1、火电厂的电气部分设计摘要电能在现代社会中扮演者非常重要的角色，被广泛地应用于工农业，交通运输业，商业贸易，通信以及人民的日常生活中。发电厂将别的形式的能量转换成电能，是电力系统的重要组成部分之一。本文是对配有2台300MW的发电机的火电厂一次部分的初步设计，通过对电气主接线的设计和选择，主变压器的台数、容量和型号的选择，厂用电的设计，短路电流的计算以及配电装置的选择来完成本次设计。同时，在保证设计可靠性的前提下，还要兼顾经济性和灵活性，通过计算论证该火电厂实际设计的合理性与经济性。 关键词:火电厂 电气部分 主接线设计 ABSTRACTElectric power plays a very i
2、mportant role in modern society and is widely used in industrial and agricultural, transportation, commercial trade, communication and peoples daily life. Power plants convert other forms of energy into electrical energy and are an important part of the power system.This paper is a preliminary desig
3、n of a thermal power plant with two sets of 300MW generators, Through the design and selection of the main electrical wiring, the number of main transformers, the choice of capacity and model, the design of the plant power, the short circuit current Calculation and distribution equipment to complete
4、 the design.Key words: thermal power plant electrical part main wiring design目录摘要2第一章 前言31.1 选题的缘由及意义31.2 本课题的国内外发展现状3第二章 电气主接线的设计42.1电气主接线的基本要求和设计依据42.2主接线的基本接线形式52.3拟定可行的主接线方案10第三章 主变压器的选择103.1 主变压器容量的确定103.2主变压器型号的确定11第四章 厂用电设计124.1厂用电接线的设计原则和接线形式124.2 厂用电的接线设计124.3 厂用变压器的选择13第五章 短路电流的计算185.1短路电流
5、计算的目的185.2短路电流计算分析18第六章 电气设备的选择226.1 电气设备选择的一般条件236.2 高压断路器的选择246.3 隔离开关的选择276.4 互感器的选择30第七章 小结34参考文献35附录 电气主接线图36第一章 前言1.1 选题的缘由及意义电力工业将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源。作为国民经济的重要组成部分之一，电力工业为国民经济的其他各部门的快速，稳定发展提供足够的动力，其发展水平不仅反映了国家经济发达程度，又和广大人民群众的生活紧密相关。电力是工业的先行，电力的发展只有优先于其他的工业部门，整个国民经济才能稳步前进。的影响，因此，
6、很有必要对300MW的发电机组的火电厂电气部分进行探讨。1.2 本课题的国内外发展现状1875年在巴黎北火车站出现了最早的火力发电厂。随着电力系统的发展以及电气化的出现，发电机的发电技术和输变电技术不断完善，1930年后，火力发电迎来了一个崭新的机会。火力发电机组的容量开始不断扩大，由200兆瓦级提高到300600兆瓦级，到20世纪70年代中，最大的火电机组已达1300兆瓦。随着电厂和机组的不断扩大，发电厂的效率也得到了大幅提高，每千瓦的建设投资和发电成本也不断降低。1988年，日本鹿儿岛火电厂竣工，容量为4400MW，成为当时世界上最大的火电厂。然而随着容量的增大也因此出现了一系列问题，因此
7、，火力发电单机容量稳定在300700兆瓦。截至目前，关于火电厂厂用电研究已经较为成熟，厂用电设计也有了一套较为成熟的理论。但厂用电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，因此需要全面考虑电厂的的远景规划，结构布局，运用新技术，新设备，对厂用电电气部分进行优化设计，以提高供电可靠性和稳定性已成为国外研究的新课题。在发电厂电气第二章 电气主接线的设计电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。电气主接线又称为电气一次接线，它将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、
8、分配顺序及相关要求绘制的单项接线图。2.1电气主接线的基本要求和设计依据一、基本要求电气主接线的基本要求包括可靠性、灵活性和经济性三方面。1、 可靠性在电力生产中，安全可靠是最主要的任务，因此，电气主接线的最基本要求就是保证供电可靠。停电不仅会造成发电厂的损失，更会对国民经济各部门带来巨大的损失，特别是在经济发达地区，故障停电的经济损失是实时电价的数十倍甚至数百倍。因此，主接线的接线形式必须保证供电可靠。主接线可靠性的基本要求通常包括：断路器检修时，不宜影响对系统供电;线路、断路器或母线故障时，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线回路数和停电时间；尽量避免发电厂或变电站全部停电的可能
