小型凝气式火力发电厂电气部分设计.docx

　 　　　 　 　 　 目录1 选题背景ﻩ1１.１ 概念解释ﻩ1图１-1 凝气式汽轮机发电厂电能生产过程示意图 １１．2 资料分析ﻩ1１．3 指引思想 ２2 方案论证 22．1 主接线方案设计原理与选择 2２.1.1 主接线原理 22.１.2 主接线方案选择ﻩ３2.２ 主变压器设计方案的原理与选择 52.2.1 主变压器原理ﻩ52.2.２ 主变压器方案选择ﻩ62.3 短路电流计算ﻩ7２.3.1　短路电流计算的目的 72.3．2 短路电流计算的条件ﻩ72.3．3 短路电流的计算过程ﻩ82.４ 电气设备的选择ﻩ１02.4.1 电气设备选择的一般条件ﻩ102．4.2　断路器和隔离开关的选择和校验 113 总结与体会ﻩ１41 选题背景1.1 概念解释火力发电厂简称火电厂，是运用煤炭、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，其能量的转换过程是:燃料的化学能—热能—机械能—电能火电厂按原动机分为凝汽式汽轮机发电厂、燃气轮机发电厂、内燃机发电厂和蒸汽-燃气轮机发电厂等国内火电厂所使用的燃料重要是煤炭，且主力电厂是凝气式汽轮机发电厂其生产过程可分为三个阶段,称为燃烧系统、汽水系统和电气系统。

我这次要设计的就是小型凝气式汽轮机火力发电厂的电气部分凝气式汽轮机火力发电厂生产过程示意图如下图所示　　 　 　 图１－1　凝气式汽轮机发电厂电能生产过程示意图1.２ 资料分析原始资料如下:(１)、发电机数据： 　　　 　　 　 　　　　　　 　 　 型号:QFＳ-15－2, 参数： PN=15ＭW, UN=1０.５kV， IN=１031A， coｓø=0.8,　Ｘ″=0.141 　 　　 　 　 　　　　 　 　 　　(2)、发电厂与系统连接状况:　　 　 　 　　 　　 　 　 　 　 　　本电厂通过一条３5ｋＶ线路与系统相连（系统电抗标么值为 0．5,基准容量100MＷ，基准电压为平均额定电压) 　　　 　　　 　 　 　 　　 （3)、负荷状况: 　　 　 　 　　　 　　 　 　　 发电机机压负荷:最大负荷１8MＷ,最小负荷12MＷ，平均功率因数cｏsø=０．8,最大负荷运用小时数Tｍax=5500小时,共8回线，每回线最大输送功率2MＷ。

4）、电厂厂用电率９%，厂用高压采用6ｋV供电 　　　　　 　 　　 　 (５)、环境条件： 　 　 　　 　 　　 　　 年最高气温４0℃，最低气温－8℃，最热月平均气温33℃； 　　 　 海拔高度５20m; 　 　 　　 　 　　 　　 　 　非污染地区；　 　 　 　 　 　　 　 　　　 　 主导风向:西北风 资料分析如下：(1)工程状况:本发电厂是小型凝汽式火力发电厂,设计只有一种机组单机容量平均为1５MW最大负荷运用小时数达5500h，由于年运用小时数直接影响着主接线设计，由此可见其承当基荷为主，则其相应的主接线应以供电可靠为主选择接线形式2) 电力系统状况：由资料可以看出此小型凝汽式火力发电厂以承当着基荷为主，基本上是自带负荷,且设备运用率较高,接近负荷中心，应当为某公司或某地自备发电厂;只是将剩余功率送入系统，对系统的作用及影响不大;并且根据国家有关政策本电厂没有发展潜力,为节能减排,此电厂会被关停。

3)　负荷状况:由于与负荷中心接近,因此本电厂发出的电基本上都供应附近负荷使用，电压级别及容量较小，但出线回路较多,可见其设备运用率较高1.3 指引思想电气主接线简称主接线，又称为电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号,按电能生产、传播、分派顺序及有关规定绘制的单相接线图代表了发电厂和变电站高电压、大电流的电气部分的主体构造,是电力系统网络构造的重要构成部分,直接影响运营的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定均有决定性的关系因此电气主接线设计必须通过技术与经济的充足论证比较，综合考虑各个方面的因素，应满足可靠性、灵活性、经济性三方面电气主接线的设计随着着发电厂或变电站的整体设计进行按国家规定，发电厂和变电站基本建设的程序一般分为初步可行性研究、可行性研究、初步设计、施工图设计四个阶段２ 方案论证2.１ 主接线方案设计原理与选择2.1.1　主接线原理(1） 单元接线　 单元接线是无母线接线中最简朴的形式,也是所有主接线基本形式中最简朴的一种重要长处:接线简朴、开关设备少、操作简便、以及因不设发电机电压级母线,而在发电机和变压器之间采用封闭母线,使得发电机和变压器低压侧短路的几率和短路电流相对于具有发电机电压级母线时有所减小。

