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3*30MW火电站设计.docx

发布时间：2022-06-12 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：13.16M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    1.选择型号
    QF—30--2
    2.QF—30—2型汽轮发电机主要参数
    =（90-90*8%）/0.8
    4.1火电厂主要厂用电负荷
    4.2厂用电电压等级的确定
    4.3厂用变压器的选择
    发电厂电气部分 课程设计 题目：3×30MW 火电站设计 班级： 姓名： 学号：
    课程设计任务书 学生姓名 指导教师 论文 (设计)题 目: 论文（设计）主要内容： 专业、班级 工作单位 3*30MW 火电站设计 本次课程设计将火电站初步设计与所学专业知识紧密结合，使学习知识系统 化，培养解决实际问题的能力和创新精神，按照水利水电设计规程、规律，结合 工程具体情况完成电气主接线的初步设计。 要求完成的主要任务： 1. 对提供的原始资料进行分析，查找有关的规程规章级参考资料 2. 对发电机侧、升高压侧接线方案进行比较； 3. 确定最优电气主接线； 4. 主要电气设备的选择； 5. 确定火电站升压站电气设备的布置方式； 6. 汇总设计成果，完成课程设计。 指导教师签名 ： 学生签名： 年 月 日 2 / 21
    3x30MW 火力发电厂电气部分 摘 要 发电厂是电气系统的重要组成部分，它直接影响着整个电力系统的安全与经 济。其中火力发电厂更是占据着非常重要的地位，是电力发展的主力军。 本次课程设计严格遵循火力发电站的设计规范，通过对电气主接线的设计、 电力设备的选择和校验以及配电装置，简要的完成对所给3*30MW的火力发电站的 电气一次部分的设计。本次设计中3台发电机除去供应电厂用电外，全部升压接 入110kV电网，简化了电网结构及电气主接线，省去了升高电压级之间的联络变 压器，降低了变压器损耗，在电气设备选择方面尽量选取占地面积小的电气设备， 节省土地资源。 关键词: 火电发电厂 电气主接线 电气设备选择 3 / 21
    目 录 一．概述 1.1 发电厂概述 1.2 设计题目及原始资料 1.3 原始资料分析 1.3.1 工程情况 1.3.2 电力系统情况 1.3.3 负荷情况 1.3.4 其他 二．电气主接线设计 2.1 对电气主接线的基本要求 2.1.1 可靠性 2.1.2 灵活性 2.1.3 经济性 2.2 电气主接线的基本原则 2.3 待建火电站的主接线形式 2.3.1 110kV 侧（高压侧） 2.3.2 10.5kV 侧（低压侧） 三、 火电厂发电机和主变压器的选择 3.1 发电机的选型 3.2 主变压器和发电机中性点接地方式 3.3 变压器的选型 3.4 高压短路器和隔离开关的选择 四、厂用变压器的选择 4.1 火电厂主要厂用电负荷 4.2 厂用电电压等级的确定 4.3 厂用变压器的选择 五、配电装置 5.1 对配电装置的基本要求 5.2 配电装置类型 六、结束语 4 / 21
    一、概述 1.1 发电厂概述 发电厂是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全和经济。发 电厂的作用是将其他形式的能量转化成电能。按能量转化形式大体分为火力发电 厂、水力发电厂、核能发电厂、风力发电厂；考虑发电厂中的地位和作用电力系 统中的发电厂可分为大型主力发电厂、中小型地区电厂、及企业自备电厂三种类 型。无论是哪种形式的电厂它们的电气部分设计的主要内容及基本思想都是相通 的，本文是对某火力发电厂电气部分的设计 1.2 设计题目及原始资料 设计题目： 3*30MW 火力发电厂电气部分设计 原始资料： 某电厂装机 SFW-3*30MW，Un=10.5Kv，cos =0.8，设备年利用小时数 4100h/a, 电站以两回 110kV 电压等级输电线路送入 80km 外系统（无近区负荷）。 1.3 原始资料分析 1.3.1 工程情况 本设计的发电厂类型属于凝气式火电厂，设计容量 90MW，单机容量 30MW， 共三台，属于小型火力发电厂。发电厂运行方式及年利用小时数，直接影响着主 接线的设计。一般地承担基荷为主的发电厂年利用小时数在 5000h 以上，承担腰 荷的发电厂在 3000h~5000h，承担峰荷的发电厂在 3000h 以下。而本设计中发电 厂的设备年利用小时数为 4100h/a，因而该电站主要承担腰荷 1.3.2 电力系统情况 电气主接线，减少电压等级，电厂接入系统电压不应超过两级，因而本次采 用 10.5kV 和 110kV 电压等级。 我国一般对 35kV 及以下电压电力系统采用中性点非直接接地系统（中性点 不接地或者经消弧线圈接地），又称为小电流系统；对 110kV 及以上高压电力系 统皆采用中性点直接接地系统，又称为大电流接地系统。发电机中性点都采用非 直接接地方式，目前广泛采用的是中性点经消弧线圈接地或经单相配电变压器 （二次侧接电阻）接地。根据原始资料，本电站设计属于 110kV 及以上高压电力 系统 ，因而主变压器 110/10.5kv 采取的中性点直接接地，发电机采取的是中性点经 消弧线圈接地。 1.3.3 负荷情况 根据原始资料，可以知道电站附近没有近区负荷，直接送入 80km 以外 110kv 电网中去，属于区域型火电站。因而发电厂产生的电能供给发电厂以外，全部经 升压变压器到 110kv 电网中。 5 / 21
