1、 辽 宁 工 业 大 学 发电厂电气部分 课程设计（论文） 题目： 4*25MW火电厂电气部分设计（ 1） 院（系）： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起止时间： 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） I 课程设计（论文）任务及评语 院（系）： 教研室： 注：成绩：平时 20% 论文质量 60% 答辩 20% 以百分制计算 学 号 学生姓名 专业班级 课程设计题目 4*25MW火电厂电气部分设计 课程设计（论文）任务 本电厂规模为 100MW，以 10kV 向本地区工业生产和居民用电，同时兼供热，剩余功率经两条 60kV 架空线路送往系统。该厂共装四台抽气
2、式汽轮机，五台220T/H 的锅炉。 10kV 出线共 6 回； 60kV 出线共 2 回，其最大负荷利用时间TMAX=4400 小时。系统容量为 100MW，系统到 60kV 母线的电抗值为 0.4（ Sj=100MVA）地区环境温度：最高温度： 36；最低温度： -25；平均温度： 8。 设计具体内容： 1）设计电 气主接线方案； 2）完成主变压器容量计算、台数和型号的选择； 3）短路电流的计算； 4）完成电气设备的选择与校验； 进度计划 1、布置任务，查阅资料。（ 1 天） 2、系统总体方案设计。（ 1 天） 3、 设计主接线 。（ 2 天） 4、 设计变压器 。（ 2 天） 5、短路计
3、算。（ 2 天） 7、电气设备选择校验（ 1） 6、撰写、打印设计说明书（ 1 天） 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） II 摘要 发电厂是电力系统的重要组成部分，它可以方便的实现将其他能量转换成电能，为国民经济的发展提供源源不断的电能。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是发电厂电气设备投资大小的决定性因素。 在本次设计中，主 要针对了一次接线的设计。 根据毕业设计任务书的要求，综合所学专业知
4、识有关内容，设计过程中完成了 设计电气主接线方案，完成主变压器容量计算、台数和型号的选择，完成短路电流的计算，完成电气设备的选择与校验。 本次设计建设一座 425MW的小型热电厂，首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式，在技术方面和经济方面进行比较，选取灵活的最优接线方式。 其次进行短路电流计算，根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲击电流，从三相短路计算中得到当短路发 生在各电压等级的工作母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。 最后，根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择，然后进行校验。 关键词 ： 发电机； 主接线 ；主变压器； 短路电流
5、； 电气设备 ； 配电装置 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） III 目 录 第 1 章 绪论 . 1 第 2 章 主变压器的选择 . 2 2.1发电厂主变压器的容量和台数的确定 . 2 2.2主变压器形式的选择 . 2 2.2.1 数的选择 . 2 2.2.2 绕组数量和方式的选择 . 2 2.3本厂主变压器的选择 . 3 第 3 章 发电厂电气主接线选择 . 4 3.1 概 述 . 4 3.2 主接线的设计原则 . 4 3.2.1 主接线设计的基本要求 . 4 3.2.2 主接线的可靠要求 . 4 3.2.3 主接线的 灵活性 . 5 3.2.4 主接线的经济性
6、 . 5 3.3 本厂电气主接线的选择 . 5 第 4 章 短路电流的计算 . 7 4.1 计算短路电流的目的 . 7 4.2 电力系统短路电流计算 . 7 4.3 短路计算点的选择 . 7 4.4 短路计算方法 . 7 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） IV 4.5 网络变换 . 8 4.6 计算步骤 . 8 4.6.1 计算步骤 . 8 4.6.2 参数计算 . 8 第 5 章 电气设备的选择与校验 . 13 5.1 设计原则 . 13 5.1.1 工作条件 . 13 5.1.2 动稳定条件 . 13 5.1.3 环境条件 . 14 5.2 高压断路器的选择 .
