小型凝气式火力发电厂电气部分设计
《电气一次部分》课程设计报告---发电厂设计
《电气一次部分》课程设计报告摘要随着我国经济发展，对电的需求也越来越大。
电作为我国经济发展最重要的一种能源，主要是可以方便、高效地转换成其它能源形式。
电力工业作为一种先进的生产力，是国民经济发展中最重要的基础能源产业。
而火力发电是电力工业发展中的主力军，截止2006年底，火电发电量达到48405万千瓦，越占总容量77.82%。
由此可见，火力电能在我国这个发展中国家的国民经济中的重要性。
该设计主要从理论上在电气主接线设计、短路电流计算、电气设备的选择、配电装置的布局、防雷设计、发电机、变压器和母线的继电保护等方面做详尽的论述，并与火力发电厂现行运行情况比较，同时，在保证设计可靠性的前提下，还要兼顾经济性和灵活性，通过计算论证火电厂实际设计的合理性与经济性。
采用软件绘制了大量电气图和查阅相关书籍，进一步完善了设计。
关键词:发电机变压器断路器主接线目录荆楚理工学院课程设计任务书........................................................................ 错误!未定义书签。
1本设计的主要内容 (3)1.1 原始资料分析 (3)1.2对原始资料分析 (4)2 电气主接线设计 (4)2.1 电气主接线的基本要求 (4)2.2 电气主接线的分析 (5)2.3 主接线的方案选择 (7)3厂用电的设计 (9)3.1厂用负荷分类 (9)3.2厂用电的电压等级 (10)3.3对厂用电接线的基本要求 (10)3.4 火力发电厂厂用电接线的设计 (11)4发电机和变压器的选择 (12)4.1概述 (12)4.2发电机型号的确定 (12)4.3主变压器容量和形式的选择 (12)4.4联络变压器的选择 (16)4.5 厂用变压器的选择 (16)5 短路电流的计算 (18)5.1短路计算的基本假定和计算方法 (18)5.2 短路等值电抗电路及其参数计算 (20)6电气设备的选择 (25)6.1电气设备选择的一般原则 (25)6.2电气设备选择的一般条件 (25)6.3高压断路器的选择(QF) (26)6.4高压隔离开关的选择(QS) (28)6.5电流互感器的选择(TA) (30)6.6 电压互感器的选择(TV) (32)6.7 避雷器的选择 (33)7主接线详图 (35)结束语 (36)1本设计的主要内容1.1 原始资料分析（1）发电厂建设规模和型号；类型：凝汽式火力发电厂；装机容量：装机2台，容量分别为300MW*2；年利用小时数为6000h/a ；（2）所选发电机组的型号与参数；根据设计书的要求选用的发电机容量为300MW ，选择发出的电压为18KV ，所以选择发电机型号为QFSN-300-2。
2×600MW发电厂电气部分初步设计(自动准同期装置)
引言众所周知,电力行业是国民经济的基础工业,它的发展直接关系到国家经济建设的兴衰成败,因此有“经济要发展，电力应先行”的口号。
电力工业是国民经济的重要行业之一，它为现代工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力，电力系统规划设计及运行的任务是，在国民经济发展计划的统筹安排下，合理开发，利用动力资源，用较少的投资和运行成本，来满足国民经济各部门及人民生活不断增长的需要，提供可靠充足质量合格的电能。
随着经济建设的发展，电力行业也必然要更好的发展,所以发电设备的容量越来越大,而电力行业的自动化程度也越来越高.相应的对系统的安全性,稳定性的要求也越来越高.本次设计的主要任务是设计2×600MW凝气式火力发电厂部分,设计过程中涉及到发电厂电气部分,高电压，继电保护等多门知识。
内容具体介绍如下:1.电气主接线的设计。
2.厂用电设计主要是对厂用电主接线的设计。
3.主要电气设备的选择和校验。
4.主变、发电机保护配置设计。
5.发电机保护设计。
6.自动准同期装置的设计。
现将本次设计的成果作如下介绍:1.毕业设计说明书(包括封面、摘要、目录、符号说明、引言、正文、结论、参考文献、附录、谢辞)2.毕业设计说明书正文(包括主变的选择、参数计算、短路计算、设备选择及校验、主变和发电厂的保护配置)3.主接线图一张（2×600MW发电厂电气主接线），准同期装置图纸一张。
第一章电气主接线设计1.1 主接线的设计原则和要求发电厂电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。
它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数据和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。
它的设计，直接关系着全厂电气设备的选择。
配电装置的布置，继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。
因此，主接线的设计必须根据电力系统、发电厂或变电站的具体情况，全面分析，正确处理好各方面的关系，通过技术经济比较，合理地选择主接线方案。
发电厂电气部分设计
摘要：本设计是对4×600MW总装机容量为2400MW的凝汽式火力发电厂进行电气一次部分及其厂用电高压部分的设计，它主要包括了五大部分，分别为：电气主接线的选择、厂用电设计、短路电流的计算、主要电气设备的选择、完成主接线图与设计说明书。
其中详细描述了短路电流的计算和电气设备的选择，从不同的短路情况进行分析和计算，对不同的短路参数来进行不同种类设备的选择，列出各设备选择结果表。
并对设计进行了理论分析。
最后的设计总图包括主接线，主要电气设备。
