发电厂电气部分课程设计报告

2×25MW+2×50MW 火电厂主接线设计本次设计是火电厂主接线设计。

该水电站的总装机容量为 2 ×25MW+2 ×50MW =150 MW。

高压侧为 110Kv，四回出线与系统相连，发电机电压级有10 条电缆出线，其最大输送功率为 150MW，该电厂的厂用电率为 10%。

根据所给出的原始资料拟定两种电气主接线方案，然后对这两种方案发展可靠性、经济性和灵便性比拟后，保存一种较合理的方案，最后通过定量的技术经济比拟确定最终的电气主接线方案。

在对系统各种可能发生的短路故障分析计算的根抵上，进展了电气设备和导体的选择校验设计。

在对发电厂一次系统分析的根抵上，对发电厂的配电装置布置、防雷保护做了初步简单的设计。

此次设计的过程是一次将理论与实际相结合的初步过程，起到学以致用，稳固和加深对本专业的理解，建立了工程设计的根本观念，提升了自身设计能力。

电气主接线，短路电流计算，设备选型，配电装置布置，防雷保护。

一、原始资料：某新建地方热电厂，发机电组 2 × 25MW+2 × 50MW ，cosΘ = 0.8 ，U=6.3KV，发电机电压级有10 条电缆出线，其最大综合负荷30MW，最小负荷 20MW，厂用电率 10%，高压侧为 110KV，有 4 条回路与电力系统相连，中压侧 35KV,最大综合负荷 20MW，最小负荷 15MW。

发电厂处于北方平原地带，防雷按当地平均雷暴日考虑，土壤为普通沙土。

系统容量 2000MW，电抗值 0.8 〔归算到 100KVA〕。

二、设计容：a) 设计发电厂的主接线〔两份选一〕，选择主变的型号；b) 选择短路点计算三相对称短路电流和不对称短路电流并汇总成表；c) 选择各电压等级的电气设备〔断路器、隔离开关、母线、支柱绝缘子、穿墙套管、电抗器、电流互感器、电压互感器〕并汇总成表；三、设计成果：设计说明计算书一份； 1 号图纸一。

设计时间：两周。

本次课程设计为初步了解设计流程，建立设计工程的整体观念，融会贯通本学期所学知识，锻炼分析和解决实际工程问题的能力。

本次设计的主要容〔1〕、电厂分析及发机电、主变选择。

〔2〕、电气主接线设计。

〔3〕、短路电流计算。

〔4〕、选择短路点计算三相对称短路电流和不对称短路电流并汇总成表。

〔5〕、选择各电压等级的电气设备〔断路器、隔离开关、母线、支柱绝缘子、穿墙套管、电抗器、电流互感器〕并汇总成表。

本次设计最终的设计成品〔1〕、设计说明计算书一份。

〔2〕、主接线图一。

原始资料发机电组 2×25MW+2×50MW，cosΘ = 0.8 ，U=6.3KV，发电机电压级有10 条电缆出线，其最大综合负荷 30MW，最小负荷 20MW，厂用电率 10%，高压侧为 110KV，有 4 条回路与电力系统相连，中压侧 35KV,最大综合负荷20MW，最小负荷 15MW。

发电厂处于北方平原地带，防雷按当地平均雷暴日考虑，土壤为普通沙土。

系统容量 2000MW，电抗值 0.8 〔归算到 100KVA〕。

原始资料分析根据设计任务书所提供的资料可知：该火电厂为小火电，不担任重要负荷的供电，对设计的可靠性、安全性、灵便性等没有很严格的要求，拟定 4 台变压器。

其地形条件限制不严格，但从节省用地考虑，尽可能使其布置紧凑，便于运行管理。

此外，周围的环境温和候对设备的选择的制约也不大。

综上，在设计中要充分分析所给的原始资料，同时结合实际的情况，做到设计的方案具有可靠性、平安性、经济性等。

电气主接线设计是火电厂电气设计的主体。

它与电力系统、枢纽条件、电站动能参数以及电站运行的可靠性、经济性等密切相关，并对电气布置、设备选择、继电保护和控制方式等都有较大的影响，必须严密结合所在电力系统和电站的具体情况，全面地分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，通过技术经济比拟，合理地选定接线方案。

