2300mw火力发电厂电气主接线毕业设计

2300mw火力发电厂电气主接线毕业设计内容摘要：

网的运行和对用户的供电；在扩建时，可以容易的从初期接线扩建到最终接线，在不影响连接供电或停电时间最短的情况下，投入新机组、变压器或线路，并对一次和二次部分的改建工作量最少。 在操作时简便、安全、不易发生误操作的“方便性”。 (3) 主接线应在满足供电可靠性、灵活性要求的前提下做到经济性。 即： 主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器等一次设备，要是控制、保护不过于复杂，要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。 做到投资省。 合理的选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变等）容量、台数，避免两次变压而增加电能的损失。 电器主接线选择时要为配电装置的布置创造条件，尽量使占地面积减少。 电气主接线的选择 发电厂的主接线的基本环节是电源（发电机或变压器）和引出线。 母线（又称汇流母河北工程大学毕业设计说明书 6 线）是中间环节 ，它起着汇总和分配电能的作用。 由于多数情况下引出线数目要比电源数目多好几倍，故在二者之间采用母线连接既有利于电能交换，还可以使接线简单明了和运行方便。 主接线的设计 毕业设计的技术背景和设计依据拟定 (1) 电厂规模： 装机容量 : 装机 2台，容量分别为 2*300MW, UN= 机组年利用小时数 : Tmax=6200h 气象条件：年最高温度 40 度，平均气温 25度，气象条件一般，无特殊要求 厂用电率： 8%。 (2) 出线回数： ： 15km电缆馈线 10回，每回平均输送容量。 10KV最大负荷 20MW,最小负荷 16MW,cos =, Tmax=5300h，为Ⅰ类、Ⅱ类负荷。 b. 110KV 电压等级： 60km 架空出线 6 回，每回平均输送容量 11MW。 110KV 最大负荷70MW,最小负荷 60MW,cos =, Tmax=5000h，为Ⅰ类负荷。 电压等级： 150km 架空线 2 回， 220KV 与无穷大系统连接，接受该发电厂的剩余功率。 当取基准容量为 时，系统归算到 220KV 母线上的。 主接线的方 案 (1) 方案一 电压等级的方案选择。 由于 220KV 电压等级的电压馈线数目是 2 回，所以 220 KV 电压等级的接线形式可以选择单母线接线形式。 由于单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优点，采用设备少、投资省、操作方便、便于扩建和采用成套配电设备装置，所以 220 KV 电压等级的接线形式选择为单母线接线。 电压等级的方案选择。 由于 110KV 电压等级的电压馈线数目是 6 回，所以在本方案中的可选择的接线形式是单母线分段接线。 单母线的优点如下：①母线经断路器分段后，对重要用户可以从不 同段引出两个回路，有两个电源供电；②一段母线故障（或检修） 时，仅停故障（或检修）段工作，非故障段仍可继续工作。 电压等级的方案选择。 由于 10KV 电压等级的电压馈线数目是 10 回，所以在本方案中的可选择的接线形式是河北工程大学毕业设计说明书 7 单母线分段接线。 用断路器把母线分段后，对重要的用户可以从不同的段引出两条回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。 所以可以将主接线形式表示如图 26 所示。 图 26 方案一接线图 (2) 方案二 电压等级的方案选择。 由于 220KV 电压等级的电压馈线数目是 2 回，所以 220 KV 电压等级的接线形式可以选择单母线接线形式。 由于单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优点，采用设备少、投资省、操作方便、便于扩建和采用成套配电设备装置，所以 220 KV 电压等级的接线形式选择为单母线接线。 电压等级的方案选择。 由于 110KV 电压等级的电压馈线数目是 6 回，所以在本方案中的可选择的接线形式是双母线接线形式。 