关键词：电气一次部分；电气主接线；短路计算；设备选择Abstract:This design is for 4 × 600MW total installed capacity of the electrical powe r plant and a part of the high-pressu-re part of the design of 2400MW of condensing st eam power plant.Itincludes five parts, namely: the calculation of the main electrical co nnection options, power design, short-circuit current, the main electrical equipment se lection, complete the main wiring diagrams and design specification. Which describes in detail the selection of the short circuit current computing and electrical equipment for analysis and calculations from different short circuit, short circuit to different para meters to choose different types of devices, each device listed in the selection result ta ble.Theoretical analysis anddesign.The final master plan includes a main wiring,main electrical equipment.Keywords:Electrical primary part；Electrical main wiring；Short circuit calculations；Equipment selection目录1 电气主接线 (1)1.1 系统与负荷资料分析 (1)1.2 主接线方案的选择 (3)1.3 各接线方式的比较 (7)1.3.1 双母线接线方式的特点： (7)1.3.2 双母带旁路接线方式的特点： (8)1.3.3 一台半断路器接线方式的特点： (8)1.4 主变压器的选择与计算 (10)1.4.1 单元接线的主变压器容量的确定原则 (10)1.4.2 主变压器型式的确定原则 (10)1.4.3 主变压器型式的选择 (11)1.4.4 联络变压器的选择 (12)1.5 厂用电的接线方式和选择 (13)1.5.1 厂用电设计要求： (13)1.5.2 厂用电的电压等级： (13)1.5.3 厂用变压器的选择 (14)1.5.4 厂用电系统中性点接地方式 (15)1.5.5 厂用电接线形式 (15)2 短路电流的计算 (17)2.1 短路计算的一般规则 (17)2.2 短路计算的一般规定和条件 (17)2.3 短路计算过程 (18)3 电气设备的选择 (27)3.1 电气设备选择的一般规则 (27)3.2 电气选择的条件 (27)3.2.1 断路器的种类和形式的选择 (29)3.2.2 隔离开关的种类和形式的选择 (31)3.2.2 互感器的种类和形式的选择 (31)3.2.3 避雷器的种类和形式的选择 (33)3.3 500kV设备选择 (33)3.3.1 500kV断路器的选择 (33)3.3.2 500kV隔离开关的选择 (35)3.3.3 500kV电流互感器的选择 (36)3.3.4 500kV电压互感器的选择 (36)3.3.5 500kV避雷器的选择 (36)3.4 220kV设备选择 (37)3.4.1 220kV断路器的选择 (37)3.4.2 220kV隔离开关的选择 (38)3.4.3 220kV电流互感器的选择 (39)3.4.4 220kV电压互感器的选择 (40)3.4.5 220kV避雷器的选择 (40)3.5 电气设备选择的结果表 (41)4 母线选择及校验 (43)4.1 母线材料及形状的选择 (43)4.2 500KV侧母线选择及校验 (44)4.3 220KV侧母线选择及校验 (45)5 配电装置 (47)5.1 配电装置选择的一般原则 (47)5.2 配电装置的选型和依据 (47)5.3 主接线中设备配置的一般原则 (48)5.3.1 隔离开关的配置 (48)5.3.2 电压互感器的配置 (48)5.3.3 电流互感器的配置 (49)参考文献 (50)致谢 (51)附录I (52)本次设计是在课程设计任务书的基础上，依靠本学期所学的<<电力系统基础>>专业理论知识进行的，翻阅及参考了多种资料，通过本设计树立工程观点，加强基本理论的理解和工程设计基本技能的训练，了解现代大型发电厂的电能生产过程及其特点，掌握发电厂电气主系统的设计方法，并在分析、计算和解决实际工程能力等方面得到训练，为今后从事电气设计、运行管理和科研工作，奠定必要的理论基础。
发电厂课设
目录第一章基本资料及设计任务 (4)1.1 基本资料 (4)1.2 设计任务与要求 (4)第二章电气主接线 (5)2.1 概述 (5)2.1.1 电气主接线设计的重要性 (5)2.1.2 电气主接线设计依据 (5)2.1.3 电气主接线的设计原则 (5)2.2 电气主接线的设计 (6)2.2.1 系统与负荷资料分析 (6)2.2.2 主接线方案的拟定 (7)2.3 变压器的选择与计算 (7)2.3.1 主变压器型式、容量和台数的确定原则 (7)2.3.2 联络变压器的确定原则 (8)2.3.3 变压器的选择与计算 (8)第三章短路电流的计算 (11)3.1 短路计算的条件 (11)3.1.1 基本假设 (11)3.1.2 一般规定 (11)3.2 短路电流的计算方法 (11)3.2.1 等值阻抗图及其化简 (12)3.2.2短路电流计算表 (16)第四章电气设备的选择 (17)4.1 电气设备选择的一般要求 (17)4.2 电气设备选择的一般原则 (17)4.2.1 按正常工作条件选择电器 (17)4.2.2 按短路状态校验 (18)4.2.3 按当地环境条件校核 (18)4.3 电气设备的选择 (19)4.3.1 断路器 (19)4.3.2 隔离开关 (20)4.3.3 电流互感器 (21)4.3.4 电压互感器 (23)第五章课程设计总结 (25)【参考文献】 (26)【附录】 (27)火力发电厂电气部分课程设计【摘要】电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产和消费系统。
本设计主要是针对于中、小型凝汽式的火力发电厂的一次部分而进行的。
它主要包括了四大部分，分别为发电机和变压器的选择、电气主接线的选择、短路电流的计算、主要电气设备的选择。
本设计从理论上证实了该发电厂的实际可行性，其效果达到了设计所预期的要求。
火力发电厂是电力系统的重要组成环节，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行。
2×25MW火力发电厂电气设计(原始资料)
2×25MW火力发电厂电气设计
（一）设计原始资料
1、
图1.总平面布置图
2、电厂规模及机组数据
本电厂属地方小型热电厂，装机容量2×25MW，发电机组采用上海电机厂QF－25－2型汽轮发电机，发电机出口电压6.3kV，厂内设发电机电压配电装置。
