4×300MW火力发电厂电气部分初步设计


    4×300MW火力发电厂电气部分初步设计

    着国济发展电需求越越电作国济发展重种源方便高效转换成源形式电力工业作种先进生产力国民济发展中重基础源产业火力发电电力工业发展中力军截止2006年底火电发电量达48405万千瓦越占总容量7782见火力电国发展中国家国民济中重性
    该设计理电气接线设计短路电流计算电气设备选择配电装置布局防雷设计发电机变压器母线继电保护等方面做详述火力发电厂现行运行情况较时保证设计性前提兼顾济性灵活性通计算证火电厂实际设计合理性济性采软件绘制量电气图查阅相关书籍进步完善设计

    关键词:
    接线设计短路电流配电装置电气设备选择继电保护
    Abstract:

    With the developing of economy in our country we need more and more Electricity energy The Electricity is the most important energy of economic development which can be conveniently and efficiently converted into other forms of energy The Electricity industry as a advanced produced energy It is the most important basic energy industry And the thermoelectricity is the main energy in the Electricity industry Until the end of 2006power Electricity produce is 48405 kilowatt occupied 7782 percent in the entire capacity So thermoelectricity energy plays an important role in our country which is a developing country
    In this design I will mainly discuss main electric connection design short circuit account electric equipment choice electric equipment layout lightning strike defending design electrical machine transformer and protective relaying detailed in theory and comparing with the power plant while ensuring the reliability of the design under the premise we should also take into account economic and flexibility demonstrated by calculating the effective thermal power plant design and reasonable economy During my counting and demonstrating in order to consummate my design I will protract a great lot of electric engineeringpictures following the new criterion of electric engineeringenchiridion

    Key words:main electric connection design short current electric equipment choice electric equipment layoutprotective relaying



















    目 录
    1前言 4
    11课题背景 4
    12 原始资料介绍 5
    13 设计原基求 6
    2电气接线设计 7
    21 电气接线分析 7
    22 两种接线方案 8
    23 方案评定 9
    24发电机选择 10
    25变压器选择 10
    3短路电流计算 12
    31短路电流计算目 12
    32短路计算原 13
    33短路电流计算般规定 13
    34短路点选取 14
    35短路电流计算 14
    4电气设备选择校验 18
    41电气设备选择原 18
    42 断路器选择校验 19
    43 隔离开关选择校验 21
    44 电压互感器选择校验 22
    45 电流互感器选择校验 23
    46 避雷器选择 25
    5继电保护配置方案 27
    51 300MW发电机双绕组变压器组保护配置 27
    52 发电机保护 29
    53 短路保护 29
    54 发电机接保护 29
    55 异常运行保护 30
    56 母线保护 30
    57 线路保护 31
    58 220KV线路必需装设保护 31
    59 220KV线路接保护 32
    510 220KV线路相间距离保护 32
    6 部分保护整定计算 32
    61 发电机整定计算 32
    总 结 35
    参考资料 36
    致 谢 37