由于双母线接线的可靠性 和灵活性高，它可以轮流检修母线，而不中断对用户的供电；当检修任意回路的母线隔离开关时，只需断开该回路；工作母线故障时，河北工程大学毕业设计说明书 8 可将全部回路转移到备用母线上，从而使用户迅速恢复供电；可用母联断路器代替任意回路需要检修的断路器，在种情况下，只需短时停电；在个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分离出来，并单独接至备用母线上。 双母线接线形式正好克服了单母线分段接线形式的缺点，所以在大、中型发电厂中这种接线形式被广泛应用。 图 27 方案二接线图 电压等级的方案选 择。 在方案二中的 10KV 电压等级的接线形式仍然选择单母线分段接线形式。 因为在进行主接线的设计中，必须时时刻刻考虑到可靠性、灵活性和经济行动要求。 方案的选择 设计发电厂的电气主接线时，首先应按技术要求确定可能选用的方案。 当有多个方案在技术上相当时，则需进行经济比较。 技术上可行方案的选择 设计发电厂主接线时在技术上应考虑的主要问题是： 1）保证全系统运行的稳定性，不应在本厂、站内的故障造成系统的瓦解； 2）保证负荷、特别是重要负荷供电的可靠性及电能质量； 3）各设备、特别要注意高、中压联络变压器的过 载是否在允许范围内。 在上述两种方案中，他们在技术上都是有显著差异的，在不同的技术等级中，都有差河北工程大学毕业设计说明书 9 异。 单母线分段在投资上是比双母线接线的投入要小的，而双母线接线的可靠性又比单母线分段接线的可靠性高。 根据设计任务书中的要求，在 110KV 电压等级上的出线 上为一类负荷，对这类用户不可以进行短暂的停电，并会造成人身危险以及设备的破坏，也会给国民经济带来巨大的损失或造成巨大的政治影响。 综合考虑，则选择双母线分段的接线形式。 通过对两种方案的比较，并且连同电气主接线的设计原则即可靠性、经济性和灵活性的综合考虑，选择出的 最优方案是方案二。 河北工程大学毕业设计说明书 10 3 火电厂发电机 、变压器的选择 主变压器和发电机中性点接地方式 电力网中性点接地方式 选择电力网中性点接地方式是一个综合性问题。 它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰等。 电力网中性点接地方式有以下几种： 中性点不接地 中性点不接地方式最简单，单相接地时允许带故障运行两小时，供电连续性好，接地电流仅为 线路及设备的电容电流。 但由于过电压水平较高，要求有较高的绝缘水平，不宜用于 110KV 及以上电网。 (1) 中性点消弧线圈接地 当接地电容电流超过允许值时，可采用消弧线圈补偿电容电流，保证接地电弧瞬间熄灭，以消除弧光间歇接地过电压。 (1) 中性点经高电阻接地 当接地电容电流超过允许值时，也可采用中性点经高电阻接地。 此接地方式降低弧光间隙接地过电压，同时可以提供足够的电流和零序电压，使接地保护可靠动作，一般用于大型发电机中性点。 中性点直接接地 直接接地方式的单相短路电流很大，线路或设备需立即 切除，增接了断路器的负担，降低了供电的连续性。 但由于过电压较低，绝缘水平可下降，减少了设备的造价，特别是在高压和超高压电网，经济效益显著。 故适用于 110KV 及以上电网中。 变压器中性点接地方式 电力网中性点接地方式，决定了主变压器中性点接地方式。 主变压器的 110500KV 侧采用中性点直接接地方式 (1) 凡是自耦变压器，其中性点需要直接接地或经小阻抗接地。 河北工程大学毕业设计说明书 11 (2) 凡中、低压有电源的升压站和降压变电所至少应有一台变压器直接接地。 (3) 终端变电所的变压器中性点一般不接地。 (4) 变压器中 性点接地点的数量是电网所有短路点的综合零序电抗与综合正序电抗之比小于三，以使单相接地时健全相上工频过电压不超过阀型避雷器的灭弧电压。 (5) 所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地，以便于运行调度灵活选择接地点。 当变压器中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不是按线电压设计，应在中性点装设避雷器保护。 (6) 选择接地时应保证任何故障形式都不应使电网节点成为中性点不接地的系统。 双母线接线有两台以上主变压器时，可考虑两台主变压器中性点接地。 