【正文】 華 北 電 力 大 學(xué) 成 人 教 育 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 1 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 論文題目： 110kV 變電站電氣一次設(shè)計 年級 .專業(yè) .層次 ： 11級電氣工程及其自動化專升本 學(xué)生姓名 ： 學(xué)號 11202280 函授站 ： 河南鄭州電力高等?？茖W(xué)校 指導(dǎo)教師 姓名： 劉寶志 2022 年 8 月 華 北 電 力 大 學(xué) 成 人 教 育 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 2 摘 要 本次設(shè)計是針對首陽山電廠二期 2 300MW 機(jī)組火電廠電氣部分的設(shè)計。第一章是前言，第二、三章主要介紹了電壓等、電氣設(shè)備的選擇，第四、五 章主要介紹了電氣主接線、廠用電的設(shè)計，第六、七章主要介紹了短路電流計算，發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)的配置第八、九章主要介紹了防雷保護(hù)的規(guī)劃配置和 配電裝置規(guī)劃。并附了一張?jiān)摯卧O(shè)計的主接線圖，根據(jù) 主接線方案，進(jìn)行了高壓設(shè)備選擇，先后對高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、 220KV 母線和支撐絕緣子進(jìn)行選擇和校驗(yàn)，使之符合國家規(guī)程的規(guī)定，運(yùn)行可靠，經(jīng)濟(jì)合理。 關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備 發(fā)電機(jī) 變壓器 華 北 電 力 大 學(xué) 成 人 教 育 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 3 Summary This design is shouyangshan power plant in phase 2 x 300MW power electrical parts design. The first chapter is the design specifications, second, three mainly introduced the voltage, electric equipment selection, fourth and fifth chapter introduces the main electrical wiring, the design, the power of the sixth and seventh chapter introduces the shortcircuit current calculation, generator transformer protection configuration in chapter 8, 9 lightning protection mainly introduces the planning allocation and distribution device programming. And a design of The Times, according to the wiring diagram, the wiring schemes equipment selection, successively in high voltage circuit breaker, isolating switch, current transformer, voltage transformer, bus and support insulator 220KV choice and calibration, to ply with the provisions of the state regulations, reliable operation, and reasonable in economy. Keywords: electrical equipment generator transformer 華 北 電 力 大 學(xué) 成 人 教 育 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 4 第一部分 目 錄 摘要 ???????????????????? 1 第一章 前言 ??????????????????? 4 第二章 電壓等級的選擇 ????????? ????? 5 第三章 電氣設(shè)備的選擇 ?????????????? 6 第一節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的選擇??????????? 6 第二節(jié) 導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇 ????????? 7 第三節(jié) 變壓器的選擇????????????? 14 第四章 電氣主接線 ???????????????? 18 第一節(jié) 主接線的設(shè)計原則??????????? 18 第二節(jié) 主接線的形式選擇??????????? 19 第五章 廠用電設(shè)計 ??????????????? 22 第一節(jié) 廠用電設(shè)計要求和符 合分類??????? 22 第二節(jié) 廠用變壓器選擇???????????? 25 第六章 短路電流計算 ??????????????? 27 第一節(jié) 短路電流計算結(jié)果?????????? 27 第二節(jié) 短路電流計算???????????? 28 第七章 發(fā)電機(jī)、變壓器組繼電保護(hù) ????????? 