110kV变电站电气一次设计毕业论文.doc
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1、 成人教育毕业设计(论文)论文题目:110kV变电站电气一次设计年级.专业.层次: 11级电气工程及其自动化专升本 学生姓名: 学号 函授站: 指导教师姓名: 摘要本次设计是针对首阳山电厂二期2300MW机组火电厂电气部分的设计。第一章是前言,第二、三章主要介绍了电压等、电气设备的选择,第四、五章主要介绍了电气主接线、厂用电的设计,第六、七章主要介绍了短路电流计算,发电机、变压器保护的配置第八、九章主要介绍了防雷保护的规划配置和配电装置规划。并附了一张该次设计的主接线图,根据主接线方案,进行了高压设备选择,先后对高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、220KV母线和支撑绝缘子进行选择和
2、校验,使之符合国家规程的规定,运行可靠,经济合理。关键词:电气设备 发电机 变压器 Summary This design is shouyangshan power plant in phase 2 x 300MW power electrical parts design. The first chapter is the design specifications, second, three mainly introduced the voltage, electric equipment selection, fourth and fifth chapter introduces t
3、he main electrical wiring, the design, the power of the sixth and seventh chapter introduces the short-circuit current calculation, generator transformer protection configuration in chapter 8, 9 lightning protection mainly introduces the planning allocation and distribution device programming. And a
4、 design of The Times, according to the wiring diagram, the wiring schemes equipment selection, successively in high voltage circuit breaker, isolating switch, current transformer, voltage transformer, bus and support insulator 220KV choice and calibration, to comply with the provisions of the state
5、regulations, reliable operation, and reasonable in economy. Keywords: electrical equipment generator transformer第一部分 目 录摘要 1第一章 前言 4第二章 电压等级的选择 5第三章 电气设备的选择 6第一节 同步发电机的选择 6第二节 导体和电气设备的选择 7第三节 变压器的选择 14第四章 电气主接线 18第一节 主接线的设计原则 18第二节 主接线的形式选择 19第五章 厂用电设计 22 第一节 厂用电设计要求和符合分类 22第二节 厂用变压器选择 25第六章 短路电流计算
6、27第一节 短路电流计算结果 27第二节 短路电流计算 28第七章 发电机、变压器组继电保护 43第八章 防雷保护的规划配置 46第九章 配电装置规划 47第十章 小结 50参考文献 52附图:电气主接线图 53前言电力工业在社会主义现代化建设中占有十分重要的地位,在现代化生产和人民生活中,电能得到广泛的应用。近年来,许多工作200MW及以上的大型机组的相继投产,330 KV及以上超高压输电厂工程的陆续建成和各地电力网的不断扩大,标志着我国的电力工业已进入一个发展的新时期。发电厂是电力系统的重要组成环节,它直接影响整个电力系统的安全与经济运行。本次设计是在毕业设计任务书的基础上进行的,依靠大专
7、三年所学的专业理论知识,旨在提高自身的综合应用,以达到理论联系实际,学以致用的目的。 我这次设计的题目为2x300MW火力发电厂电气部分设计,针对一次系统为主、二次设计为辅的原则,主要针对发电机、变压器的型号及其机组接线形式的选择、220KV主接线形式的选择、高压断路器、隔离开关的选择、电压互感器和电流互感器的选择,以及进行了厂用电设计、短路计算,并对发电机和变压器的主保护进行了简单的配置, 还对配电装置进行了规划。 由于本人水平有限,设计中难免有不足之处,希望各位老师批评指正,在设计的过程中,王雪老师给予了大量的指导,在此表示感谢!第1章 电压等级的选择1.1 电力网电压等级的选择:电网电压
