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电气一次初步设计(3)

来源:网络收集 时间:2019-05-27 下载这篇文档 手机版
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河北工程大学毕业设计

= 1.4PM。

当一台变压器停运时,可保证对60%负荷的供电,考虑变压器的事故过负荷能力为40%,则可保证98%负荷供电,而高压侧220kV母线的负荷不需要通过主变倒送,因为,该变电所的电源引进线是220kV侧引进。其中,中压侧及低压侧全部负荷需经主变压器传输至各母线上。因此主变压器的容量为:Se = 0.7(SⅡ+SⅢ)。

对于单元接线的主变压器:单元接线时的变压器容量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。(主变压器容量应与发电机容量相配套。例如100MW发电机配120MVA主变压器;300MW发电机配360MVA主变压器;600MW发电机配720(3×240)MVA主变压器)

2.4 主变压器型式的选择

(1) 相数的确定

容量为300MW及以下机组单元接线的变压器和330kV及以下电力系统中,一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大,占地多,运行损耗也较大。同时配电装置结构复杂,也增加了维修工作量。 (2)绕组数的确定

最大机组容量为125MW及以下的发电厂,当有两种升高电压向用户供电或与系统连接时,宜采用三绕组变压器,但每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15%及以上。否则绕组未能充分利用,反而不如选择两台双绕组变压器合理。两组升高电压的三绕组变压器一般不超过两台;在高中压系统均为中性点直接接地系统的情况下,可考虑采用自耦变压器;

200MW及以上的机组采用双绕组变压器加联络变压器更为合理。

(3)调压方式

为了保证发电厂或变电站的供电质量,电压必须维持在允许范围内,通过主变的分接开关切换,改变变压器高压侧绕组匝数。从而改变其变比,实现电压调整。切换方式有两种:一种是不带电切换,称为无激磁调压。调整范围通常在±2*2.5%以内;另一种是带负荷切换,称为有载调压。调整范围可达30%,但结构复杂,价格昂贵,只有在两种情况下才予以选用:接于出力变化大的发电厂主变压器,特别是潮流方向不固定,且要求变压器二次电压维持在一定水平时;接于时而为送电端,时而为受电端,具有可逆工作特点的联络变压器,为保证供电质量要求母线电压恒定时。

通常,对于220kV及以上的降压变压器也仅在电网电压有较大变化的情况时使用有载调压,一般均采用无激磁调压,分接头的选择依据具体情况定。

通常发电厂主变压器中很少采用有载调压,因为可以通过调节发电机励磁来实现调节电压,一般均采用无激磁调压。 (4) 冷却方式

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电力变压器的冷却方式随变压器型号和容量不同而异。主变压器一般采用的冷却方式有:自然风冷却,强迫油循环风冷却,强迫油循环水冷却。自然风冷却:一般只适用于小容量变压器。强迫油循环水冷却,虽然散热效率高,节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但它要有一套水冷却系统和相关附件,冷却器的密封性能要求高,维护工作量较大。所以,选择强迫油循环风冷却。

本设计发电厂的电气主接线图为:

3 短路电流计算

3.1 概述

在电力系的电气设备,在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态,最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路,因为它们会遭到破坏对用户的

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正常供电和电气设备的正常运行。

短路是电力系统的严重故障,所谓短路,是指一切不正常的相与相之间或相与地(对于中性点接地系统)发生通路的情况。发生短路后,电力系统在运行中阻抗突然大为减小,使短路处及供电回路流过巨大的短路电流,可达正常运行电流的几倍、十几倍甚至几十倍,达到几万甚至十几万安培。同时,短路点的电压有可能减低为零,邻近地区网络电压也要大幅度下降,因而短路故障给电力系统带来的后果是很严重的,具体有以下几个方面: (1)巨大的短路电流会使电气设备急剧发热,可能导致设备损坏;短路处发生的电弧温度高达上万度,会烧坏设备甚至危及人身安全。

(2)巨大的短路电流会产生巨大的电动力,可能使电气设备早到破坏。

(3)短路时电压的降低会破坏用电设备的正常运行,特别是使厂矿企业中大量使用的异步电动机转速下降甚至停转,给生产带来很大损失。

(4)严重的短路还有可能危及电力系统的稳定运行,使发电机失去同步,导致电力系统解列,甚至引起系统崩溃,造成大面积停电,这是最严重的后果。

(5)当发生不对称短路时,还会产生零序电流及相应的磁场,使邻近的通信线路受到严重的电磁干扰,使通信不能正常进行。

在三相系统中,可能发生的短路有:三相短路,两相短路,两相接地短路和单相接地短路。其中,三相短路是对称短路,系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态,其他类型的短路都是不对称短路。

