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1、.目录 第一章 原始资料的分析 1 1.1 电压等级 1 第二章 电气主接线方案 1 2.1 电气主接线设计的根本原则 1 2.2 具体方案的拟定 2 第三章 主要电气设备的选择 2 3.1 发电机 2 3.2 主变压器 3 3.4 断路器和隔离开关 3 3.5 电压互感器 6 3.6 电流互感器的选择 7 3.7 母线的导体 7 第四章 方案优化 8 第五章 短路电流计算 9 5.1 等效阻抗网络图 9 5.2 阻抗标幺值计算 9 5.3 短路点短路电流计算 10 5.4 短路电流热效应KQ的计算 10 第六章 校验动、热稳定设备11 6.1 断路器稳定校验 12 6.2 隔离开关稳定校验
2、12 6.3 电流互感器稳定校验 13 6.4 母线导体稳定校验 13 第七章 心得体会 14 参考资料 14.大型骨干电厂电气主接线 第一章 原始资料的分析 1.1 电压等级 根据原始资料的分析可知，需要设计的是一个大型骨干凝汽电厂，共有两个电压等级：220KV，500KV 1.2 系统电源、负荷 电压等级 进出线回数 负荷(ma*)负荷(min)220kv 4 600MW 300MW 500kv 6 1.3 发电机、主变压器容量及台数 发电机容量和台数为 6 300MW (QFSN-300-2 因此主变压器的台数选为 6 台。1.4 联络变压器 选择三绕组变压器，连接两个电压等级，剩余一端
3、引接备用电源。第二章 电气主接线方案 2.1 电气主接线设计的根本原则 电气主接线设计的根本原则是以设计任务书为依据，以国家的经济建立方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下、兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成承受和分配电能的电路，成为传输强电流，高电压的网络，它要求.用规定的设备文字和图形符号，并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置全部根本组成和连接关系，代表该变电站电气局部的主体构造
4、，是电力系统构造网络的重要组成局部。主接线设计的合理性直接影响电力系统运行的可靠性，灵活性及对电器的选择、配电装置、继电保护、自动控制装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。2.2 具体方案的拟定 1220KV 电压等级。出线回数 6 回，大于 4 回，为使其出线断路器检修时不停电，应采用单母线分段带旁路或双母线带旁路，以保证其供电的可靠性和灵活性。220KV 侧最大负荷为 600MW，其进线拟以 3台300MW 机组按发电机变压器单元接线形式接至220KV 母线上，其剩余容量或机组检修时缺乏容量由联络变压器与 500KV 接线相连，相互交换功率。2500KV 电压等级。500KV 负荷容量大，
5、其主接线是本厂向系统输送功率的主要接线方式，为保证可靠性，有多种接线方式，经定性分析筛选后，可选用的方案为一台半断路器接线和双母线带旁路接线，通过联络变压器与 220KV 侧连接，3 台 300MW机组按发电机变压器单元接线形式接至 500KV 侧母线上。方案 1，220KV 母线选双母线带旁路，500KV 母线选一台半断路器接线。方案 2，220KV 母线选单母线分段带旁路，500KV 母线选双母线带旁路。第三章 主要电气设备的选择 3.1 发电机 由原始资料可知，需选用 6 台MW300的发电机，型号为2300QFSN 表 3.1 2300QFSN的主要参数.视在功率MWA 用功功率MW
6、额定电压V 额定电流A 功率因数 353 300 20000 10189 0.85 3.2 主变压器 300MW 发电机组中发电机与主变压器的接线采用发电机变压器单元接线。主变压器的容量为发电机的额定容量扣除本机组厂用负荷后，留有 10%的裕度。GNP发电机容量，PK厂用电率，cos功率因数 联络变压器容量应该不小于两种电压母线最大一台机组容量MW300 查电气工程电气设备手册选择主变压器及联络变压器型号为 表 3.1 主变压器和联络变压器的参数 用途 型号 连接组号 额定电压 KV 高/中/低 阻抗电压KU%空载电流%空载损耗 kW 负载损耗kW 500KV 侧主变压器 SFP-360000