8、选择,主要根据线路送电容量和送电距离。本次设计主要参考下列所述的包含参选电压等级的网络结方案和技术统计来选择的。我国各级电压输送能力统计: 输送电压(KV)输送容量(MW)传输距离(km)35 210 2050110 1050 50150 220 100500100300 由上表可得,输送容量在100MW以上的火电厂与系统进行并网的电压等级为220KV ,所以本次设计2*300MW火力发电厂与系统进行并网的电压等级可选为220KV。1.2 厂用电电压等级的选择 火力发电厂采用3KV,6KV和10KV作为高压厂用电压,在满足技术要求的前提下,优先采用较低的电压,以获得较高的经济效益,但应考虑国内
9、高压电动机的系列配套情况,即在考虑采用哪种电压等级时,不仅要进行技术上研究同时也应顾及到国内的电工产品结构。国内现今适用于300MW及以上容量机组的火电厂的高压电气设备基本都为6KV,经过数十年的生产,品种系列都比较齐全。因此,设计电厂的厂用高压用电系统采用6KV的电压等级。第2章 电气设备的选择2.1同步发电机的选择由火电厂设计技术规程DL5000-94第11.1.2中可知:1.发电机的额定容量应与汽轮机的额定出力相匹配;发电机的最大连续输出容量应与汽轮机的最大进汽量工况下的出力相匹配,且其功率因数和氢压均应与额定值相同。汽轮发电机的轴系自然扭振频率应避开工频及2倍工频。2.汽轮发电机组应有
10、承受高压输电线路出口单相重合闸能力。3.根据电力系统的要求,发电机应具备一定的吸收无功功率,调峰及失磁后短时异步运行的能力。4.励磁系统的特性、参数应满足电力系统各种运行方式的要求。本次设计采用的是东方电机厂生产的300MW水氢氢冷却发电机:型号为QFSN-300-2-20。其本体主要参数及有关说明: 发电机额电容量为353MVA;额定功率因数为0.85;额定定子电流为10190A;额定频率为50HZ ;额定转速为3000r/min;Xd”=16.18%;定子绕线方式为双Y(并联);额定励磁电压为463V;额定励磁电流为2203V;冷却方式为水氢氢;额定氢压为0.3MPa。 2.2 导体和电气
11、设备选择221 断路器及隔离开关断路器型式的选择,除须满足各项技术条件和环境条件外。还应考虑便于安装调试和运行维护,并经技术经济比较后才能确定。隔离开关型式的选择,应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素,进行综合的技术经济比较然后确定。其选择条件与断路器选择的技术条件相同。222 220KV母线侧高压断路器和隔离开关的选择高压断路器的选择方法:额定电压选择:UNUNS额定电流选择:INImax开断电流选择:高压断路器的额定开断电流Inbr,不应小于实际开断瞬间的短 路电流周期分量有效值Izk,即INbrIzk 当断路器的Inbr教系统短路电流大很多时,也可用次暂态电流I” INbrI”短路关
12、合电流的选择:断路器的额定关合电流incl不应小于短路电流最大冲击值ish,即 inclish热稳定校验:It2tQk动稳定校验:iesish高压断路器的选择:10KV及以下一般选用真空断路器,35KV及以上多选用六氟化硫断路器,该回路为 220 kV电压等级,故选用六氟化硫断路器。断路器安装在户外,故选户外式断路器。回路额定电压Ue220kV的断路器,且断路器的额定电流不得小于通过断路器的最大持续电流 ImaX=1.053001000/0.85/1.732/231926.2(A)初选为LW-220I型六氟化硫断路器,其主要技术参数如下:型号额定电流A额定开断电流kA动稳定电流kA热稳定电流(
13、有效)kA固有分闸时间SLW-220I160040100400.04对所选的断路器进行校验:短路关合电流的校验:所选断路器的额定关合电流,即动稳定电流为 100kA,流过断路器的冲击电流为51.108kA,则短路关合电流满足要求,因为其动稳定的校验参数与关合电流参数一样,因而动稳定也满足要求。 热稳定校验:设后备保护动作时间 4s,所选断路器的固有分闸时间 0.04s 。则短路持续时间 t =4+0.04=4.04s。因为电源为无限大容量,非周期分量因短路持续时间大于1s而忽略不计,则短路热效应 : Qk = I”2t =21.80424.04=1541.572kA2.s允许热效应 It2t
14、= 402 4 = 6400kA2.s It2tQk 热稳定满足要求。以上各参数经校验均满足要求,故选用LW-220I型断路器。223 隔离开关的选择:根据配电装置的要求,35KV及以上断路器两侧的隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配置接地开关。该隔离开关安装在户外,故选择户外式。该回路额定电压为 220kV,因此所选的隔离开关额定电压 Ue 220kV,且隔离开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流ImaX=1.053001000/0.85/1.732/231926.2(A)GW11-220(D)型高压隔离开关其主要技术参数如下:额定电压KV额定电流A动稳定电流KA热稳定电流KA220160