距本厂西南侧15km有一220/35kV地区变电所，电厂将发电机电压升高至35kV与电网相连。
已知地区变电所变压器后备保护动作时间为2.5s，其它系统参数见图2。
3、厂用电负荷见表1。
4、自然条件
本厂所在地区的年最高气温为37℃，年平均气温为25℃，年最低气温为-6℃，年最热月平均最高气温为32℃，年最热月平均气温为25℃，年最热月地下0.8m处平均温度为25℃。
年雷暴日数为20。
厂用低压负荷统计
（二）设计的具体任务与要求
1）厂用电负荷计算（要求列表）。
2）电气主接线方案的确定及主变压器台数、容量的选择。
3）厂用电系统设计。
4）三相短路电流计算。
5）主要电气设备的选型。
6）对主要设备的继电保护配置及整定计算。
7）对35kV并网线进行继电保护配置及整定计算*。
8）*直流系统设计。
在完成上述设计计算任务的基础上，要求交出下列资料：1）设计说明书
2）主接线图
3）厂用电接线图（至380/220V低压母线为止）
4）发电机保护回路原理展开图
5）主变压器保护回路原理展开图。
小型火力发电厂设计规范
总则1.0.1 为了在小型火力发电厂（以下简称发电厂）设计中，贯彻国家的基本建设方针、政策，优先实行热电联产，讲求经济效益、社会效益，节约能源，节省工程投资，节约原材料，缩短建设周期；因地制宜地利用煤炭资源，实行综合利用，节约用地、用水，保护环境，执行劳动安全和工业卫生等现行的国家标准的规定，做到符合国情、技术先进、经济合理、运行安全可靠，制订本规范。
1.0.2本规范适用于压力参数为次中压、中压、次高压、单台锅炉额定蒸发量20〜130t/h、供热式汽轮机功率1.5〜12MW凝汽式汽轮机功率3〜25MW勺新建或扩建的燃煤发电厂设计。
1.0.3 确定发电厂的类型，应符合下列规定：1.0.3.1 根据城镇地区热力规划，热电负荷的现状和发展，热力负荷的特性和大小，在经济合理的供热范围内，应建设供热式发电厂。
1.0.3.2 根据城镇地区电力规划，在煤炭资源丰富而交通不便的缺电地区或无电地区，以小水电为主的地区，解决枯水季节电源，具备煤炭来源条件时，应因地制宜地建设适当规模容量的凝汽式发电厂。
1.0.3.3 根据企业规划发展热、电负荷的需要，可建设适当规模的企业自备供热式发电厂。
1.0.4 供热式发电厂机组的选型，应依据“以热定电”的原则，并根据热负荷大小和特性，经技术经济比较后合理确定。
1.0.5 发电厂机组压力参数的选择，宜近期、远期建设统一规划，并宜符合下列规定：1.0.5.1 供热式发电厂单机容量为 1.5MW的机组，宜选用次中压或中压参数；容量为3MW勺机组，宜选用中压参数；容量为6MW勺机组,宜选用中压或次高压参数；容量为6MW以上的机组，宜选用次高压参数。
1.0.5.2 凝汽式发电厂单机容量为3MW勺机组，宜选用次中压参数；容量为6MW及以上勺机组，宜选用中压或次高压参数。
1.0.5.3 在同一发电厂内勺机组，宜采用同一种参数。
1.0.6 发电厂规划装设机组勺台数，供热式发电厂不宜超过6台；凝汽式发电厂不宜超过4 台。
200MW发电厂设计说明书
第一部分说明书第一章原始资料分析1.1 原始资料分析1.1.1 发电厂的性质电厂为凝气式发电厂，本厂的燃料是煤粉。
计划安装三台200MW凝气式火力发电机组。
第一期工程装设二台QFSN—200—2型发电机组，并计划第二期工程安装一台相同容量的机组，每台发电机配置一台670T/H的高温高压锅炉。
该厂以220kV线路与系统联系，本工程220kV的出线共四回，预计将来220kV出现最终为六回。
1.1.2厂用负荷1.1.3 发电厂自然情况夏季最高温度为38度，冬季最低温度为-25度，年平均温度为10度，海拔高750米，厂址附近无严重空气污染，该地区为五级地震区。
1.2 要求设计内容1.2.1 说明书1、主变压器、高压备用变压器及高压厂用变台数、容量、型号、变比等主要技术数据确定。
2、发电厂电气主接线设计。
根据电气主接线基本要求和有关规程，选择两个以上电气主接线方案进行初步比较，选出两个较优主案，进行技术及经济比较，确定最终电气主接线方案。
3、发电厂厂用电电气主接线设计院。
4、短路电流计算。
5、选择电气设备（断路器、隔离开关、母线、电流互感器、电压互感器）。
6、本厂继电保护规划设计。
7、220kV高压配电装置设计。
8、本厂防雷保护设计。
1.2.2计算书1、选择主变压器和高压厂用变容量、台数、变比计算。
2、短路电流计算。
3、选择电气设备计算。
4、防雷保护设计计算。
1.2.3 绘制图纸1、电厂电气主接线图。
2、220kV高压配电装置平面图。
3、220kV高压配电装置断面图。
第二章变压器的选择2.1 主变压器的确定2.1.1主变压器容量及台数的确定1、按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度。
2、按发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷。
2.1.2 主变压器型式的选择1.相数的选择①当不受运输条件限制时，在330kV及以下的发电厂均应选用三相变压器。
②当发电厂与系统连接的电压为500kV时，宜经技术经济比较后，确定选用三相变压器、两台半容量三相变压器或单相变压器组。
发电厂电气一次部分设计(全)
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南华大学电气工程学院毕业设计
2.2.2、变压器容量、台数和型式的确定原则
(1) 单元接线的主变压器容量的确定原则 单元接线时主变压器应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有 10%的裕度来确定。采用扩大单元接线时，应尽可能采用分裂绕组变压器，其容 量亦应按单元接线的计算原则算出的两台机容量之和来确定。 (2) 连接两种升高电压母线的联络变压器的确定原则 联络变压器容量应能满足两种电压网络在各种运行方式下，网络间的有功功 率和无功功率交换，一般不应小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量，以 保证最大一台机组故障或检修时，通过联络变压器来满足本侧负荷的要求；同时， 也可在线路检修或故障时，通过联络变压器将剩余容量送入另一系统。此外，为 了布置和引线方便，通常只设两台，在中性点接地方式准许条件下，以选自耦变 压器为宜。其低压绕组兼作厂用备用电源或无功功率补偿装置。 应根据 300MW 发电机来选择联络变压器，又为了布线方便，只选两台自耦 联络变。 (3) 变压器台数的确定原则 通常与系统具有强联系的大、中型发电厂和重要变电所，在一种电压等级下， 主变压器应不少于 2 台。 考虑到本电厂有 2 台 300MW 发电机，且电厂和系统有较强联系，故 220KV 电压等级接两台主变压器。 (4) 主变压器型式的确定原则 选择主变压器型式时，应从相数、绕组数、绕组接线组别、冷却方式、调压 方式等方面考虑，通常只考虑相数和绕组数以及绕组接线组别。在 330KV 及以下 电力系统，一般都应选用三相变压器。一般当最大机组容量为 125MW 及以下的发 电厂多采用三绕组变压器，对于最大机组容量为 300MW 及以上的发电厂，通常采 用双绕组变压器加联络变压器，当采用扩大单元接线时，应优先选用低压分裂绕 组变压器，这样，可以大大限制短路电流。 综上，该电厂接于 330KV 以下电力系统，变压器相数选三相；又该发电厂最 大机组容量为 300MW，则选双绕组变压器加联络变。110KV 及以上电压等级，变 压器的接线方式为“YN”连接，选常规接线 YN，d11 常规接线。
火力发电厂厂用电设计技术规定(部分公式汇总)数据是随便带的,方便检查错误
常取
cosav 0.8
Sc cosav
e 0.4ຫໍສະໝຸດ 2 、供热式机组的热电厂：二、柴油发电机的选择： （1 ）计算负荷： 换算系数：
( 合集版P479 )
（附录D）
K 0.8 ( 一般取该数值）
每个单元机组事故停机时,可能蛜时运行的保安负荷的额定功率之和 P 100 kW
计算负荷： Sc K P kVA Sc 80 计算负荷的功率因数： 计算负荷的有功功率： （2 ）发电机容量选择：
火力发电厂厂用电设计技术规定
DL /T 5153-2002
一、火力发电厂厂用电率的估算方法：
1 、凝气式发电厂： ( 合集版P472 ) Sc 50 kVA
（附录A）
厂用电计算负荷：
电动机在运行功率时的平均功率因数： 发电机的额定功率： 厂用电率：
e Pe 100 kW Pe 100 %
S2T 16000 kVA Ud% 10.5
一般取0.8
Pt RT 0.034
sin 0.6
S2T
变压器的电抗： 负荷压降阻抗： 电源电压：
Ud% S2T XT 1.1 100 ST
XT 0.059 Z 0.063
Z RT cos XT sin UG 10 kV
变压器高压侧额定电压： 变压器低压侧额定电压：
U1e 10.5 kV U2e 0.38 kV Ui 0.4 kV Ug 0.952 U’2e U2e Ui U’2e 0.95
变压器低压侧母线的基准电压： 电压电压（标幺值）：
UG Ug U1e
变压器低压侧额定电压（标幺值）： 分接开关位置： n 1 分接开关的级电压：
2×300MW火力发电厂电气部分设计
2×300MW⽕⼒发电⼚电⽓部分设计摘要由发电、变电、输电、配电和⽤电等环节组成的电能⽣产与消费系统。
它的功能是将⾃然界的⼀次能源通过发电动⼒装置转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中⼼。
电⽓主接线是发电⼚、变电所电⽓设计的⾸要部分，也是构成电⼒系统的重要环节。
主接线的确定对电⼒系统整体及发电⼚、变电所本⾝的运⾏的可靠性、灵活性和经济性密切相关。
并且对电⽓设备选择、配电装置配置、继电保护和控制⽅式的拟定有较⼤的影响。
电能的使⽤已经渗透到社会、经济、⽣活的各个领域，⽽在我国电源结构中⽕电设备容量占总装机容量的75%。
本⽂是对配有2台300MW汽轮发电机的⼤型⽕电⼚⼀次部分的初步设计，主要完成了电⽓主接线的设计。
包括电⽓主接线的形式的⽐较、选择；主变压器、启动/备⽤变压器和⾼压⼚⽤变压器容量计算、台数和型号的选择；短路电流计算和⾼压电⽓设备的选择与校验; ⼚⽤电动机选择等等。
关键词：发电⼚；变压器；电⼒系统；电⽓设备。
AbstractBy the power generation, substation, transmission, distribution and composition of energy consumption and other aspects of production and consumption systems. Its function is a natural energy through the powerplant into electricity generation, and then the transmission and substation systems and power distribution systems will be supplied to the load center.Main electrical wiring is power plant and substation electrical design of the first part, also constitute an important part of the power system. Determine the main terminal of the power system as a whole and power plants, substations own operation reliability, flexibility and economy are closely related. And selection of electrical equipment, power distribution equipment configuration, relay protection and control of the development have a greater impact. Energy use has penetrated into the social, economic, all areas of life, and in the power structure of the capacity of the total installed capacity of thermal power equipment for 75%. This article is equipped with two sets of 300MW generator in a large part of the initial power plant design, primarily to complete the electrical main wiring design. Including electrical wiring in the form of