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论文写作分析-昌吉2×300MW火电厂电气部分毕业设计

2021-05-12 11:50:07

  随着中国经济和科学技术的飞速发展,对电力供应的需求也在增加。电能是中国经济技术发展中最重要的能源。最重要的是,电能可以轻松有效地转换为其他能量状态。作为一个进步电力行业的生产力,经济发展是最重要的基础能源产业。火力发电是电力工业发展的关键。截至2006年底,火电发电量超过4840.5万千瓦,占总发电量的77.82%。显然,火电在中国国民经济中的重要性。

  从电气主配线设计,短路电流计算,电气设备的选择,配电装置的布局,雷电保护设计,发电机,变压器和母线的继电保护等方面,理论上详细阐述了设计前提。在比较火力发电厂的同时,在确保设计真实性的前提下,还应考虑经济性和灵活性,并应考虑火力发电厂实际设计的真实性和经济性。通过计算验证。选择该软件来设计许多电气图并查找相关书籍,以增强和改进设计。

  电力工业是国民经济发展中最具有重要的部门之一。这是一个清洁能源行业,可将煤炭,石油,水力发电,天然气,风能,核能和其他能源转换为电能。这是国民经济的快速均衡发展。发展提供了巨大的推动力,其发展水平是该国经济实力的重要指标,并且与人民生活息息相关。电力是工业的前提。电力工业的进步必须领先于其他工业部门,以带动国民经济的持续发展。

  近年来,中国工业的快速发展和中国电力工业的发展已经超过了标准。年产能超过6000万千瓦.,300,000千瓦和600,000千瓦的亚临界火电。它是中国电网的主要单元。该单元正在组装中。但是,我国人均用电量远远落后于发达国家..与实现工业化国家的电力目标相比,我国经济技术发展处于工业化的中后期,我国的用电量水平远远落后于国际水平。因此,中国电力工业必须继续稳步发展。一方面要加强供电建设,确保“西供东”,确保电力优先另一方面,有必要加强电力系统的优化,实现工厂网络的差异化。

  该设计需要使用专业知识,例如电动机,发电厂,变电站,高压技术,电力系统自动化,电力系统继电保护等,以解决实际问题,并且为设计提供了足够的知识和材料。毕业设计。

  原始资料

  1、发电厂建设规模

  类型:凝气式火电厂

  最终容量、机组的型式和参数:如表1-1所示

  表1-1 300MW汽轮发电机的主要技术参数

  型号额定功率(MW)额定电压(KV)额定电流(A)功率因数()瞬变电抗

  (Xd’%)同步电抗(Xd%)超瞬变电抗(X”d%)

  QFSN-300-2 300 18 11320 0.85 31.93 236.35 17.1

  年最大负荷利用小时数:6000h/年

  2、电力负荷水平

  220KV侧共有4个出线回路。冬季最大工作负荷为250MW,夏季最大不同负荷为290MW。最小运动负载为最大冲击负载的75%。负载cosφ=0.85,最大环境负载利用小时Tmax=6000h,其中还有一条电路输出线连接到系统设计,容量为1000MVA,X*=1,而220KV侧负载是重要因素。

  3、厂址特点及自然环境

  位于780米海拔的网站,平均气温为13℃,38最高温度℃,是矿山附近的一个小雷区,围绕水资源丰富,交通便利,方便出口,远离负荷中心,一火电厂建成。

  设计内容

  1.选择并确认主要电气接线和工厂电气接线内容

  (1)主变压器的容量,数量和参数,高压辅助和备用变压器的数量,容量和参数;

  (2)220KV侧主接线内容;

  (3)发电机中性点运行模式

  2.短路电流的计算:

  (1)短路点的选择;

  (2)短路电流的计算;

  (3)短路电流计算结果表

  3.选择主要的电气设备

  (1)各种电压等级的断路器和隔离开关;

  (2)选择KV220母线;

  (3)电压互感器和电流互感器的选择和配置;

  4.各种电压等级的配电装置的设计

  5.二次电路规划设计

  (1)设置同步点和选择同步方法;

  (2)交流绝缘监测电路设计;

  (3)控制220KV断路器;

  (4)继电保护配置;

  (5)主变压器保护整定计算;

  (6)直流系统设计

  6.防雷设计

  1电气主接线设计

  发电厂和变电站的主要电气线路由高压电气设备电路组成,这些电气设备电路通过连接线(也称为初级布线)接收和分配电能。它必须满足实际工作,灵活调整,方便操作和维护以及负担得起和发展的前提。

  1.1电气主接线的基本要求

  (1)确保必要的电源真实性和电能质量

  (2)具有一定的灵活性和便利性

  (3)经济性

  (4)发展壮大的可能性

  1.2设计步骤

  电气主接线的一般设计步骤如下:

  (1)全面分析设计证书和初始数据;

  (2)选择发电机的数量和容量,制定可接受的主接线内容;

