发电厂电气部分课程设计.doc

一煤矸石电厂基础资料

1.1电厂基本情况

煤矸石电厂装机为两台高温高压循环流化床锅炉配两台50MW冷凝式汽轮机2*50MW发电机；采用发电机变压器单元接线，发电机出口电压为6KV，经变压器升压为110KV送入电网；常用高压工作电源由发电机主回路经限流电抗器接引，发电机出口电压为6KV，发电机至110KV升压变压器的引线采用封闭母线。

1.2环境条件

该所位于某乡镇，有公路可达，海拔高位86米，土壤点阻系数P=25000，土壤地下0.8米处温度20摄氏度；该地区年最高温度40摄氏度，最低温度-10摄氏度，最热月7月份其最高气温月平均34.0摄氏度，最冷月1月份其最低气温月平均值为1摄氏度；年雷暴雨日数为58天。

1. 3电源情况

厂用高压工作电源由发电机主回路经限流电抗器接引，启动备用电源由110KV系统电源降为6KV取得。

二设计说明书

电力系统要求发电厂的电能生产要安全、可靠、节能，技术经济合理，能够长期稳定的向电力系统输送电能。此设计有2*50MW的两台发电机，本文根据2*50MW煤矸石发电厂的实际情况，并适当考虑生产的发展。按供电的基本要求，首先对该电厂的原始资料进行分析处理：首先对厂用电的接线方式的初步选择，电厂容量的大概估算等；其次，根据电厂的容量进行厂用变压器的初步选择，并对其相关的参数进行计算；再者，因为该发电机的机压为6KV与该电厂的6KV 高压母线为同一等级，所以不用设厂用高压变压器，为了限制发电机出口处的短路电流，所以这里采用分列电抗器，待选完厂用变压器以及分离电抗器后，开始进行短路计算，断路器的选择以及电动机的选择和校验做准备。

此发电厂共包含四个车间五类负荷，它们包括6KV厂用高压负荷、0.4KV主厂房厂用负荷、电除尘车间的常用负荷、气力除灰车间的厂用负荷以及化水车间的厂用负荷。在主厂房内（按1#机组说明）共需厂用低压变压器两台，它们的

容量是相同的都为1000KVA，型号为SL7—1000/6，在电除尘车间，由于常用负荷的容量减小，故变压器的容量也相对减小，该车间内我们采用的变压器型号为SL7—800/6，在气力除灰车间，我们采用的变压器的型号为SL7—250/6，在化水车间我们采用的变压器的型号为SL7—400/6。

选择厂用的低压变压器型号后，对发电机出口处的分裂电抗器的选择，在这次厂用电的设计当中我们采用的分裂电抗器的型号为FKL6—2*1000—6，它的额定电压为6KV，额定电流为2000A，电抗百分数为6%，动稳定电流为42.5KA，热稳定电流为40.4KA。

短路电流的计算，由于厂用的6KV高压母线上接的全是常用的高压负荷，且我们在计算短路电流的时候不考虑负载效应的影响，故在该设计的厂用电的短路计算中，我们只选取了五个点进行短路计算，它们是厂用6KV母线处的短路计算，主厂房内0.4KV母线处的短路计算，化水车间的短路计算，电除尘车间的短路计算和气力除灰车间的短路计算。经过短路计算之后，我们发现，短路电流最大的短路母线为主厂房内的0.4KV低压厂用母线，这其实也在意料之中，因为计算时，我们选取了统一的容量，而电压为各级电压的平均值，在6KV母线上的基准电流小，而在0.4KV母线上的基准电流大，且0.4KV主厂房内的变压器容量较大电抗较小，最终使得主厂房内0.4KV 的母线上的短路电流最大。

对相关的设备进行选型。在小型发电厂内一般有两个电压等级，6KV和0.4KV，6KV由于设备容量大，一般均为一类负荷，故可靠性要高，一般选用手推车式断路器，而厂用的0.4KV，由于母线电压等级较低，一般采用抽屉式空气自动开关。在本次设计中我们采用的手推车式断路器的型号为ZN85—6/1250—25，它的额定电压为6KV，额定电流为1250A，短路关合电流为80KA。我们采用的低压开关为GCS型低压抽出式低压开关柜，它的额定电压为400V，额定电流为小于等于4KA，母线的额定短时峰值电流为176KA。

