《4×200MW火力发电厂电气一次部分设计-张宁htn.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4×200MW火力发电厂电气一次部分设计-张宁htn.docx（108页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、摘要阳泉桃东东发电厂厂为一煤煤矿的发发电厂，对对整个煤煤矿来说说是最重重要的。发发出的电电为整个个煤矿供供电。该该煤矿也也是阳泉泉市主要要的煤矿矿，是阳阳泉经济济发展的的重要动动力。阳阳泉境内内煤炭总总储量1100.77亿亿吨，以以高变质质年轻无无烟煤及及贫煤为为主。另另外，本本市尚有有大量风风化煤、瓦瓦斯和煤煤成气资资源可供供开采利利用。发电厂是是电力系系统的重重要组成成部分，它它直接影影响整个个电力系系统的安安全与经经济。发发电厂的的作用是是将其他他形式的的能量转转化成电电能。按按能量转转化形式式大体分分为火力力发电厂厂，水力发发电厂，核能发发电厂和和风力发发电场。电气主接接线是发发电厂电
2、电气设计计的首要要部分，也也是构成成电力系系统的重重要环节节。主接接线的确确定对电电力系统统整体及及发电厂厂、变电电所本身身的运行行的可靠靠性、灵灵活性和和经济性性密切相相关。本次设计计遵守了了发电厂厂设计规规范，通通过对发发电厂电电气主接接线、厂厂用电接接线、有有关短路路电流的的计算、电电气设备备选择及及校验、继继电保护护、以及及防雷保保护的设设计，简简要完成成了42000MW火火力发电电厂电气气一次部部分的设设计。将将四台发发电机全全部升压压接入2220kkV电网网，简化化了电网网结构及及电气主主接线，省省去了升升高电压压级之间间的联络络变压器器，降低低了变压压器损耗耗。关键词：发电厂厂，
3、电气主主接线，继电保保护，防雷保保护AbsttracctYanggquaan ppoweer pplannt aas aa cooal powwer plaant, eaast is thee moost impporttantt foor tthe whoole coaal mminee. TThe eleectrriciity forr thhe wwholle ccoall miine powwer suppplyy. TThe minne iis aalsoo a majjor coaal mminee inn Yaangqquann ciity, iss ann immporrtan
4、nt mmotiivattionn off Yaangqquann ecconoomicc deevellopmmentt. YYanggquaan ccoall wiithiin tthe terrrittoryy off thhe ttotaal rreseervees oof 110.0077 billlioon ttonss, mmainnly youung higgh mmetaamorrphiism antthraacitte ccoall annd lleann cooal. Inn adddittionn, tthiss ciity hass a lott off weeath
5、hereed ccoall, ggas andd cooal-derriveed ggas ressourrcess avvaillablle ffor expploiitattionn.Poweer pplannts is an impporttantt paart of powwer sysstemm, iit ddireectlly aaffeectss thhe wwholle ppoweer ssysttem seccuriity andd ecconoomicc.Iss thhe rrolee off pllantts iin ootheer fformms oof eenerrg
6、y intto eelecctriicitty. Acccorddingg too thhe fformms oof eenerrgy connverrsioon ccan be divvideed iintoo thhermmal powwer plaant, hyydrooeleectrric powwer staatioon, nuccleaar ppoweer pplannts andd wiind farrms. The maiin eelecctriicall wiirinng iis tthe firrst parrt oof ppoweer pplannt, subbstaat
7、ioon eelecctriicall deesiggn, is alsso cconsstittutee ann immporrtannt ppartt off thhe ppoweer ssysttem. Deeterrminnatiion of thee maain wirringg off ellecttricc poowerr syysteem aas aa whholee annd tthe runnninng rreliiabiilitty oof ppoweer pplannts, suubsttatiion itsselff, fflexxibiilitty aand eco
8、onommy aare clooselly rrelaatedd.The dessignn coomplly wwithh thhe ppoweer pplannt ddesiign speecifficaatioons, annd tthrooughh thhe ppoweer pplannt, thee maain eleectrricaal wwiriing, auuxilliarry ppoweer wwiriing andd thhe sshorrt-ccirccuitt cuurreent callcullatiion, ellecttriccal equuipmmentt see
