2×100MW发电厂电气部分设计毕业设计

2×100MW发电厂电气部分设计毕业设计

引言

随着高速发展的现代社会,电力工业在国民经济中的作用已为人所共知,它不仅全面的影响国民经济其他部门的发展,同时也极大的影响人民的物质与文化水平的提高，影响整个社会的进步,其中发电厂在电力系统中起着重要的作用.我国正在飞速发展，经济快速的增长使得对电能的需求量在不断提高，各类发电厂的数量随之而增加，特别是火力发电厂依然十分重要。

我本次设计的题目为“2 100MW发电厂电气部分设计”，设计的主要内容为：确定电气主接线图；选择主变压器的型号；对主接线上的短路点进行短路电流计算；设备选型及校验；发电机保护整定计算；防雷接地计算；屋外配置设计。

在佈仁图老师的认真辅导下使我在此次的毕业设计中对发电厂等方面的知识有了更多的了解,真是受益匪浅.

第一章绪论

随着我国经济发展速度的不断加快，特别是伴随西部大开发和振兴东北老工业基地的力度加大，我国的电力需求猛增。为了提高国家电力工业的效益，促进相关工业的技术水平的提高，增加新的经济增长点。近期的重点是：发展大容量、高效低污染的常规火电机组，积极开发洁净煤发电新技术，解决提高燃煤发电机组的效率和改善环境污染两大关键问题；开发水电站老机组的改造技术，提高机组效益和对水利资源的的效利用；加强电网关键技术的开发研究，积极推进跨大区电网互联，优化资源配置，建立有效电力市场体系；大力开发和推广节能降耗技术，加速对中小机组、老机组、城市和农村电网的技术改造，降低损耗，提高效益。

我国电力的发展将朝向“大机组、超高压、大电网、新能源”方向发展。

火力发电中的主要环节是热能的传递和转换，将初参数提高到超临界状态，提高了可用能的品位。使热能转换效率提高，这是大容量火电机组提高效率的主要方向。与同容量亚临界火电机组比较，超临界机组可提高效率2-2.5%，超临界机组可提高效率约5%。大型超临界机组的开发与应用，可以有效的改变我国电力工业目前能耗高和环境污染及依赖进口设备的局面，具有现实的经济、社会效益。

由于空冷电站的耗水量仅为湿冷电站的1/3，适合于我国富煤缺水的“三北”地区建设大型坑口电站，变输煤为输电。对减轻铁路运煤压力、促进“三北”及相邻地区的经济发展具有非常重要的现实意义。

设计为（2 100）MW发电厂电气部分设计，要任务是电气主接线，厂用电设计、短路计算、主要设备的选择和校验、防雷与接地装置设计、发电机保护的整定计算、配电装置设计。技术要求主接线可靠、灵活、经济、便于扩建。所有设计过程均需要考虑国家电力部门的技术规程和规范。

第二章电气主接线设计

电气主接线是发电厂、变电站设计的主体。采用何种主接线形式，与电力系统原始资料，发电厂、变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性的要求等密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定都有较大的影响。2.1 电气主接线设计的原则和基本要求

发电厂电气主接线时电力系统接线的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的游行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。它的设计直接关系到全厂电气设备的选择、配电装置的布置、机电保护和自动装置的签订，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。由于电能产生的特点是：发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也将要影响到工农生产和人民生活。因此主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。在在以国家经济建设的方针、政策、技术规范和标准为准则的前提下，结合实际情况，对发电厂电气主接线的基本要求是：可靠性、灵活性和经济性三方面。

2.1.1可靠性

对于一般技术系统来说，可靠性是指一个元件、一个系统在规定时间内及一定条件下完成预定功能的能力。电气主接线属于可修复系统，其可靠性用可靠度表示，即主接线无故障工作时间所占的比例。

主接线在可靠性方面的具体要求是：

⑴断路器检修时，不宜影响对系统的供电

⑵断路器或母线故障，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线的回路数和停运时间，并保证Ⅰ、Ⅱ类负荷的供电。

⑶尽量避免发电厂全部停运的可能性

⑷对装有大型发电机组的发电厂，应满足可靠性的特殊要求

2.1.2灵活性

发电厂电气主接线在灵活性方面要满足：

⑴调度灵活，操作方便。应能灵活的投入或切除机组、变压器或线路灵活的调配电源和负荷，满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的要求。

⑵检修安全。应能方便的停运线路、断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响系统的正常运行及用户的供电要求。需要注意的是过于简单的接线，可能满足不了运行方式的要求，给运行带来不便，甚至增加不必要的停电次数和时间；而过于复杂接线，则不仅增加投资，而且会增加操作步骤，给操作带来不便，并增加误操作的几率。

⑶扩建方便。随着电力事业的发展，往往需要对已投运的发电厂进行扩建，从发电机、变压器直至馈线数均由扩建的可能。所以在设计主接线时，应留于余地，应能容易的从初期过渡到最终接线，使在扩建时一、二次设备所需地改造最少。

2.1.3 经济性

可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性方面之间往往发生矛盾，即预使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以两者必须综合考虑，在满足技术要求的前提下，做到经济合理。