  (3)判断主变压器的数量和容量;

  (4)工厂电源的连接;

  (5)验证是否有必要抑制短路电流,并采取了什么措施;

  (6)对预期解决方案进行技术和经济比较,并确定最合适的主要接线内容。

  1.3电气主接线方案的比较

  第一种选择是:300MW发电机G-1和G-2连接到该单元。具有双绕组的变压器连接到220KV母线,并且220KV电压出线是6回,应检查电源的可靠性,因此我们选择双母线接线。根据原始数据,发电机未连接到110KV母线,因此在220KV,110KV和工厂电源6KV的三个等级上选择的接触式变压器是三相三绕组变压器,而110KV母线则被选择为双相绕组。如图1-1所示:

  图1-1方案一

  第二个选择是:从第一个选择派生,220KV总线选择带旁路连接的双总线,110KV总线选择双总线连接,如图1-2所示

  图1-2方案二

  现对这两个方案进行综合比较:如表1-2所示

  表1-2方案比较

  方案

  性能方案一方案二

  可靠性1)接线简单,设备本身的故障率低;

  2)发生故障时,停电时间长。1)高可靠性;两个主变压器的工作可确保在变压器维护或故障期间不会分解所有电压,提高了可靠性。

  灵活性1)操作方式比较方便,灵敏度不好;

  2)各种电压等级的接线方便扩展和进一步升级。1)跳闸工作复杂,容易引起误操作;

  2)不利于无人值守变电站的实施;

  3)保护装置和二次电路接线很大。

  经济性1)设备进行相对少,投资少。1)设备多,面积大,投资大。

  在充分评估两条主要布线的可靠性,灵活性和经济性之后,应选择第一个选择。

  2厂用电的设计

  300MW汽轮发电机组电气连接的要求:

  (1)每个单元都有一个相对独立的工厂电源系统;

  (2)整个工厂的公共负荷应分配并连接到不同单位选择的母线或公共负荷母线;

  (3)工厂电源的工作电源和备用电源接线应能确保每个单元和整个工厂的安全运行;

  (4)在电厂分阶段建设和连续建设中要充分考虑电厂电力系统的运行方式,尤其要注意对公共负荷供电的影响,便于过渡,并尽量减少接线变化和设备更换;

  (5)设置足够的交流事故安全电源,当整个工厂停电时,可以迅速启动并自动投入安全负载的电源。

  2.1厂用负荷分类

  根据其重要性,适当的电源和电源形式,电厂的电厂负荷可分为以下几类:

  Ⅰ类负荷:短期电源故障会造成严重伤害,并危害人身安全和设备安全,导致生产停顿和大量发电损失。要求此类负载的电源系统稳定,并且主电源滞后。备用电源自动提供。配置设备时,请准备双电源,备用设备,自动切换。

  Ⅱ类负荷:这种类型的负载允许短期停电,但是如果停电时间过长,则会损坏设备并影响正常生产。这种负载的电源类似于Ⅰ型负载。电源也应稳定。备用电源手动切换。大多数Ⅱ类负载也具有备用设备和双电源。

  Ⅲ类负荷:通常,它不会对生产过程产生直接影响,即使长时间停电也不会导致发电厂故障。这种负载的电源的稳定性略低,只能使用一个电源。

  2.2厂用电的电压等级

  对于300MW机组的厂用电源,根据大多数家用电厂的配置,选择6kv和380v的电压作为工厂电源。选择的原则是:选择200千瓦及以上电压6KV提供给电动机,200千瓦380V电压供应给电机的选择。

  (1)发电厂厂用高压电压

  厂用高压选择6KV电压电平,并选择合适的变压器容量和阻抗值,以使电动机的启动电压符合要求。

  (2)发电厂厂用低压电压

  主厂房的低压辅助电源系统通常选择电源和照明的供电方式。供电及照明网络电压380V,低压辅助电压380V,辅助设备低压380V。

  (3)电动机的连接

  200KW及以上的电动机连接到6KV,200KW以下的电动机连接到380V。

  2.3厂用电源及其引接方式

  电厂的工作电源必须稳定供电,并能满足电厂各种工作条件的要求。除正常工作电源外,还应提供备用,启动电源和事故安全电源。在一般电厂中,启动电源也用作备用电源。

  (1)厂用工作电源及其连接

  对于大容量设备,每个设备的工厂工作电源必须独立。这是确保设备正常运行的最基本的电源。它需要真正的电源,并且必须满足整个熔炉的所有工厂负载要求。承担部分公共负担。

  对于300MW机组,选择发电机-变压器机组接线并选择分相封闭母线。单元的单元电源是从发电机G到主变压器T的,即发电机出口电压通过高压工厂变压器T1和T2从发电机出口降低到所需的工厂高压,如图2-1所示