15、012550(4s)校验所选的隔离开关:动稳定校验动稳定电流等于极限通过电流峰值即ies = 125kA流过该断路器的短路冲击电流ish = 51.108 kA.s 即 ies ish 动稳定要求满足。热稳定校验断路器允许热效应It2t = 5024 =10000kA2.s 短路热效应 QK =1541.572kA2.s It2tQK热稳定满足要求。经以上校验可知,所选隔离开关满足要求,故确定选用 GW11 220(D)型高压隔离开关。2.2.4 6KV母线侧断路器选择: 断路器选择型号为6KV/BA1型开关柜配置3AF型真空断路器2.2.5 220KV侧电流互感器的选择: 电流互感器应为屋外
16、LB11-220W2型 (1)根据安装地点(户内和户外)和安装使用条件(穿墙式 支持式 母线式)等选择电流互感器的类型。35KV以上配电装置,一般选用油浸式绝缘结构的电流互感器,有条件时应选用套管式电流互感器。 (2)按一次电路的电压和电流选择电流互感器的一次额定电压和额定电流时,必须满足 电流互感器所在电网的额定电压; 电流互感器的一次额定电压和一次额定电流 K 温度修正系数 装设所选电流互感器的一次回路的最大持续工作电流。 (3)根据二次负荷的要求,选择电流互感器的准确度级。电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级,以保证测量的准确度。 根据以上可选择电流互感器应为屋外LB11-22
17、0W2型 根据所选择的电流互感器,校验电流互感器的二次负荷,并选择二次连接导线截面。并对电流互感器进行热稳定和动稳定校验。2.2.6 220KV母线侧电压互感器的选择:型号为TYD220/-0.01H(/0.1).(1)按安装地点和使用条件等选择电压互感器类型220KV及以上配电装置中,如果容量和准确级满足要求,宜选用电容式电压互感器根据电压互感器的用途,确定电压互感器的接线单相或三相的,一个二次绕组或两个二次绕组,故选单相式。(2)按一次回路的电压选择,电压互感器一次侧额定电压应大于或等于所接电网的额定电压。但电网电压的变动范围,应满足 (3)按二次回路电压选择。查表选择。(4)按容量和准确
18、级选择。电压互感器准确级的选择的原则,可参照电流互感器的准确级选择。选定准确级之后,在此准确级下的额定二次容量,即 最好选用与相近的,因为超过或比小的过多时,都会是准确级降低。互感器二次负荷的计算式为 根据上面电压互感器可选择为型号为TYD220/-0.01H(/0.1)2.2.7 220KV母线和6KV母线的选择 (1)220KV母线选择 应选用管型母线进行三相水平布置。(2)6KV 母线的选择已知参数:母线继电器的动作时间 短路器全分闸时间 室内最高温度 相间距离为0.25m 绝缘子跨距为1.2m 1.1按长期允许电流选择截面。主接线分析可知,母线最大持续工作电流不超过一台主变压器的最大持
19、续工作电流,故最大持续工作电流为由产品母录中选用三条截面为 ,基准环境温度,母线平放时 =3903,查表得室温为 时校正系数K=0.81 故长期允许电流为 =0.813903=3161.43A3849.11A故不符合要求:应选择铜导体三条平放 =4780A 截面为 =0.814780=3871.8A3849.11A 故选择 母线矩形截面铜导线。1) 热稳定校验,计算热稳定最小允许截面。 短路持续时间。 因 可不考虑非周期分量热效应。 计算母线短路前通过最大持续工作电流时得工作温度 = 40 +(70-40) = 按热稳定系数C=87,热稳定最小允许截面 故满足热稳定要求。2) 动稳定校验。母线
20、三相短路时冲击电流 中间母线的最大电动力最大弯矩为母线抗弯矩为 母线的计算应力 硬铜的最大应力为 ,故符合要求。2.3变压器的选择2.3.1发电厂主变压器的容量的确定根据火力发电厂设计技术规程DL5000-94中第11.1.5条中容量为200MW及以上的发电机与主变压器为单元连接时,主变压器的容量可按下列条件中的较大者选择:1.按发电机的额定容量扣除本机组厂用负荷,且变压器绕组的温升在标准环境温度或冷却水温下不超过55。2.按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷,且变压器绕组的温升不超过65。为保证发电机电压出线供电可靠,主变压器容量应根据5-10年的规划进行选择,并考虑变压器正常运行
21、和事故时的过负荷能力,每台变压器的额定容量一般按下式选择:Sn=0.6PnPn为发电厂的最大负荷。2.3.2主变压器型号的选择1.相数:根据火力发电厂设计技术规程DL5000-94中第11.1.3条发电厂与电力系统连接的主变压器,若不受运输和制造条件的限制,应采用三相变压器。2.发电厂主变压器绕组的数量根据火力发电厂设计技术规程DL5000-94中第11.1.7条对于容量为200MW及以上的机组,其升压变压器一般不宜采用三绕组变压器。故采用双绕组变压器。3.绕组连接方式由电力工程设计手册电气一次部分知:我国110KV及以上电压等级为中性点直接接地系统,变压器绕组都要采用“Y”连接;35KV及以
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