7、 14 5.2.1 参数的选择 . 14 5.2.2 型式的选择 . 14 5.2.3 对断路器具体的选择和校验 . 14 5.3 隔离开关的选择 . 15 5.3.1 选择和校验的项目 . 15 5.3.2 型式的选择 . 15 5.4 电流互感器选择 . 16 5.4.1 参数和型式的选择 . 17 5.4.2 按一次额定 电压和额定电流选择 . 18 5.4.3 动稳定和热稳定校验 . 18 5.5 电压互感器选择 . 16 5.5.1 电压互感器参数及型式的选择 . 16 5.5.2 按一次回路和二次回路电压选择 . 17 第 6 章 课程设计总结 . 19 参考文献 . 20 辽 宁
8、 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 1 第 1章 绪论 进入 21 世纪我国如何发 展热电事业 ， 是目前热电行业中最关心的问题，而热电行业必须走可持续发展的道路又是行业的共识 ， 也是热电事业快速、健康发展的必由之路。热电 事业的可持续发展必须在市场经济规律条件下取得经济效益和环境效益才算取得成效。此外 ， 热电企业又是资金、科学技术密集型企业，初投资很大，一旦出现偏差，不仅资金损失大 ， 也会影响其它行业的生存或发展 。 因此 ， 坚持热电事业的规划、设计、管理等多方面的科学优化与决策不断推进热电事业的技术进步，使企业具有经济效益和环境效益，才算走上热电事业可持续发展之
9、路。本文对我国热电事业可持续发展进行了简要分析，以供讨论。 现在，我国电力工业实行“政企分开，省为实体，联合电网，同一调度，集资办电”的方针。使得电力工业在国民经济中的地位越 来越重要。一切大规模工农业生产，交通运输和人民生活都需要大量的电能，电力是工 农业生产不可缺少的动力，并广泛应用到一切生产部门和日常生活方面。 电力建设是随国民经济发展而发展的，现在电能的利用已远远超出作为机器动力的范围，电力工业已成为国民经济现代化的基础，世界上按人口平均的用电量，是反映一个国家现代化的主要指标之一。 但是，我国的电能却十分短缺，电负荷和热负荷较以前都有大幅上升，如果能实现热电联产，达到节约能源，减少燃
10、料消耗，保护生态环境的目的，将对我国的电力建设非常重要。所以，我国应在全国范围内因地制宜发展 供热式火力发电厂，使电能为国民经济和人民生活发挥更巨大的作用。 电力行业是国民经济中具有先行性的重要基础产业，而火电又是电力行业当中比重最大的 一 个子行业。 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 2 第 2章 主变压器的选择 2.1 发电厂主变压器的容量和台数的确定 变压器 是电力系统中十分重要的供电设备。它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。现代生产的变压器，虽然结构可靠，故障机会较少，但在实际运行中，仍有可能发生各种类型故障和异常运行，同时大容量的变压器又
11、是十分重的设备，因此，为了保证电力系统安全连续地运行，并将故障和异常运 行对电力系统的影响限制到最小范围，必须根据变压器容量大小、电压等因素装设必要的、动作可靠的继电保护装置。 连接在发电机电压母线与系统之间的主变压器容量，应该按下列条件计算： 1、当发电机电压母线上负荷最小时，能将发电机电压母线的剩余有功和无功容量送入系统，但不考虑稀有的最小符合情况。 2、当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，能由系统供给发电机电压的最大负荷。在电厂分期建设过程中，在事故断开最大一台发电机组的情况下，通过变压器向系统取得电能时，可以考虑变压器的允许过负荷和限制非重要负荷。 3、发电机电压母 线与系统连接
12、的变压器一般为两台。对主要向发电机电压供电的地方电厂，而系统电源仅作为备用，则允许只装设一台主变压器作为发电厂与系统之间的联络。对装设两台变压器的发电厂，当其中一台主变压器退出运行时，另一台变压器应能承担 70%的容量。 2.2 主变压器形式的选择 2.2.1数的选择 发电厂变压器相数的选择 选择主变压器的相数，当不受运输条件限制时，在 330KV 以下发电厂，应选用三相变压器。 2.2.2绕组数量和方式的选择 1、发电厂主变压器绕组的数量 因为三绕组变压器比同容量双绕组变压器价格高 40%50%，运行 检修比较困难，台数过多时会造成中压侧短路容量过大，且屋外配电装置布置复杂，故其使用要给予限
