3×100-MW火力发电厂电气部分设计

《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。

目录前言第一章电气主体接线的方案论证及设计-------------------------------------第一节6~220KV主接线------------------------------------------------------------------ 第二节主接线设计------------------------------------------------------------------------- 第三节主变压器和发电机中心点接地方式-------------------------------------------第二章厂用电接线设计--------------------------------------------------------------第一节厂用电接线总的要求------------------------------------------------------------- 第二节厂用电压等级---------------------------------------------------------------------- 第三节厂用母线分段---------------------------------------------------------------------- 第四节高压厂用工作电源引线方式---------------------------------------------------- 第五节厂用备用电源的相关设计-------------------------------------------------------第三章火力发电厂的主要设备---------------------------------------------------- 第四章火力发电厂短路电流计算------------------------------------------------第一节110~220KV系统短路电流的计算--------------------------------------------- 第二节6KV厂用电系统的短路电流的计算------------------------------------------第五章火电厂一次设备的选择---------------------------------------------------第一节电气一次设备的选择与校验--------------------------------------------------- 第二节导体的设计------------------------------------------------ 第三节电压互感器和电流互感器的选择------------------------------第六章火电厂防雷与接地规划----------------------------------第七章继电保护------------------------------------------------------------------------第一节概述-------------------------------------------------------------------------------- 第二节发电机的继电保护--------------------------------------------------------------- 第三节变压器的磁电保护--------------------------------------------------------------- 第四节母线的继电器保护---------------------------------------------------------------第八章仪表规划----------------------------------------------------------------------- 后记--------------------------------------------------------------------------------------------- 参考文献毕业设计任务书年月日第一章电气主体接线的方案论证及设计发电厂的电气主接线是高压电器设备通过接线组成的汇集分配和输送电能的电路。

第三章火力发电厂的主要设备一、发电机发电机是电厂的主要设备之一，它同锅炉和汽轮机称为火力发电厂的三大主机，目前电力系统中的电能几乎都是由同步发电机发出的。

根据电力系统的设计规程，在125MW以下发电机采用发电机中性点不接地方式，本厂选用发电机型号为QFN—100—2及参数如下：型号含义：2-----------------2极100-------额定容量N------------氢内冷F-------------发电机Q------------汽轮机P e =100MW；U e=10.5；I e=6475A；cosϕ=0.85；X d〞=0.183S30=P30/ cosϕ= P e/ cosϕ=100000KV A/0.85=117647.059 KV A二、电力变压器的选择电力变压器是电力系统中配置电能的主要设备。

电力变压器利用电磁感应原理，可以把一种电压等级的交流电能方便的变换成同频率的另一种电压等级的交流电能，经输配电线路将电厂和变电所的变压器连接在一起，构成电力网。

在满足技术要求的前提下，优先采用较低的电厂,以获得较高的经济效益。

由设计规程知：按发电机容量、电压决定高压厂用电压，发电机容量在100~300MW，厂用高压电压宜采用6 KV，因此本厂高压厂用电压等级6 KV。

ⅱ、厂用变压器容量确定由设计任务书中发电机参数可知，高压厂用变压器高压绕组电压为10.5KV，而由ⅰ知，高压厂用变压器低压绕组电压为6 KV，故高压厂用变压器应选双绕组变压器。

ⅲ、厂用负荷容量的计算,由设计规程知：给水泵、循环水泵、射水泵的换算系数为K=1；其它低压动力换算系数为K=0.85；其它高压电机的换算系数为K=0.8。

厂用高压负荷按下式计算：S g=K∑PK——为换算系数或需要系数∑P——电动机计算容量之和S g =3200+1250+100+(180+4752+5502+475×2+826.667+570+210) ×0.8=?KV A低压厂用计算负荷：S d=(750+750)/0.85=? KV A厂用变压器选择原则：(1)高压厂用工作变压器容量应按高压电动机计算负荷的110℅与低压厂用电计算负荷之和选择，低压厂用工作变压器的容量留有10℅左右的裕度；(2)高压厂用备用变压器或起动变压器应与最大一台（组）高压厂用工作变压器的容量相同。

