2×100 2×200MW供热式火力发电厂.docx

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1、2100+2200MW供热式火力发电厂电气部分及继电爱护设计摘要本文是依据原始资料（包括厂址概况，机组资料，电力系统接线图）设计的，其中包括火力发电厂的电气主接线的设计及发电机一一变压器组爱护方式的整定计算。依据实际状况及远景发展设计出火力发电厂的电气主接线图，共提出三种可行方案：双母接线、双母带旁路母线和一台半断路器接线，通过对三种方案的牢靠性、敏捷性和经济性的比较后，再加以考虑了远景规划和发电厂扩建的可能性，最终确定了采纳双母带旁路母线的接线方式，随后又进行了主变压器及厂用高压变压器台数及容量的选择，并利用电力网络等值电抗图，应用运算曲线求各时刻短路点的短路电流。并用短路电流的结果选择了有

2、关的电器设备（断路器、隔离开关等）。在电气主接线的方案确定以后，我们进行了发电机一一变压器组爱护方式的选择及整定计算。在所选用的爱护方式中，共选用了十余种主要爱护及其多种协助爱护，然后又对所选的爱护进行了整定计算，最终对继电爱护及自动扮装置进行了配置。本设计的基本指导思想及理论来源于大量的相关资料，并通过对比进行了优化配置。所以，本设计涉及了大量电气工程中的各个方面，对电力系统有个较全面、系统的相识。关键词：电气主接线短路电流继电爱护第一章绪论(1)1. 1课题背景(1)2. 2原始资料(1)3. 3设计内容(2)第二章发电厂电气主接线方案确定(3)4. 1主接线设计的基本要求(3)5. 2电

3、气主接线方案的确定(4)6. 3变压器的选择(5)第三章短路电流的计算(10)7. 1短路电流计算的目的及假定(10)3. 2短路电流计算的步骤及结果(17)第四章电气设备的选择(21)4. 1电气设备选择的要求(21)4. 2断路器的选择(22)4. 3隔离开关的选择(33)8. 4其他相关设备的选择(35)第五章发电机和变压器的爱护配置(34)9. 1继电爱护设计原则(34)10. 2发电机的爱护配置(34)5.3变压器的爱护配置(50)5.4发变组的爱护配置(51)第六章继电爱护及自动扮装置的配置(66)第一章绪论1.1课题背景1.2原始资料1.2.1厂址概况厂址位于新建的大型煤矿内，是

4、一个坑口电厂，所用燃料又煤矿干脆供应。电厂生产的电能用UoKV电压等级6回线向4各较大的负荷供电，其综合最大负荷为200MW；另外，220KV电压等级有4回与电力系统的联络线。矿区煤源足够，旁边有河流经过。并用大水库，水量丰富。厂址地区交通便利,有铁路干线经过，地质条件较好，地势不大平坦，属于6级地震区，冻土层深1.5米，最大风速20米/秒，年平均气温+5。，最高气温+38,最低气温一2(TC01.2.2机组参数锅炉：2XHG-410/100；2XHG-670/140-1汽轮机：2XN100-90；2N200-130/535发电机：2XTQN-100-2；2QFQS-200-21.2.3电力系

5、统接线图1. 2.4负荷资料HOKV电压等级综合最大负荷为200MW序号用户名称最大负荷KW距离Km线路数利用小时1变电所800025250002煤矿800020260003机械厂600015150004化工厂400018155001.3设计内容本课题的主要探讨内容为：2100+2200MW供热式火力发电厂的电气主接线的选择，发电机变压器组继电爱护的配置以及全厂自动扮装置的配置。其次章发电厂电气主接线方案的确定2. 1主接线设计的基本要求电气主接线是电力系统的主要部分之一，它表明白发电机、变压器、输电线、断路器和隔离开关等电气设备的数量，并指出怎样去连接这些电气设备，并与电力系统相连接，进而完

6、成发电、变电、输电和配电任务。主接线的确定与电力系统的平安、稳定、敏捷和经济地运行，以及对电厂和变电所的电气设备选择、配电装置的布置、继电爱护及限制方式的确定都有亲密的联系。由于发电、变电和输配电是同时完成的，所以主接线的设计好坏对发电厂、变电所和负荷的正常运行都有影响。因此主接线的设计必需满意以下条件：(1)保证必要的供电牢靠性和电能质量平安牢靠是电力生产的首要任务，保证供电的牢靠性和电能质量是对主接线最基本的要求，包括：应考虑在长期运行中说积累的阅历，并在设计中有所遵循。各个元件牢靠地综合在一起就是主接线地牢靠性。因此，在设计时要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电牢靠性的影响。评

7、价牢靠性时，应详细问题详细分析，不能脱离发电厂在系统中所处的地位。(2)具有肯定的敏捷性和便利性。主接线应当能适应各种运行状态，并能敏捷地进行运行方式的转换，即：在正常运行时平安牢靠地供电。在系统故障或设备检修及其故障时，也能适应调度的要求，并能敏捷、简便、快速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。(3)具有经济性在满意技术要求地前提下，做到经济合理：投资少：主接线满意简洁清楚，节约断路器和隔离开关等一次设备，并使二次设备不过于困难。占地面积小：电气主接线设计时要为配电装置地布置创建条件。电能损耗小：经济合理地选择主变压器地形式。容量和台数，避开多次变压而增加地电能损耗。(4)具有发展