the main comparison of choice; the main transformer, start / standby transformer and high voltage auxiliary transformer capacity calculation, the number and types of choice sets; short-circuit current calculation and high-voltage electrical equipment selection and validation; and made a transformer .Keywords: power plant; transformer; power system; relay; electrical equipment⽬录第⼀部分设计说明书 (3)前⾔ (3)1.1电⼒系统发展概况 (3)1.2 发电⼚的建设规模 (3)1.3 电⼒系统与本⼚连接情况 (4)1.4电⼚所在地环境⽓象资料 (4)第⼆章发电机主变选择 (4)2.1发电机型号的选择 (4)2.2变压器的选择与计算 (6)第三章电⽓主接线选择 (9)3.1主接线的设计原则与要求 (9)3.2 对原始资料的分析 (9)3.3 拟定可⾏接线⽅案 (10)第四章⼚⽤电的设计 (12)4.1 ⼚⽤电设计的要求 (12)4.2 ⼚⽤负荷的分类 (12)4.3 ⼚⽤电的电压等级 (13)4.4 ⼚⽤电系统中性点接地⽅式 (13)4.5 ⼚⽤电源及其引接 (14)4.6 ⼚⽤电接线形式 (16)4.7 ⼚⽤电负荷的计算 (16)4.8 ⼚⽤电动机的选择 (19)第五章短路电流分析计算： (21)5.1 短路电流计算⽬的及规则： (21)5.2 短路等值电抗电路及其参数计算 (21)5.3 各短路点短路电流计算： (23)第六章电⽓设备的选择 (25)6.1 电⽓设备选择的⼀般原则及短路校验 (25)6.2 主要电⽓设备的选择 (27)1第七章避雷器的选择配置 (41)7.1避雷器的配置原则 (42)7.2避雷器的确定 (42)第⼆部分设计计算书 (43)1.1短路电流计算 (43)1.2⼚⽤电动机⾃起动校验 (49)第⼋章结束语 (51)参考⽂献 (52)2第⼀部分设计说明书前⾔1.1电⼒系统发展概况电能是⼀种清洁的⼆次能源。
小型火力发电厂设计规范
小型火力发电厂设计规范1总则1.0.1 为了在小型火力发电厂(以下简称发电厂)设计中，贯彻国家的基本建设方针、政策，优先实行热电联产，讲求经济效益、社会效益，节约能源，节省工程投资，节约原材料，缩短建设周期；因地制宜地利用煤炭资源，实行综合利用，节约用地、用水，保护环境，执行劳动安全和工业卫生等现行的国家标准的规定，做到符合国情、技术先进、经济合理、运行安全可靠，制订本规范。
本规范适用于压力参数为次中压、中压、次高压、单台锅炉额定蒸发量20～130t/h、供热式汽轮机功率～12MW、凝汽式汽轮机功率3～25MW的新建或扩建的燃煤发电厂设计。
确定发电厂的类型，应符合下列规定：根据城镇地区热力规划，热电负荷的现状和发展，热力负荷的特性和大小，在经济合理的供热范围内，应建设供热式发电厂。
根据城镇地区电力规划，在煤炭资源丰富而交通不便的缺电地区或无电地区，以小水电为主的地区，解决枯水季节电源，具备煤炭来源条件时，应因地制宜地建设适当规模容量的凝汽式发电厂。
根据企业规划发展热、电负荷的需要，可建设适当规模的企业自备供热式发电厂。
供热式发电厂机组的选型，应依据“以热定电”的原则，并根据热负荷大小和特性，经技术经济比较后合理确定。
发电厂机组压力参数的选择，宜近期、远期建设统一规划，并宜符合下列规定：供热式发电厂单机容量为的机组，宜选用次中压或中压参数；容量为3MW的机组，宜选用中压参数；容量为6MW的机组,宜选用中压或次高压参数；容量为6MW以上的机组，宜选用次高压参数。
凝汽式发电厂单机容量为3MW的机组，宜选用次中压参数；容量为6MW及以上的机组，宜选用中压或次高压参数。
在同一发电厂内的机组，宜采用同一种参数。
发电厂规划装设机组的台数，供热式发电厂不宜超过6台；凝汽式发电厂不宜超过4台。
发电厂应按规划容量做总体规划设计。
新建的发电厂根据负荷增长速度,可按规划容量一次建成或分期建设。
当发电厂主控制楼(室)、岸边水泵房土建部分分期施工有困难时，可按规划容量一次建成。
小型火力发电厂设计规范
总则1.0.1 为了在小型火力发电厂(以下简称发电厂)设计中，贯彻国家的基本建设方针、政策，优先实行热电联产，讲求经济效益、社会效益，节约能源，节省工程投资，节约原材料，缩短建设周期；因地制宜地利用煤炭资源，实行综合利用，节约用地、用水，保护环境，执行劳动安全和工业卫生等现行的国家标准的规定，做到符合国情、技术先进、经济合理、运行安全可靠，制订本规范。
1.0.2 本规范适用于压力参数为次中压、中压、次高压、单台锅炉额定蒸发量20～130t/h、供热式汽轮机功率1.5～12MW、凝汽式汽轮机功率3～25MW的新建或扩建的燃煤发电厂设计。
1.0.3 确定发电厂的类型，应符合下列规定：1.0.3.1 根据城镇地区热力规划，热电负荷的现状和发展，热力负荷的特性和大小，在经济合理的供热范围内，应建设供热式发电厂。
1.0.3.2 根据城镇地区电力规划，在煤炭资源丰富而交通不便的缺电地区或无电地区，以小水电为主的地区，解决枯水季节电源，具备煤炭来源条件时，应因地制宜地建设适当规模容量的凝汽式发电厂。
1.0.3.3 根据企业规划发展热、电负荷的需要，可建设适当规模的企业自备供热式发电厂。
1.0.4 供热式发电厂机组的选型，应依据“以热定电”的原则，并根据热负荷大小和特性，经技术经济比较后合理确定。
1.0.5 发电厂机组压力参数的选择，宜近期、远期建设统一规划，并宜符合下列规定：1.0.5.1 供热式发电厂单机容量为1.5MW的机组，宜选用次中压或中压参数；容量为3MW的机组，宜选用中压参数；容量为6MW的机组,宜选用中压或次高压参数；容量为6MW以上的机组，宜选用次高压参数。
1.0.5.2 凝汽式发电厂单机容量为3MW的机组，宜选用次中压参数；容量为6MW及以上的机组，宜选用中压或次高压参数。
1.0.5.3 在同一发电厂内的机组，宜采用同一种参数。
1.0.6 发电厂规划装设机组的台数，供热式发电厂不宜超过6台；凝汽式发电厂不宜超过4台。
200MW地区凝汽式火力发电厂电气部分设计