目录摘要 ............................................................................................................................... - 2 -1 绪论 ............................................................................................................................... - 3 -1.1 设计任务的内容 ................................................................................................ - 3 -1.2 设计的目的 ........................................................................................................ - 3 -1.3 设计的原则 ........................................................................................................ - 3 -2 主接线方案的确定 ....................................................................................................... - 4 -2.1 主接线方案拟定 ................................................................................................ - 4 -2.2 主接线方案 ........................................................................................................ - 4 -2.3 主接线方案确定 ................................................................................................ - 6 -3 厂用电的设计 ............................................................................................................... - 7 -3.1 厂用电源选择 .................................................................................................... - 7 -设计总结 ........................................................................................................................... - 8 -参考文献 ........................................................................................................................... - 9 -在高速发展的现代社会中，电力工业在国民经济中的作用已为人所知，不仅全面的影响国民经济及其它部门的发展，同时也极大地影响人们的物质和文化生活水平的提高。

目录前言 (1)摘要及关键词 (2)第1章主接线的设计 (3)1．1 发电机台数和参数的确定 (3)1．2 变压器台数和参数的确定 (3)1．3 厂用电的设计的确定 (4)1．4 220kV主接线的设计 (6)第2章短路电流计算点的确定和短路计算结果 (9)2．1短路电流计算点的确定 (9)2．2短路电流计算 (9)2．3 短路电流计算结果 (16)第3章主要电气设备的配置和选择 (16)3．1主要电气设备的配置 (16)3．2主要电气设备的选择 (17)第4章所选电气设备的校验 (21)4．1 断路器的校验 (22)4．2 隔离开关的校验 (23)4．3 电流互感器的校验 (23)4．4 母线的校验 (25)第5章继电保护的配置和考虑 (25)5．1概述 (25)5．2发电机保护配置 (27)5．3变压器的保护配置 (29)结论 (30)谢辞 (31)参考文献 (32)附录一所选设备一览表 (33)附录二电气主接线 (35)前言毕业设计是我们在校期间最后一次综合训练，它将从思维、理论以及动手能力方面给予我们严格的要求。

使我们综合能力有一个整体的提高。

它不但使我们巩固了本专业所学的专业知识，还使我们了解、熟悉了国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则以及各种图形、符号。

它将为我们以后的学习、工作打下良好的基础。

能源使社会生产力的重要基础，随着社会生产的不断发展，人类使用能源不仅在数量上越来越多，在品种及构成上也发生了很大的变化。

人类对能源质量也要求越来越高。

电力使能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位，是实现国家现代化的战略重点。

电能也是发展国民经济的基础，使一种无形的、不能大量存储的二次能源。

电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同时瞬间完成的，须随时保持功率平衡。

要满足国民经济发展和要求，电力工业必须超前发展，这是世界发展规律。

因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。

第三章火力发电厂的主要设备一、发电机发电机是电厂的主要设备之一，它同锅炉和汽轮机称为火力发电厂的三大主机，目前电力系统中的电能几乎都是由同步发电机发出的。

根据电力系统的设计规程，在125MW以下发电机采用发电机中性点不接地方式，本厂选用发电机型号为QFN—100—2及参数如下：型号含义：2-----------------2极100-------额定容量N------------氢内冷F-------------发电机Q------------汽轮机P e =100MW；U e=10.5；I e=6475A；cosϕ=0.85；X d〞=0.183S30=P30/ cosϕ= P e/ cosϕ=100000KV A/0.85=117647.059 KV A二、电力变压器的选择电力变压器是电力系统中配置电能的主要设备。

电力变压器利用电磁感应原理，可以把一种电压等级的交流电能方便的变换成同频率的另一种电压等级的交流电能，经输配电线路将电厂和变电所的变压器连接在一起，构成电力网。

在满足技术要求的前提下，优先采用较低的电厂,以获得较高的经济效益。

由设计规程知：按发电机容量、电压决定高压厂用电压，发电机容量在100~300MW，厂用高压电压宜采用6 KV，因此本厂高压厂用电压等级6 KV。

ⅱ、厂用变压器容量确定由设计任务书中发电机参数可知，高压厂用变压器高压绕组电压为10.5KV，而由ⅰ知，高压厂用变压器低压绕组电压为6 KV，故高压厂用变压器应选双绕组变压器。