    1前言
    11课题背景
    电力工业国民济重部门种煤石油天然气水核风等次源转换成电二次源工业作国民济部门快速稳定发展提供足够动力发展水反映国家济发达程度重标志广民群众日常生活着密切关系电力工业先行电力工业发展必须优先工业部门整国民济断前进
    年着国工业高速发展国电力工业超常规发展年装机容量超6000万千瓦30万千瓦60万千瓦亚界火电机组成国电网力机组百万千瓦超超界火电机组已建目前国30万千瓦60万千瓦火力发电机组70万千瓦水力发电机组国际招标中标成功率90年电力工业飞速发展重原中国电力市场提供火力发电设备立足国生产观点国发电公司电厂老总认天电气制造企业国户率已达75
    火力发电现电力发展力军现提出谐社会循环济环境中提高火电技术方着重考虑电力环境影响生源影响然现国已部分核电机组火电占领电力部分市场年电力发展滞济发展全国许火电厂火电技术必须断提高发展适应谐社会求
    目前国电力工业已进入电网机组超高压交直流输电电网调度动化状态检修等新技术发展新阶段世界水先进技术已国电力系统广泛应
    着年国国民济高速发展民生活电急剧增长电力工业发展满足整社会发展需外国口众口均电方面处中等水尚全世界均口电量半2008年均电量2596kW·h均占发电装机容量仅06kW国第二产业电重7649第三产业978生活电重11见国均电水远低发达国家完成工业化进程国家电力指标相国济发展正处工业化进程中期国电远低国际水
    国年电力需求持续升2003年增速达15左右超GDP增长幅度需求高速增长全国2002年12省市区2003年21省市区先出现缺电局面济发展民生活带定影响电力供应足已成国民济发展制约瓶颈
    时日电力供应然十分紧张新统计1月4月份全国社会电量增长161中4省增长30发电厂变电站输电线路满负荷极限运行发生面积停电事概率加电力系统备容量足发电机组处满负荷运行电网运行安全带定隐患
    正基考虑源中心建设批骨干发电厂改输煤输电非常必缓解该区整电网供需衡着振兴东北老工业基东风国国民济水定会达新高度
    次设计题目:4*300MW发电厂电气部分初步设计(励磁系统)进行电气接线设计通方案较确定接线方案选择发电机变压器厂电设计选择厂变压器通短路电流计算进行电气设备选择校验然励磁系统设计发电机保护设计配电装置设计通次设计学生学专业知识毕业前进行次检验巩固时利掌握知识初步设计出符合实际够安全运行电厂
    通次设计中型发电厂全方位解认识学理知识实际相结合巩固学专业知识时更胜工作
    12 原始资料介绍
    1 凝汽式发电厂建设规模
    (1)装机容量:装机4台总容量12000MVA
    (2)机组年利时数取6500ha
    (3)环境条件:发电厂高温度+40℃年均温度+8℃气象条件般特殊求(台风震海拔等)
    (4)厂电率:10
    2 电力负荷电力系统连接情况:
    (1)220KV电压级架空线路4回系统相连
    (2)中线路长度分2*200KM2*150KM
    (3)取基准容量100MVA时系统算200KV母线电抗0267
    13 设计原基求
    1.发电厂电气接线电力系统接线重组成部分表明发电机变压器线路断路器等电气设备数量连接方式运行方式完成发电变电输电配电务电气接线设计直接关系全厂电气设备选择配电装置布置继电保护动装置安装关系电力系统安全稳定济运行
    2.电气接线设计原
    (1)发电厂电力系统中位作:电力系统中发电厂型力电厂中型区电厂企业备电厂类型型力火电厂煤矿海江接入330500KV超高压系统区电厂城镇般接入110220KV系统企业备电厂企业供电供热中型电厂常发电机电压馈线附供电
    (2)发电厂分期终建设规模:发电厂机组容量应根电力系统规划容量负荷增长速度电网结构等素进行选择机组容量占系统总容量8~10宜厂房机组台数超6台容量等级超两种宜
    (3)负荷重性:① 级负荷必须两独立电源供电电源失保证全部级负荷间断供电 ② 二级负荷般两独立电源供电电源失保证全部部分二级负荷供电 ③ 三级负荷需电源供电
    (4)系统备容量:系统中需定发电机装机备容量运行备容量宜少8~10适应负荷突增机组检修障停运三种情况系统备容量会影响运行方式变化设计接线时应充分考虑素
    (5)发电厂电气接线方案选择决定发电厂类型工作特性发电厂容量发电机变压器台数容量
    (6)发电厂建设规模应根电力系统510年发展规划进行设计
    3.接线应该满足性灵活性济性三项求
    1性
    供电性指电力生产分配求接线应满足求:
    (1)断路器检修时宜影响系统供电
    (2)断路器母线障母线检修时量减少停运回路数停运时间次负荷全部部分二次负荷供电
    (3)量避免发电厂变电全部停运性
    (4)机组超高压电气接线应满足性特殊求
    2灵活性
    接线应满足调度检修扩建时灵活性:
    (1)调度时应灵活接入切发电机变压器线路调配电源负荷满足系统事运行方式检修运行方式特殊运行方式系统调度求
    (2)检修时方便停运断路器母线继电保护设备进行安全检修
    (3)扩建时容易初期接线渡终接线
    3济性
    接线满足性灵活性求前提做济合理
    (1)投资省
    a接线应力求简单节省断路器隔离开关电流电压互感器避雷器等次设备
    b继电保护二次回路复杂节省二次设备控制电缆
    c限制短路电流便选择价廉电气设备轻型电器
    d满足系统安全运行继电保护求110KV终端采简易电器
    (2)占面积
    接线设计配电装置创造条件量占面积减少
    (3)电损失少
    济合理选择变压器种类容量数量避免两次变压增加电损失外系统规划设计中避免建立复杂操作枢纽简化接线发电厂变电接入系统电压等级般超两种
    2电气接线设计
    21 电气接线分析
    单元接线
    母线接线中简单形式接线基形式中简单种种接线方法设备更
    1) 设计中机组容量300MW发电机出口采封闭母线减少断开点装断路器种单元接线避免额定电流短路电流选择断路器时受制造条件价格甚高等原造成困难
    2)单母线分段带专旁路断路器旁路母线接线
    优点:正常工作时旁路断路器出线回路旁路隔离开关断开旁路母线带电通常两侧开关处合闸状态检修时两两互热备检修QF时停电性高运行操作方便
    缺点:增加台旁路断路器投资
    3)单母分段线分段断路器兼作旁路断路器接线
    优点:减少设备节省投资样性高运行操作方便
    4)双母线接线
    优点:供电调度方式较灵活扩建方便便试验
    缺点:220KV电压等级容量停电影响范围广双母线接线方式定局限性操作较复杂运行员求高
    5)双母线带旁路母线接线
    优点:增加供电性运行操作方便避免检修断路器时造成停电影响双母线正常运行
    缺点:装台断路器增加投资占面积容易造成误操作
    22 两种接线方案
    方案:

    图21 方案接线
    方案二 :



    图22 方案二接线
    23 方案评定
    原始资料知设计型火电厂机组容量4*300MW单机容量300MW年利时数6500h电力系统中承担负荷该厂接线设计务必着重考虑性发电机出口电压18KV采单元接线根方面进行考虑较方案性灵活性济性
    表21 方案较表

