电气专业发电厂主接线毕业论文.doc
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1、. 摘 要 本次毕业设计根据原始资料进行一个发电厂主接线的初步设计,并对其一次设备进行选择。进而对继电保护进行规划和对配电装置进行规划。设计主要内容包括:电气主接线设计、厂用电接线设计、开关站配电装置平面布置设计及电气二次部分规划等。电气主接线是发电厂的主要环节,因此本设计对数个电气主接线方案进行了技术和经济比较,确定一个最优方案,并根据此方案对全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护的规划等,进行了详细的设计和说明。本设计分为两部分:第一部分为设计说明书,说明书中介绍了主接线形式、所选电气设备型号、技术参数、继电保护规划、配电装置规划等。第二部分为设计计算书,计算书中主要是对所选短路点进
2、行短路电流计算、设备选型和校验以及继电保护的整定计算等。【关键词】主接线 短路电流 电气设备 配电装置 继电保护 1 .ABSTRACT The graduation project for the preliminary design of the main wiring of a power plant, according to the original data and to select a deVice. Thus protection planning and the planning of power distribution equipment. The design of
3、the main contents include: the main electrical wiring design,auxiliary power wiring design, layout design of switch station power distribution unit and secondary electrical part of the planning and so on. The main electrical wiring is the main part of the power plant, the design of electrical wiring
4、 program of technical and economic, to determine an this program, the layout of the power distribution unit protection planning, detailed design and description. This design is divided into two parts: the first part of the design specification, the specification describes the main connection in the
5、form selected models of electrical equipment, technical parameters, protection planning, power distribution unit planning. The second part is the design calculations, the calculation of the book is the main point of the selected short-circuit short-circuit current calculation, equipment selection an
6、d Validation, as well as protection setting calculation.【key words】:electrical main wiring ,short-circuit current , electrical equipment, the power distribution equipment ,relay protection第一篇 设计说明书1 电气主接线设计1.1 电气主接线概述 电气主接线是发电厂电气部分的主体,它反映各设备的作用、连接方式和回路间的相互关系。所以,它的设计直接关系到全厂电气设备的选择、配电装置的布置,继电保护、自动装置和控
7、制方式的确定,对电力系统的安全、经济运行起着决定的作用。用规定的设备图形和文字符号,按照各电气设备实际的连接顺序而绘成的能够全面表示电气主接线的电路图,称为电气主接线图。电气主接线设计的基本要求是可靠性、灵活性和经济性。(1) 可靠性 可靠性是指一个元件、一个系统在规定的时间内及一定条件下完成预定功能的能力。电气主接线属可修复系统,其可靠性用可靠度表示,即主接线无故障所占的比例。(2) 灵活性 灵活性主要包含以下几个方面: 1)调度灵活,操作方便。应能灵活地投入或切除机组、变压器或线路,灵活地调配电源和负荷,满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的要求。 2)检修安全。应能方便地停运线路、