电气主接线的主要要求为:1、可靠性：衡量可靠性的指标，普通是根据主接线型式及主要设备操作的可能方式，按一定的规律计算出"不允许〞事件的规律，停运的持续时间期望值等指标，对几种接线形式的择优。

2、灵便性：投切发机电、变压器、路线断路器的操作要可靠方便、调度灵活。

3、经济性：通过优化比选，工程设计应竭力做到投资省、占地面积小、电能损耗小。

见附录图 2.3〔a〕；2.3〔b〕由于图 2.3〔a〕设计可靠性、灵便性、经济性皆强于图 2.3〔b〕，应选择图2.3〔a〕为主接线设计方案。

由原始资料可知，需选用两台 25MW 发机电 G 、G ，同时选择两台50MW3 4发机电 G 、G 。

查"电气工程手册"可知这两类发机电参数如下：1 2G 、G 的参数：cosΘ = 0.8 ；X’’d =0.3；1 2 2G 、G 的参数：cosΘ = 0.8 ；X’’d =0.13；3 4 1火电厂的厂用电较少〔10%〕，且没有地区负荷，因此，选择主变压器的容量应大致等于与其连接的发机电容量。

水电厂多数担任峰荷，为了操作方便，其主变压器时常不从电网切开，因此要求变压器空载损耗尽量小。

相数的选择主变采用三相或者单相，主要考虑变压器的可靠性要求及运输条件等因素。

根据设计手册有关规定，当运输条件不受限制时，在 330KV 及以下的电厂及变电所均选用三相变压器。

因为三相变压器比一样容量的单相变压器具有节省投资，占地面积小，运行过程损耗小的优点，同时本电厂的运输地理条件不受限制，因而选用三相变压器。

绕组数量和连接方式的选择〔1〕绕组数量选择：根据"电力工程电气设计手册"规定： "最大机组容量为125MW 及以下的发电厂，当有两种升高电压向用户供电与或者与系统相连接时，宜采用三绕组变压器。

结合本电厂实际，于是采用双绕组变压器。

〔2〕绕组连接方式选择：我国 110KV 及以上的电压，变压器绕组都采用Y连接， 35KV 一下电压，变压器绕组都采用连接。

结合很电厂实际，于是主变压器接线方式采用Y / 连接。

普通型与自偶型选择根据"电力工程电气设计手册"规定： "在220KV 及以上的电压等级才宜优先考虑采用自偶变压器。

自偶变压器普通作为联络变压器和连接两个直接接地系统。

从经济性的角度出发，结合本电厂实际，选用普通型变压器。

综上所述，需要两种容量的变压器： 20000KVA 〔两台台〕和 6300KVA 〔两台〕。

结合本电厂实际，从经济性的角度出发，选择型式为： 110kV 级三绕组电力变压器 SFS9-20000/110 和双绕组电力变压器 SF9-6300/110。

〔1〕短路过程中各发机电之间不发生摇摆，并认为所有发机电的电势都一样电位。

〔2〕负荷只作近似估计，或者当做恒定电抗，或者当做某种暂时附加电源，视具体情况而定。

〔3〕不计磁路饱和。

系统各元件的参数都是恒定的，可以用叠加原理。

〔4〕对称三相系统。

除不对称短路故障处不对称之外，实际系统都是对称的。

〔5〕忽略了高压线的电阻电容，忽略变压器的电阻和励磁电流，这就是说，发机电、输电、变电和用电的元件均匀纯电抗表示。

〔6〕金属性短路，即不计过度电阻的影响，认为过渡电阻为零的短路情况。

选取基准容量为 150MVA ，归算到 100KV 侧发展标么值计算。

具体的计算过程详见设计计算书。

综合运用 Y — 变换，网络中间点消去法， 对该电厂的接线与外界接线发展 变换和简化。

具体的计算过程详见设计计算书。

工程计算中短路电流的计算常采用实用曲线法，其计算步骤如下：〔1〕选择计算短路点；〔2〕画等值网络图；A 、选取基准容量 S =100MVA 和基准电压V = V 。