发电机中性点接地方式 发电机中性点采用非直接接地方 式 发电机定子绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电流后是发电机本身及其引出回路所连接元件的对地电容电流。 本次设计采用发电机中性点经消弧线圈接地方式。 由于它适应于单相接地电流大于允许值的中小机组或 200MW 及以上大机组。 消弧线圈可接在直配线发电机的中性点上。 当发电机为单元接线时，则应接在发电机的中性点上。 发电机的选型 简介 汽轮发电机由汽轮机直接耦合传动。 励磁机是向汽轮发电机提供励磁的设备。 (1) 冷却方式 采用的冷却方式，定子绕组和转子有空冷、水内冷和氢冷等。 在转子氢内冷系统中，又有轴向通风等多种方式。 (2) 励磁方式 发电机容量在 100MW 以上的普遍采用同轴交流励磁机经静止半导体整流励磁方式。 选型 (1) 选择型号 QFSN— 3002 型号含义； 2—— 2极 300—— 额定容量 河北工程大学毕业设计说明书 12 N—— 氢内冷 F—— 发电机 Q—— 汽轮机 S—— 水内冷 (2) QFSN— 300— 2 型汽轮发电机主要参数 视在功率 （ MVA） 有功功率（ MW） 电压（ V） 电流（ A） 功率因数 cos 352 300 23625 本次设计题目为 2*300MW 的火力发电厂电气部分的设计。 由于装机容量 : 装机 2 台，容量分别为 2*300MW, UN=，所以可以选取的发电机台数有两台。 考虑到汽轮机的最大连续进汽量工况出力系制造厂为补偿制造偏差和汽轮机等老化所留的余度，也即汽轮机不宜在此工况下长期连续运行，所以，发电机的最大连续出力在功率因数和氢压为额定值时与汽轮机的最大连续出力配合即可。 变压器的选型 电力变压器（文字符号为 T 或 TM），根据国际电工委员会的界定，凡是三相变压器的额定容量在 5KVA 及以上，单相的在 1KVA 及以上的输变电用变压器，均成为电力变压器。 电力变压器是发电厂和变电所中重要的一次设备之一，随着电力系统电压等级的提高和规模的扩大，电压升压和降压的层次增多，系统中变压器的总容量已达发电机容量的 710倍。 可见，电力变压器的运行是电力生产中非常重要的环节。 主变压器 在电气设备投资中所占比例较大，同时与之相适应的配电装置，特别是大容量、高电压的配电装置的投资也很大。 因此 ，主变压器的选择对发电厂、变电所的技术性影响很大。 例如，大型大电厂高、中压联络变压器台数不足（一台）或者容量不足将导致电站、电网的运行可靠性下降，来连络变压器经常过载或被迫限制两级电网的功率交换。 反之。 台数过多、容量过大将增加投资并使配电装置复杂化。 发电厂 300MW 及以上机组为发电机变压器组接线时的主变压器应满足 DL5000—2020《火力发电厂设计技术规程》的规定：“变压器容量可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的平均温度或冷却水温度不超过 650C 的条件进行选择”。 河北工程大学毕业设计说明书 13 具有发电机电压母线的主变压器 容量的计算及确定 连接在发电机电压母线与系统间的主变压器容量，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的最大负荷。 在电厂分期建设过程中，在事故断开最大一台发电机组的情况下，通过变压器向系统取得电能时，可以考虑变压器的允许过负荷能力和限制非重要负荷。 （ 3） 根据系统经济运行的要求，而限制本厂的输出功 率时能供给发电机电压的最大负荷。 （ 4） 按上述条件计算时，应考虑负荷曲线的变化和逐年负荷的发展。 特别注意发电厂初期运行时当发电机电压母线负荷不大时，能将发电机电压母线上的剩余容量送入系统。 （ 5） 发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。 对装设两台变压器的发电厂，当其中一台主变推出运行时，另一台变压器应承担 70%的容量。 具体计算的过程如下： 电压等级下的最大容量 S =（ SGSG 8%Smin） = (600600 ) =568 = 电压等级下的最大容量 S = Smax/ =70/= 电压等级下的最大容量 S = (S10max+S110min) / = (70+20) / = 根据上面的计算可知道低压侧的容量为最大，所以，以此为基准可以选择。