三设计计算书

3.1 各车间的计算负荷

（1）高压厂用负荷的计算

负荷表如下：

6KV厂用高压负荷

电除尘负荷计算表

化水车间负荷计算表

气力除灰系统计算表

各车间单机组总负荷：

高压厂用负荷的计算容量为: 6876KVA

主厂房低压负荷的计算容量为：1192.4KVA

电除尘车间的计算容量为：666.72KVA

化水车间的负荷计算容量为：356.56KVA

气力除灰车间的计算容量为：193.64KVA

3.2、厂用低压变压器的选择

6kv母线与0.4kv母线之间变压器（T1,T2）的选择

分析：T1,T2分别互为备用为主厂房的0.4KV母线供电，当其中一台发生故障时，另一台至少应该承担起所用负荷的70%的负荷。设S为T1对应所供母线上所有负荷容量，则

T1变压器容量为：ST1=70%S=834.68KVA

T1,T2选用SL7—1000/6

T3,T4的选择

分析：T3,T4分别互为备用为1#机组的静电除尘车间母线供电，当其中一台发生故障时，另一台应该承担起所有负荷。

容量为：ST3=S=666.72KVA

故T1,T2选用SL7—800/6

T5的选择：

T5和T5’是由1#和2#机组共同承担的为气力除灰车间供电的变压器，应该互为明备用，即当其中一台发生故障时，另一台应该承担起所有负荷。

气力除灰车间的容量为：193.64KVA

故T5选用SL7—250/6

T6的选择：

T6和T6’是由1#和2#机组共同承担的为化水车间供电的变压器，应该互为明备用，即当其中一台发生故障时，另一台应该承担起所有负荷。

化水车间的容量为：356.56KVA 故T5选用SL7—400/6

由于1#机组和2#机组的容量以及接线的方式都相同，故对1#机组所选的变压器对2#机组同样适用。 3.3 发电机端分裂电抗器的选择

分析：按1#机组进行选择。由于1#机组所承担的负荷为1#机组的所有厂用负荷，包括高压厂用负荷，和低压厂用负荷。而他们的总的容量为9285.32KVA ，故所选的分裂电抗器的容量至少应该大于或等于该值。而分裂电抗器的额定电压应为发电机的机端电压，即6KV 。

在本次设计当中，我们采用的分裂电抗器的型号为FKL6—2*1000—6，它的额定电压为6KV ，额定电流为2000A ，电抗百分数为6%，动稳定电流为42.5KA ，热稳定电流为40.4KA 。