43 第八章 防雷保護(hù)的規(guī)劃配置 ???????????? 46 第九章 配電裝置規(guī)劃 ??????????????? 47 第十章 小結(jié) ??????????????????? 50 參考文獻(xiàn) ????????? ??????????? 52 附圖：電氣主接線圖 ??????????????? 53 華 北 電 力 大 學(xué) 成 人 教 育 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 5 前言 電力工業(yè)在社會主義現(xiàn)代化建設(shè)中占有十分重要的地位，在現(xiàn)代化生產(chǎn)和人民生活中，電能得到廣泛的應(yīng)用。近年來，許多工作 200MW 及以上的大型機(jī)組的相繼投產(chǎn)， 330 KV及以上超高壓輸電廠工程的陸續(xù)建成和各地電力網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，標(biāo)志著我國的電力工業(yè)已進(jìn)入一個發(fā)展的新時期。發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的重要組成環(huán)節(jié) ,它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 本次設(shè)計是在畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，依靠大專三年所學(xué)的專業(yè)理論知識，旨在提高自身的綜合應(yīng)用，以達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用的目的。 我這次設(shè)計的題目為《 2x300MW火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計》 ,針對一次系統(tǒng)為主、二次設(shè)計為輔的原則，主要針對發(fā)電機(jī)、變壓器的型號及其機(jī)組接線形式的選擇、 220KV 主接線形式的選擇、高壓斷路器、隔離開關(guān)的選擇、電壓互感器和電流互感器的選擇，以及進(jìn)行了廠用電設(shè)計、短路計算，并對發(fā)電機(jī)和變壓器的主保護(hù)進(jìn)行了簡單的配置 , 還對配電裝置進(jìn)行了規(guī)劃。 由于本人水平有限，設(shè)計中難免有不足之處，希望各位老師批評指正，在設(shè)計的過程中， 王雪 老 師給予了大量的指導(dǎo)，在此表示感謝！ 華 北 電 力 大 學(xué) 成 人 教 育 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 6 第 1 章 電壓等級的選擇 電力網(wǎng)電壓等級的選擇： 電網(wǎng)電壓選擇，主要根據(jù)線路送電容量和送電距離。 本次設(shè)計主要參考下列所述的包含參選電壓等級的網(wǎng)絡(luò)結(jié) 方案和技術(shù)統(tǒng)計來選擇的。我國各級電壓輸送能力統(tǒng)計： 輸送電壓（ KV） 輸送容量（ MW） 傳輸距離（ km） 35 2～ 10 20～ 50 110 10～ 50 50～ 150 220 100～ 500 100～ 300 由上表可得，輸送容量在 100MW以上的火電廠與系統(tǒng)進(jìn)行并網(wǎng)的電壓等級為 220KV ，所以本次設(shè)計 2*300MW 火力發(fā)電廠與系統(tǒng)進(jìn)行并網(wǎng)的電壓等級可選為 220KV。 廠用電電壓等級的選擇 火力發(fā)電廠采用 3KV， 6KV和 10KV作為高壓廠用電壓，在滿足技術(shù)要求的前提下，優(yōu)先采用較低的電壓，以獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益，但應(yīng)考慮國內(nèi)高壓電動機(jī)的系列配套情況，即在考慮采用哪種電壓等級時，不僅要進(jìn)行技術(shù)上研究同時也應(yīng)顧及到國內(nèi)的電工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。 國內(nèi)現(xiàn)今適用于 300MW 及以上容量機(jī)組的火電廠的高壓電氣設(shè)備基本都為 6KV，經(jīng)過數(shù)十年的生產(chǎn)，品種系列都比較齊全。因此，設(shè)計電廠的廠用高壓用 電系統(tǒng)采用 6KV的電壓等級。 華 北 電 力 大 學(xué) 成 人 教 育 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 7 第 2 章 電氣設(shè)備的選擇 同步發(fā)電機(jī)的選擇 由《火電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》 DL500094第 中可知： ；發(fā)電機(jī) 的最大連續(xù)輸出容量應(yīng)與汽輪機(jī)的最大進(jìn)汽量工況下的出力相匹配，且其功率因數(shù)和氫壓均應(yīng)與額定值相同。 汽輪發(fā)電機(jī)的軸系自然扭振頻率應(yīng)避開工頻及 2 倍工頻。 。 ，發(fā)電機(jī)應(yīng)具備一定的吸收無功功率，調(diào)峰及失磁后短時異步運(yùn)行的能力。 的特性、參數(shù)應(yīng)滿足電力系統(tǒng)各種運(yùn)行方式的要求。 本次設(shè)計采用的是東方電機(jī)廠生產(chǎn)的 300MW 水氫氫冷卻發(fā)電機(jī)：型號為QFSN300220。 