東北電力大學電氣工程畢業(yè)設計申優(yōu)

1、,電力系統(tǒng)規(guī)劃及發(fā)電廠變電所設計,畢業(yè)設計答辯,姓名：李寧坤學號：1003580515班級:電自1013指導老師：趙珩,電力系統(tǒng)規(guī)劃及發(fā)電廠變電所設計,,電源規(guī)劃,,,,,,,,,,電網(wǎng)規(guī)劃,,主接線的設計,變壓器的選擇,,短路計算,電氣設備的選擇,潮流計算,發(fā)電廠專題設計,電壓調(diào)整,防雷保護,,,第一章：電源規(guī)劃,,分析原始負荷資料,,裝機容量,,變電所負荷,,,,機壓負荷,近區(qū)負荷,系統(tǒng)吸收,,綜合用電負荷,綜合供電負荷,,綜

2、合發(fā)電負荷,,負荷備用,國民經(jīng)濟備用,事故備用,檢修備用,,,,總裝機1035MW 4臺200MW2臺50MW機組3臺45MW機組,,第二章：電網(wǎng)規(guī)劃,電網(wǎng)設計的基本原則：,1、可靠性 滿足向用戶安全供電的要求，防止大面積的停電2、靈活性 考慮到遠景發(fā)展便于過渡；調(diào)度的靈活3、經(jīng)濟性 投資小，占地面積小，電能損耗小,,相互之間可能是相互矛盾的,電網(wǎng)設計的過程：,1、電壓等級的確定,2、方案初選,（1）線路長度,,單回線：距離*

3、1.1,雙回線：距離*1.1*1.85,（2）斷路器個數(shù),,橋形接線：3個,單回線：出線數(shù),雙回線：出線數(shù)+1,3、初選結(jié)果,方案一：,方案二：,4、導線截面積的選擇與校驗,1、按經(jīng)濟電流密度,Sj=Imax/J,Tmax=4500h J=1.15A/mm2,2、按允許載流量校驗,計算導線實際工作的最大工作電流,3、電暈校驗,線路的最高工作電壓要小于導線的起暈電壓,4、機械強度校驗,5、電壓損失校驗,導線截面積不得小于35mm2,,

4、兩種方案的導線型號：LGJ-240,5、技術(shù)經(jīng)濟比較,斷路器投資,年運行費,,由抵償年限法計算得：方案一：Z1=31090.1萬元 U1=3698.9萬元方案二：Z1=27918.6萬元 U1=3556.3萬元Z1>Z2; U1>U2 故選擇方案二,第三章：主接線設計,主接線的形式： 有母線：單母線 雙母線 單母分段帶旁路 雙母分段帶旁路 一臺半斷路器接線 雙母線雙斷路器接線

5、 無母線： 橋形接線 角形接線 單元接線,1、火電廠的主接線： （1）10KV側(cè)機壓母線,考慮到有兩臺50MW機組，且存在機壓母線，綜合考慮采用雙母三分段接線,第三章：主接線設計,（2）220KV側(cè)主接線 高壓側(cè)共八回出線，六回進線故亦采用雙母三分段接線。200MW機組采用單元接線，為檢修調(diào)試方便在發(fā)電機變壓器之間裝設了可拆卸連接點。,第三章：主接線設計,2、水電廠主接線,水電廠有3臺45MW

6、機組，基于水電廠可靠性經(jīng)濟性合理性考慮，水電廠采用五角星接線。,第三章：主接線設計,4、變電所主接線設計,,（1）變電所1、2出線為兩回一般采用橋形接線，且線路較長，穿越功率較小故采用內(nèi)橋接線。,（2）變電所3是環(huán)網(wǎng)的一個節(jié)點，故穿越功率較大，所以采用外橋接線。,（3）變電所4地理位置非常重要，四回出線分別于火電廠水電廠連接，故采用雙母線接線。,第四章：變壓器的選擇,1、相數(shù)的選擇 330KV以下的電力系統(tǒng)在不受運輸條件限制是