13、制。即本厂选择双绕组变压器。 2、绕组连接方式 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 3 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并行运行。电力系统采用的绕组连接方式只有 Y 和， 35KV 以下电压，变压器绕组都采用连接。 2.3 本厂主变压器的选择 本厂地区总负荷： 85.0/)54(8.0/)876321( PPPPPPPPS =39575+7058.8 =46633.8(KVA) 0 .6m in m a xSS 负 荷 同 时 率 = 0 . 6 0 . 7 4 6 6 3 3 . 8 = 2 8 . 1 7 ( M V A ) 主变压器 1#、
14、2#、容量计算： 1 0 0 (1 6 % ) 2 8 . 1 7 4 1 . 1 40 . 8 2S M V AN 根据其变比 63/10 选出变压器为： 表 2-1 所选主变压器的主要参数 型号 额定容量（ KVA） 额定电压(KV) 连接组标号 空载损耗 (KW) 空载电流(%) 阻抗电压 ( % ) SF7-50000/63 50000 63/10 YN,d11 55 0.7 9 注： SF7 三相油浸风冷铜线双绕组 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 4 第 3章 发电厂电气主接线选择 3.1 概 述 电气主接线是发电厂电气设计的首要部分，也是构成电力系统的
15、重要环节 。主接线的确定对电力系统整体及发电厂本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟订有较大影响。因此，必须正确的处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。 3.2 主接线的设计原则 3.2.1 主接线设计的基本要求 在对原始资料分析的基础上，结合对电气接线的可靠性、灵活性及经济性等基本要求，综合考虑。在满足技术，积极政策的前提下，力争使其技术先进，供电安全可靠、经济合理的主接线方案。 发电、供电可靠性是发电厂生产的首要 问题，主接线的设计，首先应保证其满发，满供，不积压发电能力。同时尽可能减少
16、传输能量过程中的损失，以保证供电的连续性，因而根据对原始资料的分析，现将主接线方案拟订如下： 3.2.2 主接线的可靠要求 1、研究主接线可靠性应注意的问题 应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析。主接线可靠性的衡量标准是运行实践，至于可靠性的定量分析由于基础数据及计算方法尚不完善，计算结果不够准确，因而目前只作为参考；主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合；主接线的可靠性在很大程度上取决于设 备的可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化接线；要考虑所设计发电厂在电力系统中的地位和作用。 2、可靠性的具体要求： 断路器检修时，不影响对系统的供电；断路器
17、或母线故障及母线检修时，尽量减少可停运回路数和停用时间，并且保证一级负荷及全部或大部分二级负荷供电；尽量避免全部停运的可能性。 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文） 5 3.2.3 主接线的 灵活性 主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度；检修时，可以方便地停 运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电；扩建时，可以容易地从初期接线过度到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组
18、、变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和两次部分的改建工作量最少。 3.2.4 主接线的经济性 主要是指投资省，占地面积小，能量损失小 10KV 电压级 鉴于出线回路多，且为直馈线，电压较低，宜采用屋内配电。其负荷亦较小，因此采用单母线分段的接线形式。 3.3 本厂电气主接线的选择 本发电厂 4 25MW，电压等级为 60KV/10KV， 60KV 侧出线为 2 回； 10KV 侧负荷侧线路为 6 回。根据电力工程电气设计手册、原始资料的分析。根据主接线设计必须满足供电可靠性、保证电能质量、满足灵活性和方便性、保证经济性的原则，本发电厂初步拟定两种主接线方案分别为：方案 1： 10KV 侧采用双母线接线方案， 60KV 侧采用双母线带旁路接线。方案 2、 10KV 侧采用双母线接线， 60KV侧采用单母线接线。如图 3.1、 3.2 所示： 通过定性分析和可靠性及经济计算，在经济性上 3.2 暂有明显的优势。鉴于小型发电厂以经济性为主，所以，经综合分析，决定选 3.2 方案为设计 最终方案。
