2X200MW發電機組電氣部分設計畢業設計內容提要□我這次設計主要針對一次系統為主、二次設計為輔的原則，主要對2X200MW發電機組接線形式的選擇、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，以及進行了短路計算，并對發電機和變壓器的主保護進行了簡單的配?Z。在電力系統中，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，重則可能引起電網崩潰。本次設計的電廠220KV變電站是豫北電網和河南主網聯系的紐帶，一旦發生事故將引起河南主網的解裂，所以對220KV變電站接線形式進行了詳細的分析比較，以期找到一種安全經濟成熟的主接線形式。□引言本次設計是在畢業設計任務書的基礎上進行的，依靠大專三年所學的專業理論知識，結合自己參加工作幾年來的經驗，旨在提高自己的技術理論水平，以達到理論聯系實際，學以致用的目的。本次設計參考《電力工程電氣設計手冊》、《發電廠電氣部分》、《電力系統分析》、《大型火力發電廠廠用電系統》等技術資料，對本設計進行經濟技術上的選擇，主要是對電氣一次系統主接線及設備進行選擇。通過本次對發電廠發電機、變壓器、主接線的選擇及短路電流的計算、部分高壓設備的選擇，以達到理論聯系實際的目的。這次設計能夠順利完成，與指導老師的大力幫助是分不開的，同時也吸取了同學們的寶貴經驗，在此向他們表示衷心的感謝。由于本人水平有限，設計中難免存在不足之處，希望大家不惜多加指正。2X200MW發電廠電氣部分設計口一、原始資料：1．發電廠類型：火力發電廠1、本廠設計規模：根據系統規劃本廠計劃安裝200MW汽輪發電機組兩臺，設計工作一次完成。2、廠址地理條件：本廠廠址地勢平坦，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，所以選擇應選擇抗污能力強的電氣設備，并每年對220KV變電站進行帶電水沖洗。3、系統參數：□當裝機容量為2X200MW時，220KV母線系統正序阻抗為0.011；零序阻抗為0.03。根據系統220KV母線最低電壓為205KV,最高電壓為252KV。□220KV引出線：根據用戶需要，工程引出線為5回，發電機電壓無引出線向外供電。□第一節：發電機、主變壓器的選擇一、發電機的選擇：由《火力發電廠設計技術規程》可知：發電機的額定容量應與汽輪機的額定出力相匹配；發電機的最大連續輸出容量應與汽輪機的最大進汽量工況下的出力相匹配，其功率因數和氫壓均應與額定值相同。汽輪發電機的軸系自然扭振頻率應躲開工頻及兩倍工頻。3、汽輪發電機組應有承受高壓輸電線出口單相重合閘能力。4、發電機應具有一定的吸收無功功率、調峰及失磁后短時異步運行的能力。5、勵磁系統的參數、特性應滿足電力系統各種運行方式的要求。1畢業設計6、本廠設計規劃為2X200MW汽輪機組。經選擇比較最終選擇QFSN—200—2型汽輪發電機。Xd=22.2％二、主變的選擇容量：1、主變壓器的容量、臺數直接影響主接線的形式和配電裝?Z的結構。它的確定除依據傳遞容量基本原始資料外，還應根據電力系統5?10年發展規劃、輸送功率大小；饋線回路數電壓等級以及接入系統的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。2、單元接線時，變壓器的容量應按發電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%的裕度來確定。3、對于200MW發電機組一般采用發電機一一變壓器組單元接線。口4、我國國家標準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。本機采用發電機一一變壓器組單元接線。235-235X7%+(235-235X7%)X10%=240MV.A。相數：□1、變壓器采用三相或單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素；2、在330KV及以下電力系統中，一般都應選用三相變壓器。因為單相變壓器組相對來講投資大，占地多，運行損耗也較大，同時配電裝?Z結構復雜，也增加維修工作；因本廠靠近京廣鐵路，所以不必考慮運輸條件限制。臺數：1、變壓器是一種靜止電器，運行實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。通常設計時，不必考慮另設專用備用變壓器。2、容量為200MW及以上的機組在技術經濟合理時，可采用發電機、變壓器、線路組的單元接線。3、本廠是2X200MW機組，且只有一種電壓等級，故本次設計為發電機、變壓器單元接線。繞組數和連接方式：1、對于200MW以上機組，其升壓變壓器一般不采用三繞組變壓器；對于最大機組為200MW以上的發電機，由于機組容量大，額定電流及短路電流都很大，發電機出口短路器制造困難，價格昂貴，且對供電可靠性要求較高。所以，一般在發電機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。□2、對于200MW以上機組，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電壓相位一致，否則，不能并列運行。我國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；在發電廠和變電所中，一般考慮系統或機組的同步并列要求以及限制三次諧波對電源的影響等因素，根據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常規接線。 調壓方式的確定：1、與發電機作單元連接的雙繞組變壓器，可以由發電機調壓，一般不須有載調壓。本廠發電機一一變壓器組采用單元接線，故由發電機調壓。型號選擇：□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按在各種運行情況下滿足廠用電的要求來考慮；2其參數：Pe=200MW Ue=15.75KV COS6=0.85 n=98.7%接法YY口畢業設計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；機組通過升壓變壓器直接送入較高的電力電網，則從發電機的出口引線處直接引取高壓電源；4、各機組的高壓廠用電系統應該相對獨立，這一條對200MW以上的機組尤為重要；高壓負荷一般都比較重要，為使工作與備用設備不會因母線故障而全部停運，設計中又將母線分為兩段，把互為備用的設備接于不同段上；為給發電機組正常啟動時提供電源，必須提供一啟動電源，為保證高壓廠用電系統的運行安全，設?Z廠用備用電源也是非常必要的口7、200?300MW機組高壓廠用電源由發電機的出口引接，經一臺分裂變壓器降壓后，分別向兩段高壓廠用母線供電，兩段母線間無聯絡開關；8、高壓廠用電線的啟動/備用電源來向高壓啟動/備用變壓器，與廠用變壓器一樣，高壓啟動/備用變壓器也采用分裂變壓器，兩個低壓繞組分別向兩個廠用母線供給啟動/備用電源。