9、性；大型机组停运时，不应危及电力系统稳定运行。2、 灵活性电气主接线应能适应于各种运行状态，并能灵活地切换于不同的运行方式。灵活性应包括以下几个方面。(1) 操作的方便性。(2) 调度的方便性。（3） 扩建的方便性。3、 经济性设计主接线时，主要矛盾往往出现在可靠性与经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要包括以下几个方面：（1） 一次投资。（2） 占地面积少。（3） 电能损耗少。 二、设计依据2、负荷大小和重要性 （1）对一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。（2）对二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何
10、一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷供电。（3）对于三级负荷一般只需一个电源供电。2.2主接线的基本接线形式 主接线的基本接线形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，主要以电源和出线为主。接线方式一共分为两大类；有汇流母线和无汇流母线。其中单母线和双母线接线为有汇流母线：桥形接线、角形接线和单元接线为无汇流母线。一、单母线接线及单母线分段接线1、 单母线接线如图所示为单母线接线，可知电源和供电线路都联结在同一母线上，每条出线回路中都装有断路器，起着接通和断开电路的作用。 优点缺点适用范围单母线接线2、单母线分段接线单母线分段接线如下图所示。为了提高供电可靠性和灵活性，单母线分段接线用分段
11、断路器进行了分段。这样，母线就被分成了两段，并且对重要用户可以引出两条不同的线路，用两个不同的电源供电，每段的供电互不影响，几乎不会出现同时断电的现象。二 、双母线接线及双母线分段接线1、 双母线接线双母线接线如图所示，双母线接线有两组母线，并且可以互为备用。每一电源和出线的回路都装有一台断路器，并装有两组母线隔离开关，可分别与两组母线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断路器来实现。2、双母线分段接线双母线分段接线可以缩小母线故障的停电范围。双母线分段接线如下图示，工作母线被分段断路器分成了两段，母联断路器将每段工作母线与备用母线相连，两段工作母线上均匀地分布着电源和出线回路三、 单元接线
12、单元接线是无母线接线中最简单的形式，也是所有主接线基本形式中最简单的一种。下图是发电机-双绕组变压器组成的单元接线，在这种连接方式中，变压器与发电机直接连成一个单元，其间没有任何的联系，由于二者不能单独运行，因此二者容量应相等。这种接线方式不仅减少了电器的数目，节省了成本，也大大降低了故障的可能性，因此广泛适用于大型的发电厂。四、 桥形接线当只有两台变压器和两天线路时，宜采用桥形接线。桥形接线，根据桥断路器的位置可分为内桥接线和外桥接线两种，分别如下图所示五、 角形接线多角形接线的断路器数等于电源回路和出线回路数的总数，断路器接成环形电路，电源回路和出线回路都接在两条断路器之间，多角形的角数等
13、于回路数，也就等于断路器数。下图分别为四角形接线和三角形接线。优点缺点适用范围角形接线检修任何一台断路器时，多角形就会开环运行，将造成供电系统紊乱；多角形接线进出方式比较固定，若不准备扩建时，采用这种接线方式比较经济合理2.3拟定可行的主接线方案 本文是对配有2台300MW的发电机的火电厂一次部分的初步设计，因此选用2台300WM的汽轮发电机组。本电厂有220KV和110KV两级电压与系统相连。220KV出线有4回，110KV出线有3回。根据以上几种接线方式的比较，决定220KV侧采用双母线接线，110KV侧采用单母线分段接线。第三章 主变压器的选择3.1 主变压器容量的确定主变压器的容量直接
14、影响着主接线形式的选择，其确定主要与传递 容量基本原始资料有关，除此之外，还应根据电力系统的发展规划、输送功率的能力大小，电压等级等因素，进行综合分析和选择。由于本次设计发电机与变压器是采用单元连接的形式，因此在选择发电厂主变压器时，应遵循以下基本原则，按下列条件中的较大者选择：（1） 发电机的额定容量应留有十分之一的裕度，在扣除机组的厂用负荷后。（2） 按发电机的最大连续容量扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组平均温升在标准环境温度或冷水温度应不超过65摄氏度。3.2主变压器型号的确定1、相数根据火电厂设计原则，容量为300MV及以下机组单元连接的主变压器一般都选择三相变压器，由于本次设
15、计是2300MW的发电机组，故应采用三相变压器。2、绕组数与结构电力变压器的型式根据不同的分类方式可分为很多种，按绕组数划分可分为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁结构划分可分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压分列式等型式。根据设计原则，当发电厂以两种升高电压级向用户供电时，可以采用2台双绕组变压器或3绕组变压器，为了节省变压器的台数，本次设计选择三绕组变压器。 3、绕组联结组号为了能够并列运行，变压器三相绕组的联结组号必须和系统电压相位一致。根据设计原则，在电力系统发电厂中，为了避免三次谐波的影响，主变压器联结组号一般都选择YNd11常规接线。因此，本次设计也采用YNd11接线方式。4、调压方式为了保证发电厂的供电质量，电压必须维持在允许范围内。因此，常常通过改变变压器的分接头来改变其变比，从而实现电压调整。有两种调整方式，一种是不带电切换，称为无激磁调压；另一种是带负荷切换，称为有载调压