3.4 短路电流的计

取全厂的额定容量为s=100MVA 、 Un=Vav 2.4.1 计算厂用低压变压器的阻抗

=??=2

2

2

,1100%av B n K V S

S U U X 0.045*100=4.5 =??=2

2

4

.3100%av

B n K V S S U U X 0.045*100/0.8=5.6 =??=2

25100%av B n K V S

S U U X 0.04*100/0.25=16 =??=2

2

6100%av B n K V S

S U U X 0.04*100/0.4=10 3.0200

63100100%6=???=

K MVA X L 2.4.2、1#机组各处短路时的等效电路

如图，当1处发生短路时的等效电路

由图可知，当一处发生短路时的短路阻抗为 58.01=X 则有 KA KV

MVA V S I B

B d 6.9631003=?=

?=

KA X I I d

6.161

==

KA I i sh 2.4255.2== 当2处发生短路时的等效电路如图

由图可知，当二处发生短路时的短路阻抗为 6.22=X 则有 KA KV

MVA V S I B

B d 3.1444.031003=?=

?=

KA X I I d

5.552

==

KA I i sh 5.14155.2== 当3处发生短路时的等效电路如图：

由图可知，当三处发生短路时的短路阻抗为 3.33=X 则有 KA KV

MVA V S I B

B d 3.1444.031003=?=

?=

KA X I I d

4.423

==

KA I i sh 2.10855.2== 当四处发生短路时的等效电路如图：

由图可知，当四处发生短路时的短路阻抗为 6.104=X 则有 KA KV

MVA V S I B

B d 3.1444.031003=?=

?=

KA X I I d

7.134

==

KA I i sh 7.3455.2== 当五处发生短路时的等效电路如图：

由图可知，当四处发生短路时的短路阻抗为 6.165=X

则有 KA KV

MVA V S I B

B d 3.1444.031003=?=

?=

KA X I I d

7.85

== KA I i sh 3.2255.2== 2.4.3、对所选的分裂电抗器进行校验如下： 电压波动校验：

()0018.16.07.05.06.03.006.01100%12

111=??-??-=?????????? ??-?-=Sinb I I f SinB I I X U U N N L 同理

()[]998.06.03.05.06.07.006.012=??-??-=U 短路时残压及电压偏移校验如下：

()%7.94947.0%1006.07.05.01606.0%100100%%2

1==???-?=????

? ???-?=

SinB I I f I I X U N N K L ()()%1404.1%1006.07.0165.106.0%1001100%%2

1==??-??=????

? ??-?+?=

SinB I I I I f X U N N K L 经过校验可知我们所选的分裂电抗器时合理的 3.5 母线导体的选择 发电机端母线选择

已知 S=9285.3KVA U=6KV 则 A I 5.893max = 故选择矩形导体，截面积为23.663mm ?的导体 厂用6KV 高压母线的选择

由于负荷的平均分配，则可认为7.446max =I 故选择矩形导体，截面积为2450mm ?的导体 主厂房0.4KV 母线选择

已知 S=596.2KVA U=0.4KV 则 A I 5.860max = 故选择矩形导体，截面积为23.663mm ?的导体

电除尘车间母线的选择

已知 S=55.92KVA U=0.4KV 则 A I 7.80max = 故选择矩形导体，截面积为2450mm ?的导体 气力除灰车间母线的选择

已知 S=193.64KVA U=0.4KV 则 A I 5.297m ax = 故选择矩形导体，截面积为2450mm ?的导体 化水车间母线的选择

已知 S=356.56KVA U=0.4KV 则 A I 7.514max = 故选择矩形导体，截面积为2450mm ?的导体 3.6 电动机的选择及自启动校验 2．6．1 厂用电动机的选择

（1）型式的选择

（2）容量的选择 S N P P >

根据厂用电动机的选择原则所选的电动机的型号见附表 2．6．2 电动机的自启动校验（电压校验）

（1）1#机组6KV 母线所有电动机的自启动校验

校验的等效电路如下：

3.26

.

207848.076805*=??==CosB nS P K S t m av m

()70.065.088.03

.206.0111**0**

1->=?+=+=m t S X U U

由校验的结果可知厂用6KV 高压母线上的电机是可以自启动的。

（2）1#机组电动机经高压分裂电抗器和低压变压器串联自启动母线电压的校验

校验的等效电路图如下：

i)

高压厂用母线的校验 14.16

.207848.0276806.207848.023*********=??+???=+=t t H

S S CosB nS P K S ()70.065.093.014

.106.011

1*1*0*1*->=?+=+=H t S X U U ii)

低压厂用母线的校验

95.21000

8.04.4725222*=??==CosB nS P K S t L

05.0045,01.1100

%1.12

*=?=?=K t U X

55.069.095

.205.018.01*2*1*2

*>=?+=+=L t S X U U 由以上的电动机的自启动校验计算可知，该电厂的点击是可以安全启动的。 注：图中S0为高压厂用负荷，S1为电除尘、化水、气力除灰车间负荷及变压器，S2为主厂房0.4KV 母线负荷。 3.7 设备的选型 断路器的选择方法 （1） 型式的选择

（2） 额定电压及额定电流的选择 （3） 开断电流的选择 （4） 短路关合电流的选择 （5） 短路热稳定和动稳定校验

根据短路计算的结果，可以进行断路器等开关电器的选择，所选断路器的型号清单表：

1）厂用高压设备清单

2）0.4kv厂房设备正常工作电流如下：

3）电除尘车间设备清单

4）化水车间设备清单

5)气力除灰车间设备清单

7）6kv母线清单