由于系統電壓變動范圍較大，一般高壓啟動/備用變壓器多采用有載調壓器，而發電機的出口電壓穩定，高壓廠用變壓器多采用無載調壓變壓器。因為我本次設計的為200MW機組，所以高壓廠用電源直接由發電機的出口15.75KV處引接，經一臺分裂變壓器降壓為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段臺容量臺容量數KW數KW55005500112000100021430430117930693016001600 125012501115601560228808802231015290560012426.5125080080010001000 20050504292.517961.651169012508001000800100031063057904921.517780.5重復容量KW55004305930#2高壓廠用變壓器IIA段IIB段臺容量臺容量數KW數KW155001550022000110001430143079306930160016001112501250111560156022880880223101529056001 1 112426.51250 1000 20024502082.515751.6511690 630630535.513394.5重復容量KW55004305930設備給水泵5500循環水泵1000凝結水泵430EP1引風機1600送風機1250磨煤機780排粉機440碎煤機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10001碎煤機310水源變630照明變2001ESSL=0.85ES(KVA)分裂繞組負荷1.1Sh+SL(KVA)高壓繞組負荷(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：使用條件：戶外容量KVA：31500/20000—11500KVA額定電壓KV： 15750/6300—6300口3畢業設計損耗KW：空載25KW 負載 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： 穿越運行時負載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□一、電氣主接線的設計依據1、地區電廠靠近城鎮一般接入110?220KV系統；□2、發電廠的機組容量應根據系統規劃容量、負荷增長速度和電網結構等因素來考慮，系統最大機組容量不超過系統容量的10/100；3、對于一類負荷，當失去一個電源時應保證不停電；對于二類負荷，當失去一個電源時應保證不全部停電；對于三類負荷可以只有一個電源；4、系統中應有一定的備用容量，運行備用容量不應少于10/100，以適應負荷突增、機組檢修和事故停運三種情況。設計主接線時，還應考慮檢修母線或斷路器時是否允許線路故障、變壓器或發電機停運、故障時允許切除的線路、變壓器和機組的數量等；5、對于35?220KV配電裝?Z的接線方式，應根據發電廠在系統中的地位、負荷情況、出線回路數、設備特點、配電裝?Z形式及發電廠的單機、單機容量及規劃容量等條件來設計；6、當配電裝?Z在電力系統中居重要地位、負荷大、潮流變化大且出線回路數多時，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,當斷路器為少油或壓縮空氣型時縮空氣型時，除斷路器有條件停電檢修外，應設?Z旁路設施；當220KV出線在4回及以上、110KV出線在6回及以上時，宜采用帶專用旁路斷路器的旁路母線。當斷路器為SF6時，可根據系統的實際情況，有條件的可不設旁路設施；當需要設?Z旁路設施，且220KV出線在6回及以上，110KV出線在8回及以上時，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，應不影響供電；2、線路、斷路器或母線故障時以及母線或母線隔離開關檢修時，盡量減少停運的回路數和停運時間，并要保證對一類負荷及部分二類負荷的供電；3、盡量避免發電廠或變電站全部停電的可能；4電氣主接線的設計畢業設計靈活性：1、主接線應滿足調度、檢修及擴建時的靈活性；2、調度時應可以靈活的投入和切除發電機、變壓器和線路，調配電源和負荷，滿足系統在事故運行、檢修運行方式及特殊運行方式下的調度要求：⑴修時可以方便的停運斷路器、母線及其他繼電保護設備，進行安全檢修而不影響電網的運行和對用戶的供電；⑵擴建時可以容易的從初期接線過度到最終接線，在不影響連續供電或停電時間的情況下，投入新裝機組變壓器或線路而不互相干擾，并且對一次和二次部分改建的工作量最少；經濟性：1、主接線應力求簡單，以節省斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器、避雷器等一次設備；2、繼電保護和二次回路不過于復雜，以節省二次設備和控制電纜；3、能夠限制短路電流，以便選擇廉價的電氣設備或輕型設備；4、能滿足系統安全和繼電保護要求；5、發電廠投入系統的電壓等級一般不超過兩種；火電機組高壓接線可靠性的幾點特殊要求：任何斷路器檢修時，不影響對系統的連續供電；2、對于單機容量為200MW的電廠，在保證系統穩定和發電廠不全停的條件下，允許切除兩臺以上機組。主接線形式：單母線接線只設一條母線，發電機和線路接在一條母線上。單母線接線具有簡單清晰、設備少、投資少、運行操作方便且有利于擴建等優點，但可靠性和靈活性差。當母線或母線隔離開關發生故障或檢修時，必須斷開全部電源，造成全廠停電；此外，在檢修斷路器，也應停止該回路工作。這種接線只適用于6~220KV系統中只有一臺發電機或一臺主變壓器，且出線回路數又不多的中、小型發電廠或變電所。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單母線進行分段，可以提高供電可靠性和靈活性。對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電。當一段母線發生故障，分段斷路器自動將故障段隔離，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、小容量發電廠的6~10KV接線和6~220KV變電所中并且一段母線檢修時會造成該母線上的發電機停運，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上加裝一條旁路母線，可以在檢修出險斷路器時不致中斷該回路供電，提高了供電的可靠性。但倒閘操作復雜，可靠性差，對于出線回路數較多，容量較大的發電廠不能達到可靠性和靈活