8、断路器、母线及其继电保护设备,进行安全检修而不影响系统的正常运行及用户的供电要求。 3)扩建方便。在设计主接线时,应留有余地,应能容易地从初期过渡到最终接线,使在扩建时一、二次设备所需的改造最少。(3) 经济性 经济性主要包含以下几个方面: 1)投资省。主接线应简单清晰,以节省断路器、隔离开关等一次设备投资;应适当限制短路电流,以便选择轻型电气设备;应使控制、保护方式不过于复杂,以利于运行并节省二次设备和电缆的投资。 2)年运行费小。年运行费包括电能损耗费、折旧费及大修费、日常小修理费。其中,电能损耗主要由变压器引起,因此,要合理地选择主变压器的形式、容量及台数。 3)占地面积小。主接线的设计
9、要为配电装置的布置创造条件,以便节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。 4)在可能的情况下,应采取一次设计,分期投资、投产,尽快发挥经济效益。1.2 发电机出口接线方式的选取方案一:单元接线 图1-1 单元接线方案二:扩大单元接线 图1-2 扩大单元接线方案比较如下表所示: 表1-1定性比较方案方案一方案二优点接线简单,开关设备少,操作简便,故障可能性小,可靠性高,配电装置结构简单,占地少,投资省可减少变压器和断路器的台数,节省配电装置的占地面积,投资小缺点单元中任一元件故障或检修影响范围大,不够经济用于机组数比较多时,且易受设备选择的困难 由于本次设计的是中小型水电厂,又没有近区负荷,
10、通常考虑用单元接线。综上比较,方案一中采用单元接线,投资大了点,多用了两台变压器,但本次设计机组数目较少仅有4台,用单元接线很适合。而方案二采用扩大单元接线,投资小,但用于机组数比较多时,且易受设备选择的困难。综合比较采用方案一较适合。1.3 方案接线方式的选取方案一:220kV侧为单母线接线,110kV侧单母线分段接线图1-3 方案一接线方案二:220kV侧为双母线接线,110kV侧双母线接线图1-4 方案二接线方案三:220kV侧为双母线接线,110kV侧单母线分段接线 图1-5 方案三接线 对上述三个可行的方案从供电可靠性、灵活性、采用设备先进性、继电保护复杂进行技术比较,方案比较如下表
11、所示:表1-2定性比较 电压等级方案方案一方案二方案三220kV110kV220kV110kV220kV110kV优点简单清晰,设备少,投资少母线或断路器故障或检修时停电范围小,停电时间短,灵活性高,继电保护较简单母线故障或检修时,不会中断供电,断路器故障或检修时停电范围小,运行方式灵活同220kV侧母线故障或检修时,不会中断供电,断路器故障或检修时停电范围小,运行方式灵活,扩建方便,继电保护较简单母线或断路器故障或检修时停电范围小,停电时间短,灵活性高,继电保护较简单缺点灵活性差,母线或断路器故障或检修时停电范围大,继电保护复杂设备较多,投资较大,存在停电问题短时停电时,影响范围较大,操作复
12、杂,存在全停的可能,设备多,配电装置复杂同220kV侧短时停电时,影响范围较大,操作复杂,存在全停的可能,设备多,配电装置复杂设备较多,投资较大,存在停电问题 经技术比较后,根据电气主接线的可靠性和灵活性要求,排除方案一,将方案二和方案三进行经济比较,其经济比较如下: 1.投资计算:综合投资=设备出厂价+运输费+安装费用,即: (万元) 其中:Gn为第n个设备的出厂价(万元) L1为第n个设备的运杂费率 取L1 =0.06 L2为第n个设备的安装费率 取L1 =0.13方案2:方案3: 2.年运行费计算:年运行费主要包括一年中变压器的电能损耗费,小修、维护费及折旧费,按下式计算: (万元)其中
13、:为电能电价,可参考采用各地区的实际电价,元/为变压器的年电能损耗,为年小修、维护费,一般取0.04,万元为年折旧费,一般取0.058,万元电能的损耗费计算方式如下:(1)双绕组变压器电能损耗的计算公式n相同变压器的台数SN每台变压器的额定容量,kVaS每台变压器所带的负载,kVatt=8360hk单位无功损耗引起有功损耗的系数,发电机母线上的变压器取0.02,系统中的变压器取0.10.15 (2)三绕组变压器 100/100/100 100/100/50100/50/50 方案2:=1728864(万元) = =+ =3162383(万元)=1728864+3162383=4891247(万
14、元) =0.564891247+(0.04+0.058)3535.014=620.342(万元)方案3: =281085=831468(万元)=281085+831468=1112553(万元) =0.561112553+(0.04+0.058)3533.824=408.618(万元)方案费用投资费用(万元)年运行费(万元)方案23535.014620.342方案33533.824408.618 经技术比较,方案2的费用比方案3的费用大,故方案3为最优方案。 2主变及厂用变容量、台数及形式的选择2.1 概述主变的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的选择除依据基础材料外,主要取决