电力系统的运行经验表明,在各种类型的短路中,单相短路占大多数,两相短路较少,三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生,其情况较严重,应给以足够的重视。因此,我们都采用三相短路来计算短路电流,并检验电气设备的稳定性。

3.2 短路电流计算的目的

(1) 电气主接线的比较与选择。

(2) 选择断路器等电气设备,或对这些设备提出技术要求。 (3) 为继电保护的设计以及调试提供依据。

(4) 评价并确定网络方案,研究限制短路电流的措施。 (5) 分析计算送电线路对通讯设施的影响。 3.3短路计算的假定条件

短路过程是一种暂态过程。影响电力系统暂态过程的因素有很多,若在实际计算中把所有的因素都考虑进来,将是十分复杂也是不必要的。因此在满足工程要求的前提下,为了简化计算,通常采取一些合理的假设,采用近似的方法对短路电流进行计算,基本假设条件如下:

(1) 认为在短路过程中,所有发电机电势的相位及大小均相同,亦即在发电机之间没有

电流交换,发电机供出的电流全部是流向短路点的。而所有负荷支路则认为已断开。

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(2) 不计磁路饱和。 (3) 不计变压器励磁电流。 (4) 系统中所有元件只计入电抗

(5) 短路为金属性短路,即不计短路点过渡电阻的影响。

(6) 认为三相系统是对称的。对于不对称短路可应用对称分量法进行计算。

3.4短路电流计算的一般规定

(1) 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。 (2) 所有电源的电动势相位角相同。

(3) 验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流,应按工程的设计规划容量计算,并考虑电力系统的远景发展规划(一般为本期工程建成后5~10年)。确定短路电流计算时,应按可能发生最大短路电流的正常 接线方式,而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。

(4) 选择导体和电器用的短路电流,在电气连接的网络中,应考虑具有反馈作用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。

(5) 选择导体和电器时,对不带电抗器回路的计算短路点,应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。

(6) 导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。

3.5 短路电流计算的内容

(1) 短路点的选取:各级电压母线、各级线路末端。

(2) 短路时间的确定:根据电气设备选择和继电保护整定的需要,确定计算短路电流的时间。

(3) 短路电流的计算:最大运行方式下最大短路电流;最小运行方式下最小短路电流;各级电压中性点不接地系统的单相短路电流。计算的具体项目及其计算条件,取决于计算短路电流的目的 。

3.6 短路电流计算的步骤

(1) 计算各元件电抗标幺值,并折算为同一基准容量下; (2) 给系统制订等值网络图; (3) 选择短路点;

(4) 对网络进行化简,把供电系统看为无限大系统,不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路

*1*点的电抗标幺值,并计算短路电流标幺值、有名值。

X标幺值:Id = di

有名值:Idi = Id?Ij

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(5) 计算短路容量,短路电流冲击值 短路容量:S = 3 UjI??

短路电流冲击值:ish = 2.55I?? (6) 列出短路电流计算结果 具体短路电流计算见计算说明书

4 电气设备的选择

4.1概述

在发电厂和变电所中,根据电能生产、转换和分配等各环节的需要,配置了各种电气设备。根据它们在运行中所起的作用不同,通常将它们分为电气一次设备和电气二次设备。

(一) 电气一次设备及作用

直接参与生产、变换、传输、分配和消耗电能的设备称为电气一次设备。主要有; (1) 进行电能生产和变换的设备,如发电机、电动机、变压器等。

(2) 接通、断开电路的开关电器,如断路器、隔离开关、自动空气开关、接触器、熔断器等。

(3) 限制过电流或过电压的设备,如限流电抗器、避雷器等。

(4) 将电路中的电流电压降低,供测量仪表和继电保护装置使用的变换设备,如电压互感器、电流互感器。

(5) 载流导体及其绝缘设备,如母线、电力电缆、绝缘子、穿墙套管等。 (6) 为电气设备正常运行及人员、设备安全而采取的相应措施,如接地装置等。 4.1.1 选择的一般原则

(1) 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求,并考虑远景发展。 (2) 应按当地环境条件校核。 (3) 应力求技术先进和经济合理。 (4) 与整个工程的建设标准应协调一致。 (5) 同类设备应尽量减少品种。

(6) 选用的新产品均应具有可靠的实验数据,并经正式鉴定合格。 4.1.2按使用环境选择设备 (1)温度和湿度

一般高压电气设备可在环境温度为-30~+40℃的范围内长期正常运行。当使用环境温度低于-30℃时,应选用适合高寒地区的产品;若使用环境温度超过+40℃时,应选用型号后带“TA”字样的干热带型产品。一般高压设备可在温度为+20℃,相对湿度为90%的环境下长期正常运行。当环境的相对湿度超过标准时,应选用型号后带有“TH”字样的湿热

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