  图2-1厂用电源引接方式

  (2)厂用电源基本接线内容

  通常以一台机器和一个炉子为单位设置300MW机组,并选择机器,炉子和电的控制方式作为一个单元。因此,选择系统还必须按单位设置。该系统必须是独立的,并选择多个部分(两个部分或四个部分)的单母线电源。

  3变压器的选择

  3.1选择厂用变压器容量应考虑的基本原则和因素是:

  (1)变压器一次侧和二次侧的电压必须与电源电压和工厂的电网电压一致。

  (2)变压器的容量必须符合工厂的机器要求,才能从电源获得足够的功率。

  (3)辅助高压辅助变压器或起动变压器应具有与最大的一台高压辅助工作变压器相同的容量;辅助低压辅助变压器应具有与最大辅助变压器相同的容量。

  3.2确定变压器的数量和容量

  (1)单元数:根据原始数据,除了工厂的厂用电源外,还为系统供电,因此没有发电机母线,并且已连接发电机和变压器选择单元,以确保发电机电压插座的电源可靠,300MW发电机组的主变压器使用两个绕组变压器。对于工厂的电源变压器,使用了两个三相两绕组变压器,对于工厂的备用电源,使用了一个两绕组变压器。在三个电压水平的母线之间的母线连接的变压器选择三相三绕组变压器。

  (2)容量:应根据发电机的额定容量,从机组的工厂负荷中减去机组接线中的主变压器容量SN,并留有10%的裕度选择,为

  —发电机的容量;—通过主可变容量;

  ——发电机的额定功率;——厂用电率

  扣除设备的出厂负荷后,应根据发电机的额定容量选择设备接线中主变压器的容量。

  发电机G-1和G-2的额定环境容量为300MW,变压器扣除厂用电后的容量为:

  计算后,按以下方式选择变压器:

  1.300MW发电机组选用的变压器类型为:SFP-360000/220 2台;

  2.三级母线之间的变压器类型为:SFPS-240000/2202 1台;

  3.连接到300MW发电机组的工厂变压器的类型为:SFF7-40000/18 2台;

  4.备用电源变压器厂型号:SF27-40000/110 1台;

  5.连接6KV和三绕组变压器的变压器类型为:SFF-31500/15 1台。

  具体参数如表3-1所示

  表3-1所选变压器型号及其参数

  型号额定容(KVA)额定电压(KV)阻抗电压(UK%)连接组标号

  高压中压低压

  SFP-360000/220 360000 242±2×2.5%18 14.3 YN,d11

  SFPS-240000三绕组240000 242±2×2.5%121 15.75高中高低中低YN,yn0,d11

  25 14 9

  SFF7-40000/18 400000/2×20000 18±2×2.5%6.3 6.3全穿越半穿越系数Dd11,d11,d11

  9.5 15.3 3.7

  SFF-31500/15 31500/2×20000 15.75±2×2.5%6.3全穿越半穿越Dd11,d11

  9.5 16.6

  SF27-40000/110 40000 110±8×1.25%6.3 21.15 YN,d11

  4短路电流的计算

  4.1短路电流计算目的

  在发电厂的电气设计中,短路电流的计算是其中的重要部分。计算对象包括以下几个方面:1.电气主接线的比较和选择;2.导体和电器的选择;3.中性点接地方法的确定;4.计算软线的短路摆幅;5.确定分开的导线之间的间距;6.检查接地装置的接触电压和阶跃电压;7.选择继电保护装置并进行设置计算。

  4.2短路等值电抗电路及其参数计算

  从2×300MW火电厂的主要电气接线图以及调查中给出的相关参数,可以得出系统的等效电抗图,如图4-1所示:

  图4-1

  选取基准容量为SB=100MVA;基准电压为VB=Vav

  SB——基准容量;Vav——所在线路的平均电压;

  选择标准单位值的计算方法,省略“*”。系统容量可以视为无限容量,所以:

  0

  ==×=×=0.040

  ==×=×=0.057

  ()×=×(25+14-9)×=0.0625

  ()×=×(25+9-14)×=0.042

  等值电路图化简得,如图4-2所示:

  图4-2

  ()=×(0.040+0.057)=0.048

  0.0625+0.042=0.1045

  (1)短路电流侧总线短路的220KV计算:

  正序图如图4-3所示:

  图4-3

  负序图如图4-4所示:

  图4-4

  零序图如图4-5所示:

  图4-5

  正序总电抗为:==0.0485

  负序总电抗为:0.0485

  零序总电抗为:=/2+=0.02+0.0625=0.0825

  两相短路电流的计算

  附加电抗:==0.0485

  计算电抗:(0.0485+0.0485)×=0.685

  查汽轮机运算曲线得:

  t=0s时,1.52(KA)

  则×1.52×=4.877(KA)

  单相短路电流的计算

  附加电抗:=0.0485+0.0825=0.131

  计算电抗:(0.0485+0.131)×=1.267

  查汽轮机运算曲线得:

  t=0s时,0.80(KA)

  则×0.80×=2.567(KA)