⑴投资省。主接线应简单清晰，以节省断路器、隔离开关等一次设备投资；应适当限制断路电流，以便选择轻型电气设备。

⑵年运行费小。年运行费包括电能损耗费、折旧费及大修费、日常小维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数及避免两次变压器而增加电能损耗；后两项决定于工程综合投资。

⑶占地面积小。主接线地设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方应都采用三相变压器。

⑷在可靠的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产、尽快发挥经济效益的要求。

2.2 本厂设计

目前，按发电厂的容量划分为：总容量在10000MW及以上，单机容200MW及以上的发电厂称为大型发电厂；总容量在200MW-10000MW，单机容量在50-200MW的发电机称为中型发电厂；总容量在200MW及以下，单机容量在50MW 及以下的称为小型发电厂。

2.2.1 本厂规模

⑴ 发电厂建设规模： ① 类型：凝汽式火电厂

② 最终容量台数：MW 1002? ， 年

h T MAX 6500=，本厂为中型发电厂

⑵ 本厂与电力系统的连接情况：

① 本厂在电力系统中的作用：承担全部基荷，为主力电厂。 ② 本厂与系统得连接情况，见附图。 ③ 系统容量：MVA S 500= ，5.0=X ⑶电力负荷水平： ① 厂用电率：8%

② 主保护开断时间有选出的设备而定。 后备保护整定时间：2.5S

③ 气象条件：为典型III 号气象区

④ 海拔高度：200米； 雷暴日数：40天/年; 地震烈度： 3； 土壤电阻率：cm ?Ω?4108.0 污秽等级：1级; 该地区人少地多，有出线走廊，水源充足，交通方便。

2.2.2 本厂主接线设计

主接线的基本形式：有母线的主接线形式包括单母线和双母线接线。单母线又分为单母线无分段、单母线有分段、单母线分段带旁路母线等形式；双母线又分为双母线无分段、双母线有分段、双母线带旁路母线和二分之三接线等形式。 无母线的主接线主要有单元接线、扩大单元接线、桥式接线和多角形接线等。

在以国家经济建设的方针、政策、技术规范和标准为准则的前提下，结合实际情况，在满足发电厂电气主接线可靠性、灵活性和经济性三方面的基本要求，及根据设计任务书，可设计本系统电气主接线具体如下：

本厂的升高电压等级只有一级，采用的是单母线分段接线，单母线用断路器将母线分段后可进行轮换检修，对于重要用户，可从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障时，由于分段断路器在继电保护作用下自动将故障段迅速切除，从而保证了正常母线段不间断供电和不致使重要用户停电。

单母分段接线既具有单母线接线简单明显、方便经济的优点，又在一定程度上提高了供电可靠性。

本设计中单机容量为100MW ，采用的是单元接线。

2.3 发电机及主变压器的选择

2.3.1发电机型号的选择

设计任务书的基本要求：本厂为凝气式火电厂，且1#、2#、发电机的容量分配为：2100MW ?。

根据《电力系统分册》附表1选发电机的型号为1002QFN --，相关数据如下表：

2.4 主变型号及容量选择

1﹑主变压器的选择

主变压器的台数和容量直接影响主接线的形式和配制的结构。主变压器的选择如果容量过大，台数过多，则会增加投资，占地面积和损耗，不能充分发挥设备的效益，并增加运行和检修的工作量，如果容量选的过小，台数过少，则可能封锁发电厂剩余功率的运输或限制变电所负荷的需要，影响系统不同电压等级之间的功率交换及运行的可靠性等。因此，应合理选择其容量和台数。

本设计采用单元接线，其主变压器容量N S 应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后选择

()()MVA COS K P S G P NG N 06.11985.0185

.0100

1.111.1≈-??≈-≈

? （2-1） 式中GN P ——发电机容量(

)MW ?COS ——发电机额定功率因数 P K ——厂用电率

MVA S N 06.119=——选择容量为120MVA

每单元的主变压器为一台，则选择型号为2201200007-SFP 型，变压器参数如下表：

2、联络变压器容量的选择

（1）联络变压器的容量应满足所联络的两种电压网络之间在各种运行方式下的功率交换

（2）联络变压器的容量一般不应小于所联络的两种电压母线上最大一台机组的容量，以便记最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器来满足本侧负荷的需要；同时也可以在线路检修或故障时，通过联络变压器将剩余功率输入另一侧系统，并且大部分都采用自耦变压器。本设计中采用的是220KV有载跳压三绕组子耦变压器，其参数如下表：

表2-3 联络变压器参数

2.5 设计方案的确定

2.5.1方案选择

根据工程情况、电厂在电力系统中的地位和作用、负荷情况及其他因素的影响，对发电厂的主接线进行设计，在1.1节确定出本厂设计采用单母线分段、单元接线，现选择另一种方案与其进行比较，方案比较如下图所示:

方案一、如图一

图2﹒1 发电厂方案一方案二：

图2﹒2 发电厂方案

2.5.2方案比较

1、对两方案进行经济比较

表2-4 经济比较列表

2、技术指标比较

两方案均是在安全、可靠的前提下设计的，因此根据上表可得出方案一比方案二更经济，故应选择第一方案。