV不小于不大于FCZ-1102201262552903453653滅弧電壓校驗(yàn)：最高工作允許電壓：直接接地：，滿足要求。4工頻放電電壓校驗(yàn)：下限值：上限值：上、下限值均滿足要求。5殘壓校驗(yàn)：，滿足要求。6沖擊放電電壓校驗(yàn)：，滿足要求。所以，所選FCZ-110型避雷器滿足要求。8 結(jié) 論本次設(shè)計(jì)的發(fā)電廠具有可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性，并能夠滿足工程建設(shè)規(guī)模要求。采用的電氣主接線具有供電可靠、運(yùn)行檢修方便等特點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)著重對發(fā)電機(jī)、變壓器的選擇進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。選擇適宜的斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器。參考文獻(xiàn)1 劉笙. 電氣工程根

20、底M. 科學(xué)出版社，20022 何仰贊. 電力系統(tǒng)分析M. 華中科技大學(xué)出版社，20023 丁德劭. 怎樣對新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)電氣一次接線圖M. 中國水利水電出版社，4 卓樂友. 電氣工程設(shè)計(jì)手冊電氣二次局部M. 中國電力出版社，19895 弋東方. 電力工程電氣設(shè)備手冊電氣一次部M. 中國電力出版社，20026 曹繩敏. 電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料M. 東南大學(xué)出版社7 樓樟達(dá)，李揚(yáng). 發(fā)電廠電氣設(shè)備M. 中國電力出版社，20048 鐘松茂，李火元. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)M. 中國電力出版社，19969 文鋒. 現(xiàn)代發(fā)電廠概論M. 中國電力出版社，199910. 電氣工程設(shè)計(jì)手冊電氣一次局部M. 中國電力出版社，199811 陳生貴. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)M. 重慶大學(xué)出版社，200312 文鋒. 發(fā)電廠及變電所的控制(二次局部) M. 中國電力出版社，199813 吳希再，熊信銀，張國強(qiáng). 電力工程M. 華中科技大學(xué)出版社，199714 賀家李，宋叢矩. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理M. 中國水利電力出版社，199415 方富淇. 電力系統(tǒng)分析M. 水利電力出版社，1989附 錄主要設(shè)備匯總表6kV6kV6kV6kV6kV6kV6kV6k