  三相短路电流的计算

  等效电抗:0.0485

  计算电抗:0.0485×=0.342

  查汽轮机运算曲线得:

  t=0s时,3.18;t=0.1s时,2.71;

  t=0.2s,2.48;t=2s,2.25;

  t=4s,2.28

  因=1.772,所以3.18×1.772=5.635(KA);

  2.71×1.772=4.802(KA);2.48×1.772=4.395(KA);

  2.25×1.772=3.987(KA);2.28×1.772=4.04(KA)。

  取=1.85,则×5.635×1.85=14.743(KA)

  从220KV侧的短路电流计算,可以看出三相短路电流大于两相和单相短路电流,因此三相短路电流应为选择设备时用于设置计算。

  5电气设备的选择

  5.1电气设备选择

  1.所选电器的最大允许工作电压不得低于环路的最大工作电压。

  2.所选导体的长期允许电流应不小于环路的连续工作电流。由于高压中断电器具有连续过载能力,因此在选择其额定电流时,应满足在各种可能的工作模式下回路连续工作电流的要求。

  3.在正常操作期间,电线的最大作用力不应超过电线端子允许的负载。

  5.2电气设备的整定计算

  发电机侧回路的最大工作电流:

  IMAX=1.05 I N=1.05×11320=11886A

  与主变压器所连回路的最大持续工作电流:

  IMAX=1.05 IN=948.7A

  与三绕组变压器所连回路220KV侧的最大持续工作电流:

  IMAX=1.05 IN=632.6A

  与三绕组变压器所连回路110KV侧的最大持续工作电流:

  IMAX=1.05 IN=1807.4A

  5.2.1断路器的选择

  断路器是一种用于打开或闭合电路中正常工作电流并在正常运行和电力系统故障条件下断开故障电流的设备。

  SF6断路器的特点是:

  (1)灭弧能力强,单位灭弧室工作电压高,分断电流大,时间短;

  (2)断开电容器电流或电感器电流时,没有复燃且过电压低;

  (3)电气寿命长,维护周期长,适合频繁使用;

  (4)运转率小,机械特性稳定,运转噪音小。

  选择220KV侧断路器

  (1)主变压器电路

  选择的型号为LW2-220(W)系列SF6断路器,参数如表5-1所示:

  表5-1 LW2—220(W)系列六氟化硫断路器技术数据

  额定工作

  电压(KV)最高工作

  电压(KV)额定电流

  (A)3s热稳定

  电流(KA)额定动稳

  定电流峰

  值(KA)固有分闸

  时间(S)额定频率

  (HZ)

  220 252 2500 31.5 80 0.03 50

  (2)三绕组变压器回路

  拟选型号为LW2—220(W)系列六氟化硫断路器

  2.110KV侧断路器的选择

  提出的模型LW36-110系列六氟化硫断路器,如表5-2中所示的参数:

  表5-2 LW36—110系列六氟化硫断路器技术数据

  额定工作

  电压(KV)最高工作

  电压(KV)额定电流(A)3s热稳定电流(KA)额定动稳定电流峰值(KA)固有分闸

  时间(S)额定频率

  (HZ)

  110 126 3150 40 100 0.026 50

  5.2.2隔离开关的选择

  隔离开关是电力系统中使用最广泛的高压电器。其主要功能是:

  (1)形成明显的绝缘间隙,以确保维修线路或电气设备时的人身安全;

  (2)交换线路和增加连接的灵活性。

  为了确保在电网运行期间维护工作的安全运行,除了将工作点与带电部分隔离之外,还必须采取维护接地措施,以防止意外带电。因此,需要在高压配电装置的母线侧和线路侧安装带有特殊接地刀闸的隔离开关,以便在对母线和线路断路器进行检修时将它们真正接地。与接地开关的断路器的操作模式是:正常操作中,主闭合断路器,接地开关被打开。在维护期间,主刀闸打开,而地面刀闸关闭。通过在操作机构之间具有机械锁定的装置来实现该工作模式。

  1.220KV侧隔离开关的选择

  (1)主变压器电路

  选择的型号为GW46-220(D)系列隔离开关,参数如表5-3所示。

  表5-3 GW46—220(D)系列隔离开关技术数据

  额定工作

  电压(KV)额定电流(A)3s热稳定

  电流(KA)额定动稳定

  电流峰值(KA)额定频率

  (HZ)

  220 2500 30 125 50

  GW46-220W系列隔离开关是三相交流50HZ高压开关设备,用于在五个电压负载条件下断开或闭合线路。

  (2)三绕组变压器回路

  选用的型号是GW46-220W系列隔离开关

  2.110KV侧隔离开关的选择

  选择的型号为GW5-110Ⅱ(D)系列隔离开关,具体参数如表5-4所示。

  表5-4 GW5—110Ⅱ(D)系列隔离开关技术数据

  额定工作

  电压(KV)额定电流流(A)4s热稳定

  电流(KA)额定动稳定

  电流峰值(KA)额定频率

  (HZ)