9、lecctioon aand callibrratiion, reelatted to rellay prootecctioon aand ligghtnningg prroteectiion dessignn, bbrieef ccomppletted thee 4 x 2200 MW coaal-ffireed ppoweer pplannt eelecctriicall paart of thee deesiggn aat aa tiime. Alll ffourr geenerratoor sstepp-upp acccesss 2220 KV powwer griids, siimp
10、llifiies thee neetwoork strructturee annd tthe maiin eelecctriicall wiirinng, savve tthe conntacct bbetwweenn thhe hhighher volltagge lleveel ttrannsfoormeer, redducee thhe llosss off thhe ttrannsfoormeer.Key worrds:Powwer plaantss, maain eleectrricaal cconnnecttionn, prroteectiive rellayiing, liigh
11、ttninng pprottectt 目录第1章发发电厂设计基本概概述.11.1发发电厂设设计原始始资料.11.2设设计目的的与原则则.2第2章发发电厂主主接线的的确定.32.1 主接线线设计基基本要求求.32.2 方案的的拟定.32.3 发电机机型号的的选择.62.4 主变压压器的选选择.7第3章厂厂用电的的设计.83.1 厂用电电接线的的要求.83.2 厂用电电接线设设计原则则.83.3 厂用供供电电源源93.3.1 厂厂用工作作电源.93.3.2 厂厂用备用用电源.93.4 厂用电电接线的的确定.103.5 厂用电电主变压压器选择择.113.5.1 主主变选择择原则.113.5.2 厂厂
12、用电主主变型号确确定.12第4章短短路电流流的计算算.1334.1 短路电电流计算算目的.134.2 短路电电流的计计算.134.2.1短路路电流计计算方法法.144.2.2求短短路电流流.174.2.3短路路电流计计算结果果.27第5章电电气设备备的选择择与校验.285.1 电气设设备选择择的一般般条件.285.2 回路最最大持续续工作电电流.285.3 高压断断路器和和隔离开开关的选选择与校校验.295.3.1 高高压断路路器选择择与校验验.305.3.2 隔隔离开关关选择与与校验.335.4 互感器器的原理理及选择择.3665.4.1 电电流互感感器的选选择及校校验.375.4.2 电电
13、压互感器器的选择择及校验.42第6章发发电厂继继电保护.4776.1 变压器器保护.4776.1.1 变变压器纵纵差动保保护.4776.1.2 变变压器过过电流保保护.496.1.3 变变压器的的瓦斯保保护.496.2 发电机机保护.5006.2.1 发发电机纵纵差动保保护.50第7章防防雷保护护.517.1 架空输输电线路路的防雷雷保护.5117.2 发电厂厂直击雷雷保护.5117.3 发电机机的防雷雷保护.5337.4 变压器器防雷保保护.537.5 母线防防雷保护.54参考文献献.55结 论论.56致 谢谢.577附录一.558附录二.559ConttenttsChappterrBaas
14、icc ovvervvieww off poowerr pllantt deesiggn.11.1TThe raww daata of thee poowerr pllantt deesiggn.11.2DDesiign purrposse aand priinciiplee.2ChappterrThee deeterrminnatiion of maiin ggeneerattor wirringg.32.1 Maiin wwiriing dessignn baasicc reequiiremmentts.32.2 Schhemee off thhe ppropposeed.32.3 Gen
15、neraatorr moodells oof cchoiice.62.4 Thee chhoicce oof tthe maiin ttrannsfoormeer.7Chappterr Thee deesiggn oof tthe auxxiliiaryy poowerr.83.1 Auxxiliiaryy poowerr wiirinng rrequuireemennts83.2 Auxxiliiaryy poowerr wiirinng ddesiign priinciiplees.83.3 Facctorry wwithh thhe ppoweer ssuppply.93.3.1 FFa
16、cttoryy woork witth ppoweer ssuppply.93.3.2 FFacttoryy wiith staandbby ppoweer.93.4 Thee deeterrminnatiion of auxxiliiaryy poowerr wiirinng.1003.5 Maiin ttrannsfoormeer aauxiiliaary powwer opttionn113.5.1 MMainn trranssforrmerr seelecctioon pprinncippless.113.5.2 AAuxiiliaary powwer maiin ttrannsfoo
17、rmeer mmodeel.12Chappterr TThe callcullatiion of shoort-cirrcuiit ccurrrentt.134.1 Shoort cirrcuiit ccurrrentt caalcuulattionn puurpoosess.134.2 Thee caalcuulattionn off shhortt-ciircuuit currrennt.134.2.1Shhortt ciircuuit currrennt ccalcculaatioon mmethhod.1144.2.2Foor sshorrt ccirccuitt cuurreent.
