学位论文-—300mw火力发电厂高备变继电保护设计.doc
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1、铁西300MW火力发电厂高备变继电保护设计摘 要电力系统是发展国民经济不可缺少的一种宝贵能源,它在各个领域中已获得了广泛的应用,离开了电力,要想实现人类社会的物质文明和精神文明是根本不可能的,要实现国家的现代化也是办不到的。因此电力系统的安全运行,及合理建设方式,涉及到国家经济和文化的发展。毕业设计也是大学的最后一个教学环节,通过设计可以巩固所学到的专业理论知识,包括设计原则,设计步骤,和设计方法。由于本人将要到电力系统工作,为更好的熟悉设备及掌握继电方面的知识,因此毕业设计选择方向为火力发电厂继电保护。本次设计要完成2300MW火力发电厂高备变继电保护设计主要包括电厂运行方式分析、短路电流计
2、算、电厂各设备继电保护配置、整定计算(选择不同的设备进行),绘制的图纸主要由全厂主接线图、保护配置图、保护交流回路展开图、保护直流回路展开图,在内容上力求清楚、层次分明。我的这次设计主要采用的保护有瓦斯保护、变压器差动保护、复合电压启动的过电流保护、过负荷保护等其他保护。本次设计是我们在校期间进行的最后一个非常重要的综合性实践教学环节,也是我们学生全面运用所学基础理论、专业知识对实际问题进行设计(或研究)的综合性训练,同时还是我们将来走向工作岗位而奠定的基本实践。通过本次设计可以增强我们运用所学知识解释实际问题的能力和创新能力,以便更好地适应工作的需要。电力系统继电保护的设计与配置是否合理,直
3、接影响电力系统的安全运行,故选择保护方式时,满足继电保护的基本要求。选择保护方式和正确的整定计算,以保证电力系统的安全运行。关键词 电力系统,继电保护,高备变AbstractThe electrical power system develops the national economy essential one kind of precious energy, it has obtained the widespread application in each domain, left the electric power, if wants to realize human societ
4、ys material civilization and the spiritual civilization is simply impossible, must accomplish the national modernization also not to be able to accomplish. Therefore the electric power seriess safe operation, and the reasonable construction way, involves to the state economy and the cultural develop
5、ment.Graduated from the University of the final design is also a teaching aspect, through the design can be learned from the consolidation of major theoretical knowledge, including design principles, design steps and design methods. I want to because of the power system will work for a better famili
6、ar with the equipment and the knowledge master relay, so select the direction of graduate design of relay protection for the coal-fired power plants.This design must complete 2*300MW Thermal power plant Gao Beibian the relay protection design mainly to include the power plant movement way analysis,
7、the short-circuit current computation, the power plant various equipment relay protection disposition, the installation computation (choice different equipment to carry on), the plan blueprint mainly by the entire factory owner wiring diagram, the protection disposition chart, the protection exchang
8、e return route developed view, the protection cocurrent return route developed view, makes every effort in the content to be clear, to be each level clearly demarcated.My this design mainly uses the protection has the gas to protect, the transformer differential motion protection, the compound volta
9、ge to start the current protection, the load protection and so on other protections.This design is we in school period carries on last very important comprehensive practice teaching link, is also our student utilizes comprehensively studies the basic theory, the specialized knowledge carries on the
10、design to the actual problem (or research) the comprehensive training, simultaneously we in the future will move toward the basic practice which the operating post will establish. May strengthen us through this design to utilize studies the knowledge explanation actual problem ability and innovation
11、 ability, with the aim of meeting the work need well.The electrical power system relay protections design and disposes whether reasonably, immediate influence electrical power systems safe operation, when choice guard mode, satisfies the relay protection the essential requirements. The choice guard
12、mode and the correct installation computation, guarantee electrical power systems safe operation.Key Words electrical power system, relay protection, Gao BeibianI 目 录 摘 要IABSTRACTII引 言1第1章 电气主接线21.1 电气主接线21.2 电气主接线的原则21.2.1电气主接线的基本要求:- 2 -1.2.2 电气主接线的选择3第2章 运行方式- 4 -第3章 保护配置63.1 发电机保护配置方案63.1.1 发电机的