2) 单母线接线 　长处:接线简朴,操作以便，设备少、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建以便而缺陷是可靠性差母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止运营；调度不以便,电源只能并列运营,并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流因此这种接线形式一般只用在发电机容量小、台数较多而负荷较近的小型电厂和出线回路少,并且没有重要负荷的发电厂和变电站中3)　单母线分段接线 单母线用分段断路器QFD进行分段,可以提高供电可靠性和灵活性，不致使重要顾客停电;但这种接线当进出线较多或需要对重要负荷采用两条出线供电时，增长了出线数目，且常使架空线交叉跨越，使整个母线系统的可靠性受到限制；合用范畴：在具有两回进线电源的条件下，采用单母线分段接线比较优越4） 双母线接线 双母线接线有两组母线，并且可以互相备用,两组母线之间的联系，通过母线联系断路器QＦC来实现具有供电可靠、调度灵活、扩建以便的长处，与单母线接线相比，投资有所增长，但使运营的可靠性和灵活性大为提高其缺陷是：当母线故障或检修时,需将隔离开关进行倒闸操作,容易发生误操作事故，需在隔离开关和断路器之间装设可靠的联锁装置,对运营人员的规定比较高;2.1.2 主接线方案选择根据设计任务书的规定,在原始资料分析的基本上,根据对电源和出线回路数、电压级别、变压器台数、容量以及母线构造等的不同考虑拟定出两个接线方案如下：(1) 发电机出口就带有负载,且有8回出线，最小负荷达到12ＭＷ，大量供电给近区负荷，因此单元接线在此不合用,主接线必须设立发电机电压母线；(２) 此发电厂只装有一台发电机，且容量只有1５MW,接近负荷中心,属于公司自备发电厂或某小地区自用电厂,　多数状况下发出的电能只供应附近负荷，送入系统的很少,因此对可靠性规定不是很高,主接线只考虑单母线、单母线分段、或双母线接线形式；(3)　由于只有一台发电机,因此在此电厂单母线分段接线不合用;(4)　通过原始资料分析,该电厂只是将很少的一部分剩余电能送入系统，因此只考虑用一台主变压器;通过各方面的分析考虑拟定出如下两种方案供选择：方案一发电机出口母线采用单母线接线形式,电气主接线如图２-1所示 　　　 　 　 　图2-1方案二发电机出口母线采用双母线接线形式，电气主接线如图２-2所示图2-2 双母线主接线图 　　 　 对两方案进行综合比较可以看出：单母线接线简朴清晰,使用设备少,经济性比较好。

且运营经验表白，误操作是导致系统故障的重要因素之一，因此主接线简朴，操作人员发生误操作的也许性小;因此其合用于发电机容量小而负荷较近的电厂双母线接线供电可靠，两个母线可以互为备用,但当母线故障或检修，进行倒闸操作时，容易发生误操作事故，对运营人员规定高同步与单母线接线形式相比增长了一条母线和一台母联断路器的投入，投资较大通过对原始资料的分析表白:此电厂容量小,只供近区负荷使用，因此在可靠性的基本上,经济性是最重要的；通过对两种主接线的可靠性、灵活性和经济性等各方面的综合考虑,最后拟定方案一为设计方案2.2 主变压器设计方案的原理与选择2.2.1　主变压器原理在发电厂和变电站中,用来向电力系统和顾客输送功率的变压器,称为主变压器；用于两种电压级别之间互换功率的变压器，称为联系变压器；只供本厂用电的变压器，称为厂用变压器变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的构造如果变压器容量选得过大、台数过多，不仅增长投资,增大占地面积,并且也增长运营电能损耗,设备未能充足发挥效益；若容量选得小，将也许“封锁”发电机剩余功率的输出或者会满足不了电站负荷的需要，这在技术上是不合理的2.2.2 主变压器方案选择主变压器容量的选择此小型电厂具有发电机电压母线，应考虑一下因素:(1)接在母线上的发电机处在满载状态而母线负荷(涉及厂用电)最小时能将所有剩余功率送入系统；(２)发电机开机容量最小、母线负荷最大时。

主变压器应具有从系统倒送功率的能力，以满足发电机电压母线是最大负荷的规定主变压器台数的选择具有发电机电压母线的发电厂,一般接的小型机组，按照“以热定电的运营方式，坚持自发自用”的原则，严格限制上网电量，为保证对发电机电压上的负荷供电可靠性,接于母线上的变压器不少于２台；对于小型电厂，可只装1台主变压器与电力系统构弱连接1)　主变压器型号的选择主变压器型号的选择应尽量考虑采用低损耗、高效率的变压器同步也要考虑变压器绕组耦合方式、相数、冷却方式、绕组数、绕组导线材质及调压方式等根据原始资料分析,有关计算如下：可以得出送入系统的最大容量为:因此主变压器的容量选择：通过综合考虑,主变压器的型号选为重要技术参数如下表额定容量KVA额定电压KＶ阻抗电压%损耗W空载电流%高压低压空载短路25003５１０.56.５40０0230002.2 　 　 　 　 　 　 表２－１ 型变压器技术参数同步，对厂用变压器选择过程如下:最后厂用变压器的型号选为重要技术参数如下表：额定容量KVA额定电压KＶ阻抗电压%损耗Ｗ空载电流%高压低压空载短路１0．5６.35.52９701６５００0,8表2-2　型变压器技术参数2．3 短路电流计算2.３.1 短路电流计算的目的在发电厂和变电所电气设计中,短路电流计算是其中的一种重要环节,其计算的目的重要有如下几种方面：(1) 选择电气设备。

在选择多种电气设备时，需要计算出也许通过电气设备的最大短路电流及其产生的电动力效应及热效应，以便检查电气设备的动稳定性和热稳定性;(２)　配备和整定继电保护装置系统中应配备哪些继电保护以及参数整定,都必须对电力系统多种短路故障进行计算分析;（3） 选择限流电抗器当短路电流过大时,会导致设备选择困难或不经济,这时可在供电线路中串接电抗器来限制短路电流通过短路电流的计算,决定与否使用限流电抗器，并拟定所选电抗器的参数；(４) 拟定供。