    方案
    方案二



    双母三分段接线母线检修障时13电源负荷短时停电检修回路短路器时该回路停电性较高
    组母线检修时回路均中断供电检修回路母线侧隔离开关时中断该回路供电检修回路电路器时母联断路器代工作性较高


    灵活性
    灵活投入切机组变压器线路灵活调配电源负荷满足系统正常事检修特殊运行方式求扩建方便
    灵活投入切机组变压器线路强灵活性扩建方便


    济性
    占面积断路器配电装置投资进出线回数较配电装置
    占面积双母三分段相少设备双母三分段少投资较少
    结:两方案灵活性性相差时两方案济性做出较占面积投资较方案二占面积较投资较少方案二明显方案济性选择方案二
    24发电机选择
    300MW发电机组般双绕组变压器组成单元接线变压器容量台数发电机容量配套选
    查4台发电机型号QFS3002
    表22 发电机参数表

    型号
    效功率(MVA)
    额定电压(KV)
    功率数COS
    短路

    效率
    ()
    电抗

    ()
    QFS3002
    300
    18
    085
    047
    988
    25~30
    25变压器选择
    变压器容量台数直接影响接线形配电装置结构选择基料外取决输送功率系统联系紧密程度时兼顾发电机电压负荷增长速度等方面根电力系统5~10年发展规划综合分析合理选择否造成济技术合理
    251 容量台数确定
    1发电厂变压器容量确定
    电厂发电机变压器采单元接线变压器容量应发电机额定容量扣机组厂负荷留10裕度确定
    2变压器台数确定
    ⑴系统强联系中型电厂枢纽变电厂种等级电压变压器应少两台
    ⑵系统联系较弱中型电厂低压侧电压6~10kV变电系统联系备性质时装台变压器
    ⑶区性孤立次变电型工业专变电设三台变压器
    根确定条件选择火力发电厂变压器外带负荷调压变压器停电情况调节分接头调整电压值情况普通变压器合理:
    ⑴具送工作特点
    ⑵功率潮流变化较
    ⑶发电机常低功率数运行
    外般宜选普通分接头变压器综合考虑继电保护通讯干扰系统发展素进行分析较果技术济合理时选全星形连接变压器否应选普通星角连接组变压器
    参电力工程电气设计手册知发电机变压器单元接线时变压器容量应发电机额定容量扣机组厂负荷留10裕度:

    采发电机—变压器单元接线台发电机配台变压器
    252 型式选择
    1相数
    容量300MW机组单元接线变压器330kV电力系统中般选三相变压器
    2绕组结构
    机组种220kV升高电压系统连接采双绕组变压器
    绕组连接方式必须系统相位致否列运行电力系统采绕组连接方式采Y型D型220kV高压侧采YN连接发电机出口采D连接
    3变压器型号确定
    已知300MW
    1﹟2﹟3#4#双绕组变压器(220KV)
    11(1)  
    11×300(110﹪)08534947(MVA)
    查变压器型号:SFP360000220
    表23 变压器参数表

    型号
    额定容量
    KVA
    额定电压(KV)
    高压低压

    空载电流()

    空载损耗(KW)

    负载损耗(KW)

    阻抗电压(﹪)


    SFP360000220

    360000

    24218


    028

    190

    860

    143
    3短路电流计算
    31短路电流计算目
    保证电力系统安全运行电力系统设计运行分析中仅考虑系统正常状态运行情况应考虑系统发生障时运行情况障产生果等电力系统短路种系统障中出现情况严重种谓短路指电力系统中切正常相相相(指中性点直接接系统)电气短接短路电流计算目:
    (1)电气设备选择校验
    (2)确定中性点接方式
    (3)选择继电保护装置进行整定计算
    发电厂变电电气设计中短路电流计算中重环节计算目方面
    (1)选择电气接线时较种方式接线方案确定某接线否需采取限制短路电流措施等均需进行必短路电流计算
    (2)选择电气设备时保证设备正常运行障情况安全工作时力求节约资金需进行全面短路电流计算
    (3)设计屋外高压配电装置时需短路条件校验软导线相间相安全距离
    (4)选择继电保护方式进行整定计算时需种短路电流
    (5)接装置设计需短路电流
    32短路计算原
    短路电流实计算中采假设条件原:
    (1)正常工作时三相系统称运行
    (2)电源电动势相位角相
    (3)系统中步异步电机均理想电机考虑电机磁饱磁滞涡流导体集肤效应等影响转子结构完全称定子三相绕组空间位置相差电气角度
    (4)电力系统中元件磁路饱带铁心电气设备电抗值电流发生变化
    (5)电力系统中电源额定负荷运行中50负荷接高压母线50负荷接系统侧
    (6)步电机具动调整励磁装置(包括强行励磁)
    (7)短路发生短路电流值瞬间
    (8)考虑短路点电弧阻抗变压器励磁电流
    (9)计算短路电流衰减时间常数低压网络短路电流外元件电阻略计
    (10)元件计算参数均取额定值考虑参数误差调整范围
    (11)输电线路电容略计
    (12)概率统计法指定短路电流运算曲线
    33短路电流计算般规定
    (1)验算导体电器动稳定热稳定电器开断电流短路电流应工程设计规划容量计算考虑电力系统远景发展规划确定短路电流时应发生短路电流正常接线方式应仅切换程中列运行接线方式
    (2)选择导体电器短路电流电气连接网络中应考虑具反馈作异步电动机影响电容补偿装置放电电流影响
    (3)选择导体电器时带电抗器回路计算短路点应选择正常接线方式时短路电流点
    (4)导体电器动稳定热稳定电器开断电流般三相短路验算发电机出口两相短路中性点直接接系统耦变压器等回路中单相两相接短路较三相短路严重时应严重情况计算
    高压短路电流计算般计元件电抗采标幺值计算
    34短路点选取
    根厂接线特点厂变压器备变压器等值电抗选择设备求选择两短路点作短路计算短路点两短路点位置
    (1)d—1220KV母线
    (2)d—21#发电机出口
    35短路电流计算