7、 YNd，d11 高压：525 低压：20 16 255 1060 220KV 侧主变压器 SFP-360000 YNd，d11 高压：%5.22242 低压：20 14.3 0.28 190 860 联络变压器 ODFPSZ-360000/360000/4000 YN，a0，d11 高压：550 中压：%10246 低压：35 高-低：26 高-中：10 中-低：41 190 800 3.4 断路器和隔离开关 3.4.1 断路器的选择 除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并经济技术方面都比拟后才能确定。根据目前我国断路器的生产情况，电压等级在 10KV220K
8、V 的电网一般选用少油断路器，电压 110300KV 的电网，当少油断路器不能满足要求时，可以选用 SF6断路器，大容量机组采用封闭母线时，如果需要装设断路器，应选用发电机专用断路器。.(1)SF6 断路器的特点：1.灭弧能力强；介质强度高，单元灭弧室的工作电压高，开断电流大然后时间短。2开断电容电流或电感电流时，无重燃，过电压低。3电气寿命长，检修周期长，适于频繁操作。4操作功小，机械特性稳定，操作噪音小。2选择原则：1.NIMAXI 2.UNUSN 1单元接线上的断路器NP主变压器额定功率 220kV 侧发电机出口断路器 500kV 侧发电机出口断路器 2)联络变压器出口侧断路器NP联络变
9、压器各相对应的绕组功率 220KV 侧 KAUpINNMAX992.0220310003605.01305.1 500KV 侧 KAUpINNMAX436.0500310003605.01305.1 35KV 侧 KAUpINNMAX069.0353100045.01305.1 3)出线断路器 220KV 侧出线上 KANCOSUPINMAXMAX370.0585.02203600)1(3 MAXP该出线侧最大负荷 500KV侧出线上.KANCOSUPINMAX630.0385.05003%618003001800)1(3 MAXP送出厂的最大电力 4)旁路断路器 旁线上最大负荷电流MAXI与
10、出线上最大负荷电流MAXI相等 220KV侧 KANCOSUPINMAXMAX370.0585.02203600)1(3 500KV 侧 KANCOSUPINMAX630.0385.05003%618003001800)1(3 5)220KV 侧母联断路器 (3)查电气工程电气设备手册 选定断路器 表 3.2 高压6SF断路器的参数 型号 额定电流NIkA 额定电压NUkV 额定开断电流IN6r kA 额定关合电流Ires kA 热稳定电流tIkA 固有分闸时间 s LW7-220 3.15 220 40 100 404S 0.043 SFM 2 500 40 100 40(3S)0.02 L
11、W-220 1.6 220 40 100 40(3S)0.04 LW8-35 1.6 36 25 63 25(4S)0.06 3.4.2 隔离开关的选择 1隔离开关与断路器相比，在额定电压、额定电流的选择是一样的。.2选择原则：1.MAXNII 2.UNUSN 3查电气工程电气设备手册 选定隔离开关 表 3.3 屋外型高压隔离开关的参数 型号 额定电流NIkA 额定电压NUkV 动稳定电流峰值kA 3s 热稳定电流 It kA GW4-220 DW 2.5 220 125 50 GW4-220 1.25 220 80 31.5 GW7-500 2.5 500 100 40 GW4-35W 1
12、35 80 25(4S)3.5 电压互感器(1)一次回路额定电压和电流的选择原则：浇注式用于 335KV，油浸式主要用于 110KV 及以上，6SF气体绝缘电压互感器一般为110KV及以上与GIS配套使用。2查电气工程电气设备手册 选定隔离开关 表 3.4电压互感器的参数 用途 型号 额定电压初级绕组KV 额定电压次级绕组KV 二次负荷(0.5级)VA 绝缘方式 发电机出口侧 JDJ2-35发电机出口 35 0.1 150 油浸式 220KV 侧母线 TYD2203-0.005 2203 0.13 150 电容式 500KV 侧母线 TY3D500005.0005.03H 5003 0.13
13、300 电容式.3.6 电流互感器的选择 1一次回路额定电压和电流的选择原则：发电机出口侧 20KV 侧 KACOSUPINMAX0697.185.020330005.1305.1 220KV 侧母线 KACOSUPINMAX36.285.0220330005.1305.1 500KV 侧母线 KACOSUPINMAX63.085.0500330005.1305.1 2查电气工程电气设备手册 选定隔离开关 表 3.5 电流互感器的参数 型号 额定电流比 次级组合 二次负荷0.5 级VA 准确级次 LMZB3-20 15000 5 0.50.5 3 0.5 级 LRBT-220 2500/1 2