  110 2000 31.5 100 50

  5.2.3220KV母线的选择

  选用管形截面母线

  1)根据长期允许电流选择母线段。

  根据主接线的分析,母线的最大连续工作电流不超过主变压器的最大连续工作电流,因此母线的最大连续工作电流为:

  948.7(A)

  从产品目录中选择导体尺寸为80/72(㎜)的管状横截面母线。参考学习环境进行温度为25℃,导体的最高可以允许不同温度为70℃时的载流量为1900A,室温为40℃时,校正系数为K=0.81。

  故长期允许电流为:

  0.81×1900=1539A﹥948.7A

  故可选用80/72(㎜)型的管形截面母线

  5.2.4电压互感器的选择

  电压互感器的配置原理应满足测量,保护,同步和自动装置的要求,以确保保护装置在工作模式改变时不失压,并且可以方便地在同步的两侧进行取压点。

  通常配置如下:

  (1)母线:应在电压等级为6-220KV的每组母线的三相上安装变压器,母线的侧面取决于是否需要在每个电路插座的外部安装变压器

  (2)线路:当需要检测断路器外部是否有电压时,在公共时段和自动重合闸中使用。在此侧安装了单相变压器。

  (3)发电机:一般在出口处安装两套,自动重合闸用一套(△/Y),测量仪表,同步和继电保护用一套。

  各种变压器的使用范围

  (1)6-220KV配电装置一般选用油浸式绝缘结构。在高压开关柜中或布局位置狭窄的地方,可以选择树脂浇铸的柱绝缘结构;

  (2)35-110KV配电装置一般选用油浸绝缘结构的电磁变压器;

  (3)220KV以上配电设备的容量和精度满足要求时,一般选择电容式变压器;

  (4)连接至110KV及以上线路侧的电压互感器,当在线路上安装载波通讯时,应尽可能与耦合电容组合使用,电容式互感器应统一选择。

  1.220KV总线侧

  JCC5-220所选模型系列电压互感器,特定的参数如表5-5所示。

  表5-5 JCC5-220系列电压互感器技术数据

  额定工作电压(KV)二次负荷连接组标号

  初级绕组次级绕组剩余电压绕组1级3级

  220/0.1 500VA 500VA

  型号含义:J——电压互感器

  C——串级绝缘

  C——瓷箱式

  220/——额定电压

  油浸式变压器是一种级联式全密封结构,由金属膨胀器,壳体,主体,底座等组成。磁芯由优质硅钢片制成,并堆叠成锯齿形。上柱具有一个平衡控制绕组和一次绕组,下柱具有发展平衡以及绕组、一次绕组、测量绕组、保护绕组和剩余使用电压绕组。然后对主体进行真空处理,然后用低介电损耗的绝缘材料将其固定在与钢板焊接的底座上,并安装在装有变压器油的瓷盒中。

  2.110KV总线侧

  表5-6中显示了要选择为JCC-110系列电压互感器的模型的具体参数。

  表5-6 JCC—110系列电压互感器技术数据

  额定工作电压(KV)二次负荷连接组标号

  初级绕组次级绕组剩余电压绕组1级3级I,I0,I0

  0.1 500VA 1000VA

  3.发电机侧

  表5-7中显示了要选择为JCC-20系列电压互感器的模型的具体参数

  表5-7 JCC-20系列电压互感器技术数据

  额定工作电压(KV)连接组标号

  初级绕组次级绕组剩余电压绕组I,I0,I

  20/0.1/0.1

  5.2.5电流互感器的选择

  电流互感器(称为CT)将高压和低压大电流转换为低压小电流,将其提供给仪器和继电保护装置,并将仪器和保护装置与高压隔离(电流互感器的次级侧额定电流一般为5A)。

  1.220KV侧

  (1)出线回路和双绕组变压器电路

  选择的型号为LCWB-220系列电流互感器,具体参数如表5-8所示。

  表5-8 LCWB—220系列电流互感器技术数据

  额定工作电压(KV)准确级额定电流比(A)5s热稳定

  电流(KA)额定动稳定电流峰值(KA)

  220 252 2×1200/5 42 110

  (2)三绕组变压器回路

  提出的模型是LCWB-220系列电流互感器

  2.发电机侧

  表5-9列出了要选择的LMZB3-20系列电流互感器的具体参数:

  表5-9 LMZB3-20系列电流互感器技术数据

  额定电压(KV)准确级次额定电流比(A)

  20 B 15000/5

  6发电机-变压器组继电保护原理及整定计算

  6.1发电机的保护原理及整定计算

  发电机组的安全运行起到发电厂及电力系统的供电系统的稳定运行具有决定性作用。因此,必须在发电机上安装相对完整的继电保护装置。根据有关规定,应为以下故障和异常运行方式提供继电保护装置:

  1定子绕组之间短路;

  2定子绕组匝间短路;