200MW地区凝汽式⽕⼒发电⼚电⽓部分设计第⼀节原始资料⼀、题⽬：200MW地区凝汽式⽕⼒发电⼚电⽓部分设计⼆、设计原始资料1、设计原始资料：1）某地区根据电⼒系统的发展规划，拟在该地区新建⼀座装机容量为200MW的凝汽式⽕⼒发电⼚，发电⼚安装2台50MW机组，1台100MW 机组，发电机端电压为10.5KV,电⼚建成後以10KV电压供给本地区负荷，其中有机械⼚、钢⼚、棉纺⼚等，最⼤负荷48MW,最⼩负荷为24MW，最⼤负荷利⽤⼩时数为4200⼩时，全部⽤电缆供电，每回负荷不等，但平均在4MW左右，送电距离为3-6KM，并以110KV电压供给附近的化肥⼚和煤矿⽤电，其最⼤负荷为58MW,最⼩负荷为32MW，最⼤负荷利⽤⼩时数为4500⼩时，要求剩余功率全部送⼊220KV系统，负荷中Ⅰ类负荷⽐例为30%，Ⅱ类负荷为40%，Ⅲ类负荷为30%。
2）计划安装两台50MW的汽轮发电机组，型号为QFQ-50-2，功率因数为0.8，安装顺序为#1、#2机；安装⼀台100MW的起轮发电机组，型号为TQN-100-2，功率因数为0.85，安装顺序为#3机；⼚⽤电率为6%，，机组年利⽤⼩时T max=5800。
3）按负荷供电可靠性要求及线路传输能⼒已确定各级电压出现列于下表：4）本⼚与系统的简单联系如下图所⽰：220KV系统220KV 新建电⼚10KV5）计算短路电流资料：220KV电压级与容量为2000MW的电⼒系统相连，以100MVA为基数值归算到本⼚220KV母线上阻抗为0.048，系统功率因数为0.85。
6）⼚址条件：⼚址位于江边，⽔源充⾜，周围地势平坦，具有铁路与外相连。
7）⽓象条件：绝对最⾼温度为400C；最⾼⽉平均温度为260C；年平均温度为10.7；风向以东北风为主。
2、设计基本内容：1）发电⼚电⽓主接线的设计；2）短路电流计算；3）主要电⽓设备选择；4）配电装置规划及设计。
3、设计成果1）设计说明书⼀份2）电⽓主接线图⼀张3）10KV配置图⼀张4）220KV进出线断⾯图⼀张第⼆节对原始资料的分析根据原始资料，本电⼚是中型发电⼚，⽐较靠近负荷中⼼。
2×200MW发电厂电气部分设计
摘要电力工业是国民经济的重要行业之一，它既为现代化工业、农业、科学技术和国防提供必不可少的动力，且和广大人民群众的日常生活有着密切的联系，我国具有丰富的能源资源，发电厂是把各种天然能源，如煤炭、水能、核能等转换为电能的工厂，以满足人民生活的需要。
基于发电厂的重要地位，在建设它之前，就要对它进行合理的规划、设计。
设计时要切合实际、安全适用、技术先进、综合经济效益好。
本次设计共分为七部分。
第一部分是厂用变压器及主变压器的选择。
根据厂用负荷情况对厂用变压器进行选择，然后再选择主变压器。
第二部分是电气主接线和厂用电接线的选择。
电气主接线我“采用双母带旁路接线，以提高供电的可靠性。
厂用电接线按照：按炉分段”原则。
第三部分是短路计算。
短路计算分为三相对称短路电流计算和不对称短路电流计算。
计算方法采用运算曲线法。
第四部分是电器设备的选择。
主要对断路器、隔离开关、电压和电流互感器和母线进行选择。
220KV 侧的母线我选用软导线；从发电机出线端子的主回路母线，自主回路母线引出至厂用高压变压器和电压互感器、避雷器等设备柜的各分支，采用封闭母线。
第五部分是对高压配电装置进行选择。
我选用分相中型。
第六部分是防雷保护设计。
全所共采用八根避雷针进行保护。
第七部分是继电保护及自动装置的配置。
关键词: 断路器, 变压器, 母线。
AbstractElectric power industry is very important in country life.Itsupplies motivit y for our industryagriculture science technique.Wehave weath y resource.Power station makes all kinds of source intoelectricsuch as coal water powernuclear energy.Because it is so important .We should plan it before builting.Itrequires factsaft yadvanced and reasonable.The paper is divided into seven parts.The first :selecting thetransformer of factory and the main transformer.According to the loadof the factory. I can select the transformer of the factory .Then I canselect the main transformer .The second:selecting the main electricalwiring and the wiring of the factory . I select two buses with bybassinthe main wiring .It can enhance the reliabilit y .According to theprinciple of boiler subsection .I select the wiring of factory. The thirdthe count of short circuit current .The count of short circuit currentinclude the s yinmetry of three-phase and uns ymmetry. I select themethod of operation curve .The fouth : selecting the equipment .I selectbreaker insulatorcurrent transformervoltage transformer and selectingthe bus . I use the soft line in the bus of 220KV. Form the high-voltagetransformer and the voltage transformer and the lightning arrest .Iselect the sealed bus.The fifth :selecting the distribution install. Ichoose divided-phase middle install in the high-voltage distributioninstall. The sisth:the design of avoiding thunderbolt .I choose eightneedles using the protection The seventh: the protection of the relay ..Key words :breaker ,transformer ,bus .