【正文】 氣部分設計 系 部 機械電氣 學部 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 2020 年 6 月 摘 要 本設計主要 4 200MW 火力發(fā)電廠電氣部分設計包括電氣主接線設計；發(fā)電機與變壓器的連接形式選擇；發(fā)電廠廠用電設計；主變壓器、啟動 /備用變壓器和高壓廠用變壓器容量計算、臺數(shù)和型號的選擇； 220kV 高壓配電裝置配置原則；短路電流計算和部分高壓電氣設備的選擇與校驗；發(fā)電機與變壓器保護配置 ，按照設計規(guī)范與規(guī)定完成上述設計工作。 關鍵詞 ： 發(fā)電廠；電氣一次部分；短路計算；電氣設備選擇 Abstract This design takes Electrical design of 4 200MW power plant, including the main electrical wiring design。 auxiliarypart design。 configuration rules of 220kV highvoltage power distribution device。 generator and transformer protection configuration, in accordance with design specifications and requirements to plete the design work. Keywords: power plant。 shortcircuit calculation。 electrical first part。 selection of electrical equipments 目 錄 1 緒論 ................................................................... 1 概述 .............................................................. 1 畢業(yè)設計主要內容 .................................................. 1 電力系統(tǒng)情況 ................................................ 1 待設計火力發(fā)電情況 .......................................... 2 設計內容 .................................................... 2 2 發(fā)電廠電氣主接線 ........................................................ 5 概述 .............................................................. 5 電氣主接線的確定與驗證 ............................................ 5 電氣主接線的設計原則 ........................................ 5 電氣主接線的初步方案 ........................................ 6 有關設計原則 ................................................ 8 本廠發(fā)電機與變壓器之間的連接 ................................ 9 3 發(fā)電廠用電設計 ................................................................................................................... 12 廠用電設計的要求 ................................................. 12 廠用負荷分類 ............................................... 12 基本要求 ................................................... 12 本廠廠用電主接線設計說明 ................................... 14 4 短路計算 .............................................................. 18 短路計算的目的 ................................................... 18 短路計算的一般規(guī)定 ............................................... 18 短路計算的一般規(guī)定 ......................................... 18 系統(tǒng)簡化 ................................................... 19 本廠等值 電路圖中短路點的選取 ............................... 22 5 部分電氣設備的選擇與校驗 ............................................... 32 電氣設備選擇的一般原則 ........................................... 32 選擇電氣一次設備 遵循的條件 ................................. 32 按正常工作條件選擇 ......................................... 32 按短路條件進行校驗 ......................................... 34 220kv 電氣設備選擇與 驗算 ................................................................................... 36 設備及導體選擇所需數(shù)據(jù) ..................................... 36 設備選擇 ................................................... 37 9 號發(fā)電機出口設備選擇 ........................................ 41 避雷器的選擇 .................................................... 41 6 繼電保護裝置 .......................................................... 43 6 程序設計 .............................................................. 