  3定子绕组接地短路;

  4由外部短路引起的过电流;

  5对称过载;

  6励磁电路中有一个或两个接地故障。

  该火力发电厂发电机保护装置的安装可以基于上述原理,并结合具体情况。通常,可以设置以下保护,如表6-1所示:

  表6-1配置的保护类型

  纵差保护主保护跳闸

  通过复合电压启动过电流保护备份以提供差动保护,远程备份以应对外部故障跳闸

  横向保护定子绕组匝间保护跳闸

  过载保护异常动作延迟动作发出信号

  定子单相接地定子单相接地保护跳闸

  励磁回路两点接地保护转子在一点或二点接地并放入保护装置跳闸

  由于两台发电机的型号相同,因此只需设置一台即可进行保护。

  计算各种保护设置:

  纵向差动保护的设置:

  a.在避免外部短路时,应根据流过保护装置的最大不平衡电流Ibp来设置工作电流Idz。

  Idz=Kk Ibp.js=Kk kfzq ktx fi Id.zd=1.3×1×0.5×0.1×5635=1.3×662.45=366.275A。

  Kk可靠系数,选取1.3;

  Ibp.js计算不平衡电流;

  kfzq受非周期分量影响的系数,取kfzq=1

  ktx电流互感器的相同系数,取ktx=0.5

  Id.zd当发电机的外部三相短路时,最大周期性短路电流流经保护装置,Id.zd=5635A。

  b.为了避免在电流互感器的二次电路断开时防止误操作,保护动作电流应大于发电机的最大负载电流:

  Idz=Kk INf=1.3×11320=14716A

  Kk可靠系数,取Kk=1.3;

  INf发电机的额定电流。

  因此,应采取避免最大不平衡电流的动作电流进行保护,故Idz=366.275A,则

  差动继电器动作电流为Idz.j=0.763A。

  nl电流互感器的变比;

  kjx接线系数,取kjx=1

  c.灵敏度:

  klm==13.32>2

  符合灵敏度要求。

  最小短路电流Id.min,即单机运行时发电机出口处的两相短路电流;

  差分电路断开监控器的工作电流应大于正常工作期间的最大不平衡电流Ibp,

  可以根据以下经验公式进行调整:

  Idz.j=0.2×Inf/nl==4.717A

  2)横向差动保护的设定

  保护工作电流是根据最大不平衡电流设置的,可以避免外部短路故障。由于不平衡电流难以确定,因此需要根据工程设计中的累积数据进行计算。

  即Idz=0.2Inf=0.2×11320=2264A

  那么继电器的工作电流为:

  Idz.j==0.55A

  3)定子单相接地保护设置

  保护工作电流是根据外部单相接地和外部两相短路的选择性来选择的。必须避免固有的电容器电流和发电机的不平衡电流,并且初级工作电流不得超过5A。

  Idz=

  Ijdf接地的被保护发电机的稳态电容器电流;

  Ibp.bs.1会阻塞一次不平衡电流;

  Kk可靠系数,取;

  Kh返回系数。

  4)励磁电路两点接地保护

  当发电机励磁电路出现两点接地故障时,励磁线圈的一部分会短路,从而破坏气隙磁势的对称性,从而可能导致转子剧烈振动。因此,发电机上需要安装励磁电路的两个点。为实现接地保护,该设备仅配备了一套,并且仅在励磁电路的稳定点接地时才能投入运行。

  5)设置复合电压阻断过电流保护的验证

  复合电压阻断过流保护后备保护是发电机,其由步骤时间选择性特征满足。因此,在设置电流和电压分量时,仅在正常操作期间考虑相应的值就足够了,其设置计算如下:

  a.电流继电器的动作电流为:

  Idz.j==1.2×=33.294A

  Kk可靠系数,取kk=1.2

  kh返回系数,取kh=0.85

  nl电流互感器比例;

  INf发电机额定电流

  b.根据避免在正常操作期间出现不平衡压降的条件进行设置。负序电压继电器的工作电压为:Udz.j=0.06UNf/nY=0.06×18000/(220/0.1)=0.491V

  UNf发电机额定电压;

  nY变压器变比

  c.动作时间限制:作为远程备用保护,发电机过电流保护时间限制应比与发电机电压总线相连的其他设备的保护装置的最大保护时间限制大1-2个时间步长t(通常为0.5s),即t=tmax+(1~2)t。

  6)过载保护设定确认

  过载保护是一种作用于信号的保护。考虑到过载的对称性,该保护仅安装在一个相中,并共享一组具有过流保护的变压器。该保护包括电流继电器和时间继电器。

  电流继电器的动作值根据以下公式计算:

  Idz.j=29.132A

  Kk可靠系数,Kk取=1.05 Kh返回系数,取Kh=0.85

  INf发电机额定电流nl电流互感器变比

  过载保护技术动作的时限比过电流进行保护要长,一般为9?10s。

  6.2主变压器保护原理及整定计算

  变压器是电力系统中非常重要的供电设备。它的故障将严重影响电源的可靠性和系统的正常运行。变压器的主要故障类型为:1.油箱故障:包括相间短路,接地短路,绕组的工匠短路以及铁芯烧坏等。这些故障将产生电弧,燃烧绕组绝缘体和铁芯,并导致绝缘材料和变压器。机油的强烈气化甚至导致燃油箱爆炸。2.油箱外部故障:主要是由于壳体和导线中的相间短路和接地短路所致。

  变压器的异常工作状况主要包括:1.变压器外部相短路引起的过电流和中性点过电压;2.负载超过额定容量而导致过载。3.由于漏油和其他原因,油位降低。

  根据上述故障类型和异常运行情况,应安装以下保护装置:

  1.气体保护

  2.纵向差动保护

  3.复合电压阻断过流保护:

  4.零序过流保护:

  5.过载保护:

  a.确定保护设备的主要工作电流:

  避免外部短路时流过保护装置的最大不平衡电流:

  Idz=KkIbp.js=KkkfzqktxfiId.zd=1.3×1×0.5×0.1×5635=366.275A

  避免电流互感器二次电路断开的最大负载电流:

  Idz=KkIN=1.3×=1.3×1487.6=1933.9A

  则:保护装置基本侧的工作电流为:

  Idz.jb=1933.9A

  b.确定差动继电器的工作电流

  差动继电器的工作电流:

  Idz.J.jb=Kjx×Idz.jb/nl=(×1933.9)/(2400/5)=6.98A

  继电器的实际工作电流为:

  Idz=(6.98/)×(2400/5)=1934.4A

  c.灵敏度检查:

  klm==2.52

  从以上计算可以看出,灵敏度系数Klm>2,可以满足灵敏度要求。

  复合电压阻断过电流保护:在变压器的两侧均安装了用于复合电压启动的过电流保护。

  a.保护装置工作电流

  Idz.220=Kk/Kf×Ieb.220=1.2/0.85×1487.6=2100.1A

  Idz.18=Kk/Kf×Ieb.18=1.2/0.85×11320=15981.2A

  b.继电器的工作电流为

  Idz.j.220=Idz.220/nl=2100.1/(2400/5)=4.375A

  Idz.j.18=Idz.18/nl=15981.2/(15000/5)=5.327A

  c.负序电压继电器的启动电压是根据不平衡电压设置的,从而避免了正常运行。

  一次侧设定电压

  Udz.220=0.06U=0.06×230=13.8KV

  Udz.18=0.06U=0.06×20=1.2KV

  二次侧设定电压

  Udz.j.220=Udz.220/ny=13.8×103/(220000/100)=6.27V

  Udz.j.18=Udz.18/ny=1.2×103/(20000/100)=6V

  d.每侧最小两相短路电流

  220Kv侧:I(2)min=×5.635=4.88KA

  18Kv侧:I(2)min=×59.1=51.18KA

  两侧的灵敏度检查:

  220Kv侧:Klm=I/I=4.88×103/2100.1=2.32﹥2

  18Kv侧:Klm=I/I=51.18×103/15981.2=3.2﹥2

  从以上计算可以看出:灵敏度符合要求。

  f.动作时间设定

  考虑到发电机动作保护时间一般为4S,因此变压器保护动作时间为3.5S。

  3)零序过电流保护

  在大地电流系统中,为防止母线和导线接地短路,两边带电源且中性点接地的变压器一般配备零序过流保护,用于作为相邻组件和变压器本身储备的主要保护。

  a.零序电流保护的后备部分在灵敏度上配合:

  Idz.o=Kph×Kfzh.o×Idz.xl.o

  式中:Kph——匹配系数,取1.1~1.2

  Kfzh.o——零序电流分支系数等于输出零序电流保护备份结束时流过保护器的零序电流与流过线路零序保护的零序电流之比。该部分最后与地短路:计算出最大的运行模式

  Idz.xl.o——概述零序电流保护备用级动作电流

  b.b。与互感器中性点未接地的变压器零序电压分量配合使用。当零序电压分量处于作用边缘时,作用电流为:

  Idz.o=Kph×3I=K×U/X

  式中:K——匹配系数,取为1.1

  X——被保护变压器的零序电抗

  I——当零序电压处于作用边缘时,零序电流流经受保护的变压器。

  c.灵敏度系数验证的原理:

  Klm=3Id.o/Idz.