B B avB 、首先去掉系统中的所有负荷分支。

路线电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗 X 。

dC 、将各元件电抗换算为同一基准的标么值电抗。

D 、汇出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。

E 、化简等值网络：为计算不同短路点的短路电流值，需要将等值网络分别 化简为短路点为中心的辐射形等值网络， 并求出各电流与短路点之间的电抗， 即 转移电抗 X 以及无限大电源对短路点的转移电抗 X 。

sf sf〔3〕求出计算电抗， X =X S Ni (i = 1,2,3..... g)jsi ifSB式中S 为第 i 台等值发机电的额定容量。

Ni〔4〕由运算曲线查出个电源供应的短路电流周期分量标么值〔运算曲线只作到 X = 3.5〕。

js〔5〕计算无限大功率的电源供应的短路电流周期分量。

〔6〕计算短路电流周期分量有名值和短路容量。

〔7〕计算冲击电流。

〔8〕绘制短路电流计算结果表〔表〕。

具体的计算过程详见设计计算书。

选择与校验电气设备时，普通应满足正常工作条件及承受短路电流的能力， 并注意因地制宜，力求经济，同类设备尽量减少品种，同时考虑海拔、湿热带、 污秽地区等特殊环境条件。

本设计主要考虑温度和海拔两个环境因素。

按正常工作条件选择电器、电缆允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压 U g，即U > U ；电器、导体长期允许电流I 不得小于该回路的最大持续工作电流I ，max g e max即I > I 。

max g在计算发机电变压器回路最大持续工作电流时，应按额定电流增加 5%。

这 是考虑到在电压降低 5%时，为确保功率输出额定，那末电流允许超 5%。

在选择导体、电器时，应注意环境条件：1、选择导体、电器的环境温度普通采用表 4.1 所列的数值。

表 4.1 选择导线、电器时使用的环境温度0 C环境温度〔 0 C 〕最高最热月平均最高温度安装起点屋外 类别裸导体 最低按"交流高电压电器在长期工作时的发热规程"规定： 电器使用在环境温度高 于+400 C 〔但不高于 600 C 〕时，环境温度没增加 10 C ，建议较少额定电流 1.8%； 当环境温度低于+400 C ，每低 10 C ,建议增加额定电流 0.5%，但最大过负荷不得 超过额定电流的 20%。

2、110KV 及以下电器，用于海拔不超过 2000 米时，可选用普通产品。

按短路条件校验包括动稳定、热稳定以及电器的开断电流，普通按三相短路验算。

1、短路热稳定校验式中： I t.t — 电器设备允许通过的热稳定电流及相应时间Q 短路电流产生的热脉冲计算Q k 用下式：该处通风设计温度。

无资料时，可取最热月平均最高温度加 50 C最热月平均最高温度屋通风设计温度。

无资料时，可取最热月平均最高温度屋通风设计温度。

无资料时，可取最热月平均最高温度年最高温度该处通风设计最高排风温度该处通风设计温度。

无资料时，可取最热月平均最高温度加 50 C屋屋外电缆沟屋电缆沟电缆电缆隧道屋外屋电抗器电气屋其它电器年最低气温年最低气温k —式中：I " 、I 、I —分别为短路发生瞬间、短路切除时间、短路切除时间的tk / 2 tk 2短路电流周期性分量〔KA〕tk—短路切除〔持续〕时间，为继电保护时间与断路器的全开断时间之和〔S〕T—短路电流非周期分量等效时间，对于发机电出口可取0.15~0.2S，发电厂升压母线取 0.08~0.1S，普通变电所取 0.05S。