7、，選用三相變壓器。本設計均采用三相變壓器。,2、繞組的選擇 因本設計中只有兩個電壓等級，所以均選擇雙繞組變壓器。,3、火電廠機壓母線上變壓器容量和臺數(shù)的確定原則,,（1）發(fā)電機全部投入運行，扣除最小機壓負荷和廠用電，主變可將機壓母線所剩功率送入系統(tǒng)。 （2）當最大一臺發(fā)電機檢修時，為保證機壓負荷，滿足其倒送功率。（3）兩臺主變其中一臺，退出運行時，另一臺可輸送剩余功率的70%。,第四章：變壓器的選擇,4、單元接線主變壓器

8、選擇,其容量按發(fā)電機額定容量扣除機組廠用電后，留有10%的裕度來確定。,5、變電所變壓器設計有關(guān)規(guī)程,（1）當一臺主變退出運行時，其余主變應能輸送剩余負荷的70%-80%（2）當一臺主變停運時，其余主變在計及過負荷時間內(nèi)，滿足對重要負荷供電。,第五章、短路計算,1、短路計算的目的 （1）選擇高壓電器或?qū)@些設備進行校驗 （2）評價并確定網(wǎng)絡方案，研究限制短路電流的措施。 （3）分析計算送電線路

9、對通訊設備的影響。,2、短路電流的計算條件 （1）正常工作時，系統(tǒng)三相對稱,（2）所有電源的電動勢相角相同（3）短路發(fā)生在短路電流最大時刻（4）各元件電阻與線路電容均不計,3、運算曲線求短路電流的步驟,,將標幺值轉(zhuǎn)化為有名值，計算相應沖擊電流,4、短路計算結(jié)果,第六章：電氣設備選擇,1、電氣設備選擇的原則,（1）按正常條件選擇 a.類型和形式的選擇 根據(jù)設備的安裝地點確定戶外型戶內(nèi)型普通型防污型成套型裝配

10、型等 b.額定電壓 不小于裝設地點的電路額定電壓 c.額定電流 不小于最大持續(xù)電流,（2）按短路條件進行校驗,a.按熱穩(wěn)定性校驗 即最嚴重情況短路時發(fā)熱應大于設備允許發(fā)熱。b.動穩(wěn)定性校驗 即最嚴重短路情況下的沖擊電流小于設備允許的動穩(wěn)定電流,2、高壓斷路器的選擇,,一般6KV-35KV選用真空少油斷路器，35KV-500KV采用SF6斷路器。,,,Un不小于UNSIN不小于ImaxINbr>I

11、0S,熱穩(wěn)定校驗It2t>QK動穩(wěn)定校驗ies>ish,3、隔離開關(guān)的選擇,Un不小于UNSIN不小于Imax,熱穩(wěn)定校驗It2t>QK動穩(wěn)定校驗ies>ish,4、電流互感器的選擇,1、種類的選擇 根據(jù)安裝地點選擇屋內(nèi)或屋外，根據(jù)安裝方式選擇支持式裝入式和穿墻式。6-20KV屋內(nèi)配電裝置的電流互感器一般采用澆注絕緣型，35KV及以上配電裝置的電流互感器采用油浸瓷箱式。,2、選擇條件

12、 額定電壓不得低于安裝回路的額定電壓。 額定電流不小于回路最大持續(xù)工作電流。,為保證準確級，最大工作電流應接近額定電流。 電流互感器的二次側(cè)額定電流可根據(jù)二次回路的要求選用5A或1A。,,規(guī)定二次負荷變化范圍，一次電流為額定時的最大電流誤差百位數(shù)。,4、電壓互感器的選擇,1、種類和型式選擇,6—20KV屋內(nèi)配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器。 35—110KV配電裝置中一般采用

13、油浸絕緣式的電磁式電壓互感器。 220KV及其以上的配電裝置中，當準確級滿足要求時，一般采用電容式電壓互感器。,PT一次側(cè)額定電壓應滿足電網(wǎng)電壓要求，二次側(cè)額定電壓已標準化為100V，具體的數(shù)值與它的相數(shù)與接線方式有關(guān)。,,準確級即在規(guī)定的一次電壓和二次負載變化范圍內(nèi)，負荷功率因數(shù)為額定時，最大電壓誤差百分數(shù)。,5、限流電抗器的選擇,,,按額定電壓額定電流選擇：額定電壓不低于網(wǎng)絡額定電壓；額定電流不小于回路最大持續(xù)工作電流，分