13、故障及不正常运行状态63.1.2 发电机的保护配置73.2 主变压器的保护配置方案83.2.1 变压器故障分析83.2.2 变压器保护配置83.3 母线保护配置方案103.3.1 母线故障类型- 10 -3.3.2 母线保护配置- 10 -3.4 高备变保护配置- 10 -3.4.1 高备变保护配置- 10 -3.4.2 变压器保护原理说明- 12 -第4章 短路电流计算- 20 -4.1 参数计算- 20 -4.2 短路计算- 20 -4.3 保护整定计算- 22 -4.3.1 变压器差动保护计算整定- 22 -4.3.2 复合电压起动的过电流保护的整定计算- 24 -4.3.3 过负荷保护
14、的整定计算- 24 -结 论- 25 -致 谢- 26 -参考文献- 27 -附 录- 28 -(A1.1)一次主接线图- 28 -(A1.2)厂用备用变保护配置图- 28 -(A1.3)厂用备用变保护交流回路展开图- 28 -(A1.4)厂用备用变保护直流回来展开图- 28 - 引 言本次设计要完成2300MW火力发电厂继电保护及自动装置设计主要包括电厂运行方式分析、短路电流计算、电厂各设备继电保护及自动装置的配置、整定计算(选择不同的设备进行),绘制图纸等内容。 由于新技术总在不断的发展,加之本人水平有限,设计中难免有错误和不足之处,恳请老师批评指正。继电保护在发电、供电和用电中处于极为重
15、要的地位,是保证电网安全可靠运行和人们生产生活用电的关键技术。继电保护的设置、整定、维护和试验水平将直接影响供电的可靠性、质量及用电设备的安全。继电保护技术是一个完整的体系,它主要由电力系统故障分析、继电保护原理及实现、继电保护配置设计、继电保护运行及维护等技术构成。继电保护装置是完成继电保护功能的核心。继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护和安全自动装置应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。建国后,我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有,在大约10年的时间里走过了先进国家半
16、个世纪走过的道路。50年代,我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术,建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍,对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代,为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。自50年代末,晶体管继电保护已在开始研究。在此期间,从70年代中,基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列,逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位,这是集
17、成电路保护时代。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。国内目前在电力系统的计算机监控、远程、通信方面发展很快。大部分信息已经数字化了,迫使继电保护必须加快数字话进程,使电力系统各环节,如发电、输电、配电及用户端实现测量、保护、控制、调节综合自动化、数字化、信息化等。电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力,因此,继电保护技术的发展得天独厚。第1章 电气主接线1.1 电气主接线电气主接线发电厂电气设计的首要部分,是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据,也是构成电力系统的重要环节。
18、电气主接线的确定对电力系统整体及发电厂本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关,并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。电气主接线应满足其在电力系统中可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。电气主接线是由发电机、变压器、断路器、互感器等一次电气元件以及它们之间的导体所组成。本次设计为大型发电厂,根据需求装设两台300MW发电机机组。为了保证发电机电压出线供电可靠性,接在发电机电压母线的主变压器不少于两台,每个绕组的通过功率应达到该变压器容量的15%以上,在每段母线上发电机容量为24MW及以上时,采用双母线分段接线,再由电抗器选择其额定电流按母线上因事故切断最大一台发
19、电机时可能通过电抗器的电流进行,为发电机额定电流的50%-80%。综合以上应主要考虑以下原则:(1) 根据电力系统和用户的要求,确保运行的可靠性和供电质量;(2) 运行操作的灵活性;(3) 发电厂建设的技术经济指标先进;(4) 维护和检修方便、安全;(5) 具有发展和扩建的可能性;(6) 接线尽可能简单、可靠。1.2 电气主接线的原则1.2.1电气主接线的基本要求:可靠性 供电可靠性是电力生产和电力分配的主要要求:(1)断路器检修时,不宜影响对系统的供电。(2)断路器或母线故障以及母线检修时,尽量停运的回路疏忽停运时间,并保证对上一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。(3)尽量避免发电厂及变电
20、所全部停运的可能。(4)大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。灵活性 主接线应满足在调度、检修及扩建是的灵活性:(1)为了调度的目的,可以灵活的操作、投入或切除某些机组、变压器或线路,调配电源和负荷;能够满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的调度要求。(1)为了检修的目的,可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修,而不致影响电力网运行或停止对用户的供电。(3)为了扩建的目的,可以容易地从初期过渡到最终接线,在扩建过渡时,无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。经济性 主接线在满足上述要求的前提下要做到经济合理,即:(1)主接线应简单清晰,以节约断路器
21、、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资。(2)要能使控制保护不过于复杂,以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资。(3)要能限制短路电流,以便选择合理的电气设备或轻型电器,在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单器件。(4)主接线要为配电装置创造条件,以节约用地和节省架构导线、绝缘子及安装费用。(5)经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量,避免两次变压而增加电能损失。1.2.2 电气主接线的选择根据设计的要求确定其主接线为双母带旁路型接线,所以对双母带旁路接线作以介绍:我所设计的300MW发电厂的主接线形式为双母线带旁路母线接线。其主要优点为了避免单母线在母线或母线隔离刀闸故障或
22、检修时引起长时间停电,所以采用双母线接线。这种接线两条母线可同时运行,电源和引出线适当分配在两组母线上。由于继电保护的要求,一般引出线以固定连接方式运行,以保证用户供电的可靠性。其中220kV出线4回接入系统,接线采用双母线带旁路母线接线,装设专用旁路和母联断路器。为了在检修出线断路器时,不中断对该线路的供电,可以采用装有旁路母线的单母线或双母线。 采用双母线接线可以提高运行可靠性和灵活性,即: (1) 轮流检修母线时,不会停止对用户的供电。 (2) 检修任一组母线隔离开关时,只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此隔离开关相连的该组母线,其它电路均可通过另一组母线继续运行。(3) 工作母线发生
23、故障时,能利用备用母线使无故障电路迅速地恢复正常工作。 第2章 运行方式发电厂设计中,不仅要考虑正常运行的情况,而且要考虑发生故障的情况,最严重的是发生短路故障。一般情况下,最严重的短路故障是三相短路。仅当短路发生在发电机附近时,两相短路电流才有可能大于三相短路稳态电流,单相短路可能发生在中性点接地系统或中性点引出的四线制系统中。短路电流的热效应和电动力效应会使导体和电气设备损坏,甚至烧毁;短路电流的磁效应所产生的不对称的交变磁场,对输电线路附近的通信线路产生很大的电磁干扰;而短路电流造成的电压降,有可能造成系统中部分发电机因功率送不出而过速,另一部分发电机因过载而减速,甚至造成系统解列,使异
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