    可以知道，火电站发出来的电送入 80km 以外系统中去，那么该电站很有可 能在未来，对 80km 以内的负荷进行供电，因而设计电站的时候，应该选用可靠 性较高，灵活性较好，有扩建可能性的接线。 1.3.4 其他 环境条件等无具体要求，可按照理想条件设计。 二、 电气主接线设计 电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环 节。电气主接线是由电气设备通过连接线，按功能要求组成接受和分配电能的电 路，成为强电流、高电压的网络，故又称为一次接线。本设计中火电站输出，经 升压变压器成 110kV 电压，共两个电压等级，设计过程中首先分开单独考虑各自 的母线情况，然后在整合到一块，完成电气主接线的设计。论证是否需要限制短 路电流，并采取什么措施，拟出两个电压等级和变压器连接方案，对选出的方案 进行技术和经济综合比较，确定最佳主接线方案。 2.1 对电气主接线的基本要求 对电气主接线的基本要求，概括地说包括可靠性、灵活性和经济性三方面 2.1.1 可靠性 安全可靠是主接线的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。 电气主接线的可靠性不是绝对的。所以在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发 电厂和变电站的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备的制造水平及运行经 验等诸多因素。 2.1.2 灵活性 电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活的进行运行方式的转换。灵活 性包括以下几个方面： 1) 操作的灵活性 2) 调度的灵活性 3) 扩建的灵活性 2.1.3 经济性 在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性和经济性之间。通常设计应满 足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要通过以下几个方面考虑： 1) 节省一次投资。如尽量多采用轻型开关设备等。 2) 占地面积少。 3) 电能损耗少。电能损耗主要来源变压器，所以一定要做好变压器的选择 工作。 另外主接线还应简明清晰、运行维护方便、使设备切换所需的操作步骤少， 尽量避免用隔离开关操作电源。 6 / 21
    2.2 电气主接线的基本原则 电气主接线的基本规则是以设计任务书为依据，以国家经济建设方针、政策、 技术规定、标准为准则，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足 各种技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就地取材， 力争设备组件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的 原则。 2.3 待建火电站的主接线形式 由于变电站一般的电气主接线方案有单母线接线、单母线分段带旁路母线、双 母线接线、双母线接线带旁路母线、单元接线、桥形接线，下面对这几种接线方 式进行分析。 单母线接线： 其优点： 接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、而且有利于扩建。 缺点是： 1) 当母线或隔离开关检修或发生故障时，各回路必须检修和短路时事故来 消除之前的全部时间内停止工作，造成经济损失很大。 2) 引出线电路中断路器检修时，该回路停止供电。 3) 调度不方便，电源只能并列运行，不能分裂运行，并且线路侧发生故障 时，有较大的短路电流。 适用范围：出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中，原始资料 没有提及有无重要负荷，但是可靠性过低，本站不使用该接线。 双母线分段 优点： 1) 可以缩小母线故障的停电范围 2) 不仅具有双母线接线的各种优点，而且任何时候都要备用母线，有较高 的灵活性 缺点： 1) 双母线分段相对于双母线增加了两组断路器，投资有所增加 适用范围：较多用于 220kV 的配电装置，且进出线回数大于 10 回，而本站 的进出线回数只有两回，因而不使用该接线。 双母线接线带旁路母线 优点： 1、具有双母线接线的各种优点； 2、检修出线断路器时，能够正常供电。 缺点：投资增加，倒闸操作多，设备增多。 7 / 21
    由于各类的断路器使用很多，投资成本极高，对这种小型发电站，不必要使 用这种高可靠性的接线形式。 2.3.1 110kV 侧（高压侧） 110KV 侧应具有较高的供电可靠性，运行方式必须灵活、操作简便、且易扩 建，同时在保证供电可靠性的前提下应尽量使用较少的设备。根据原始资料，我 们选择两回进线和两回出现的形式，根据供电接线要求做三种种方案比较。 方案一：采用单母线分段接线 优点： 1.母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可以继续工作，减小母 线故障的影响范围 2.对双回线供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保证重要用户的 供电 缺点：当一段母线的故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线，这 样减少了系统的供电量，并使该回路的供电的用户停电。 方案二：采用单母线分段带旁路母线 断路器经过长期的运行和切断数次短路电流后都需要检修。为了能使采用单 母线分段的配电装置检修断路器时，不中断供电，可增设旁路母线。 单母线分段带有专用的旁路断路器的旁路母线接线大大的提高了可靠性，但 是这也增加了一台断路器和一条母线的投资。 方案三：采用桥形接线 优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。 缺点： 1) 变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时 停运。 2) 桥联断路器检修时，两个回路需解裂运行。 3) 出线断路器检修时，线路需较长时期停运。为避免此缺点，可加装正常 段开运行的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，再跨条上需加 装两组隔离开关。桥联断路器检修时，也可利用此跨条。 分析：以上方案一和方案二均满足供电可靠性较高，灵活且易扩建，而单母线分 段带旁路母线的可靠性大于单母线分段，而考虑经济性，单母线分段带旁路母线 相对于单母线分段多了一条旁路母线、旁路断路器及母线旁路隔离开关，投资成 本增多。因为是远距离输电，输送到 80km 外的系统，通常需要加旁路母线。对 于方案三，其适用于远距离输电，而且成本较低，但是其可靠性相对而已较低， 综合考虑我们选择方案二，单母线分段带旁路母线，同时为了减少成本，我们选 用分段断路器兼作旁路母线断路器的单母线分段。 8 / 21
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