2×200MW發(fā)電機(jī)組電氣部分設(shè)計(jì)

2X200MW發(fā)電機(jī)組電氣部分設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提要□我這次設(shè)計(jì)主要針對(duì)一次系統(tǒng)為主、二次設(shè)計(jì)為輔的原則，主要對(duì)2X200MW發(fā)電機(jī)組接線形式的選擇、220KV主接線口形式的選擇、高壓斷路器、隔離刀閘的選擇、電壓互感器和電流互感器的選擇，以及進(jìn)行了短路計(jì)算，并對(duì)發(fā)電機(jī)和變壓器的主保護(hù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的配?Z。在電力系統(tǒng)中，大、中型電廠起著舉足輕重的作用，一旦故障輕則引起大面積停電，重則可能引起電網(wǎng)崩潰。本次設(shè)計(jì)的電廠220KV變電站是豫北電網(wǎng)和河南主網(wǎng)聯(lián)系的紐帶，一旦發(fā)生事故將引起河南主網(wǎng)的解裂，所以對(duì)220KV變電站接線形式進(jìn)行了詳細(xì)的分析比較，以期找到一種安全經(jīng)濟(jì)成熟的主接線形式。□引言本次設(shè)計(jì)是在畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，依靠大專三年所學(xué)的專業(yè)理論知識(shí)，結(jié)合自己參加工作幾年來的經(jīng)驗(yàn)，旨在提高自己的技術(shù)理論水平，以達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用的目的。本次設(shè)計(jì)參考《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《發(fā)電廠電氣部分》、《電力系統(tǒng)分析》、《大型火力發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)》等技術(shù)資料，對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的選擇，主要是對(duì)電氣一次系統(tǒng)主接線及設(shè)備進(jìn)行選擇。通過本次對(duì)發(fā)電廠發(fā)電機(jī)、變壓器、主接線的選擇及短路電流的計(jì)算、部分高壓設(shè)備的選擇，以達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的目的。這次設(shè)計(jì)能夠順利完成，與指導(dǎo)老師的大力幫助是分不開的，同時(shí)也吸取了同學(xué)們的寶貴經(jīng)驗(yàn)，在此向他們表示衷心的感謝。由于本人水平有限，設(shè)計(jì)中難免存在不足之處，希望大家不惜多加指正。2X200MW發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)口一、原始資料：1．發(fā)電廠類型：火力發(fā)電廠1、本廠設(shè)計(jì)規(guī)模：根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃本廠計(jì)劃安裝200MW汽輪發(fā)電機(jī)組兩臺(tái)，設(shè)計(jì)工作一次完成。2、廠址地理?xiàng)l件：本廠廠址地勢(shì)平坦，平均海拔不超過50米，年最高溫度40度，本廠位于縣郊，距離負(fù)荷中心僅20余公里，供電半徑70公里，周圍有一些水泥廠，所以選擇應(yīng)選擇抗污能力強(qiáng)的電氣設(shè)備，并每年對(duì)220KV變電站進(jìn)行帶電水沖洗。3、系統(tǒng)參數(shù)：□當(dāng)裝機(jī)容量為2X200MW時(shí)，220KV母線系統(tǒng)正序阻抗為0.011；零序阻抗為0.03。根據(jù)系統(tǒng)220KV母線最低電壓為205KV,最高電壓為252KV?！?20KV引出線：根據(jù)用戶需要，工程引出線為5回，發(fā)電機(jī)電壓無(wú)引出線向外供電。□第一節(jié)：發(fā)電機(jī)、主變壓器的選擇一、發(fā)電機(jī)的選擇：由《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》可知：發(fā)電機(jī)的額定容量應(yīng)與汽輪機(jī)的額定出力相匹配；發(fā)電機(jī)的最大連續(xù)輸出容量應(yīng)與汽輪機(jī)的最大進(jìn)汽量工況下的出力相匹配，其功率因數(shù)和氫壓均應(yīng)與額定值相同。汽輪發(fā)電機(jī)的軸系自然扭振頻率應(yīng)躲開工頻及兩倍工頻。3、汽輪發(fā)電機(jī)組應(yīng)有承受高壓輸電線出口單相重合閘能力。4、發(fā)電機(jī)應(yīng)具有一定的吸收無(wú)功功率、調(diào)峰及失磁后短時(shí)異步運(yùn)行的能力。5、勵(lì)磁系統(tǒng)的參數(shù)、特性應(yīng)滿足電力系統(tǒng)各種運(yùn)行方式的要求。1畢業(yè)設(shè)計(jì)6、本廠設(shè)計(jì)規(guī)劃為2X200MW汽輪機(jī)組。經(jīng)選擇比較最終選擇QFSN—200—2型汽輪發(fā)電機(jī)。Xd=22.2％二、主變的選擇容量：1、主變壓器的容量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝?Z的結(jié)構(gòu)。