18、174.2.3Shhortt-ciircuuit currrennt ccalcculaatioon rresuultss.27Chappterr Eleectrricaal eequiipmeent sellecttionn annd ccaliibraatioon.285.1 Eleectrricaal eequiipmeent sellecttionn off geenerral conndittionns.285.2 Looop mmaxiimumm coontiinuoous worrkinng ccurrrentt.285.3 Higgh vvolttagee ciircuuit
19、breeakeer aand isoolattingg swwitcch sseleectiion andd chheckkingg.295.3.1 HHighh vooltaage cirrcuiit bbreaakerr seelecctioon aand callibrratiion.305.3.2 IIsollatiing swiitchh seelecctioon aand callibrratiion.335.4 Thee prrincciplle oof ttrannsfoormeer aand chooicee.345.4.1 TThe chooicee off cuurree
20、nt traansfformmer andd chheckk.375.4.2 TThe chooicee off vooltaage traansfformmer anddcheeck47Chappterr PPoweer pplannt rrelaay pprottecttionn.476.1 Traansfformmer prootecctioon.476.1.1 TThe traansfformmer lonngittudiinall diiffeerenntiaal pprottecttionn.476.1.2 TTrannsfoormeer ooverrcurrrennt pprot
21、tecttionn.4496.1.3 TThe traansfformmer gass prroteectiion.496.2 Genneraatorr prroteectiion.506.2.1 GGeneerattor lonngittudiinall diiffeerenntiaal pprottecttionn.50Chappterr LLighhtniing prootecctioon.517.1 Thee liighttninng pprottecttionn off ovverhheadd trranssmisssioon llinee prroteectiion.517.2 P
22、owwer staatioon llighhtniing prootecctioon.517.3 Ligghtnningg prroteectiion of genneraatorr537.4 Traansfformmer ligghtnningg prroteectiion.537.5 Bussbarr liighttninng pprottecttionn.54Refeerenncess.55Concclussionn .56Acknnowlledggemeentss.57Appeendiix OOne.58Appeendiix TTwo.59第1章发发电厂设设计基本本概述1.1发发电厂设
23、设计原始始资料阳泉市是是山西第第三大城城市，是山西西省东部部地区政政治，经经济，教教育，文文化中心心。是中中国能源源重化工工基地的的重要组组成部分分。市区区桃河横横贯，境境内山川川叠翠，矿矿产资源源丰富，是是全国最最大的无无烟煤场场地。这这里气候候宜人，有有“煤铁之之乡”的称誉誉。阳泉市地地处黄土土高原东东缘，属属山西东部部山地。从从整体看看，西高高东低，最最高点海海拔为118033.6米米，最低低点海拔拔仅为3350米米。由于于受大陆陆性季风风及复杂杂地形影影响，市市内不同同地区的的气候差差异较大大。气候候特点：冬夏长长，春秋秋短，四四季分明明；日照照比较充充足，昼昼夜温差差较大；春季少少雨
24、多风风，干旱旱时有发发生；夏夏季炎热热多雨，降降水量年年际变化化大；秋秋天云高高气爽，降降温快；冬季干干冷，时时有风沙沙天气。旱旱灾、洪洪涝、雹雹灾、风风灾、霜霜冻等气气象灾害害频繁。境境内煤炭炭总储量量1000.777亿吨，以以高变质质年轻无无烟煤及及贫煤为为主。另另外，本本市尚有有大量风风化煤、瓦瓦斯和煤煤成气资资源可供供开采利利用。阳泉桃东东发电厂厂远离负负荷中心心，在一一大型煤煤矿区内内，为坑坑口电厂厂，因为为火力发发电厂耗耗煤量非非常大，一一个中等等规模的的火力发发电厂一一年需要要消耗标标准煤1150万万吨左右右，如果果不设在在坑口附附近，就就必须依依靠铁路路、海运运等远途途运输来来