    图31 短路电流等值电路图
    1.电力设备参数计算
    (1) 1#2#3#4#号发电机电抗标值计算
    已知 Sb100MVAPG 300MW 03


    (2)1#发电机提供短路电流

    查表:






    图32 短路电流简化图




    查表:





    (3)K1点短路电流








    查表:














    4电气设备选择校验
    41电气设备选择原
    411 导体电器选择设计原
    导体电器选择设计必须执行国家关技术济政策应做技术先进济合理安全运行方便适留发展余满足电力系统安全济运行需
    1应满足正常运行检修短路电压情况求考虑远景发展需
    2应环境条件校核
    3应力求技术先进济合理
    4选择导体时应量减少品种
    5扩建工程应量新老电器型号致
    6选新产品均应具试验数正式鉴定合格
    412导体电器选择校验原
    选择导体电器时般表列项进行选择校验
    选择高压电器应长期工作条件发生电压电流情况保持正常运行
    1长期工作条件
    ①电压 选电器允许高工作电压Umax低该回路高运行电
    ≥ (41)
    ②电流 选电器额定电流In低回路种方式持续工作电流
    ≥ (42)
    2短路稳定条件
    ①校验般原
    1) 电器选定应通短路电流进行动稳定校验校验短路电流般取三相时短路电流发电机出口两相短路中性点直接接系统耦变压器回路中单相两相接短路较三相严重时严重情况校验
    2)熔断器保护电器校验热稳定熔断器限流作时验算动稳定熔断器电压互感器验算动热稳定
    短路热稳定条件:
    It²t≥I∞²tdz (43)
    It t秒设备允许通热稳定电流效值(kA)
    t设备允许通热稳定电流时间(s)
    校验短路热稳定计算时间tdz式计算:tdztz+005
    短路动稳定条件:
    ≥ (44)
    短路击电流峰值(kA)
    电器允许极限通电流峰值(kA)
    42 断路器选择校验
    421断路器选择技术条件
    断路器选择需满足项技术条件环境条件外应考虑便安装调试运行维护技术济较确定电压110 500KV电网少油断路器技术条件满足求时选六氟化硫空气断路器容量机组采封闭母线时果需装设断路器宜选发电机专断路器
    断路器功正常运行时倒换运行方式设备接入电路退出运行起着控制作障时快速切障回路保证障部分正常运行起保护作特点断开电路中负荷电流短路电流
    (1)电压:(电网工作电压)≤
    (2)电流:(持续工作电流)≤
    (3)开断电流(开断容量):≤(≤)
    断路器实际开断时间T秒短路电流周期分量
    断路器额定开断电流
    断路器T秒开断容量
    断路器额定开断容量
    断路器实际开断时间T继电保护动作时间短路器固分闸时间
    (4)动稳定:≤
    三相短路电流击值
    断路器极限通电流峰值
    (5)热稳定:≤
    稳态三相短路电流
    短路电流发热等值时间(称假想时间)
    断路器T秒热稳定电流
    422 220KV侧断路器选择校验