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5?10年發(fā)展規(guī)劃、輸送功率大?。火伨€回路數(shù)電壓等級(jí)以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進(jìn)行綜合分析和合理選擇。2、單元接線時(shí)，變壓器的容量應(yīng)按發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有10%的裕度來確定。3、對(duì)于200MW發(fā)電機(jī)組一般采用發(fā)電機(jī)一一變壓器組單元接線?？?、我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1094《電力變壓器》確定R10容量系列。容量有100、125、160、200、250、315…KV.A等。本機(jī)采用發(fā)電機(jī)一一變壓器組單元接線。235-235X7%+(235-235X7%)X10%=240MV.A。相數(shù)：□1、變壓器采用三相或單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運(yùn)輸條件等因素；2、在330KV及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器。因?yàn)閱蜗嘧儔浩鹘M相對(duì)來講投資大，占地多，運(yùn)行損耗也較大，同時(shí)配電裝?Z結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也增加維修工作；因本廠靠近京廣鐵路，所以不必考慮運(yùn)輸條件限制。臺(tái)數(shù)：1、變壓器是一種靜止電器，運(yùn)行實(shí)踐證明他的工作是比較可靠的。一般壽命為20年，事故率較小。通常設(shè)計(jì)時(shí)，不必考慮另設(shè)專用備用變壓器。2、容量為200MW及以上的機(jī)組在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，可采用發(fā)電機(jī)、變壓器、線路組的單元接線。3、本廠是2X200MW機(jī)組，且只有一種電壓等級(jí)，故本次設(shè)計(jì)為發(fā)電機(jī)、變壓器單元接線。繞組數(shù)和連接方式：1、對(duì)于200MW以上機(jī)組，其升壓變壓器一般不采用三繞組變壓器；對(duì)于最大機(jī)組為200MW以上的發(fā)電機(jī)，由于機(jī)組容量大，額定電流及短路電流都很大，發(fā)電機(jī)出口短路器制造困難，價(jià)格昂貴，且對(duì)供電可靠性要求較高。所以，一般在發(fā)電機(jī)回路及廠用分支回路均采用分相封閉母線，而封閉母線回路中一般不裝?Z斷路器和隔離開關(guān)?！?、對(duì)于200MW以上機(jī)組，其升壓變壓器一般不采用三繞組變壓器；變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運(yùn)行。我國(guó)110KV及以上電壓，變壓器三相繞組都采用“YN”連接；35KV以下高壓電壓，變壓器三相繞組都采用“D”連接；在發(fā)電廠和變電所中，一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列要求以及限制三次諧波對(duì)電源的影響等因素，根據(jù)以上繞組連接方式的原則，主變壓器接線組別一般都選用Y,d11常規(guī)接線。 調(diào)壓方式的確定：1、與發(fā)電機(jī)作單元連接的雙繞組變壓器，可以由發(fā)電機(jī)調(diào)壓，一般不須有載調(diào)壓。本廠發(fā)電機(jī)一一變壓器組采用單元接線，故由發(fā)電機(jī)調(diào)壓。型號(hào)選擇：□SFP7――240000/220額定電壓242000/15750高壓242±2X2.5/100高壓分接范圍：±2X2.5%低壓15.75KV空載損耗：176KW負(fù)載損耗：653KW空載電流：0.36％阻抗電壓：13％三、高壓廠變的選擇：高壓廠用工作變壓器的容量應(yīng)按在各種運(yùn)行情況下滿足廠用電的要求來考慮；2其參數(shù)：Pe=200MW Ue=15.75KV COS6=0.85 n=98.7%接法YY口畢業(yè)設(shè)計(jì)為保證廠用電的可靠性，大中型的電廠高壓廠用工作變壓器多采用分裂變壓器；機(jī)組通過升壓變壓器直接送入較高的電力電網(wǎng)，則從發(fā)電機(jī)的出口引線處直接引取高壓電源；4、各機(jī)組的高壓廠用電系統(tǒng)應(yīng)該相對(duì)獨(dú)立，這一條對(duì)200MW以上的機(jī)組尤為重要；高壓負(fù)荷一般都比較重要，為使工作與備用設(shè)備不會(huì)因母線故障而全部停運(yùn)，設(shè)計(jì)中又將母線分為兩段，把互為備用的設(shè)備接于不同段上；為給發(fā)電機(jī)組正常啟動(dòng)時(shí)提供電源，必須提供一啟動(dòng)電源，為保證高壓廠用電系統(tǒng)的運(yùn)行安全，設(shè)?Z廠用備用電源也是非常必要的口7、200?300MW機(jī)組高壓廠用電源由發(fā)電機(jī)的出口引接，經(jīng)一臺(tái)分裂變壓器降壓后，分別向兩段高壓廠用母線供電，兩段母線間無(wú)聯(lián)絡(luò)開關(guān)；8、高壓廠用電線的啟動(dòng)/備用電源來向高壓?jiǎn)?dòng)/備用變壓器，與廠用變壓器一樣，高壓?jiǎn)?dòng)/備用變壓器也采用分裂變壓器，兩個(gè)低壓繞組分別向兩個(gè)廠用母線供給啟動(dòng)/備用電源。