14、0 0.5 级 LRBT-500 1200/1 25 0.5 级 变压器侧电流互感器的选择 型号 额定电流比 准确级数 1s 热稳定倍数 动稳定倍数 LCWD3-220 1200/5 0.5 35 2.535 型号 额定电流比 准确级数 短时热稳定电流 KA 动稳定电流KA LB2-500 21250/1 0.5 2550(3s)62.512.5 3.7 母线的导体 110KV 及以上高压配电装置，一般采用软导线。当采用硬导线时，宜采用铝锰合金管型导体。选择原则：.为节约投资允许选择小于经济截面的导体，按经济电流密度选择的导体截面的允许电流还必须满足按导体长期发热允许电流选择的要求。（1）按经
15、济电流密度选择 查阅发电厂电气局部课程设计参考资料得，最大负荷利用小时在 5000 以上，铝裸导体的经济电流密度 J=0.9 220KV 侧 KACOSUPINNMAX945.185.0220360005.1305.1 经济截面 221609.01000945.1mmJISMAXJ 500KV侧 KACOSUPINNMAX986.185.05003%)618003001800(05.1305.1 经济截面 222079.01000986.1mmJISMAXJ 查阅电力工程电气设计手册可知，没有满足导体截面小于经济截面要求的导体，则选择导体截面最小的导体。选择结果：23800mmS AIal57
16、20(涂漆（2）按导体长期发热允许电流选择 查阅发电厂电气局部 附表 3 可知 K=0.72 均满足KAKIIalMAX118.472.572.0的要求。第四章 方案优化 方案的经济比拟工程 1综合总投资元)1001(0aII 2 运行期的年运行费用)(21元IIAC 其中：.双绕组变压器 三绕组变压器（3）抵偿年限法 如果比拟方案的产量不同，可用抵偿年限法用产品单位和单位本钱进展比拟。抵偿年限法计算公式：2112CCIITa 由于两种方案采用一样型号，一样数量的变压器，只能通过断路器数量来比拟经济性。1 方案使用 25 个断路器，而 2 方案只用 22 个断路器，在经济上方案 II 最优；然
17、而，主接线最终方案确实定，还必须从可靠性、灵活性等多方面综合评价。一、可靠性：1 方案中 220KV 母线可靠性较高，无论是母线或者断路器检修都不至于局部线路停电；500KV 一台半断路器可靠性较高。二、灵活性：2 方案中 500KV 母线在检修时根本无需操作，而方案 II 中 500KV 操作复杂，容易误操作。通过定性分析和可靠性及经济计算，在技术上可靠性、灵活性 1 方案明显占优势，但在经济上则不如 2 方案。鉴于本课题设计大型骨干电厂，应以可靠性和灵活性为主，所以经综合分析，决定选 1 方案为最终设计方案。第五章 短路电流计算 5.1 等效阻抗网络图 5.2 阻抗标幺值计算 取MVASd
18、100 联络变压器电抗标幺值 等效电路图计算时，可将母线两侧等值阻抗并联计算，如图.5.3 短路点短路电流计算 取MVASd100(1)K1 点短路：总值阻抗 三相短路断流周期分量有效值标幺值 三相短路电流周期分量有效值 三相短路冲击电流 (2)K2 点短路：总值阻抗 三相短路断流周期分量有效值标幺值 三相短路电流周期分量有效值 三相短路冲击电流 5.4 短路电流热效应KQ的计算：发电机出口处后备保护时间stpr2.12，断路器燃弧时间一般为s04.002.0ta。短路电流作用时间sttttainprk12，短路电流的热效应)10(12222kkttkpKIIItQQ 1220KV 母线侧，断
19、路器固有分闸时间s043.0tin 额定容量eS下的计算电抗 1*X各电源合并后的计算电抗标幺值，eS各电源合0171.0012.0035.00269.0012.0035.00269.0*2*12*1*2*12*1*1GTGTGTGTXXXXXXX0101.0012.0035.00269.0012.0)035.00269.0()(*2*12*12*12*1*2GTGTGTGTXXXXXXX.kAMWIj724.422031800kAMWIj078.250031800并后总的额定容量 MVA 根据1jsX的值，查阅电力工程电气设计手册 的汽轮发电机运算曲线得：t=0s 时，8.33I*各电源合并
