火电厂设计终稿(3)

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第2章 火电厂发电机、变压器、断路器的选择

2.1主变压器和发电机中性点接地方式

2.1.1变压器中性点接地方式

电力网中性点接地的方式，决定了主变压器中性点接地的方式 （1）凡是自偶变压器，其中性点需要直接接地或者经小电抗接地。 （2）凡中，底压有电源的升压站和降压变电所至少应有一台变压器接地。 （3）端变电所的变压器一般不接地。

（4）变压器接地的数量是电网所有短路点的综合零序电抗与综合正序电抗之比小于三，使单相接

地时健全相上工频过电压不超过阀型避雷器的灭弧电压 。

（5）所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地，以便于运行调度灵活选择接地点。当变压器

中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不是按线电压设计，应在中性点装设避雷器保护。

（6）选择接地时应保证任何故障形式都不应使电网节烈成为中性点不接地的系统。双母线接线有两台以上主变压器时，可考虑两台主变压器中性点接地。

2.1.2发电机中性点接地方式

发电机中性点采用非直接接地方式

发电机钉子绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电流后是发电机本身及其引出回路所连接元件的对地电容电流。

本次设计采用发电机中性点经消弧线圈接地方式。由于它适应于单相接地电流大于允许值的中小机组或200MW及以上大机组。消弧线圈可接在直配线发电机的中性点上。当发电机为单元接线时，则应接在发电机的中性点上。

2.2 发电机选型

汽轮发电机由汽轮机直接耦合传动。励磁机是向汽轮发电机提供励磁的设备。 冷却方式：

采用的冷却方式，定子绕组和转子有空冷、水内冷和氢冷等。在转子氢内冷系统中，又有轴向通风等多种方式。 2.2.1 25MW机型选择 QF-25-2

型号含义； 2——生产型号 25——额定容量

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F——发电机 Q——汽轮机

本机型的冷却方式为空气外冷。 QF—25—2型汽轮发电机主要参数

视在功率 （MVA） 31.25

2.2.2 50MW机型选择 QFS-50-2

型号含义； 2——生产型号 50——额定容量 F——发电机 S——定子水内冷 Q——汽轮机

QFS—50—2型汽轮发电机主要参数

有功功率（MW） 电 压（V） 电流（A） 功率因数cos? 25 10500 2976.2 0.8

视在功率 （MVA） 62.5 有功功率（MW） 电压（V） 电流（A） 5952.4 功率因数cos? 50 10500 0.8

本次设计题目为2×25+50MW的火力发电厂电气部分的设计。由于装机容量: 装机3台，容量分别为2X25MW, UN=10.5KV；50MW，UN=10.5KV所以可以选取的发电机台数有三台。考虑到汽轮机的最大连续进汽量工况出力系制造厂为补偿制造偏差和汽轮机等老化所留的余度，也即汽轮机不宜在此工况下长期连续运行，所以，发电机的最大连续出力在功率因数和氢压为额定值时与汽轮机的最大连续出力配合即可。

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2.3变压器选择

电力变压器（文字符号为T或TM），根据国际电工委员会的界定，凡是三相变压器的额定容量在5KVA及以上，单相的在1KVA及以上的输变电用变压器，均成为电力变压器。电力变压器是发电厂和变电所中重要的一次设备之一，随着电力系统电压等级的提高和规模的扩大，电压升压和降压的层次增多，系统中变压器的总容量已达发电机容量的7-10倍。可见，电力变压器的运行是电力生产中非常重要的环节。

主变压器在电气设备投资中所占比例较大，同时与之相适应的配电装置，特别是大容量、高电压的配电装置的投资也很大。因此，主变压器的选择对发电厂、变电所的技术性影响很大。例如，大型大电厂高、中压联络变压器台数不足（一台）或者容量不足将导致电站、电网的运行可靠性下降，来年络变压器经常过载或被迫限制两级电网的功率交换。反之。台数过多、容量过大将增加投资并使配电装置复杂化。

2.3.1容量的计算及确定

连接在发电机电压母线与系统间的主变压器容量，应按下列条件计算：

（1）当发电机电压母线上负荷最小时，能将发电机电压母线上的剩余有功和无功容量送入系统，

但不考虑稀有的最小负荷情况。

（2）当发电机电压母线上最大一台发电机组停用时，能由系统供给发电机电压的最大负荷。在

电厂分期建设过程中，在事故断开最大一台发电机组的情况下，通过变压器向系统取得电能时，可以考虑变压器的允许过负荷能力和限制非重要负荷。

（3）根据系统经济运行的要求，而限制本厂的输出功率时能供给发电机电压的最大负荷。 （4）按上述条件计算时，应考虑负荷曲线的变化和逐年负荷的发展。特别注意发电厂初期运行