目录摘要 (I)绪论 (1)第1章概述 (2)1.1概述 (2)1.2本次设计的内容 (2)1.3本次设计的任务 (3)第2章发电厂主变压器的选择 (4)2.1发电厂主变压器台数和容量的确定 (4)2.2主变压器型式的确定和调压方式的选择 (5)2.3主变压器中性点接地方式的选择 (7)第3章电气主接线的设计 (8)3.1设计电气主接线的依据和基本要求 (8)3.2发电厂电气主接线设计 (9)第4章发电厂自用电接线设计 (13)4.1厂用电设计的基本要求和原则 (13)4.2高压厂用变压器的选择 (13)第5章短路电流计算 (17)5.1短路电流计算的目的 (17)5.2短路计算点的确定及短路电流的计算 (18)第6章载流导体和电气设备的选择及校验 (20)6.1电气设备的选择原则 (20)6.2导体的选择及校验 (21)6.3高压断路器和隔离开关的选择及校验 (25)6.4互感器的选择及校验 (29)第7章发电机—变压器组保护的特点及其配置 (37)7.1发电机—变压器组保护的特点 (37)7.2发电机—变压器组保护的配置 (38)第8章发电厂防雷规划 (39)8.1发电厂的防雷保护概述 (39)8.2发电厂防雷措施 (39)第9章展望 (41)致谢 (43)参考文献 (44)附录 (45)绪论随着社会的发展，电能被日益广泛的应用于工农业生产以及人民的日常工作中。
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目录1 选题背景 (1)1.1 概念解释 (1)图1-1 凝气式汽轮机发电厂电能生产过程示意图 (1)1.2 资料分析 (1)1.3 指导思想 (2)2 方案论证 (2)2.1 主接线方案设计原理与选择 (2)2.1.1 主接线原理 (2)2.1.2 主接线方案选择 (3)2.2 主变压器设计方案的原理与选择 (5)2.2.1 主变压器原理 (5)2.2.2 主变压器方案选择 (6)2.3 短路电流计算 (7)2.3.1 短路电流计算的目的 (7)2.3.2 短路电流计算的条件 (7)2.3.3 短路电流的计算过程 (8)2.4 电气设备的选择 (10)2.4.1 电气设备选择的一般条件 (10)2.4.2 断路器和隔离开关的选择和校验 (11)3 总结与体会 (14)1 选题背景1.1 概念解释火力发电厂简称火电厂，是利用煤炭、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，其能量的转换过程是：燃料的化学能—热能—机械能—电能。
火电厂按原动机分为凝汽式汽轮机发电厂、燃气轮机发电厂、内燃机发电厂和蒸汽-燃气轮机发电厂等。
我国火电厂所使用的燃料主要是煤炭，且主力电厂是凝气式汽轮机发电厂。
其生产过程可分为三个阶段，称为燃烧系统、汽水系统和电气系统。
我这次要设计的就是小型凝气式汽轮机火力发电厂的电气部分。
凝气式汽轮机火力发电厂生产过程示意图如下图所示。
图1-1 凝气式汽轮机发电厂电能生产过程示意图1.2 资料分析原始资料如下：(1)、发电机数据：型号:QFS-15-2, 参数: PN=15MW, UN=10.5kV, IN=1031A, cosø=0.8, X″=0.141(2)、发电厂与系统连接情况：本电厂通过一条35kV线路与系统相连（系统电抗标么值为0.5，基准容量100MW，基准电压为平均额定电压）。
(3)、负荷情况：发电机机压负荷：最大负荷18MW，最小负荷12MW，平均功率因数cosø=0.8，最大负荷利用小时数Tmax=5500小时，共8回线，每回线最大输送功率2MW。
(4)、电厂厂用电率9％，厂用高压采用6kV供电。
(5)、环境条件：年最高气温40℃，最低气温-8℃，最热月平均气温33℃；海拔高度520m；非污染地区；主导风向：西北风。
资料分析如下：（1）工程情况：本发电厂是小型凝汽式火力发电厂，设计只有一个机组单机容量平均为15MW。
最大负荷利用小时数达5500h，由于年利用小时数直接影响着主接线设计，由此可见其承担基荷为主，则其相应的主接线应以供电可靠为主选择接线形式。
（2）电力系统情况：由资料可以看出此小型凝汽式火力发电厂以承担着基荷为主，基本上是自带负荷，且设备利用率较高，靠近负荷中心，应该为某企业或某地自备发电厂；只是将剩余功率送入系统，对系统的作用及影响不大；而且根据国家相关政策本电厂没有发展潜力，为节能减排，此电厂会被关停。
（3）负荷情况：由于与负荷中心靠近，所以本电厂发出的电基本上都供给附近负荷使用，电压等级及容量较小，但出线回路较多，可见其设备利用率较高。
1.3 指导思想电气主接线简称主接线，又称为电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。
代表了发电厂和变电站高电压、大电流的电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。
因此电气主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合考虑各个方面的因素，应满足可靠性、灵活性、经济性三方面。
电气主接线的设计伴随着发电厂或变电站的整体设计进行。
按国家规定，发电厂和变电站基本建设的程序一般分为初步可行性研究、可行性研究、初步设计、施工图设计四个阶段。
2 方案论证2.1 主接线方案设计原理与选择2.1.1 主接线原理（1）单元接线单元接线是无母线接线中最简单的形式，也是所有主接线基本形式中最简单的一种。
主要优点：接线简单、开关设备少、操作简便、以及因不设发电机电压级母线，而在发电机和变压器之间采用封闭母线，使得发电机和变压器低压侧短路的几率和短路电流相对于具有发电机电压级母线时有所减小。
（2）单母线接线优点：接线简单，操作方便，设备少、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。
而缺点是可靠性差。
母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止运行；调度不方便，电源只能并列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。