  式中:Id.o——在最小运行方式下,在最小运行模式下,当插座的金属端短路时,零序电流流经保护装置。

  d.动作时间设定tdz=2s

  4)过载保护

  在大多数情况下,变压器的过载电流是三相对称的,只有通过电流继电器才能实现过载保护。过载保护通常通过延迟作用于信号。

  a.通过避免额定电流来设置过载保护的工作电流:

  Idz=Kk/Kf×I

  式中:K——可靠系数,取1.05

  K——折返系数,取0.85

  I——保护装置的额定电流

  高压侧装有过载保护

  I=Kk/Kf×I=1.05/0.85×1487.6=1952.475A

  I=I/n220=1952.475/(2400/5)=4.07A

  低压侧安装过载保护

  I=Kk/Kf×I=1.05/0.85×11320=14857.5A

  I=I/n18=14857.5/(15000/5)=4.95A

  b.灵敏度系数检查

  高压侧:

  Klm=I/I=4.88×103/1952.475=2.5﹥2

  低压侧:

  Klm=I/I=51.18×103/14857.5=3.4﹥2

  以上计算表明,已安装的保护装置均满足灵敏度要求。

  动作时间设定:tdz=10s

  7配电装置

  一、配电设备类型的选择应考虑该地区的地理情况和环境条件,使其适应当地条件,节省土地,并结合运行和维护要求,通过技术和经济比较来确定。一般而言,在大中型电厂中,应选择35KV及以下的配电装置为室内型。110KV及以上主要是户外类型。当在污染区域或市区建造110KV房屋的成本与室外配电设备的建造成本相似时,应选择房屋类型。

  二、配电设备应满足以下基本要求:

  1、配电设备的设计必须执行国家基本建设准则以及土地节约等技术经济政策。

  2、确保可靠的操作。根据系统和自然条件合理选择设备,并努力使布局整洁,清晰,以确保有足够的安全距离。

  3、维护,检查,操作方便。

  4、在确保安全的前提下,布局紧凑,力求节省材料,降低成本。

  5、方便的安装和扩展。

  7.1室内配电装置

  确定布局:

  电厂6-10KV配电设备的布局一般分为三层,两层和单层。考虑到建设投资的复杂性,选择两层,并将断路器和电抗器布置在地下。

  (1)母线和隔离开关的布置:

  总线安装在配电设备的上部。考虑到母线电压为6KV且短路电流较大,选择垂直型。母线之间的距离是700-800。两组母线由垂直隔板隔开。

  隔离开关通常安装在母线下方。为了防止由负载引起的故障引起电弧并造成母线短路,应在母线和母线隔离器之间安装耐火隔板。

  (2)断路器及操作机构的布置:

  断路器通常安装在单独的小房间中,该小房间可以布置在两侧带有隔断墙的空间中,并且可以与变压器放置在同一房间中。操作机构是电磁型的,并安装在操作通道中。由于重量重,它被安装在地面上。

  (3)配电设备通道和出口的安排:

  通道配有开关装置,维护通道为1.0m;操作机构固定,操作通道为2.0m。防爆通道为1.2m;

  (4)配电设备室的长度大于7m,两端有插座;

  由于电缆出口数量众多,为方便铺设和维护,建议选择高度超过1.8m的电缆隧道,并在两侧安装多层电缆支架。应安装事故通风设备。

  7.2室外配电装置

  (1)确定布局内容:

  该厂是大型火力发电厂,对气候和地形没有特殊要求,因此,户外配电设备选择220KV和110KV两级电压电气设备。而且由于建电厂对防止严重污染和地震没有要求,因此110KV选择普通中型,220KV选择分相介质即可满足要求。

  (2)母线和框架的布置:

  220KV母线为钢芯铝绞线,三相水平排列。悬挂绝缘子悬挂在母线框架上。可以选择较大距离的软母线。框架选自钢筋混凝土框架。

  (3)电气设备的布置:

  通常,断路器,电流互感器,电压互感器和避雷器都布置在较高的位置,即安装在约2m高的混凝土基础上。选择将断路器布置在较低位置时,应将其安装在0.5?1m的混凝土基础上。它的优点是维护方便,抗震性好,但必须围起来

  (4)渠道安排:

  为了运输设备和防火的需要,应在主要设备附近设置道路。室外配电设备中安装了0.8到1m的巡逻路径,以便操作员可以巡逻设备。

  8防雷设计

  8.1避雷器的确定

  在此项目中,避雷针安装在220KV和110KV配电设备的框架上。为了防止反击,主变压器结构上没有避雷针,并选择避雷器以防止雷电侵入波损坏电气设备。如表8-1中所示的选定的避雷器的参数。

  表8-1避雷器的参数

  安装工作地点避雷器设备型号(有效值,KV)灭弧电压(KV)系统设计额定电(有效值,KV)工频运行参考标准电压(峰值,KV)

  220KV母线FZ-220J 200 220 323 536

  110KV母线FZ-110 126 110 254 314

  主变中性点FZ-44 50 44 102 122

  接地刀闸首先旋转一定角度,然后向上移动,以便将活动触点插入到静态触点中。打开过程相反。接地心轴首先向下滑动一定距离,以便将活动触点从静态触点中拉出,然后转向开口的末端。

  JW2系列接地开关具有分步式结构,具有操作力低,接触可靠,短路电流大的特点。