火力发电厂厂用电设计.doc
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1、火力发电厂厂用电设计摘要厂用电是发电厂设计的重要部分,也是构成电力系统的重要环节。厂用电主接线的确定对发电厂本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。本毕业设计是对发电厂厂用电进行设计,主要运用发电厂电气部分、高电压技术、电力系统暂态分析、电力系统继电保护等专业知识来完成。具体设计内容包括厂用电主接线设计、负荷分析计算、变压器选择、电动机自启动校验、短路计算、电力设备选取、继电保护设计、配电装置设计、防雷设计、绘制厂用电接线图。本设计严格遵循发电厂电气部分的设计原则,利用换算系数法进行负荷分析计算,变压器选择低压分裂三绕
2、组变压器,确定了合适的短路点进行短路电流计算,合理的对电力设备进行了选取;根据防雷保护要求确定避雷器;最后绘制了相关的图纸。 关键词:厂用电接线;变压器;短路计算;设备选取The auxiliary power system design for the power plant ABSTRACT The auxiliary power system is an important part of the power plant design, but also constitute an important part of power system. The main connection o
3、f auxiliary power to determine system the power plant itself, the operation reliability, flexibility and economy are closely related. And electrical equipment selection, configuration of power distribution equipment, relay protection and control of the way develop a greater impact.The text is design
4、ed towards the auxiliary power system, using electrical power plants, high-voltage technology, power system analysis, power system automation, power system protection, and other expertise to complete, “Power Plant power of design” mainly. Specific design elements including electricity cable plant de
5、sign, load analysis, the choice of transformers, motors start checking, protection design, distribution design, mine design, drawing electricity plant wiring diagram, the second circuit protection wiring diagram, mapping distribution setup. The design follows strickly to the design principles of the
6、 electrical power plants, combined with the actual situation identifying the bus voltage electricity plant as 6 kV, using conversion factor method to calculate the load, transformer chooses the low-voltage winding. Fix the appropriate short-circuit point to calculate the short-circuit current. key w