15、于输送功率的大小、与系统联系的紧密程度、运行方式等因素,并至少要考虑510年规划负荷的发展需要。如果主变压器容量造的过大,台数过多,不仅增加投资,扩大占地面积,而且会增加损耗,给运行和检修带来不便,设备亦未能充分发挥效益;若容量选得过小,可能使变压器长期在过负荷中运行,影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此要合理选择变压器的容量和台数。2.2 主变压器台数的选择接于发电机电压母线与升高电压母线之间的主变压器一般说来不少于2台,但对主要向发电机电压供电的地方电厂、系统电源主要作为备用时,可以只装一台。本设计为单元接线选择一台主变。2.3 主变压器容量的选择(1)发电机与主变压器为单元接线时,
16、主变压器的容量可按按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后,留有10%的裕度选择。(2)连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器容量,应按下列条件计算:1)当发电机电压母线上负荷最小时,能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统,但不考虑稀有的最小负荷情况。2) 当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时,能由系统供给发电机电压母线上的最大负荷。3)根据系统运行的要求(如充分利用丰水季节的水能),而限制本厂输出功率时,能供给发电机电压母线上的最大负荷。4)发电机电压母线接有两台变压器的发电厂,当负荷最小且其中容量最大的一台变压器退出运行时,另一台变压器应能承担70%的容量。2.4 主变压器
17、型式的选择(1)相数的确定容量为300MW及以下机组单元接线的变压器和330kV及以下电力系统中,一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大,占地多,运行损耗也较大。同时配电装置结构复杂,也增加了维修工作量。(2)绕组数的确定 有两种升高电压向用户供电或与系统连接的发电厂,以及只有三种电压的变电所,采用双绕组变压器或三绕组变压器(包括自耦变压器)。(3)绕组接线组别的确定变压器的绕组的接线组别必须和系统电压相位一致。否则,不能并列运行。电力系统采用的绕组连接有星形“Y”和三角形“D”。在发电厂和变电站中,一般考虑系统或机组的同步并列以要求限制3次谐波对电源等因素。本设计中,主变对于双绕
18、组是YN,d11接线形式,对于自耦变压器是YN,a0,d11接线形式。 (4)结构形式选择三绕组变压器(包括自耦变压器),在结构上有两种基本形式,即升压型和降压型。发电厂的三绕组变压器(包括自耦变压器),一般为低压侧向高、中压侧供电,应选择升压型。 (5)调压方式 变压器的电压调整是用分接头开关切换变压器的分接头,从而改变其变比来实现。无励磁调压变压器的分接头较少,调压范围只有10%(22.5%),且分接头必须在停电的情况下才能调节;有载调压变压器的分接头较多,调压范围可达30%,且分接头可在带负荷的情况下才能调节,但其结构复杂、价格贵,适用在一些特殊的场合。 (6)冷却方式主变压器一般采用的
19、冷却方式有:自然风冷却、强迫空气冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环导向冷却、水内冷。 自然风冷却,一般只适用于容量为10000kVA以下的变压器。强迫空气冷却,适用于容量为8000kVA以上的变压器。强迫油循环风冷却,适用于容量为40000kVA以上的变压器。强迫油循环水冷却,适用于容量为120000kVA以上的变压器,虽然散热效率高,节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但它要有一套水冷却系统和相关附件,冷却器的密封性能要求高,维护工作量较大。本设计采用强迫油循环风冷却。主变压器的选择必须先要确定低压侧的电压值,要首先确定发电机的型号,根据发电机的容量75MW查电气工程手册选择
20、发电机型号为SF75-40/854,其参数如表2-1所示:表2-1 发电机型号参数表发电机型号额定容量功率因数额定电压(kV)电抗标幺值(归算到sB=100MVA)SF75-45/85475MW0.8513.80.22860.23120.1052 经分析查表和综合比较,本设计在220kV侧采用两台相同的自耦变压器,变压器型号 SPFO-180000/220。在110kV侧采用两台相同的双绕组变压器,变压器型号SPF7-120000/110,其参数如下表所示:表2-2 主变压器型号参数表型号额 定容 量(MVA)额定电压(kV)连接组别损耗(kW)空载电流(%)阻抗电压(%)高压中压低压空载短路
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