地区电力网规划设计18

发电厂电气部分 课程设计

设 计 题 目 地区电网及发电厂电气部分规划设计

指 导 教 师 院（系、部） 自动化与电子工程学院

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第一部分 设计任务书

设计题目：某地区电网规划及XX发电厂电气部分设计

设计工程项目情况如下 1.电源情况

某市拟建一座XX火电厂，容量为2×50+125MW。Tmax取6500h。该厂部分容量的30%供给本市负荷：10kV负荷16MW；35kV负荷26MW，其余容量都投入地区电网，供给地区负荷。同时，地区电网又与大系统相连。

地区原有水电厂一座，容量为2×60MW。Tmax取4000h；没有本地负荷，全部供出汇入地区电网。

2.负荷情况

地区电网有两个大型变电所：

清泉变电所负荷为50+j30MVA，Tmax取5000h。 石岗变电所负荷为60+j40MVA，Tmax取5800h。

（均有一、二类负荷，约占66%，最小负荷可取60%） 3.气象数据

本地区平均气温15℃，最热月平均最高气温28℃。 4.位置数据

见图9-1（图中1cm代表30km）。数据如下：

① 石岗变②水电厂③新建火电厂④清泉变⑤大系统 5.设计内容

⑴根据所提供的数据，选定火电厂的发电机型号、参数，确定火电厂的电气主接线和升压变压器台数、型号、容量、参数。 ⑵制定无功平衡方案，决定各节点补偿容量。

⑶拟定地区电网接线方案。可初定出两个比较合理的方案参加经济比较。

(4)对火电厂内高、中、低三个电压等级母线进行短路电流计算。

图 1-1 地区电网地理位置图

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⑺选择火电厂电气主接线中的主要设备，并进行校验 6.设计成果

⑴设计计算说明书一份，要求条目清楚，计算正确，文本整洁。

⑵地区电网最大负荷潮流分布图一张，新建火电厂电气主接线图一张。

第二部分 设计计算说明书

设计说明书

一、 确定火电厂和水电厂的发电机型号、参数。

根据设计任务书，拟建火电厂容量为汽轮发电机50MW 2台、125MW1台； 水电厂容量为水轮发电机60MW2台。

确定汽轮发电机型号、参数见表1-1，水轮发电机型号、参数见表1-2。 表1-1 汽轮发电机型号、参数 型号 额定容额定电压 额定电功率因次暂态电抗 台数 量 （kV） 流 数 Xd’’ （MW） （A） cosФ QF-50-2 50 10.5 3440 0.86 0.124 2 QFS-125-2 125 13.8 6150 0.81 0.18 1 表1-2 水轮发电机型号、参数 型号 额定容额定电额定电功率因次暂态电台数 量 压 流 数 抗 （MW） （kV） （A） cosФ Xd’’ SF60-96/9000 60 13.8 2950 0.86 0.270 2

三、确定发电厂的电气主接线 1.火电厂电气主接线的确定

⑴50MW汽轮发电机2台，发电机出口电压为10.5kV。10kV机压母线采用双母线分段接线方式，具有较高的可靠性和灵活性。

⑵125MW汽轮发电机1台，发电机出口电压为13.8kV，直接用单元接线方式升压到110kV

⑶10kV机压母线接出2台三绕组升压变压器，其高压侧接入110kV母线；其中压侧为35kV，选用单母线接线方式。 2.水电厂电气主接线简图。

水电厂有60MW水轮发电机2台，发电机出口电压为13.8kV。直接用单元接线方式升压到110kv，110kv侧选用内桥接线方式，经济性好且运行很方便。 四、确定发电厂的主变压器 1.确定火电厂的主变压器

1台125MW发电机采用150MVA双绕组变压器直接升压至110kv；2台50MW发电机采用2台63MVA三绕组变压器升至35kv和110kv两台变压器可以互为备用。

发电厂主变压器型号、参数见表9-4

表9-4 发电厂主变压器型号、参数

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名称 型号 三绕组变压器 双绕组变压器 SFPSL,- 6300/110 SSPL- 150000/110 额定容量 （KVA） 63000 额定电压 阻抗电压(%) (KV) 高压 中压 低高-高-低 中-低 压 中 121 38.5 10.5 17 10.5 6.5 台数 2 150000 121 13.8 12.68 1 2.确定水电厂主变压器 水电厂水轮发电机为2台60MW,全部以110KV供本地系统。考虑到供电可靠性的要求，采用两台双绕组变压器。 水电厂主变压器型号、参数见表9-5

表9-5 水电厂主变压器型号、参数 名称 型号 额定容量 额定电压阻抗电压台数 (KVA) （KV） （%） 高压 低压 双绕组变压SSPL-90000/110 器 90000 121 13.8 10.5 2 五、短路电流水平 对优选法案1的火电厂内110KV(K1点)、35KV(K2点)、10KV(K3点)三级电压母线进行了短路电流的计算，计算出系统在最大运行方式下的三相短路电流，为电气设备的选择和校验提供依据。

为了使一般10KV出线断路器能选为轻型断路器，例如SN10-101/630型，需要安装10Kv出线电抗器。当电抗器后K4点短路，其短路电流被大大限制了。 短路电流计算结果汇总见表9-6

表9-6 系统最大运行方式下三相短路电流汇总表 短路点 0s短路电流周期分4s短路电流I1 短路冲击电流 量I” 110KV(K1点) 8.9 6.6 23.1 35KV(K2点) 10KV(K3点) 10KV(K4点) 12.8 91 5.14 9.4 51 5.2 33.7 243 13 六.主要电气设备的选择和校验 1.110kv断路器及隔离开关的选择

以110kv双母线的母联断路器及其两侧隔离开关为例，列表检验如表9-7所示。 表9-7 110kv断路器及隔离开关的校验 项目 计算数据 断路器(FAI) 隔离开关合格与否 (GW4-110) 额定电压 UN 110KV UN 110KV UN 110KV √ ~ 4 ~

额定电流 开路电流 动稳定 热稳定 IK·max787A I” 8.9KA iNh 23.1KA I2tcq IN 2500A Ibx 40KA imax 100KA Ith2t 407×4 IN 2000A imax 80KA Ith2t 31.52×4 √ √ √ √ 2. 35kv断路器及隔离开关的选择 以35kv单母线的进线断路器及其两侧隔离开关为例，列表检验如表9-8所示。

3. l0kV断路器及隔离开关的选.择

安装于不同地点的lOkV断路器所承受的短路电流差别很大，故应仔细区分。 (1) G1发电机出口断路器及其隔离开关。列表校验如表9-9所示。

(2) l0kV出线断路器及其限流电抗器。K4点短路时，全部短路电流都会流过出线断路器及其电抗器

轻型断路器SN10-l0I/630的开断能力为16kA>5. 14kA(合格) 断路器SN10-l0I/630的动稳定电流为40kA>13kA(合格)

断路器SNlO-l0I/630的热稳定数据为162 × 2>5. 22 × 2(合格) 电抗器NKL-10-300-4的动稳定电流为19.1KA>13KA(合格) 电抗器NKL-10-300-4的热稳定数据为17.452>5.22 ×1(合格)

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