    查设备手册选断路器型号 LW220
      计算数
      断路器选型号 LW220
    220KV
    992A
    958KA
    2574KA
    276
    2574KA
      220KA
    1600A
    40KA
    100KA
    4800
    100KA
    校验合格
    43 隔离开关选择校验
    431隔离开关选择技术条件
    检修电气设备时隔离开关检修设备电压隔离确保检修安全倒闸操作投入备母线旁路母线改变运行方式时常隔离开关配合断路器协操作完成分合电流具定分合电感电容电流力
    技术条件:
    (1)电压:(电网工作电压)≤
    (2)电流:(持续工作电流)≤
    (3)动稳定:≤
    三相短路电流击值
    断路器极限通电流峰值
    (4)热稳定:≤
    稳态三相短路电流
    短路电流发热等值时间(称假想时间)
    断路器T秒热稳定电流
    432 220KV隔离开关选择校验
    220KV侧:
    查设备手册选择隔离开关 GW4220DW
      计算数
      隔离开关选型号 GW4220KW
      220KV
    992A
    276
    2574KA
      220KA
    1250A
    19845
    80KA
    校验合格
    44 电压互感器选择校验
    441电压互感器选择技术条件
    1电压互感器选择
    (1)电压互感器配置原:
    应满足测量保护期动装置求保证运行方式改变时保护装置失压期点两侧方便取压
    (2)线路:需监视检测线路断路器外侧电压供期动重合闸该侧装台单相电压互感器
    (3)变压器:根继电保护装置动装置测量仪表求相三相装设
    2型式:电压互感器型式应根条件选择:
    (1) 6—20KV屋配电装置般采油浸绝缘结构采树脂浇注绝缘结构电压互感器
    (2)35-110KV配电装置般釆油浸绝缘结构电压互感器
    (3) 220KV般釆电容式电压互感器六氟化硫断路器
    3电压互感器技术条件
    (1)次回路电压变二次回路标准低电压(100kv)
    (2)二次设备高压部分隔离二次侧接保证安全
    442 电压互感器选择
    (1)次回路电压选择:
    确保电压互感器安全规定准确等级运行电压互感器次绕组接电网电压UNS应(08—12)UN1范围变化应满足:
    08UN1〈 UNS〈 12UN1
    (2)二次回路电压选择:
    电压互感器二次侧额定电压应满足保护测量准确仪表求
    (3) 种类型号选择:
    电压互感器种类型号应根装设点条件进行选择例:6KV—35KV屋配电装置中般采油浸式浇注式110KV—220KV配电装置通常采串级式电磁式电压互感器容量准确级满足求时采电容式互感器
    (4)容量准确级选择:
    首先根仪表继电器接线求方式负荷分布相然计算相负荷接仪表准确级容量选择互感器准确级额定容量关电压互感器准确级选择原参电流互感器选择电压互感器额定二次容量应电压互感器二次负荷:SN2S2
    保证测量仪表准确度电压互感器准确级低供测量仪表准确级装重回路(发电机调相机变压器厂馈线出线等回路)中电压互感器准确级应低05级测量精度求较高容量发电机变压器系统干线500kV级宜02级供运行监视估算电电表控制盘仪表电压互感器应05—1级供需估计电参数仪表电压互感器3级供仪表求准确级时应相应高级确定电压互感器准确级
    443 220KV侧电压互感器选择
    220KV侧 TYD2200005
    18KV侧电压互感器选择
    18KV侧 JD635
    45 电流互感器选择校验
    451 电流互感器选择技术条件
    1电流互感器作:
    (1)次回路电流变二次回路标准电流(5A1A)
    (2)二次设备高压部分隔离二次侧接保证安全
    2电流互感器配置原:
    (1)装断路器回路均应装设电流互感器数量应满足测量仪表保护动装置求
    (2)未设断路器列点应装设电流互感器发电机变压器中性点出口
    (3)直接接系统般三相配置非直接接系统具体求两相三相配置:
    3 参数选择:
    电流互感器二次侧额定电流5A1A两种般弱电系统1A强电系统5A配电装置距离控制室较远时考虑1A
    (1)次额定电流选择:
    电流互感器测量时次额定电流应量选择回路中正常工作电流13左右保证测量仪表佳工作负荷时仪表适指示电力变压器中性点电流互感器次额定电流应变压器允许衡电流选择般情况变压器额定电流13进行选择保护测量仪表组电流互感器时选相次电流次侧额定电流 I1n≥Igmax I1n电流互感器原边额定电流Igmas电流互感器安装处次回路工作电流
    (2)次侧额定电压: Un≥Ug
    Ug电流互感器安装处次回路工作电压Un电流互感器额定电压
    (3) 准确等级选择:
    电流互感器准确等级确定电压互感器相需先知电流互感器二次回路接测量仪表类型准确等级求准确等级求高表计选择
    (4) 热稳定校验
    电流互感器热稳定力常1s允许通次额定电流I1n校验 
    (I1nKt)²≥I²tdz (48)
    Kt CT1s热稳定倍数
    (5)动稳定校验:
    部动稳定式校验:
    I1nKdw≥ich (49)
    I1n电流互感器次绕组额定电流(A)
    Ich短路击电4流瞬时值(KA)
    KdwCT1s动稳定倍数
    452 220KV出线侧电流互感器选择
    220KV侧:
    查设备手册选择电流互感器型号LWC220
      计算数
      电流互感器选型号 LWC220
      220KV
    992A
    276
    2574KA
      220KA
    43001200A
    3600
    60KA
    校验合格
    453 18KV侧电流互感器选择

    查设备手册选择电流互感器型号LMZ120
      计算数
      电流互感器选型号 LMZ120
      18KV
    1189KA
    2154833
    2245KA
      220KA



