200MW地区凝汽式火力发电厂电气部分设计课程设计

河北科技师范学院

课程设计任务书

学院：机电工程学院

专业：电气工程及其自动化

学生姓名：学号：

课程设计题目：200MW地区凝汽式火力发电厂电气部分设计

起迄日期:

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指导教师:

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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指导教师签名：日期：

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学位论文版权使用授权书

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导师签名：日期：年月日

指导教师评阅书

评阅教师评阅书

教研室（或答辩小组）及教学系意见

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课程设计任务书

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目录

第一章：电气主接线设计 (7)

1. 主接线介绍 (7)

1.1主接线方案选择 (8)

1.2方案选择 (9)

第二章：确定主变压器台数及容量 (10)

2.1 主变压器的选择原则； (10)

2.2 计算主变压器的容量 (10)

2.3主变压器的选择： (10)

第三章：厂用电的设计 (11)

3.1 厂用电设计的要求和原则 (11)

3.2厂用变压器选择 (12)

第四章：短路电流计算 (13)

4.1 短路电流计算目的及规则 (13)

4.2 短路计算条件 (13)

4.3短路等值电抗电路及其参数计算 (14)

4.3.1、系统参数的计算： (14)

4.3.2、总等值电路： (15)

4.3.3、各个等级电压下的短路电流计算： (15)

第五章：电气设备的选择 (23)

5.1、导体和电气设备选择的一般条件 (23)

5.1.1技术条件 (23)

5.1.2环境条件 (24)

5.2.电气设备的选型 (24)

5.2.1母线的选择与校验 (25)

5.2.2 隔离开关和断路器的选型与校验 (28)

5.2.3．10.5kv出线电抗器、电缆选择： (33)

5.2.4．电流互感器、电压互感器选择： (36)

5.2.5．避雷器选择： (38)

5.3.电气设备明细表 (39)

第六章：心得体会： (41)

参考文献 (42)

附录：主接线图.......................................................

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摘要

电气工程基础课程设计是对所学知识的一次综合性应用，能加深我们队基础知识的理解。本设计严格遵循发电厂电气部分的设计原则，主要介绍了发电厂电气一次部分设计的基本知识，包括设计原则、步骤和计算方法等。通过对电气主接线的设计和计算、厂用电的设计、短路电流的计算、电气设备的选择和校验，简要完成了对所给（2×50MW+100MW）凝汽式发电厂的电气一次部分的设计。本设计为220KV、110KV 和10KV三个电压等级。

关键词：火力发电厂，主接线，短路电流计算，电气设备

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第一章：电气主接线设计

1.1 主接线介绍

电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，它反映各设备的作用、连接方式和回路的相互关系，是构成电力系统的主要环节。它的设计直接关系到全厂电气设备的选择、配电装置的布置，继电保护、自动装置和控制方式的确定，对电力系统的可靠、灵活、经济运行起着决定的作用。

1.2 电气主接线的叙述

（1）单母分段接线

优点：在正常工作时，旁路断路器以及各出线回路上的旁路隔离开关，都是断开的，旁路母线不带电，通常两侧的开关处于合闸状态，检修时两两互为热备用；检修QF时，可不停电；可靠性高，运行操作方便。另外分段断路器兼做旁路短路器可以减少设备，节省投资；同样可靠性高，运行操作方便；

缺点:对于在电网中没有备用线路的重要用户以及出线回路数较多的大、中型发电厂和变电所，采用上述接线仍然不能保证供电的可靠性。

（2）双母线接线

优点：供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于设计。

缺点：增加了一组母线，每一回路增加一组母线隔离开关，增加了投资，操作复杂，占地面积增加。

（3）双母线分段接线

优点：增加供电可靠性，运行操作方便，避免检修断路器时造成停电，不影响上母线的正常运行。

缺点：多装了一台断路器，增加了投资和占地面积，断路器整定复杂，容易造成误操作。

1.3 执行可行的接线方案

1.3.1初步主接线方案

第一种方案：左边为220KV电压等级，采用单母线分段接线方式，右边为110KV 电压等级，采用双母线分段的接线方式，发电机侧电压10.5KV采用双母线分段的接线方式。如图1