所以这种接线形式一般只用在发电机容量小、台数较多而负荷较近的小型电厂和出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。
（3）单母线分段接线单母线用分段断路器QFD进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性，不致使重要用户停电；但这种接线当进出线较多或需要对重要负荷采用两条出线供电时，增加了出线数目，且常使架空线交叉跨越，使整个母线系统的可靠性受到限制；适用范围：在具有两回进线电源的条件下，采用单母线分段接线比较优越。
（4）双母线接线双母线接线有两组母线，并且可以相互备用，两组母线之间的联络，通过母线联络断路器QFC来实现。
具有供电可靠、调度灵活、扩建方便的优点，与单母线接线相比，投资有所增加，但使运行的可靠性和灵活性大为提高。
其缺点是：当母线故障或检修时，需将隔离开关进行倒闸操作，容易发生误操作事故，需在隔离开关和断路器之间装设可靠的联锁装置，对运行人员的要求比较高；2.1.2 主接线方案选择根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，根据对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等的不同考虑确定出两个接线方案如下：(1) 发电机出口就带有负载，且有8回出线，最小负荷达到12MW，大量供电给近区负荷，所以单元接线在此不适用，主接线必须设置发电机电压母线；(2) 此发电厂只装有一台发电机，且容量只有15MW，靠近负荷中心，属于企业自备发电厂或某小地区自用电厂，多数情况下发出的电能只供给附近负荷，送入系统的很少，所以对可靠性要求不是很高，主接线只考虑单母线、单母线分段、或双母线接线形式；(3) 由于只有一台发电机，所以在此电厂单母线分段接线不适用；(4) 通过原始资料分析，该电厂只是将很少的一部分剩余电能送入系统，所以只考虑用一台主变压器；通过各方面的分析考虑拟定出如下两种方案供选择：方案一发电机出口母线采用单母线接线形式，电气主接线如图2-1所示图2-1方案二发电机出口母线采用双母线接线形式，电气主接线如图2-2所示图2-2 双母线主接线图对两方案进行综合比较可以看出：单母线接线简单清晰，使用设备少，经济性比较好。
且运行经验表明，误操作是造成系统故障的重要原因之一，所以主接线简单，操作人员发生误操作的可能性小；所以其适用于发电机容量小而负荷较近的电厂。
双母线接线供电可靠，两个母线可以互为备用，但当母线故障或检修，进行倒闸操作时，容易发生误操作事故，对运行人员要求高。
同时与单母线接线形式相比增加了一条母线和一台母联断路器的投入，投资较大。
通过对原始资料的分析表明：此电厂容量小，只供近区负荷使用，所以在可靠性的基础上，经济性是最重要的；通过对两种主接线的可靠性、灵活性和经济性等各方面的综合考虑，最终确定方案一为设计方案。
2.2 主变压器设计方案的原理与选择2.2.1 主变压器原理在发电厂和变电站中，用来向电力系统和用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本厂用电的变压器，称为厂用变压器。
变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。
如果变压器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选得小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者会满足不了电站负荷的需要，这在技术上是不合理的。
2.2.2 主变压器方案选择主变压器容量的选择此小型电厂具有发电机电压母线，应考虑一下因素：（1）接在母线上的发电机处于满载状态而母线负荷（包括厂用电）最小时能将全部剩余功率送入系统；（2）发电机开机容量最小、母线负荷最大时。
主变压器应具有从系统倒送功率的能力，以满足发电机电压母线是最大负荷的要求。
主变压器台数的选择具有发电机电压母线的发电厂，通常接的小型机组，按照“以热定电的运行方式，坚持自发自用”的原则，严格限制上网电量，为确保对发电机电压上的负荷供电可靠性，接于母线上的变压器不少于2台；对于小型电厂，可只装1台主变压器与电力系统构弱连接。
(1) 主变压器型号的选择主变压器型号的选择应尽量考虑采用低损耗、高效率的变压器。
同时也要考虑变压器绕组耦合方式、相数、冷却方式、绕组数、绕组导线材质及调压方式等。
根据原始资料分析，相关计算如下：可以得出送入系统的最大容量为：所以主变压器的容量选择：MVA S S N 6875.2%110max =≥经过综合考虑，主变压器的型号选为35/25007-SL 主要技术参数如下表表2-1 35/25007-SL 型变压器技术参数同时，对厂用变压器选择过程如下：最终厂用变压器的型号选为10/20007-SL 主要技术参数如下表：表2-2 10/20007-SL 型变压器技术参数2.3 短路电流计算2.3.1 短路电流计算的目的在发电厂和变电所电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节，其计算的目的主要有以下几个方面：(1) 选择电气设备。
在选择各种电气设备时，需要计算出可能通过电气设备的最大短路电流及其产生的电动力效应及热效应，以便检验电气设备的动稳定性和热稳定性；(2) 配置和整定继电保护装置。
系统中应配置哪些继电保护以及参数整定，都必须对电力系统各种短路故障进行计算分析；(3) 选择限流电抗器。
当短路电流过大时，会造成设备选择困难或不经济，这时可在供电线路中串接电抗器来限制短路电流。
通过短路电流的计算，决定是否使用限流电抗器，并确定所选电抗器的参数；(4) 确定供电系统的接线和运行方式。
供电系统的接线和运行方式不同，短路电流的大小也不同。
只有在计算出在某种接线和运行方式下的短路电流，才能判断这种接线及运行方式是否合理；(5) 设计屋外高压配电装置时，需按短路电流为依据；接地装置的设计，也需用短路电流。
2.3.2 短路电流计算的条件验算导体和电器时所用短路电流，一般有以下规定:(1) 计算的基本情况(a)电力系统中所有电源均在额定负荷下运行：(b)所有同步电机都具有自动调整励磁装置(包括强行励磁)；(c)短路发生在短路电流为最大值的瞬间；(d)所有电源的电动势相位角相同：(e)应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。
对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。