【正文】 業(yè)基地的力度加大，我國的電力需求猛增。內蒙古工業(yè)大學?？飘厴I(yè)設計說明書 1 2 100MW 發(fā)電廠電氣部分設計畢業(yè)設計 引 言 隨著高速發(fā)展的現(xiàn)代社會 ,電力工業(yè)在國民經濟中的作用已為人所共知 ,它不僅全面的影響國民經濟其他部門的發(fā)展 ,同時也極大的影響人民的物質與文化水平的提高，影響整個社會的進步 ,其中發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中起著重要的作用 .我國正在飛速發(fā)展， 經濟快速 的 增長 使得 對電能的需求量 在不斷提高 ， 各類發(fā)電廠的數量隨之而 增加，特別是火力發(fā)電廠依然十分重要。 我 本次設計的題目為“ 2?100MW 發(fā)電廠電氣部分設計”，設計的主要內容為：確定電氣主接線圖；選擇主變壓器的型號；對主接線上的短路點進行短路電流計算；設備選型及校驗；發(fā)電機保護整定計算；防雷接地計算；屋外配置設計。為了提高國家電力工業(yè)的效益，促進相關工業(yè)的技術水平的提高，增加新的經濟增長點。 我國電力的發(fā)展將朝向“大機組、超高壓、大電網、新能源”方向發(fā)展。使熱能轉換效率提高，這 是大容量火電機組提高效率的主要方向。 大型超臨界機組的開發(fā)與應用，可以有效的改變我國電力工業(yè)目前能耗高和環(huán)境污染及依賴進口設備的局面，具有現(xiàn)實的經濟、社會效益。對減輕鐵路運煤壓力、促進“三北”及相鄰地區(qū)的經濟發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實意義。技術要求主接線可靠、靈活、經濟、便于擴建。 內蒙古工業(yè)大學專科畢業(yè)設計說明書 3 第二章 電氣主接線設計 電氣主接線是發(fā)電廠、變電站設計的主體。 電氣主接線設計的原則和基本要求 發(fā)電廠電氣主接 線時電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。它的設計直接關系到全廠電氣設備的選擇、配電裝置的布置、機電保護和自動裝置的簽訂，關系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經濟運行。因此主接線的設計是一個綜合性的問題。在在以國家 經濟建設的方針、政策、技術規(guī)范和標準為準則的前提下，結合實際情況，對發(fā)電廠電氣主接線的基本要求是：可靠性、靈活性和經濟性三方面。電氣主接線屬于可修復系統(tǒng)，其可靠性用可靠度表示，即主接線無故障工作時間所占的比例。 ⑶ 盡量避免發(fā)電廠全部停運的可能性 ⑷ 對裝有大型發(fā)電機組的發(fā)電廠，應滿足可靠性的特殊要求 靈活性 發(fā)電廠電氣主接線在靈活性方面要滿足： 內蒙古工業(yè)大學?？飘厴I(yè)設計說明書 4 ⑴ 調度靈活，操作方便。 ⑵ 檢修安全。需要注意的是過于簡單的接線，可能滿足不了運行方式的要求，給運行帶來不便，甚至增加不必要的停電次數和時間；而過 于復雜接線，則不僅增加投資，而且會增加操作步驟，給操作帶來不便，并增加誤操作的幾率。隨著電力事業(yè)的發(fā)展，往往需要對已投運的發(fā)電廠進行擴建，從發(fā)電機、變壓器直至饋線數均由擴建的可能。 經濟性 可靠性和靈活性是主接線設計中在技術方面的要求，它與經濟性方面之間往往發(fā)生矛盾，即預使主接線可靠、靈活，將可能導致投資增加。 ⑴投資省 。 ⑵ 年運行費小。其中電能損耗主要由變壓器引起，因此，要合理地選擇主變壓器的型式、容量、臺數及避免兩次變壓器而增加電能損耗；后兩項決定于工程綜合投資。主接線地設計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地和節(jié)省構架、導線、絕緣子及安裝費用。 ⑷ 在可靠的情況下，應采取一次設計，分期投資、投產、盡快發(fā)揮經濟效 益的要求。 本廠規(guī)模 內蒙古工業(yè)大學?？飘厴I(yè)設計說明書 5 ⑴ 發(fā)電廠建設規(guī)模： ① 類型：凝汽式火電廠 ② 最終容量臺數： MW1002? ， 年hTMAX 65 00?，本廠為中型發(fā)電廠 ⑵ 本廠與電力系統(tǒng)的連接情況： ① 本廠在電力系統(tǒng)中的作用：承擔全部基荷，為主力電廠。 ③ 系統(tǒng)容量： MVAS 500? ， ?X ⑶電力負荷 水平： ① 廠用電率： 8% ② 主保護開斷時間有選出的設備而定。 地震烈度： ?3 ； 土壤電阻率： cm??? 污穢等級： 1 級 。 本廠主接線設計 主接線的基本形式：有母線的主接線形式包括單母線和雙母線 接線。 無母線的主接線主要有單元接線、擴大單元接線、橋式接線和多角形接線等。 單母分段接線既具有單母線接線簡單明顯、方便經濟的優(yōu)點，又在一定程度上提高了供電可靠性。 發(fā)電機及主變壓器的選擇 發(fā)電機型號的選擇 設計任務書的基本要求：本廠為凝氣式火電廠，且 發(fā)電機的容量分配為： 2 100MW? 。主變壓器的選擇如果容量過大，臺數過多，則會增加投資，占地面積和損耗，不能充分發(fā)揮設備的效益，并增加運行和檢修的工作量，如果容 量選的過小，臺數過少，則可能封鎖發(fā)電廠剩余功率的運輸或限制變電所負荷的需要，影響系統(tǒng)不同電壓等級之間的功率交換及運行的可靠性等。 本設計采用單元接線，其主變壓器容量 NS 應按發(fā)電機額定容量扣除本機組的廠用負荷后選擇 ? ? ? ? MV ACO S KPS G PNGN ??????? ? （ 21） 式中 GNP —— 發(fā)電機容量 ? ?MW ?COS —— 發(fā)電機額定功率因數 PK —— 廠用電率 MVAS N ? —— 選擇容量為 120MVA 每單元的主變壓器為一臺，則選擇型號為 2202102107 ?SFP 型，變壓器參數如下表： 表 22 主變型號及參數 型號 額定容量 空載電流 損耗 阻抗電壓 內蒙古工業(yè)大學?？飘厴I(yè)設計說明書 7 （ KVA） （ %） 空載 負載 （ %） 2202102107 ?SFP 120210 0． 9 118 385 13 聯(lián)絡變壓器容量的選擇 （ 1） 聯(lián)絡變 壓器的容量 應滿足所聯(lián)絡的兩種電壓網絡之間在各種運行方式下的功率交換 （ 2）聯(lián)絡變壓器的容量一般不應小于所聯(lián)絡的兩種電壓母線上最大一臺機組的容量，以便記最大一臺機組故障或檢修時，通過聯(lián)絡變壓器來滿足本側負荷的需要；同時也可以在線路檢修或故障時，通過聯(lián)絡變壓器將剩余功率輸入另一側系統(tǒng)，并且大部分都采用自耦變壓器。 個 數 型 號 內蒙古工業(yè)大學?？飘厴I(yè)設計說明書 11 第三章 廠用電的設計 基本要求 廠用電接線盡量滿足正常運行的安全、可靠、靈活、經濟和檢修、維護方便等一般要求外，尚應滿足下列特殊要求： （ 1）盡量縮小廠用電系統(tǒng)得故障影響范圍，并應盡量避免引起 全廠停電事故。切換操作簡便。對公用負荷的供電，要結合遠景規(guī)模統(tǒng)籌安排。 廠用變壓器容量的選擇： 廠用變壓器容量 ? ?KVA8 0 0 08100 00 ?? 廠備用變壓器的型號為： SJL1— 10000 U d %=12 表 31 廠用變壓器的參數 型號及容量 （ KVA） 損耗（ KW） 阻抗電壓 （ %） 空載電流 （ %） 空載 短路 SJL110000 92 12 廠用電接線圖： 內蒙古工業(yè)大學?？飘厴I(yè)設計說明書 12 圖 廠用接線圖 內蒙古工業(yè)大學?？飘厴I(yè)設計說明書 13 第四 章 短路電流的計算 短路電流計算的目的 在發(fā)電廠和變電所的電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。 ⑵ 在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。 ⑶在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟 導線的相間和相相對地的安全距離。 ⑸接地裝置的設計，也需用短路電流。對異步電動機的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予 以考慮。 對于帶電抗器的 610KV 出線與廠用分支線回路，在選擇母線至母線隔離開關之間隔板前的引線、套管時，短路計算電應選在電抗器前。 短路電流計算的計算步驟 ⑴ 選 擇計算短路點 ⑵ 畫等值網絡（次暫態(tài)網絡）圖 ①首先去掉系統(tǒng)中的所有負荷分支，線路電容、各元件的電阻，發(fā)電機電抗用次暫態(tài)電抗 //dX 。 ⑷ 求計算電抗 jsX 。 ［ 6］計算無限大容量 (或 3?jsX )的電源供給的短路電流周期分量。 ⑻ 計算短路電流沖擊值。 短路電流的計算方法 基準值計算 高壓短路電流計算一般只計及元件（即發(fā)電機、變壓器、電抗器 、線路等）的電抗，采用標么值計算。當基準容量 bS 與基準電壓 bU 選定后，基準電流與基準電抗便已決定 基準電流 : ? ?bbb USI 3? （ 41） 基準電抗 : ? ?bbb USX 3? bb SU 2? （ 42） 表 41 常用基準值 電氣量 關系式 基 準 值 Sb(MAV) 100(或 1000,或某元件的額定容量 ) Ub(KV) 37 115 230 345 Ib(KA)345 ? ?bbb USI 3? Xb(Ω ) ? ?bbb USX 3? bb SU 2? 132 530 1190 標幺值換算 在實際電力系統(tǒng)接線中，各元件的電抗表示方法不統(tǒng)一。電抗換算公式見下表： 表 42常用設備電抗換算公式 設備名稱 廠家所給參數 標幺值 發(fā)電機 dX? GNBd SSXX ?? 變壓器 ? ?00dU TNBd SSUX ??? 100 00 線路 0X ? ?km?? L? ?km 2BBLl USXX ??? 內蒙古工業(yè)大學?？飘厴I(yè)設計說明書 16 系統(tǒng)電抗 已知系統(tǒng)容量 SSX B?? 網絡的等值變換與簡化 在工程計算中，常采用以下方法化簡網絡： ⑴網絡等值變換 等值變換的原則，是在網絡變換前后，應使未被變換部分的狀態(tài)保持不變。 ⑵利用網絡的對稱性化簡網絡 在網絡華簡中，常遇到對短路點對稱的網絡，利用對稱關系，并依照下 列原則可使網絡簡化。 ② 等電位節(jié)點之間的電抗可短接后除去。 公式 : iinini iidz YEYEE11????? （ 43） inidz YX11??? （ 44） （ 4）分布系數法 對于具有幾個電源支路并聯(lián)，又經一公共支路連到短路點的網絡，欲求各電源到短路點的轉移阻抗，使用分布系數較為簡單。 三 相短路電流周期分量的計算 （ 1）求計算電抗 jsX jsX 是將各電源與短路點之間的轉移電抗 ndX 歸算到以各供電電源容量為基值的電標玄值。 （ 2）無限大容量電源的短路電流計算 由無限大容量電源供給的短路電流，或計算電抗 3??jsX 時的短路電流，可以認為周期分量不衰減。運算曲線是一組短路電流周期分量 *ztI 與計算電抗 jsX 短路時間 t 的變化關系曲線，即 ? ?tXfI jszt ,* ? , 所以，根據各電源的計算電抗 jsX ，查相應的運算曲線，可分別查出對應于任何時間 t 的短路電流周期分量標玄值 *mztI? 。如果電路只有電阻，則； ,0?aT 1?chK所以可知 12 ???? chK 。 對導體和電器選擇設計的規(guī)定 ⑴ 一般原則 ： ③ 應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展需要；