由于系統(tǒng)電壓變動(dòng)范圍較大，一般高壓?jiǎn)?dòng)/備用變壓器多采用有載調(diào)壓器，而發(fā)電機(jī)的出口電壓穩(wěn)定，高壓廠用變壓器多采用無(wú)載調(diào)壓變壓器。因?yàn)槲冶敬卧O(shè)計(jì)的為200MW機(jī)組，所以高壓廠用電源直接由發(fā)電機(jī)的出口15.75KV處引接，經(jīng)一臺(tái)分裂變壓器降壓為6.3KV后，分別向兩段高壓廠用母線供電。高壓廠用變壓器容量的選擇：□額定容量KW#1高壓廠用變壓器IA段IB段臺(tái)容量臺(tái)容量數(shù)KW數(shù)KW55005500112000100021430430117930693016001600 125012501115601560228808802231015290560012426.5125080080010001000 20050504292.517961.651169012508001000800100031063057904921.517780.5重復(fù)容量KW55004305930#2高壓廠用變壓器IIA段IIB段臺(tái)容量臺(tái)容量數(shù)KW數(shù)KW155001550022000110001430143079306930160016001112501250111560156022880880223101529056001 1 112426.51250 1000 20024502082.515751.6511690 630630535.513394.5重復(fù)容量KW55004305930設(shè)備給水泵5500循環(huán)水泵1000凝結(jié)水泵430EP1引風(fēng)機(jī)1600送風(fēng)機(jī)1250磨煤機(jī)780排粉機(jī)440碎煤機(jī)310EP2Sh=P1+0.85P2(KVA)除塵變12501化水變8001公用變1000輸煤變8001灰渣變10001空壓機(jī)10001碎煤機(jī)310水源變630照明變2001ESSL=0.85ES(KVA)分裂繞組負(fù)荷1.1Sh+SL(KVA)高壓繞組負(fù)荷(KVA)選擇分裂繞組變壓器(KVA)SFFL—31500/15口59301250 1000 22501912.58435.559301111111 1652317961.65+17780.5-8435.5=27306.6531500/20000—1150015751.65+13394.5-6523=22623.1531500/20000—11500高壓廠用變壓器的型號(hào)：使用條件：戶外容量KVA：31500/20000—11500KVA額定電壓KV： 15750/6300—6300口3畢業(yè)設(shè)計(jì)損耗KW：空載25KW 負(fù)載 158KW口阻抗電壓：半穿越阻抗電壓高壓—低壓1 15.8%高壓—低壓2 16.6%空載電流%：0.4接線組別：D,d0,d0高壓備用變壓器的選擇：高壓備用變壓器因與高壓廠用變壓器的負(fù)荷相同，故容量形式基本相同：SFPFZL—31500/220容量KVA： 31500/2X20000KVA額定電壓KV：220±7X1.488% 220/6.3—6.3KV損耗KW： 穿越運(yùn)行時(shí)負(fù)載94.9KW空載54.4KW阻抗電壓%： 高壓—低壓1 17.7%高壓—低壓217.7%空載電流%： 0.78接線組別：Yn,d11,d11□第三節(jié)□一、電氣主接線的設(shè)計(jì)依據(jù)1、地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)一般接入110?220KV系統(tǒng)；□2、發(fā)電廠的機(jī)組容量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃容量、負(fù)荷增長(zhǎng)速度和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等因素來考慮，系統(tǒng)最大機(jī)組容量不超過系統(tǒng)容量的10/100；3、對(duì)于一類負(fù)荷，當(dāng)失去一個(gè)電源時(shí)應(yīng)保證不停電；對(duì)于二類負(fù)荷，當(dāng)失去一個(gè)電源時(shí)應(yīng)保證不全部停電；對(duì)于三類負(fù)荷可以只有一個(gè)電源；4、系統(tǒng)中應(yīng)有一定的備用容量，運(yùn)行備用容量不應(yīng)少于10/100，以適應(yīng)負(fù)荷突增、機(jī)組檢修和事故停運(yùn)三種情況。設(shè)計(jì)主接線時(shí)，還應(yīng)考慮檢修母線或斷路器時(shí)是否允許線路故障、變壓器或發(fā)電機(jī)停運(yùn)、故障時(shí)允許切除的線路、變壓器和機(jī)組的數(shù)量等；5、對(duì)于35?220KV配電裝?Z的接線方式，應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠在系統(tǒng)中的地位、負(fù)荷情況、出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)、配電裝?Z形式及發(fā)電廠的單機(jī)、單機(jī)容量及規(guī)劃容量等條件來設(shè)計(jì)；6、當(dāng)配電裝?Z在電力系統(tǒng)中居重要地位、負(fù)荷大、潮流變化大且出線回路數(shù)多時(shí)，宜采用雙母線或雙母線分段的接線方式；7、采用單母線或雙母線的110?220KV配電裝?Z,當(dāng)斷路器為少油或壓縮空氣型時(shí)縮空氣型時(shí)，除斷路器有條件停電檢修外，應(yīng)設(shè)?Z旁路設(shè)施；當(dāng)220KV出線在4回及以上、110KV出線在6回及以上時(shí)，宜采用帶專用旁路斷路器的旁路母線。