14、段電抗器按最大一臺發(fā)電機額定電流的50%-80%。,熱穩(wěn)定校驗:計算出流過電抗器的0s 2s 4s短路電流，算出Qk,動穩(wěn)定校驗:計算出沖擊電流,,母線殘壓校驗：計算流過電抗器的電流，算出電抗器電壓降落的百分數(shù)，其值應大于60%,6、設備選擇結(jié)果,6、設備選擇結(jié)果,,第七章、潮流計算,1,,潮流計算的目的,潮流計算的目的是在給定某種運行條件和系統(tǒng)接線方式下，闡明電網(wǎng)各部分的運行狀態(tài)。如變電所母線電壓，負荷功率及功率損耗。對于確定電

15、網(wǎng)運行方式，分析電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性，潮流計算是這些問題的基礎。,2,潮流計算的內(nèi)容,,潮流計算分為手算潮流和機算潮流。手算法物理概念清晰，用于計算簡單的電力網(wǎng)絡；機算潮流即解非線性微分方程組，快速精準，但物理概念不明顯。,1、手算潮流,計算各元件 參數(shù),繪制等值電路,設火電廠高壓母線為平衡節(jié)點242kv 相角為零,系統(tǒng)為PV節(jié)點其他為PQ節(jié)點,設各節(jié)點電壓為220kv計算功率損耗,再由計算所得首端功率

16、及首端電壓計算電壓降落,然后在此計算功率損耗迭代多次,前推回代,2、計算機計算潮流,,,計算機計算潮流的數(shù)學模型是一組非線性代數(shù)方程，是由節(jié)點電壓方程演變來的。,,節(jié)點分類：PV節(jié)點 PQ節(jié)點 平衡節(jié)點 本設計選擇火電廠高壓側(cè)為平衡節(jié)點，水電廠、系統(tǒng)、機壓母線為PV節(jié)點，四個變電所為PQ節(jié)點。,,計算程序所用的矩陣參數(shù): B1為支路參數(shù)：支路首端號，支路末端號，支路阻抗，支路對地導納，支路變比，折算到哪側(cè)的標志,,B2為節(jié)

17、點參數(shù)：節(jié)點所接發(fā)電機功率，節(jié)點的負荷功率，節(jié)點電壓的初值，PV節(jié)點U的給定值，節(jié)點無功補償容量，節(jié)點分類標號,第八章、電壓調(diào)整與無功平衡,無功電源：發(fā)電機電容器和調(diào)相機靜止補償器和靜止調(diào)相機,無功平衡：無功電源供應的無功功率等于無功負荷加變壓器無功損耗加線路無功損耗減去線路電容無功,無功功率平衡和系統(tǒng)電壓水平的關(guān)系可知，當系統(tǒng)無功功率充足時電壓水平較高。,電壓調(diào)整:,,調(diào)整的必要性： 電壓較低時:發(fā)電機的定子電流

18、將因其功率角的增大而增大，為使定子繞組不置過熱，從而減少發(fā)電機出力。 電動機轉(zhuǎn)差率增大，電流將增大，溫升增加，效率降低，壽命降低。 電爐的有功功率與電壓成正比，影響產(chǎn)量。 電壓過高時：絕緣受損，壽命縮短。,電壓管理:,中樞點管理方式：,順調(diào)壓,逆調(diào)壓,常調(diào)壓,1.0UN—1.05UN,1.025UN-1.075UN,1.02UN-1.05UN,電壓調(diào)整措施：,1、改變發(fā)電機機端電壓 供電

19、線路不長，線路上電壓損失不很大，一般借調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁調(diào)壓。,2、借改變變壓器變比調(diào)壓 系統(tǒng)中無功功率不缺乏，采用改變變壓器變比調(diào)壓。,3、借補償設備調(diào)壓 無功不足時，可增設電容器，調(diào)相機，靜止補償器。,電壓調(diào)整措施: 冬季最?。?變電所1、4：+2.5% 夏季故障：變電所3：-2.5%無功補償20Mvar 冬季故障：變電所3：-5%無功補償30Mvar,繼電保護配置,220KV輸電線路