25、降低生生产成本本，不在在海边，也也不在铁铁路边的的电厂，一一般会配配套修建建专门的的铁路。所有燃料由煤矿直接供给。电厂生产的电能除用于厂用外，全部以双回220kV线路送入系统。厂区地势较不平坦，地质条件好，有新的公路、铁路通向矿区，交通方便。发电厂发发出的电电主要用用于三种种负荷：一级负负荷，主主排水泵泵，提升升机，通通风机，瓦瓦斯泵，压压风机等等。二级级负荷，井井下采、掘掘工作面面，机电电运输，地地面生产产系统等等。三级级负荷，食食堂宿舍舍，地面面附属车车间及矿矿山机修修厂等。阳泉桃东东发电厂厂所在地地区最高高气温+25，最低低气温-35，平均均气温+8，最最热日平平均气温温+222，冻土土
26、层1.5米，覆覆冰厚66mm，最最大风速速20MM/S，大大气无明明显污染染，土壤壤电阻率率大于5500欧欧，海拔拔标高1175米米，地震震基本烈烈度为55度。装机容量量: 442000MW功率因数数: 00.9厂用电率率: 88%线路阻抗抗: 00.41.2设设计目的的与原则则1.使其其具有较较高的可可靠性、灵灵活性、经经济性2.电厂厂生产的的电能除除厂用电电外全部部双回升升压接入入2200kV电电力网，每每回最大大输送容容量为1110MMVA。3.选用用技术先先进、运运行经验验良好的的开关设设备、低低损耗变变压器，降降低投资资和运行行费用4.接线线标准化化，为自自动化创创造条件件，使运运行
27、维护护、调度度操作统统一规格格。简化化日常工工作，提提高效率率、减少少差错、减减少维护护和检修修费用5.使电电气主接接线在保保证供电电可靠、调调度灵活活、满足足各项指指标要求求的前提提下，兼兼顾运行行、维护护方便，尽尽可能地地节省投投资，力力争设备备元件和和设备的的先进性性，坚持持可靠、先先进、适适用、经经济原则则。第2章发发电厂主主接线的的确定电气主接接线主要要是指在在发电厂厂、变电电所、电电力系统统中，为为满足预预定的功功率传送送和运行行等要求求而设计计的、表表明高压压电气设设备之间间相互连连接关系系的传送送电能的的电路。2.1主主接线设设计基本本要求电路中的的高压电电气设备备包括发发电机
28、、变变压器、母母线、断断路器、隔隔离刀闸闸、线路路等。它它们的连连接方式式对供电电可靠性性、运行行灵活性性及经济济合理性性等起着着决定性性作用。一一般在研研究主接接线方案案和运行行方式时时，为了了清晰和和方便，通通常将三三相电路路图描绘绘成单线线图。对一个电电厂而言言，电气气主接线线在电厂厂设计时时就根据据机组容容量、电电厂规模模及电厂厂在电力力系统中中的地位位等，从从供电的的可靠性性、运行行的灵活活性和方方便性、经经济性、发发展和扩扩建的可可能性等等方面，经经综合比比较后确确定。它它的接线线方式能能反映正正常和事事故情况况下的供供送电情情况。同时满足足以下要要求：（1）可可靠性。（2）灵灵活
29、性。（3）操操作应简简单、方方便。（4）经经济性。（5）具具有扩建建的可能能性。2.2方方案的拟拟定方案一：双母线线分段接接线方式式：双母母线分段段可以缩缩小故障障的停电电范围，比比双母线线的可靠靠性更高高，当一一段母线线发生故故障后，在在继电保保护作用用下，分分段断路路器自动动跳开，而而后将故故障段母母线所连连的电源源回路的的断路器器跳开，该该母线所所连的出出现回路路停电；随后，将将故障母母线所连连的电源源回路和和出线回回路切换换到备用用母线上上，即可可恢复供供电。这这样，只只有部分分短时停停电，而而不必全全部短期期停电。将双回路路分别接接于不同同的母线线段上，保保证了系系统的供供电可靠靠性
30、，减减小了停停电的几几率，缩缩小了母母线的故故障范围围。虽然然多装了了价高的的断路器器及隔离离开关，投投资增大大，占地地面积增增加。但但双母分分段不仅仅拥有双双母线的的优点而而且还有有较高的的可靠性性和灵活活性。如如图2-1所示示图2-11双母线线分段接接线方式式方案二：双母线线接线方方式，断断路器采采用高可可靠性的的SF66断路器器。通过过两组母母线隔离离开关的的倒换操操作，可可以轮流流检修一一组母线线而不致致使供电电系统中中断；一一组母线线故障后后，能迅迅速恢复复供电；检修任任一回路路的母线线隔离开开关时，只只需断开开此隔离离开关所所属的一一条电路路和与此此隔离开开关相连连的该组组母线，其