ⅲ、厂用负荷容量的计算,由设计规程知：给水泵、循环水泵、射水泵的换算系数为K=1；其它低压动力换算系数为K=0.85；其它高压电机的换算系数为K=0.8。

厂用高压负荷按下式计算：S g=K∑PK——为换算系数或需要系数∑P——电动机计算容量之和S g =3200+1250+100+(180+4752+5502+475×2+826.667+570+210) ×0.8=?KV A低压厂用计算负荷：S d=(750+750)/0.85=? KV A厂用变压器选择原则：(1)高压厂用工作变压器容量应按高压电动机计算负荷的110℅与低压厂用电计算负荷之和选择，低压厂用工作变压器的容量留有10℅左右的裕度；(2)高压厂用备用变压器或起动变压器应与最大一台（组）高压厂用工作变压器的容量相同。

发电厂电气部分课程设计一、设计任务设计一台火力发电厂的电气系统，包括发电机、变电站、输电线路、配电室等。

二、设计要求1.确定发电机额定功率和其对应的电气参数，如电压、电流等。

2.设计变电站，包括选择合适的变压器、开关设备与控制系统等，以提高电气系统功率传输效率。

3.建立适当的输电线路，以提供稳定、高效的电力传输。

4.设计配电室，包括选择合适的组合电器、保护装置与监测系统等，以防止电气系统失效、故障和危险。

三、设计流程1.确定并计算发电机的电气参数，包括额定功率、电压、电流等，以建立发电机模型。

2.选择变电站设备，并建立变电站模型，以确定变压器的变比，开关设备和控制系统。

3.设计输电线路，考虑线路材料、长度、负荷情况等因素，以保证稳定、高效的电力传输。

4.选择组合电器、保护装置与监测系统，并建立配电室模型，以保证电气系统的安全性、可靠性和稳定性。

5.对整个电气系统进行系统集成，并进行仿真和测试，以确保其适应各种工况下的电气负载和波动。

四、设计结果1.确定发电机额定功率为1000MW，额定电压为22kV，额定电流为45A。

2.选择变压器为单相变压器，变比为10:1，开关设备和控制系统采用数字化技术。

3.设计输电线路长度为50km，材料为铜导线，负荷为800MW，考虑了电阻和电感的影响。

4.选择组合电器设备为高压开关、电容器和补偿装置，保护装置采用继电器保护和数字化保护设备，监测系统为远程监控系统。

5.综合整个系统，进行仿真和测试，结果表明电气系统可以满足各种工况下的电气负载和波动。

五、结论通过以上设计，可以有效地提高电气系统的效率和稳定性，保证了火力发电厂的稳定供电。

此外，电气系统的安全性和可靠性都得到了充分考虑和保证。

1. 发电厂情况装机四台，容量2 x 100MW ，2x50MW, 发电机额定电压10.5KV ，功率因数分别为cos φ=0.85，cos φ=0.8，机组年利用小时数4800h ，厂用电率7%，发电机主保护时间0.05s ，后备保护时间3.9s ，环境条件可不考虑。

2. 接入电力系统情况（1）、 10.5KV 电压等级最大负荷10MW ，最小负荷8MW ，cos φ=0.8，架空线路6回，二级负荷。

通过发电机出口断路器的最大短路电流：''40.2I KA = 238.6S I KA = 438.1S I KA =（2）、 剩余功率送入220KV 电力系统，，架空线路4回，系统容量1800MW ，通过并网断路器的最大短路电流：''17.6I KA = 216.5S I KA = 416.1S I KA = ，3、厂用电采用6kv 及380/220三级电压。

摘要随着高速发展的现代社会，电力工业在国民经济中的作用已为人所共知，其中发电厂在电力系统中起着重要的作用，它不仅影响国民经济其他部门的发展，同时，也影响着整个社会的进步。

电能是经济发展最重要的一种能源，火力发电在我国乃至全世界范围，其装机容量占总装机容量的70%左右，发电量占总发电量的80%左右。

由此可见，电能在我国的国民经济中担任着主力军的作用。

火力发电是我国乃至全世界范围内最主要的发电形式。

本次设计最重要的任务是一次系统中的接线形式、变压器形式的选择、母线的选择和校验及电气设备的选择；主变压器的继电保护，母线继电保护防雷规划，配电装置设计等主要内容。