8、和扩建地可能性随着建设事业地高速发展，往往须要对已投产地发电厂或变电所进行扩建，所以在设计主接线时应留有发展地余地，不仅要考虑最终接线地实现，而且还要兼顾到分期过渡接线地可能和施工的便利。2.2电气主接线方案的确定2. 2.1对原始资料的分析该电厂为中型供热式火电厂，其容量为2100+2200=600MW,最大机组容量为200MW,即具有中型容量的规模、大型机组的特点。该厂又为火电厂，在电力系统中将主要担当基荷，从而该厂主接线的设计必需着重考虑其牢靠性和敏捷性。当本电厂投产后，将占电力系统总容量的(2X100+2X200)/(2300+2225+2100+2200)=36.36%(15%),超

9、过了电力系统检修备用容量和事故备用容量，说明该厂在将来电力系统中作用和地位是至关重要的。从负荷特点及电压等级来看，它具有110、220KV两级电压和一级电压负荷。220KV与系统又4回线路，呈强联系形式并接受本厂剩余功率；IloKV电压等级出线回路为6回，供应重要负荷。3. 2.2主接线的分析(1) 110KV电压级由于出线为6回，且既有双回路又有单回路，并且是向重要负荷供电。依据规程，“IlOKV侧出线回路数为6回及以上时，宜采纳双母线带旁路母线的主接线方式”。所以，IloKV侧采纳双母线带旁路母线的接线方式。(2) 220KV电压级220KV电压等级有4回与系统相连，若220KV侧发生故障

10、，则有可能使系统解列，所以，主接线的选择应具有较高的牢靠性。最大输出功率为600-200X0.7-60010%=400MW,依据规程，“220KV侧出线回路数为4回及以上时，宜采纳双母线带旁路母线的主接线方式”。但出现为4回，与系统呈双回路联系，检修某个出线断路器时只需将改回线停止供电，这样不会造成该厂与系统解列，故采纳双母线即可满意要求。220KV也可以采纳双母四分段和一台半断路器接线方式。三种可行方案见图11、图1-2、图1一3所示。604回2I(X)MW2200MW图12方案二图1一3方案三2.2.3三种方案的技术（牢靠性和敏捷性）和经济比较比较结果见表11所示。方案一方案二方案三可靠性

11、（I）简洁清楚，设备较多。（2）母线检修不致停电。（1）简洁清楚，设备较少，设备本省故障率低。（2）牢靠性高，每种电压等级均有两台主变，保证检修不致各级电压解列。（3）联络自耦变实现功率交换及厂备用电源的要求。（1）牢靠性高，无论是检修母线或设备故障检修，均不致停电。（2）220KV隔离开关不作为操作电器，减小误动几率，易实现自动化。（3）IlOKV与220KV的联络自耦变实现功率交换及厂备用电源要求。敏捷性（1）运行方式简洁。（2）各种电压等级接线都便于扩建和发展。（1）运行方式较多，从而运行调度敏捷。（2）易于扩（I）IIOKV有多种运行方式；220KV属环网结构，从而建和实现自动化。运行

12、调度敏捷，相应爱护装置困难。（2）易于扩建和实现自动化。（1）设备相对较多，投资多，年费相对多。（2）占地面积相对少。（1）设备相对较少，投资少，年费（1）设备投资高，设备数量多，年费（3）采纳单元接线及分相封闭母线，从而避开了选择大容量的出口用小。（2）占地面极少。（3）采纳单用大。（2）220KV采纳交叉接线，提济性断路器，节约投资。元接线和200MW机组分相封闭母线，从而避开了选择大容量的出口断路器。高了牢靠性，增大T占地面积。2.2.4电气主接线方案的最终确定通过定性地分析，在技术（牢靠性和敏捷性）上和经济上地综合分析，最终采纳方案二作为本火电厂的电气主接线。2.3变压器的选择2.3.

13、1主变及厂用高压变的选择因主接线中采纳发电机变压器的单元接线，一般规定厂用高压变的容量为发电机额定容量的10%;而主变的容量是把发电机所能发出的最大功率（扣除厂用负荷外）传递到母线侧，并留有10%的裕度。因此，在本厂中100MW及200MW发电机及对应的变压器的参数如表21、表22所示：表21主变压器参数表型号容量KVA额定电压KV阻抗电压连接组别高压低压SFP-120000/11012000010.510.5Y0-llSFP1.-240000/22024000015.7513.0YO-11表22厂用高压变参数表型号容量MVA额定电压KV阻抗电压SFPF1.-31500/15.7518.0SF

14、1.1-16000/101610.5/6.310.52. 3.2联络变的选择(1)当综合负荷为最大PmaX,且此时最大的一台机组因故停机时，联络变能从系统汲取功率来满意负荷和厂用负荷的须要，公式如下：Pl=Pmax+PJH-P发(2)当综合负荷为最小Pmin时，发电机满发且扣除厂用负荷后，联络变应将剩余功率送往系统，公式如下：P2=P-P广用-Pmin然后比较Pl和P2,取大的才能满意联络变的要求。Pl=200+20-100=120MWP2=2100-20-2000.7=40MW则联络变的容量为：S=max(Pl,P2)COS=120/0.85=141.2MW,考虑裕度取150MWo联络变的参数如表23所示：表2-3联络变的参数表型号容量MVA额定电压KV阻抗电压连接组别0SFPS7-150000/220150/150/75242/121/10512.92/5.88/8.89Yo-il第三章短路电流的计算3. 1短路电流计算的目的及基本假定3.1. 1短路电流计算的目的(1)电气主接线的比较选择；(2)选择导体和电器；(3)确定中性点接地方式；(4)验算接地装