其本體主要參數(shù)及有關(guān)說明： 發(fā)電機(jī)額電容量為 353MVA；額定功率因數(shù)為 ；額定定子電流為 10190A；額定頻率為 50HZ ；額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min； Xd” =%；定子繞線方式為雙 Y（并聯(lián)）；額定勵磁電壓為 463V；額定勵磁電流為 2203V；冷卻方式為水氫氫；額定氫壓為 。 導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇 2． 2． 1 斷路器及隔離 開關(guān) 斷路器型式的選擇，除須滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外。還應(yīng)考慮便于安裝調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后才能確定。 隔離開關(guān)型式的選擇，應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等因素，進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較然后確定。其選擇條件與斷路器選擇的技術(shù)條件相同。 2． 2． 2 220KV 母線側(cè)高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇 高壓斷路器的選擇方法： 額定電壓選擇： UN≥ UNS 額定電流選擇： IN≥ Imax 開斷電流選擇： 高壓斷路器的額定開斷電流 Inbr，不應(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間的短 路電流周期分量有效值 Izk,即 INbr≥ Izk 當(dāng)斷路器的 Inbr教系統(tǒng)短路電流大很多時，也可用次暫態(tài)電流 I” INbr≥ I” 短路關(guān)合電流的選擇： 斷路器的額定關(guān)合電流 incl不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值 ish,即 incl≥ ish 華 北 電 力 大 學(xué) 成 人 教 育 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 8 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： It2t≥ Qk 動穩(wěn)定校驗(yàn)： ies≥ ish 高壓斷路器的選擇： 10KV及以下一般選用真空斷路器， 35KV及以上多選用六氟化硫斷路器，該回路為 220 kV電壓等級，故選用六氟化硫斷路器。 斷路器安裝在戶外，故選戶外式斷路器。 回路額定電壓 Ue≥ 220kV的斷路器，且斷路器的額定電流不得小于通過斷 路器的最大持續(xù)電流 ImaX= 300 1000/＝ (A) 初選為 LW220I型六氟化硫斷路器，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 對所選的斷路器進(jìn)行校驗(yàn)： 短路關(guān)合電流的校驗(yàn) : 所選斷路器的額定關(guān)合電流，即動穩(wěn)定電流為 100kA，流過斷路器的沖擊電流為，則短路關(guān)合電流滿足要求，因?yàn)?其動 穩(wěn)定的校驗(yàn)參數(shù)與關(guān)合電流參數(shù)一樣，因而動穩(wěn)定也滿足要求。 熱穩(wěn)定校驗(yàn) ： 設(shè)后備保護(hù)動作時間 4s，所選斷路器的固有分閘時間 。則短路持續(xù)時間 t =4+=。 因?yàn)殡娫礊闊o限大容量，非周期分量因短路持續(xù)時間大于 1s 而忽略不計，則短路熱效應(yīng) : Qk = I” 2t = = 允許熱效應(yīng) It2t = 402 4 = It2t＞ Qk 熱穩(wěn)定滿足要求。 以上各參數(shù)經(jīng)校驗(yàn) 均滿足要求，故選用 LW220I型斷路器。 2． 2． 3 隔離開關(guān)的選擇 : 根據(jù)配電裝置的要求， 35KV 及以上斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)和線路隔離開關(guān)的線路側(cè)宜配置接地開關(guān)。 該隔離開關(guān)安裝在戶外，故選擇戶外式。 該回路額定電壓為 220kV，因此所選的隔離開關(guān)額定電壓 Ue≥ 220kV，且隔離開關(guān)的額定電流型號 額定電流 A 額定開斷電流 kA 動穩(wěn)定電流 kA 熱穩(wěn)定電流 (有效 ) kA 固有分閘時間 S LW220I 1600 40 100 40 華 北 電 力 大 學(xué) 成 人 教 育 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 9 大于流過斷路器的最大持續(xù)電流 ImaX= 300 1000/＝ (A) GW11220（ D）型高壓隔離開關(guān)其主要技術(shù)參數(shù)如下： 額定電壓 KV 額定電流 A 動穩(wěn)定電 流 KA 熱穩(wěn)定電流 KA 220 1600 125 50（ 4s） 校驗(yàn)所選的隔離開關(guān)： 動穩(wěn)定校驗(yàn) 動穩(wěn)定電流等于極限通過電流峰值即 ies = 125kA 流過該斷路器的短路沖擊電流 ish = 即 ies ＞ ish 動穩(wěn)定要求滿足。 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 斷路器允許熱效應(yīng) It2t = 502 4 = 短路熱效應(yīng) QK = It2t＞ QK熱穩(wěn)定滿足要求。 經(jīng)以上校驗(yàn)可知，所選隔離開關(guān)滿足要求，故確定選用 GW11— 220（ D） 型高壓隔