43 發(fā)電機繼電保護裝置 ............................................... 43 電力變壓器的機電保護裝置 ......................................... 44 結 論 .................................................................. 47 參 考 文 獻 ............................................................. 48 致 謝 ................................................................... 49 1 1 緒論 概述 由發(fā)電、變電、 輸電 、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產與消費系統(tǒng)。由于電源點與負荷中心多數(shù)處于不同地區(qū)，也無法大量儲存，電能生產必須時刻保持與消費平衡。據(jù)此，電力系統(tǒng)要實現(xiàn)其功能，就需在各個環(huán)節(jié)和不同層次設置相應的信息與控制系統(tǒng)， 以便對電能的生產和輸 送 過程進行測量、調節(jié)、控制、保護、通信和調度，確保用戶獲得安全、經濟、優(yōu)質的電能。由于電能不僅便于輸送和分配，易于轉換為其它的能源，而且便于控制、管理和調度，易于實現(xiàn)自動化。絕大多數(shù)電能都由電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠提供，電力工業(yè)已成為我國實現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎，得到迅猛發(fā)展。 電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，使高效 、無污染、使用方便、易于調控的電能得到廣泛應用，推動了社會生產各個領域的變化，開創(chuàng)了電力時代，發(fā)生了第二次技術革命。 畢業(yè)設計主要內容 電力系統(tǒng)情況 待設計火電廠所在電力系統(tǒng)詳細情況，見圖 11： 2 待 設 計 發(fā) 電 廠8 0 K M1 1 0 K M70KM90KM160KM140KM （ 1）火力發(fā)電廠 汽輪發(fā)電機： 3 QFS3002。其中： QFS3002:300MW， 2 極。該廠為大型煤礦區(qū)內的坑口發(fā)電廠，所用燃料由煤礦直接供給。廠址附近有河流通過，并有水庫，水源充足。多年平均降水量400mm，年 最大降水量 760mm，最小降水量 300mm，多年平均蒸發(fā)量為 1510mm，積雪深180mm。 設計內容 （ 1）發(fā)電廠電氣主接線設計 （ 2）發(fā)電廠廠用電接線設計 （ 3） 220kV 配電裝置的設計 3 （ 4）短路電流計算和電氣設備選擇 （ 5） 200MW 機組繼電保護及自動裝置的規(guī)劃設計 基本步驟： （ 1）主接線的設計 發(fā)電廠的主接線是保證電網的安全可靠、經濟運行的關鍵，是電氣設備布置、選擇、自動化水平和二次回路設計的原則和基礎。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設規(guī)模、輸送電壓等級、進出線回路數(shù)、供電負荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)線路容量、電氣設備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)劃與要求等條件確定。 （ 2）主變壓器、發(fā)電機 變壓器連接形式的選擇 發(fā)電廠 200MW 及以上機組為發(fā)電機變壓器組接線時的主變壓器應滿足 DL5000—2020《火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程》的規(guī)定：“變壓器容量可按發(fā)電機的最大連續(xù)容量扣除一臺廠用變壓 器的計算負荷和變壓器繞組的平均溫度或冷卻水溫度不超過 650C 的條件進行選擇”。 短路電流計算是發(fā)電廠和變電所電氣設計的主要計算項目，它涉及接線方式及設備選擇。 進行短路計算的目的是 為了減低短路的危害和縮小故障的影響范圍。 （ 4）電氣設備的選擇 選擇并 校驗斷路器、隔離開關、電抗器、電流互感器、電壓互感器、母線、電纜、避雷器等，選用設備的型號。在進行設備選擇時，應根據(jù)工程實際情況、在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采取新技術，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設備。當電力系統(tǒng)和設備發(fā)生故障時，繼電保護應準確、可靠快速的切出故障，保證系統(tǒng)和設備的安全發(fā)供電，并能保證其他設備的正 常繼續(xù)運行。 5 2 發(fā)電廠電氣主接線 概述 電氣主接線也稱為電氣主系統(tǒng)或電氣一次接線，它是由電氣一次設備按電力生產的順序和功能要求連接而成的接受和分配電能的電路，是發(fā)電廠、變電所電氣部分的主體，也是電力系統(tǒng)網路的重要組成部分。 電氣主接線的確定與驗證 電氣主接線的設計原則 電氣主接線的設計原則是：根據(jù)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經濟調度的要求。應滿足可靠性、靈活性和經濟性的要求。衡量主接線運行可靠性的標志是： ① 斷路器檢修時，是否 影響供電。 ③ 發(fā)電廠全部停運的可能性。 （ 2）靈活性 6 ① 調度靈活，操作簡便：應能靈活地投入某些機組、變壓器或線路，調配電源和負荷，能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調度要求。 （ 3）經濟性 ① 投資?。褐鹘泳€應簡單清晰，控制、保護方式不過于復雜，適當限制斷路器電流。 ③ 電能損耗少：經濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和臺數(shù)，避免兩次變壓而增加電能損失。這是在進、出線帶負荷情況下倒換操作，俗稱“熱倒”，對各回路的母線隔離開關是“先合后拉”。 任一母線故障時，可將所有連與該母線上的線路和電源倒換到正常母線上，使裝置迅速恢復工作。 運行方式靈活，可以采用兩組母線并列運行方式、兩組母線分裂運行方式、一組母線工作，另一組母線備用的運行方式等。 可以完成一些特殊功能。 7 缺點： ①變更運行方式時，都是用各回路母線側的隔離開關進行道閘操作，操作步驟較為復雜，容易出現(xiàn)誤操作。 ③任一母線故障時仍會短時停電，且影響范圍較大。 綜上，雙母線接線廣泛用于對可靠性要求較高，出現(xiàn)回路數(shù)較多的