时当发电机电压母线负荷不大时，能将发电机电压母线上的剩余容量送入系统。

（5）发电机电压母线与系统连接的变压器一般为两台。对装设两台变压器的发电厂，当其中一

台主变退出运行时，另一台主变应在允许正常过负荷范围内，应能输送母线剩余功率的70%。 具体计算的过程如下：

a.10kV母线的剩余功率计算：

S =（SG-SN×8%-Smax）/0.8

=(2×25-100×8%-35×0.8) /0.8 =17500kVA

35kV共有4回出线，容量分别为6、6.6、8.2、5.2MVA，总容量为26MVA。

根据以上计算可知：10kV母线的剩余功率不够给35kV母线供电，所以选择双绕组变压器。容量为：S×0.7=12250kVA

b. 由于10kV母线的剩余功率不够给35kV母线供电，需要50MW发电机向35kV母线供电，所以选择三绕组变压器。50MW发电机属于单元接线，所以变压器的选择原则为：单元接线的变压器容量

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应按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的余度来确定。

·S =（SG-SN×8%-SN×10%）/0.8

=（50-100×0.08-100×0.1）/0.8 =40000kVA

2.3.2变压器型号的确定

⑴25MW发电机主变型号为：SFL1-15000；其基本参数如下 型号及 低连接组 损耗：kW 空载 短路 阻抗电 压:% 空载电 流：% 总重 ：t 参考价 格： 万元 综合投 资： 万元 Y/△- 11 ⑵50MW发电机主变型号为：SFSL1-40000：其基本参数如下 型号及容 量：kVA 额定电压 高/中/低 kV 连接组 损 耗：kW 空载 高-中 SFSL1-40000 阻抗电压：% 高-中 高-低 中-低 121/38.5/11 Y0/Y0/△-12-11 空载电流 % 运参38.4 229 短 路 高-低 212 中-低 181. 综16.1 92 8 1.0 20，1 9.1 11.88 容量：压侧 kVA 额定电 压：kV SFL1-15000 1 1输重量 考价格 合投资 ：t ：万元 ：万元 27.7 18 10.5 6.5 0.8 40.5 22.1

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2.4断路器的选择

2.4.1断路器的基本知识

㈠断路器的用途和基本结构：

断路器是电力系统中最重要的控制电气，无论系统处于什么工作状态，例如空载、负载或者短路状态，当要求断路器动作时，它都应该能够可靠的动作、或是接通、或是断开电路。断路器一般起两个方面的作用：一是控制作用，即根据电网运行的需要，将一部分电力设备投入或退出运行；二是保护作用，即在电力设备或线路发生故障时，通过继电保护装置作用于断路器，将故障部分从电网中迅速切除，保证电网的正常运行。

断路器的种类很多，但就其结构而言，都是由开断元件、支撑元件、传动元件、基座及操作机构五个部分构成的。

㈡断路器的类型及其型号含义

断路器的类型：断路器按照灭弧介质的不同，可以分为油断路器、SF6断路器、真空断路器等类型。

断路器的型号含义：① ② ③—④/⑤—⑥

①—产品名称，S-少油断路器；D-多油断路器；L- SF6 断路器；Z-真空断路器；C-磁吹断路

器

②—使用场所，N-户内式；W-户外式 ③—设计序号

④—断路器的额定电压 ⑤—断路器的额定电流 ⑥—断路器的额定开断电流 ㈢对断路器的基本要求

⑴工作可靠。断路器在额定条件下应能长期可靠的工作。

⑵具有足够的断流能力。尤其在短路状态时，应能可靠地切断短路电流，并保证具有足够的热稳定性和动稳定性。

⑶具有尽可能短的切断时间。

⑷结构简单、价格低廉。在要求安全可靠的同时，还应考虑到经济性，因此，应力求断路器结构简单、尺寸小，重量轻、价格低廉。用于配电网的读啊露脐，还应尽可能地做到无油化、智能化、小型化和免（少）维护的要求。

2.4.2 断路器的选择

注：断路器器选择的计算依据见附录计算书 ⑴10kV出线断路器的选择

根据计算结果，查手册选择断路器型号为ZN28-12。其基本参数如下表 项目 额定电压：kV 额定电流：A 额定开断电流：kA 计算数据 10 265.23 17.215 ZN28-12 10 630 20 15

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