    校验合格
    46 避雷器选择
    避雷器种保护电器保护配电变压器电站变电等电器设备绝缘免受气电压某操作电压危害气电压雷击静电感应产生操作电压般电力系统运行情况发生突变产生电磁振荡致
    461避雷器选择技术条件
    避雷器保护配电变压器外保护电站变电等电器设备避免受电压危害种重保护装置避雷器般分三种:阀型避雷器型避雷器氧化锌避雷器选择避雷器时应考虑保护电器绝缘水特点设计重机组处安全考虑氧化锌避雷器
    (1) 避雷器持续运行电压
    金属氧化物避雷器持续运行电压效值(KA)
    系统高相电压效值(KV)
    (2) 避雷器额定电压
    考虑安装点工频电压幅值持续时间结合避雷器初始量选择额定电压
    (3) 避雷器雷电击残压
    (410)
    BIL 绝缘全波额定雷电击耐压(KV)
    雷电击绝缘配合系数
    灭弧电压:情况校验避雷器安装点出现导线电压否等避雷器容许电压(灭弧电压)中性点非直接接电网中应低设备高运行线电压中性点直接接电网中应取设备高运行线电压80
    462 避雷器选择
    220KV侧:氧化锌型 Y10W1204532
    额定电压(效值) 204KV
    持续运行电压(效值) 159KA
    操作击残压(峰值) 452KA
    雷电击残压 532KA
    陡坡击(1us)10KA残压 594KA
    18KV侧: 普通阀式避雷器 FZ20
    额定电压(效值) 20KA
    灭弧电压效值 25KA
    工频放电电压效值 5KA
    61KA
    击放电电压峰值(1520us) 85KV
    820us雷电击波残压峰值 815KV
    5继电保护配置方案
    51 300MW发电机双绕组变压器组保护配置
    厂发电机容量300MW结合发电机容量针发电机障类型正常运行状态配置发电机继电保护规程规定设计厂发电机继电保护
    电力变压器电力系统中常重电气设备障供电性系统正常运行带严重果时容量变压器非常贵重元件必须根变压器容量重程序装设性动作保护
    变压器障分油箱部油箱外部障油箱部障包括相间短路绕组匝间短路单相接短路油箱部障变压器说非常危险高温电弧仅会烧毁绕组铁心会变压器油绝缘受热分解产生量气体引起变压器油箱爆炸严重果变压器油箱外部障包括引线套处会产生种相间短路接障
    现代生产变压器然结构障机会较少实际运行中发生种类型障异常运行保证电力系统安全连续运行障异常运行电力系统影响限制范围必须根变压器容量电压变压器保护配置原
    300MW发电机双绕组变压器组应配置保护
    变压器电力系统中十分重供电设备障供电性系统正常运行带严重影响现代生产变压器然结构障机会较少实际运行中发生种类型障异常运行时容量变压器十分重设备保证电力系统安全连续运行障异常运行电力系统影响限制范围必须根变压器容量电压等素装设必动作继电保护装置
    变压器障类型:1油箱障:包括绕组相间短路接短路匠间短路铁心烧损等障产生电弧烧坏绕组绝缘铁心引起绝缘材料变压器油强烈气化甚造成油箱爆炸2油箱外障:套引出线发生相间短路接短路等
    变压器正常运行状态:1变压器外部相间短路引起电流中性点电压2负荷超额定容量引起负荷3漏油等原引起油面降低
    根障类型正常运行状态应装设列保护装置:
    1瓦斯保护:反应变压器油箱部障油面降低保护容量800KVA油浸式变压器均应装设瓦斯保护油箱部障产生轻微瓦斯油面降时保护装置应瞬时动作信号产生量瓦斯时瓦斯保护应动作断开变压器电源侧断路器
    2联差动保护:反应变压器绕组引出线相间短路保护中性点直接接侧绕组引出线接短路绕组匝间短路起保护作容量6300KVA厂工作变压器列运行变压器10000KVA厂备变压器单独运行变压器2000KVA电流速断保护灵敏性符合求变压器应装设联差动保护
    3复合电压闭锁电流保护:反应外部相间短路引起变压器电流保护宜升压变压器系统联络变压器电流保护符合灵敏性求降压变压器保护动作应带时限动作跳闸
    4零序电流保护:外部接短路时保护110KV中性点直接接电网中果变压器中性点接运行两侧三侧电源升压变压器降压变压器应装设零序电流保护作变压器保护备保护作元件备保护
    5负荷保护:400KVA变压器数台列运行单运行作负荷备电源时应根负荷情况装设负荷保护保护接相电流延时作信号
    6瓦斯保护
    变压器部发生障时障点电流电弧作变压器油绝缘材料局部受热分解产生气体气体较轻油箱流油枕部障严重时油会迅速膨胀产生量气体时剧烈气体夹杂着油流油枕部利油箱部障时特点构成反应述气体动作保护装置称瓦斯保护
    7 瓦斯保护整定
    般瓦斯气体容积整定范围250300cm3变压器容量10000KVA时般正常整定值250cm3气体容积整定值利调节重锤位置改变
    8 重瓦斯保护油流速度
    重瓦斯保护动作油流速度整定范围0615ms整定流速时均导油中流速准继电器处流速根运行验中油流速度整定061msJ时保护反映变压器部障相灵敏变压器外部障时穿越性障电流影响导油中流速准约0405ms发防止穿越性障时瓦斯保护误动作油流速度整定范围1ms
    52 发电机保护
    发电机安全运行电力系统火电厂供电系统稳定运行起着决定性作发电机必须装设较完善继电保护装置根关规程应列障异常运行方式设置继电保护装置:
    1 定子绕组相间短路
    2 定子绕组匝间短路
    3 定子绕组接短路
    4 外部短路引起电流
    5 称负荷
    6 励磁回路点两点接障
    53 短路保护
    (1) 升压变压器瓦斯保护
    (2)高压厂变压器瓦斯保护
    (3) 发电机差动保护
    (4)发电机变压器组差动保护
    (5)高压厂变压器差动保护
    (6)升压变压器差动保护
    (7)阻抗保护
    (8)发电机匝间保护
    (9)升压变压器高压侧零序保护
    (10) 高压厂变压器电流保护
    54 发电机接保护
    (1)定子点接保护
    (2)励磁回路点接保护
    (3)励磁回路二点接保护
    55 异常运行保护
    (1)称负荷保护
    (2)称负荷保护
    (3)励磁回路负荷保护
    (4)失磁保护
    (5)电压保护
    (6)逆功率保护
    (7)激磁保护
    (8)非全相运行保护
    (9)断路器失灵保护
    (10)电流回路断线保护
    (11)电压回路断线保护
    (12)升压变压器温度保护
    (13)升压变压器冷系统障保护
    (14)升压变压器油面降低保护
    (15)高压厂高压器温度保护
    (16)高压厂变压器冷系统障保护
    (17)高压厂变压器油面降低保护
    56 母线保护
    母线特点障
    发电厂变电母线电力系统中重电气设备系统中汇集电源分配负荷枢纽点旦母线发生障尤系统中重发电厂变电母线发生障果严重电力系统失稳定面积户停电电气设备遭严重破坏未装设专母线保护时果母线障相邻元件保护备作切障延长障切时间会扩停电范围高压电网安全运行利
    运行验证明数母线障单相接障相间障机率引起母线障原:母线绝缘子断路器套闪络母线切换操作时引起断路器隔离开关支持绝缘子损坏运行员误操作等
    根系统稳定求保证发电厂安全运行重户供电通常重发电厂母线设专母线保护专母线保护根原理构成电流保护电流电压保护距离保护差动保护等
    57 线路保护
    国220KV电压等级电网均属中性点直接接电网应装设防御单相相短路接保护短线路保护应双重化备保护应采取备方式
    继电保护观点中性点直接接电网特点保护影响点
    (1)中性点直接接高压电网显著特点单相接时较零序电流求快速切障减少设备通信线路危险影响
    (2)短路操作负载突变引起系统振荡产生电气量称脉动变化求装设振荡闭锁装置区短路单纯振荡者保护继电器反应躲振荡影响
    (3)送电线采单相动重合闸相检修时出现短时长期非全相运行产生稳定负序零序分量反应稳态负序电压电流常规振荡闭锁起动方式失效求采更完善突变量原理构成振荡闭锁装置
    (4)超高压送电线路输送功率较时负荷阻抗接短路阻抗求保护具区分短路负荷状态力
    (5)短路暂态程延时求保护快速动作产生矛盾时电流互感器电压互感器身暂态程影响保护动作时间
    58 220KV线路必需装设保护
    (1)段式接短路保护
    中长线路般装设方元件控制段式零序电流保护
    (2)段式相间短路保护
    单侧电源送电端般装设三相式段电流保护电流电压保护
    (3)相电流速断保护
    相电流速断保护简单三相重合闸线路相电流速断保护正常运行方式出口短路时动作宜装设
    59 220KV线路接保护
    中性点直接接电网线路接保护设联保护基零序电流保护接距离保护两种零序电流保护简单广泛应电压等级直接接电网中作基保护方式较高电压等级电网中方性接距离保护改善接保护性时装设接距离保护辅阶段零序电流保护
    510 220KV线路相间距离保护
    距离保护根障点离保护装置处距离确定动作较少受运行方式影响220KV电网中广泛应
    现宜采四统设计距离保护四统设计相间距离保护采三段式第ⅠⅡ段切换第Ⅱ段独立六方距离元件组成防止失压误动作整体保护电流式起动元件起动元件动作实现ⅠⅡ段振荡闭锁控制系统振荡时Ⅱ段距离元件正常负荷电流整定辅助相电流元件动作起动元件未动作立ⅠⅡ段跳闸回路实现闭锁直换荡息解
    保护装置设电压回路断线闭锁距离元件部正常负荷正常运行情况误动作时延时起动该闭锁回路装置设供选重合闸加速回路瞬时加速Ⅱ段第Ⅲ段恢复原ⅠⅡ段Ⅲ段带躲振荡短延时
    6 部分保护整定计算
    61 发电机整定计算
    发电机安全运行电力系统火电厂供电系统稳定运行起着决定性作发电机必须装设较完善继电保护装置根关规程应列障异常运行方式设置继电保护装置:
    1 定子绕组相间短路
    2 定子绕组匝间短路
    3 定子绕组接短路
    4 外部短路引起电流
    5 称负荷
    6 励磁回路点两点接障
    四台发电机型号样需台进行保护整定
    611差保护整定
    a动作电流Idz 应躲外部短路时流保护装置衡电流Ibp 整定
    Idz =Kk Ibpjs Kk kfzq ktx fi Idzd
    13×1×05×01×563513×66245=366275A
    Kk 系数采13
    Ibpjs 计算衡电流
    kfzq 非周期分量影响系数取=1
    ktx 电流互感器型系数取ktx=05
    Idzd 发电机外部三相短路时流保护周期性短路电流Idzd=5635A
    b避免保护电流互感器二次回路断线时误动作保护动作电流应该发电机负荷电流
    Idz =Kk INf =13×11320=14716A
    Kk 系数取 Kk =13
    INf 发电机额定电流
    取躲衡电流作保护动作电流Idz =366275A
    差动继电器动作电流Idzj =0763A
    nl 电流互感器变
    kjx 接线系数取kjx=1
    c灵敏度:
    klm1332>2
    满足灵敏度求
    Idmin 短路电流单机运行情况发电机出口两相短路电流
    d差动回路断线监视器动作电流应正常运行时衡电流Ibp
    验公式整定:
    Idzj =02×Infnl4717A
    612 负荷保护整定校验
    负荷保护动作信号保护考虑负荷称性该保护相中装设电流保护组互感器保护电流继电器时间继电器组成
    电流继电器动作值式计算:
    Idzj29132A
    Kk 系数取105 Kh 返回系数取085
    INf 发电机额定电流 nl 电流互干器变
    负荷保护动作时限电流保护长般9~10s






