7、ord: auxiliary power system; transformer; Short circuit calculation; electrical equipment selection目录摘要IABSTRACTII前言1第一章厂用电电压等级确定及接线设计21.1.厂用电的电压等级确定21.2.厂用电接线设计2第二章厂用电负荷计算及变压器选择42.1.厂用电负荷的计算原则42.2.厂用负荷的计算方法52.2.1.换算系数法52.2.2.电动机计算功率确定52.3.厂用变压器的选择82.3.1.额定电压82.3.2.各种变压器的台数和型式82.3.3.厂用变压器的容量9第三章电动机的
8、自起动校验113.1.电动机自起动校验定义与分类113.2.电动机自起动校验123.2.1.电压校验123.2.2.电动机自起动允许容量校验14第四章短路计算及电气设备选择154.1.短路计算的目的及意义154.2.短路计算154.3.电气设备选择的要求和原则164.4.校验的原则及热稳定条件174.5.环境条件174.6.电气设备的选择184.6.1.断路器与隔离开关的选择184.6.2.电流互感器的选择194.6.3.电压互感器的选择214.6.4.支柱绝缘子的选择214.7.母线的选择224.7.1.母线材料、造型、和布置方式的选择234.7.2.导体的截面面积选择23第五章继电保护总体
9、方案275.1.主变压器保护规划275.2.变压器保护275.3.母线保护28第六章配电装置、防雷与接地306.1.配电装置306.1.1.配电装置设计的基本步骤306.1.2.屋内配电装置的布置原则306.2.防雷保护设计316.2.1.雷电过电压的形式及危害性316.2.2.直击雷和感应雷保护316.2.3.雷电波入侵保护326.2.4.避雷器的选择326.3.接地设计326.3.1.降阻设计336.3.2.材料防腐分析336.3.3.地网接地电阻的推算346.3.4.阴极保护设计356.3.5.牺牲阳极法与外加电流法的技术特点比较356.3.6.牺牲阳极材料的选择35结论38参考文献39
10、附录40致谢4646前言中国电力工业一直以高速发展, 1949年全国电力装机容量为1850MW,发电量为43.1kW/h.1998年低,全国电力装机容量为2.77万kW,发电量11576.97亿kW/h。我国电力装机容量和发电量仅次于美国跃居世界第二位,持续多年的电力供需矛盾得以缓解。我国当前的电源构成情况大致是火力发电占75%左右,其余主要为水力发电,核能发电才刚刚开始发展,火力发电中烧煤超过90%,烧油约为6.78%,其余用其他原料。近20年来水电装机容量增长了3.45倍,改革开放的20年间,在开发利用的风能、地热能、潮汐能、太阳能等新能源发面有了较大的发展。随着WTO的加入,及政府的正确
11、指导,我国经济高速增长,与此相伴,我国的电力消费始终保持强劲增长态势。2004年全社会用电量达到21735亿kWh,比2003年增长15%,预计2007年全社会用电量约为24414-24935亿kWh,增长速度在12.325%-14.725%之间,虽然近两年已加快了电力投资,但总装机容量不足很问题仍严重。随着“振兴东北老工业基地”号角的吹响,东北的经济将以更快的速度增长,因此迫切需求更多的电力能源作为经济发展的坚强后盾,作为振兴的先锋辽宁省电力供不应求局面将进一步加剧, 2005全年电量缺口约40-50亿kWh,电力缺口约100-200万kW。大型发电厂的建设,机组容量不断的增大,这对承担整个
12、发电厂动力保证的发电厂厂用电系统来说,其运行稳定和供电可靠性提出了更高的要求。目前国内大型火力发电厂大容量的发电机组一般都采用发电机变压器组单元制布置,每台机组机组常用系统设有2台启动备用变压器油,对2台机组厂用电系统交叉备用方式。本次设计要求设计临河2x300MW发电厂的厂用电系统,该电厂是热电厂,厂用电率为10%,当地年最高温度40,年平均温度8.5;当地海拔高度1125m;当地雷暴日数34.7日年;气象条件一般,无严重污染。第一章 厂用电电压等级确定及接线设计1.1. 厂用电的电压等级确定厂用电的电压等级是根据发电机的额定电压、厂用电动机的电压和厂用电供电网络的等因素,相互配合,经过技术
13、经济综合比较决定的。为了简化厂用电接线,且使运行维护方便,厂用电压等级不宜过多。在发电厂和变电站中,低压厂用电常采用400V,高压厂用电电压有3、6、10kV等。为了正确选择高压厂用电的电压等级,需进行急速经济论证。火力发电厂常采用3、6、10kV作为厂用电电压,发电厂中拖动各种厂用机械设备的电动机,容量相差悬殊,从数千瓦到数千千瓦,而且和电动机的电压和容量有关。在满足技术要求的前提下优先采用电压较低的电动机,以获得较高的经济效益;而高压电动机,制造容量大、绝缘等级高、磁路较长、尺寸较大、价格高、空载和负载损耗均较大,效率较低。但是,结合厂用电供电网络综合考虑,电压等级较高时,可选择截面较小的