31、其他电路路均可运运行，但但操作步步骤必须须正确。调度灵活活，各个个电源和和各回路路负荷可可以任意意分配到到某一组组母线上上，能灵灵活的适适应电力力系统中中各种运运行方式式调度和和潮流变变化需求求；通过过倒换操操作可以以组成各各种运行行方式。扩建方便便，向双双母线左左右两侧侧扩建，均均不会影影响两组组母线的的电源和和负荷组组合分配配，在施施工中也也不会造造成原回回路停电电。如图图2-11图2-22双母线线接线方方式经比较，方方案二在在可靠性性上略低低于方案案一，但但断路器器采用SSF6断断路器，它它的检修修周期长长，不需需要经常常检修。这这样就可可以减小小了断路路器检修修停电的的几率。在在经济性
32、性上，方方案二明明显高于于方案一一，因而而综合考考虑选择择方案二二。2.3 发电机机型号的的选择(1)容容量由原始资资料知装装机容量量为42000MW。(2)电电压不同输出出功率发发电机的的端电压压，如表表2-11。表2-11不同输输出功率率发电机机的端电电压发电机输输出功率率/(MMW/MMVA)端电压/kV2000MW6.3，110.55，133.8，115.7753000MW202243536677MW202246688MVAA2422710000MVAA26227本方案中中选定端端电压。(3)功功率因数数本设计中中发电机机采用功功率因数数。(4)冷冷却方式式的选择择大型汽轮轮发电机机的
33、冷却却方式有有全氢冷冷、水氢氢氢、水水水空、水水水氢、全全水冷和和油水油油冷等。综合考虑虑，确定定发电机机机型为为QFQQS-2200-2，主要参参数见表表2-11其中：QQ汽轮机机； F发电机机； Q氢冷；S转子子绕组水水内冷； 2000额定功功率； 222极。表2-11QFQQS-2200-2技术术参数视在功率率有功功率率电压（VV）电流（AA）功率因数数235MMVA200（MMW）157550862550.8552.4 主变压压器的选选择主变压器器在电气气设备投投资中所所占比例例较大，同同时与之之相适应应的配电电装置，特特别是大大容量、高高电压的的配电装装置的投投资也很很大。因因此，主
34、主变压器器的选择择对发电电厂、变变电所的的技术性性影响很很大。本次设计计中变压压器均为为单元接接线形式式，应按按下列条条件中较较大者选选择。（1）变变压器容容量可按按发电机机的最大大连续容容量扣除除一台厂厂用变压压器的计计算负荷荷和变压压器绕组组的平均均温度或或冷却水水温度不不超过665的条件件进行选选择（2）发发电机的的额定容量扣扣除本机机组的厂厂用负荷荷后，留留有100%的裕裕度来确确定。 厂用电为为8%； 发发电机的的额定功功率为00.855。发电机的的额定容容量2000MWW，扣除除厂用电电后经过过变压器器的容量量为：选定三相相双绕组组无励磁磁调压变变压器，型型号为：，参数数为。第3章
35、 厂用电电的设计计发电厂在在启动、运运转、停停役、检检修过程程中，有有大量由由电动机机拖动的的机械设设备，用用以保证证机组的的主要设设备和输输煤、碎碎煤、除除灰、除除尘及水水处理等等辅助设设备的运运行。这这些电动动机及全全场的运运行、操操作、试试验、检检修、照照明等用用电设备备等都属属于厂用用负荷。总总的耗电电量，统统称为厂厂用电。3.1 厂用电电接线的的要求（1）供供电可靠靠，运行行灵活。（2）各各机组的的厂用电电系统应应是独立立的。（3）全全厂性公公用负荷荷应分散散接入不不同机组组的厂用用母线或或公用负负荷母线线上。（4）充充分考虑虑发电厂厂正常，事事故，检检修，启启停等运运行方式式的供电
36、电要求。（5）供供电电源源应尽量量与电力力系统保保持紧密密联系。（6）充充分考虑虑电厂分分期建设设和连续续施工过过程中厂厂用电系系统的运运行方式式。3.2 厂用电电接线设设计原则则厂用电接接线的设设计原则则与主接接线的设设计原则则基本相相同，主主要有：厂用电电接线应应保证对对厂用负负荷可靠靠和连续续供电，使使发电厂厂主机安安全运转转；接线应应能灵活活地适应应正常、事事故、检检修等各各种运行行方式的的要求；厂用电电源的对对应供电电性，本本机、炉炉的厂用用负荷由由本机组组供电，这这样，当当厂用电电系统发发生故障障时，只只影响一一台发电电机组的的运行，缩缩小故障障范围，接接线也简简单；设计时时还应适适当注意意其经济济性和发发展的可可能性并并积极慎慎重地采采用新技技术、新新设备、使使厂用电电接线具具有可行行性和先先进性；在设计计厂用电电接线时时，还应应对厂用用电的电电压等级级、中性性点接地地方式、厂厂用电源源及其引引接和厂厂用电接接线形式式等问题题进行分分析和论论证。3.3 厂用供供电电源源3.3.1 厂厂用工作作电源发电厂或或变电所所的厂用用工作电电源，是是保证正正常运行行的基本本电源。不不仅要求求电源供供电可靠靠，而且且应满足足各级厂厂用电电电压负荷荷