    总 结
    期月毕业设计结束月里通断学研究已设计发电厂较深入解次设计实际次检验三年学机会次设计中理实际机结合起实践中深入理解理知识说毕业设计原
    设计程中通电力系统分析知:着济发展水工业化增长迅速民生活水提高电力需求猛增现电力事业发展速度滞济发展出现电力缺额加电厂华中电网河南电网力火电厂见电厂扩建具十分重意义
    次设计中全面复学专业知识查阅量专业文献相关资料时生产现场实实收集毕业文需图文资料说次设计着严谨治学实事求态度进行设计程中遇量设计难题问题涉发电厂方方面面通解决问题更充分解未工作岗位作毕业学生定学回报社会回报祖国行动体现母校感谢
    设计程中首先确定接线然进行高压设备选择根力求济符合电力设备发展现状求结合电厂现状先高压断路器隔离开关电流互感器电压互感器220KV母线支撑绝缘子进行选择校验符合国家规程规定运行济合理结合面计算分析电厂进行配电装置设计
    次设计学知识次检验次巩固设计中明白理知识实践结合重性理运实践中更掌握学知识工作良基础设计中觉知识储备够丰富应该断学新知识中国电力事业贡献份力量
    外次设计中指导老师XX老师力支持帮助时感谢学私帮助里家表示衷心感谢专业水限难免会出现种错误里敬请位老师学专业技术士批评指正