设计本着使电力供应和传输安全可靠灵活经济的原则。

发电厂是电力系统的重要组成部分。

它直接影响整个电力系统的安全与经济。

发电厂的作用是将其他形式的能量转化成电能。

按能量转化形式大体分为火力发电厂，水力发电厂，核能发电厂，风力发电场。

考虑发电厂中的地位和作用，电力系统中的发电厂有大型主力发电厂，中小型地区电厂及企业自备电厂三种类型。

火力发电厂电气部分初步设计第一章 选择本厂主变压器和厂用变压器的容量、台数、型号及参数1.1厂用变压器的选择1.1.1负荷计算方法负荷计算一般采用换算系数法，换算系数法的算式为S =∑（KP ） （2.1）式中S ——计算负荷(KVA)K ——换算系数P ——电动机的计算功率（KW ）由于发电机额定功率已经给出，f S =353MVA ，则主变选择应按 B S ≥1.1⨯(1-p K )⨯f S 计算 式中BS ――主变的最小容量（MV A ）pK ――厂用电量所占总发电量的比例（%） 1.1.2容量选择原则(1)高压厂用工作变压器容量应按高压电动机计算负荷的110%，与低压厂用电计算负荷之和选择。

(2)高压厂用备用变压器或起动/备用变压器应与最大一台高压厂用工作变压器的容量相同；当起动/备用变压器带有公用负荷时，其容量还应满足最大一台高压厂用工作变压器的要求，并考虑该起动/备用变压器检修的条件。

1.1.3容量计算公式高压厂用工作变压器: d g B S S 1.1S +≥ （2.2） B S ——厂用变压器高压绕组额定容量（KVA ）g S ——高压电动机计算负荷之和d S ——低压厂用计算负荷之和 由电力工程电气设备手册及所给原始资料，本厂选用SFPF P Z -40000/20的变压器，其额定容量为40000/25000-25000（KVA ），高压额定电压为20±8×1.25%，低压额定电压为6.3-6.3，周波为50HZ ，相数为3，卷数为3，结线组别为N Y 、11d -11d ，阻抗为14，空载电流0.31%，空载损耗41.1KW ，负载损耗178.9KW ，冷却方式为ONAN/ONAF 。

1.2主变压器的选择1.2.1容量和台数选择发电机与主变压器为单元接线时，主变压器的容量按发电机的量大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷来选择。

1.2.2 相数的选择主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件，可靠性要求及运输条件等因素。

课程设计说明书学院：机电工程学院专业：电气工程及其自动化课程名称：发电厂电气部分设计题目：中型火力发电厂电气部分设计姓名：学号：指导教师：成绩：发电厂电气部分课程设计评分表目录一设计任务书 (3)1.1设计的原始资料 (3)1.2设计的任务与要求 (3)二电气主接线 (4)2.1电气主接线依据 (4)2.2主接线方案的设计 (5)2.2.1对原始资料的分析 (5)2.2.2主接线方案的拟定 (7)2.3 主变压器的选择与计算 (7)2.3.1变压器容量、台数和型式的确定原则 (7)2.3.2变压器的选择与计算 (8)三短路计算 (9)3.1短路计算的一般规则 (9)3.2短路电流的计算 (9)3.2.1各元件电抗的计算 (9)3.2.2 等值网络的化简 (10)四电气设备的选择 (14)4.1电气设备选择的一般原则 (14)4.2电气设备的选择条件 (14)4.2.1按正常工作条件选择电气设备 (14)4.2.2按短路情况校验 (15)4.2.3 断路器和隔离开关的选择 (17)4.2.4 电流互感器的选择 (18)五结束语 (19)六参考文献 (20)一火力发电厂电气部分设计任务书1.1设计的原始资料凝汽式发电厂：（1）凝汽式发电组3台：3×100MW，出口电压：10.5KV，发电厂次暂态电抗：0.12；额定功率因数：0.8（2）机组年利用小时：=5700小时；厂用电率：8%。

发电机主保护动作时间0.1秒，环境温度36度，年平均气温为22度。

电力负荷：送入220KV系统容量200MW，剩余容量送入110KV系统。

发电厂出线：220KV出线3回; 110KV出线4回（10KM），无近区负荷。

电力系统情况:220KV系统的容量为无穷大，选基准容量100MVA归算到发电厂220KV母线短路容量为3400MVA，110KV系统容量为500MVA。

1.2设计的任务与要求（1）发电机和变压器的选择表1-1 汽轮发电机的规格参数型号额定电压额定容量功率因数接线方式次暂态电抗QFS-100-2 10.5KV 100MW 0.8 YY 0.12注：发电及参数如上表，要求选择发电厂的主变，联络110KV和220KV的联络变压器的型号。