14、电缆或导线,不仅节省有色金属,还能降低供电网络的投资。本设计2x300MW发电厂厂用电设计采用6kV作为厂用电电压。6kV电动机的功率可制造的较大,以满足大容量负荷的要求; 6kV和3kV厂用电系统相比,不仅节省有色金属和费用,而且短路电流亦较小;发电机电压若为6kV时,可以省去高压厂用变压器,直接由发电机电压母线经电抗器供电给厂用电,以防止厂用电系统故障直接威胁主系统并限制其短路电流。1.2. 厂用电接线设计300MW汽轮发电机组高压厂用电系统有两种接线方案,如图2.1所示。所示方案,不设6kV公用负荷母线,将全厂公用负荷分别接在各机 组A、B段母线上;方案的优点是公用负荷分接于不同机组变压
15、器上,供电可靠性高、投资省,但也由于公用负荷分接于各机组公用母线上,机组工作母线清扫时,将影响公用负荷的备用。另外,由于公用负荷分接于2台机组的公用母线上,因此,在机组G1发电时,必须也安装好机组G2的6kV厂用配电装置,并起动备用变压器供电。所示方案,单独设置二段公用负荷母线,集中供全厂公用负荷用电, 该公用负荷母线段正常由起动备用变压器供电。方案的优点是公用负荷集中,无过度问题,各单元机组独立性强,便于各机组厂用母线清扫。其缺点是由于公用负荷集中,并因起动备用变压器要用工作变压器做备用,故工作变压器也要考虑在起动备用变压器检修或故障时带公用负荷母线段运行。因此,起动备用变压器和工作变压器均
16、较方案变压器分支的容量大,配电装置也增多,投资较大。这两种方案各有优缺点,经过技术经济比较后选定方案。 方案 方案图1.1高压厂用供电系统第二章 厂用电负荷计算及变压器选择为了合理正确的选择厂用变压器的容量,需对每段母线上引接的电动机台数和容量进行统计和计算。2.1. 厂用电负荷的计算原则 1. 经常连续运行的负荷应全部计入。如引风机、送风机、排粉机、循环水泵等用的电动机。 2. 连续而不经常运行的负荷亦应计入。如充电机、备用励磁机、事故备用油泵等用的电动机。 3. 经常而连续的负荷亦应计入。如疏水泵、空气压缩机等用的电动机。 4. 短时断续而又不经常运行的负荷一般不予计算。如行车、电焊等。但
17、在选择变压器时,变压器容量应留有适当的裕度。 5. 由同一台变压器供电的互为备用的设备,只计算同时运行的台数。6. 对于分裂变压器,其高低压绕组负荷应分别计算。表2.1 火电厂主要负荷及其类别分类名称负荷类别运行方式备注锅炉部分引风机鼓风机磨粉机给粉机或经常,连续无煤粉仓时为汽机部分凝结水泵循环水泵给水泵给水油泵生水泵工业水泵经常,连续给水泵不带主油泵时电气及公用部分充电机变压器变压器冷却风机通讯电源硅整流装置不经常,断续经常,短时经常,连续经常,连续经常,连续出灰负荷灰浆泵碎渣机电气除尘器冲灰水泵经常,连续辅助车间油处理设备中央修理车间起重机电气实验室经常,连续经常,连续不经常,断续不经常,
18、断续2.2. 厂用负荷的计算方法2.2.1. 换算系数法 式(2.1) 式(2.2)式中 厂用母线上的计算负荷, kVA 电动机的计算功率, kW换算系数,可取表2-2所列的数值同时系数符合系数效率功率因数表2.2 换算系数机组容量125200给水泵及循环水泵电动机1.01.0凝结水泵电动机0.81.0其它高压电动机及厂用低压变压器0.80.85其它低压电动机0.80.72.2.2. 电动机计算功率确定对经常、连续运行的设备和连续而不经常运行的设备,即连续运行的电动机均应全部计入。按下式计算 式(2.3)Error! No bookmark name given.对经常短时及经常断续运行的电动
19、机应按下式计算 式(2.4)对不经常短时及不经常断续运行的设备,一般可不与计算 式(2.5)对中央修配厂的用电负荷,通常按下式计算 式(2.6)式中全部电动机额定功率总和,kW其中最大5台电动机的额定功率总和, kW 煤场机械负荷中,对大型机械应根据机械具体情况具体分析确定。对中小型机械,应按下式计算 式(2.7) 翻斗机 式(2.8)轮斗机 式(2.9)式中 其中最大3台电动机的额定功率之和, kW 对照明负荷计算式为 式(2.10)式中 需要系数,一般0.81.0 安装容量, kW 根据表3.1、3.2和3.3负荷运行方式及特点计算如下由公式6kVA段=15750+11000+630=27
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