    参考资料
    [1]郭琳 发电厂电气部分课程设计 中国电力出版社2009
    [2]长郭琳 发电厂电气设备 中国电力出版社2008
    [3]杨晓敏 电力系统继电保护原理应 中国电力出版社2006
    [4]电力工业部西北电力设计院 电力工程电气设备手册中国电力出版社1998
    [5]电力工业部电力规划设计总院 电力系统设计手册中国电力出版1998
    [6]张玉行火力发电厂厂址选择总布置水利电力出版社 1981
    [7] 黄纯华发电厂电气部分课程设计参考资料中国电力出版社2001年出版
    [8] 曹绳敏 工厂常电气设备手册 东南学出版社
    [9] 卫斌 发电厂变电电气部分毕业设计指导西安电力出版社 1997年出版
    [10] 华智明 电力系统 重庆学出版社
    [11]电力工程电气设计手册(12)西北电力设计院水利电力出社 1990年出版
    [12] 曹绳敏电力系统课程设计毕业设计参考资料东南学出版社1995年出版
    [13] 范锡普 发电厂电气部分四川联合学出版社 1995年出版
    [14] 胡国槐王战峰高电压技术 重庆学出版社 1996年出版
    [15] 傅知兰 电力系统电气设备选择实计算中国电力出版社2004年出版
    [16] 刘学军 继电保护原理中国电力出版社2004年出版
    [17]Assessment of the Effects of Wind Farms Commected in a Powet SystemIEEE Transactions on Power Apparatus and Systems2000September
    [18] ABossanyiAdaptive pitch control for a 250kw Wind TurbineProcBritish Wind Energy Conference2001
    [19] PedryczFuzzy control and Fuxxy systemJohn Wiley and Sons2003











    致 谢
    次毕业设计务根掌握知识发电厂电气部分进行初步设计次设计侧重工程实际设计针性较强涉专业容较广泛三年学知识综合运通次设计发电厂电力系统专业知识较全面系统掌握增强理联系实际力提高工程意识锻炼独立分析解决工程设计问题力工作基础
    充分解相关资料选择4×300MW火力发电厂电气部分设计设计火电厂电气部分具性灵活性济性满足工程建设规模求采电气接线具供电调度灵活运行检修方便具济性扩建发展性等特点选变济合理设计程中短路电流严重情况考虑计算结合实际环境选择电气设备提高运行性节约运行成
    总次设计中受益者仅次毕业设计中发现学薄弱处学会理实际相结合明白次毕业设计目次毕业设计够独立分析问题解决问题理知识工程实际相联系达知识融汇贯通合理应
    通次设计进步领会电力工业建设中政策观念济技术观念工程技术中技术济问题够进行较全面综合分析电力系统整体具体解
    设计程中阅读量相关资料时施慧老师鼎立相助学帮助次设计够利完成老师设计程中帮助学表示衷心感谢设计时间紧促现场实际解充分加力限设计中难免会疏漏处老师批评指正







    设计:艾正涛
    2013年6月15日







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    贡献于2020-10-11

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