20、保護：,第一套保護:光纖差動保護（主保護）相間距離保護 零序電流保護（后備保護）綜合自動重合閘裝置,第二套保護：高頻保護（主保護）相間距離保護 接地距離保護（后備）綜合自動重合閘裝置,220KV變壓器保護：,主保護： 瓦斯保護 第一縱差保護（二次諧波制動原理） 第二縱差保護

21、（間斷角鑒別原理）,后備保護： 復合序電壓啟動的過電流保護 零序電流保護 過負荷保護 過勵磁保護,發(fā)電機保護：不完全縱差動保護（相間與匝間短路）單元件橫差保護（匝間短路）零序電壓構(gòu)成的發(fā)電機定子繞組單相接地保護三次諧波電壓構(gòu)成的定子

22、繞組單相接地保護負序電流保護勵磁回路一點兩點接地保護失磁保護 逆功率保護 低頻保護 斷水保護,第九章 、廠用電設計,1、廠用電： 電動機及全廠的運行操作檢修、照明用電都屬于廠用負荷，這些總的負荷即位廠用電。廠用電的可靠性對電力系統(tǒng)的安全運行非常重要，提高廠用電可靠性，可使電廠無故障運行。,2、廠用電源與備用電源高壓廠用工作電源的引接：（1）當主接線具有發(fā)電機機壓,母線時，高壓廠用工作電源

23、一般由該機組所連接的母線段上引接。本設計50MW機組的廠用電即引接自機壓母線。（2）當發(fā)電機與主變壓器為單元接線時，則高壓廠用電從該單元主變壓器的低壓側(cè)引接。本設計200MW機組廠用電即引自主變低壓側(cè)。備用電源： 備用電源引自高壓母線。,第九章 、廠用電設計,3、廠用主接線確定 火電廠的高壓廠用母線采用 “按爐分段”，將高壓廠用母線按鍋爐臺數(shù)分為若干獨立段。本設計有4臺200MW機組，兩臺50MW機組，故采用每爐兩段，由分裂

24、繞組變壓器供電。,設置高壓公用負荷母線段，將全廠公用負荷分別接在公用廠用母線段上，公用負荷集中，無過渡問題，各單元機組獨立性強，便于各機組在公用廠用母線段的清掃。,4、廠用變壓器的選擇 廠用電率按8%計算，廠用變壓器按廠用電容量留10%裕度來選擇。,第九章 、廠用電設計,5、短路計算 短路點的選擇：200MW廠用變6KV側(cè)D1；50MW廠用變6KV側(cè)D2；備用變6KV側(cè)D3。,6、高壓開關(guān)柜,第十章 防雷保護,一、對直

25、擊雷的防護措施通常是裝設避雷針或避雷線。避雷針高于被保護物體。其作用是吸引雷于自身，并將雷電流泄入大地，從而使避雷針附近的物體得到保護。,二、避雷針保護范圍 1、單支避雷針 當Hx>h/2時，rx=(h-hx)p 當Hx<h/2時， rx=(1.5h-2hx)p rx—避雷針在hx水平面上的保護范圍,h—避雷針高度P—避雷針高度影響系數(shù)H<30m

26、,p=1;30m<h<120m,p=5.5/h,２、雙針等高避雷針　　（１）確定兩針外側(cè)保護范圍的方法與單針避雷針相同。　　（２）兩針間的保護范圍可通過兩針頂點及保護范圍上部邊緣的最低點Ｏ的圓弧來確定。,第十章 防雷保護,Ｏ點高度h0。h0=h-D/7P高度hx的平面保護范圍一側(cè)寬度為bx,可按下式計算：bx=1.5h0-2hx,,3、多支等高避雷針 （1）將多支避雷針組成的多邊形分成若干個三角形，劃分是必須

27、是相鄰的三支 （2）若在三角形內(nèi)被保護物最大高度hx的水平面上各相鄰避雷針保護范圍內(nèi)的外側(cè)寬bx大于零，則曲線所圍的平面得到保護。 （3）外側(cè)保護范圍分別按兩支等高針的方法確定。,第十章 防雷保護,保護范圍的確定： 火電廠有8回出線，6回進線，2個母聯(lián)間隔，2個電壓互感器間隔，1個分段間隔共19個間隔，每個間隔14米，其保護范圍長為：19*14=266米寬為：76米。,本設計所采用的避雷針高度為15米