當(dāng)斷路器為SF6時(shí)，可根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況，有條件的可不設(shè)旁路設(shè)施；當(dāng)需要設(shè)?Z旁路設(shè)施，且220KV出線在6回及以上，110KV出線在8回及以上時(shí)，可采用帶專用旁路斷路器的旁路母線；二、電氣主接線的基本要求可靠性：1、斷路器檢修時(shí)，應(yīng)不影響供電；2、線路、斷路器或母線故障時(shí)以及母線或母線隔離開關(guān)檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并要保證對(duì)一類負(fù)荷及部分二類負(fù)荷的供電；3、盡量避免發(fā)電廠或變電站全部停電的可能；4電氣主接線的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)靈活性：1、主接線應(yīng)滿足調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性；2、調(diào)度時(shí)應(yīng)可以靈活的投入和切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行、檢修運(yùn)行方式及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求：⑴修時(shí)可以方便的停運(yùn)斷路器、母線及其他繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不影響電網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供電；⑵擴(kuò)建時(shí)可以容易的從初期接線過度到最終接線，在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間的情況下，投入新裝機(jī)組變壓器或線路而不互相干擾，并且對(duì)一次和二次部分改建的工作量最少；經(jīng)濟(jì)性：1、主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備；2、繼電保護(hù)和二次回路不過于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜；3、能夠限制短路電流，以便選擇廉價(jià)的電氣設(shè)備或輕型設(shè)備；4、能滿足系統(tǒng)安全和繼電保護(hù)要求；5、發(fā)電廠投入系統(tǒng)的電壓等級(jí)一般不超過兩種；火電機(jī)組高壓接線可靠性的幾點(diǎn)特殊要求：任何斷路器檢修時(shí)，不影響對(duì)系統(tǒng)的連續(xù)供電；2、對(duì)于單機(jī)容量為200MW的電廠，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定和發(fā)電廠不全停的條件下，允許切除兩臺(tái)以上機(jī)組。主接線形式：?jiǎn)文妇€接線只設(shè)一條母線，發(fā)電機(jī)和線路接在一條母線上。單母線接線具有簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、投資少、運(yùn)行操作方便且有利于擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，但可靠性和靈活性差。當(dāng)母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或檢修時(shí)，必須斷開全部電源，造成全廠停電；此外，在檢修斷路器，也應(yīng)停止該回路工作。這種接線只適用于6~220KV系統(tǒng)中只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)或一臺(tái)主變壓器，且出線回路數(shù)又不多的中、小型發(fā)電廠或變電所。故不采納。單母線分段接線單母線分段接線用分段斷路器對(duì)單母線進(jìn)行分段，可以提高供電可靠性和靈活性。對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個(gè)電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電。這種接線廣泛用于中、小容量發(fā)電廠的6~10KV接線和6~220KV變電所中并且一段母線檢修時(shí)會(huì)造成該母線上的發(fā)電機(jī)停運(yùn)，這是不能允許的，故不采納。單母線分段帶旁母接線在單母線分段接線的基礎(chǔ)上加裝一條旁路母線，可以在檢修出險(xiǎn)斷路器時(shí)不致中斷該回路供電，提高了供電的可靠性。但倒閘操作復(fù)雜，可靠性差，對(duì)于出線回路數(shù)較多，容量較大的發(fā)電廠不能達(dá)到可靠性和靈活