20、后总的额定电流为：，23.2I*2500KV 母线侧，断路器固有分闸时间s02.0tin 额定容量eS下的计算电抗 2*X各电源合并后的计算电抗标幺值，eS各电源合并后总的额定容量 MVA 根据2jsX的值，查阅电力工程电气设计手册 的汽轮发电机运算曲线得：t=0s 时，98.5I*各电源合并后总的额定电流为：第六章 校验动、热稳定设备 热稳定的条件为 K2tQtI 或 KNtQIK21)(式中 KQ短路电流产生的热效应；tI，t电气设备允许通过的热稳定电流和时间 NI1一次额定电流 tK一次额定电流的倍数 动稳定的条件为 283.11232.1553.101096.15222KQskA288
21、.1701818.00101.010018002*2MVAMWSSXXdejs.式中 shshIi，-短路冲击电流幅值及其有效值；esesIi，-电气设备允许通过的动稳定电流幅值及有效值；esK动稳定电流倍数 6.1 断路器稳定校验（1）热稳定校验 220kV 电压等级 由第五章中短路电流热效应的计算可知，在220kV 母线上 K2tQtI 成立，则 220kV 母线侧断路器满足热稳定校验 500kV 电压等级 由第五章中短路电流热效应的计算可知，在500kV 母线上 K2tQtI 成立，则 500kV 母线侧断路器满足热稳定校验 2动稳定校验 由第五章短路冲击电流的计算可知 shesii均成
22、立，即所选断路器满足动稳定校验。6.2 隔离开关稳定校验 1热稳定校验 220kV 电压等级 由第五章中短路电流热效应的计算可知，在220kV 母线上 K2tQtI 成立，则 220kV 母线侧隔离开关满足热稳定校验。500kV 电压等级 由第三章中热稳定校验 Qk的计算可知，在 220kV 母线上 K2tQtI 成立，则 500kV 母线侧隔离开关满足热稳定校验。2动稳定校验 由第五章短路冲击电流的计算可知 .shesii均成立，即所选隔离开关满足动稳定校验。6.3 电流互感器稳定校验 1热稳定校验 220KV 电压等级 21NtIK2120035=1764SKA2 上述求得 220KV 母
23、线上skAQk288.170 21ntIKkQ成立，则 220kV 侧电流互感器满足热稳定校验。500kV 电压等级 21NtIK225=625SKA2 上述求得 500KV 母线上skA00.76Q2k 21ntIKkQ成立，则 500kV 电流互感器满足热稳定校验。2动稳定校验 220kV 电压等级 esnKI12=22.5351200=148KA 1shesii成立，则220kV电流互感器满足动稳定校验。500kV电压等级 2shesii成立，则500kV电流互感器满足动稳定校验。6.4 母线导体稳定校验 热稳定校验 查阅发电厂电气局部可知，SKAQSKAQKCKKf22)(76,)(1
24、69)220(,02.1,97 minSS 均成立，满足要求。.第七章 心得体会 这次发电厂电气主系统课程设计的题目是大型骨干电厂电气主接线的设计。通过这次课程设计，让我收获了很多不仅锻炼了思维能力，还锻炼了动手能力。使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正学以致用，从而提高自己的实际设计分析能力和独立思考的能力。在设计的过程中发现了自己的缺乏之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够结实。发电厂电气主系统课程设计是发电厂电气主系统的实践性教学环节，是对学习电力系统的综合性训练。在以前从来没有真正的
25、搞过这样的实践设计,所以我非常珍惜这次做课程设计的时机。完成这一个课题要涉及到许多方面的知识。通过上网查询和查阅相关书籍资料，向学习好的同学请教，知道了很多关于设备选择和校验的知识，同时又重新将从前学过的知识看了一遍。做到对各个模块功能和工作原理都很清晰。从而让我更深一步掌握了发电厂和变电所知识，学会了做课程设计的一般步骤。同时，也让我对电力系统的工作原理有了整体的认识。通过这次课程设计，不仅培养了独立分析和解决实际问题的能力，同时也为以后的发电厂电气主系统课程设计打好了根底。学会了用 CAD，VISIO 等软件画图。但是有时会遇到困难，但是只要耐心坚持，就能够找到解决方法，确定适宜的方案和设备。最后，我想诚挚地感各位教师的耐心指导，也感教师的监视。帮助我解决自己能力围外的困难，并且保质保量的完成这次课程设计。参考资料 1发电厂电气局部 2电力系统分析 3发电厂电气局部课程设计指导书.4电力工程电气设计手册一次局部 5电力工程设备手册一次局部 6工厂供电技术