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图1方案一

第二种方案：左边为220KV电压等级，采用双母线的接线方式，右边为110KV 电压等级，采用双母线分段的接线方式，发电机侧电压10.5KV采用双母线分段的接线方式。如图2

图2方案二

第三种方案：左边为220KV电压等级，采用双母线的接线方式，右边为110KV 电压等级，采用双母线分段的接线方式，发电机侧电压10.5KV采用双母线分段的接线方式，其中100MW机组采用单元接线接线方式连接到220KV侧。如图3

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图3方案三

方案选择：

方案的比较原则如下：

单母线分段接线适用于：小容量发电机电压配电装置，一般每段母线上所接发电机容量为12MW左右，每段母线上出线不多于5回；变电站有两台主变压器时的6—10kv配电装置；35—63KV配电装置出线4—8回；110—220KV配电装置出线3—4回。

双母线分段：用于缩小母线故障的停电范围，分段短路器将母线分为WI段和WII 段，每段工作母线用各自的母线断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀的分布在两段工作母线上。优点是可靠性比双母线接线更高，并且具有很高的灵活性。

双母线：双母线接线有2组母线，并且可以互为备用。它的特点是：供电可靠，调度灵活，扩建方便，能广泛用于出线带电抗器6-10KV配电装置；35-60KV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110KV-220KV出线为4回及以上时。

由于220KV侧与系统连接，考虑要往系统送负荷，可靠性要求比较高，故220KV 侧采用双母线接线，110侧有4回，备用两回，线路较多，有一级负荷，考虑采用双母线接线和双母线分段接线，10.5KV侧单机容量为25MW以上的机组，且出线较多时，发电机电压母线采用双母线分段接线适宜，考虑机组为2台50MW和一台100MW的机组，出线有14回，故采用双母线分段接线。

考虑到现在断路器三种方案差别不大，现在断路器价格也下降，主要考虑其主接线的灵活性和可靠性。最终选方案二，即220侧采用双母线接线方式，110和10.5KV 侧均采用双母线分段接线，其灵活性和可靠性比较高，能满足此发电厂的要求。

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第二章：确定变压器台数及容量

2.1 主变压器的选择原则；

主变容量一般按变电所建成后5—10年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期10—20年的负荷发展。根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的发电厂，应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的Ⅰ级和Ⅱ级负荷，对于一般变电所，当一台主变停运时，其他变压器容量应能保证全部负荷的70%~80%。高、中压电网的联络变压器应按两级电网正常与检修状态下可能出现的最大功率交换确定容量，其容量一般不应低于接在两种电压母线上最大一台机组的容量。

2.2 计算主变压器的容量

1) 当发电机电压母线上的负荷最小时，应将发电厂的最大剩余功率送至系统，根据

主接线的要求，选2台主变压器。

()m a x (1)/c o s /c o s (100

/0.85250/

0.8)0.979.044N N G p S P K P M V A ????=--??

??=+??-+??????=∑ 2) 当发电机电压母线上接有2台变压器，当负荷最小且其中容量最大的一台变压器

退出运行时，其他主变压器应将发电厂最大剩余功率的70%以上主系统，即： ()min (1)/cos /cos 0.7/1110.66N NG p S P K P n MVA

????=--?-??=∑

3）当发电机电压母线的负荷最大且其中最大一台机组退出运行时，主变压器应能从系统倒送功率，满足发电机电压母线上最大负荷的需要：

[]max /cos (1)/cos /(4856)/0.81000.94/0.8/2

6.25N NG p S P P K n MVA

????'=--??

=+-?=∑

2.3主变压器的选择：

综上，查《发电厂电气部分课程设计资料》，选2台三绕组变压器选用的型号为SFPS7-120000/220。 参数如下：

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7gal.html