6300MW发电厂电气一次部分设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 电力系统以 发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费 的一个完整的 系统。它 主要 是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。 电气主接线 也称为电气主系统一次接线，它 是发电厂、变电所电气设计的 主体，也是 电力系统 网络 的重要 组成部分 。 电气 主接线 反映了发电机 、 变压器 、 线路 、 断路器和隔离开关等有关电气设备的数量 、 各回路中电气设备 的 连接关系及发电机 、 变压器与输电线路 、 负荷间以怎样的方式连接，直接关系到电力系统的可靠性 、 灵活性和安全性，直接影响发 电厂 、 变电所电气设备的选择，配电装置的布置，保护与控制方式选择和检修的安全与方便性。 而且 电能的使用已经渗透到社会、经济、生活的各个领域，而在我国电源结构中火电设备容量占总装机容量的 75%。本文是对配有 6台 300气 一次部分的初步设计，主要完成了 整个 电气 一次部分 主接线的设计。包括 电气主接线的形式的比较、选择；主变压器、高压厂用变压器 台数 、容量 和型号的选择；短路电流计算和高压电气设的选择与校验 ; 以及相关的配电装置 设计及选择。 关键词 ： 发电厂 ， 主接线 ， 变压器 ，短路计算 ， 电气设备 ， 配电装置 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of of of is to of to is of of an of to of of a of of in s of 5%. is 00MW of a of to of of of of a 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . . 目录 . 1 绪 论 .力系统概述 . 1 力系统的国内外发展概况 . 1 力发电厂电气部分概述 . 2 题的主要研究工作 . 3 发电厂电气部分总体分析 .接线原理分析 . 5 气主接线的设计原则 . 5 气主接线的主要要求 . 5 始资料提供 . 5 始资料 . 5 资料 的容量负荷分析设计 . 6 接线方案的设计 . 6 案分析 . 6 案设计 . 6 案论证比较 . 9 案一 . 9 案二 . 9 案的经济比较及选定 . 10 3 主变压器选择 . 11 变压器台数选择 . 11 变压器容量选择 . 11 变压器型 式 选择 . 12 4 厂用接线的设计 .用电源的选择 . 14 用电电压等级的确定 . 14 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 厂用电系统接地方式 . 14 用工作电源引接方式 . 14 用主变选择 . 14 用电主变选择原则 . 14 定厂用电主变容量 . 14 5 短路电流计算 .路电流计算的目的 . 16 路电流计算条件 . 16 本假定 . 16 般规定 . 16 短路电流计算步骤 . 17 路电流分析计算 . 17 取短路点 . 18 等值网络图 . 18 各元件电抗换算为同一基准的标么电抗 . 19 路计算 . 20 6 电气设备的选择 .压断路器的选择 . 31 离开关的选择 . 33 感器的选择 . 35 压互感器选择 . 35 流互感器选择 . 35 断器的选择 . 37 雷器的选择 . 38 择原则 . 38 式避雷器按下列条件选择 . 38 00避雷器的选择和校验 . 39 体的设计和选择 . 40 相封闭母线与发电机出口电缆选择型别 . 40 回路封闭母线选择 . 41 7 配电装置电气总平面布置设计 .外配电装置 . 43 00置的布置方式 . 43 00台半断路器接线为三列式布置 . 44 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 选择的装置类型 . 44 参考文献 . 谢 .录 A 各用电设备的选择 . 48 . 48 . 48 . 48 . 48 . 49 . 49 . 49 . 49 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪 论 题背景 电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和 分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度 ,易于实现自动化。因此，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展 。 目前对于 大多数发展中国家来说，火力发电仍是今后很长一段时期内的必行之路。 火力发电是现在电力发展的主力军，在提出和谐社会 、 循环经济的环境中，我们在提高火电技术的方向上要着重考虑电力对环境的影响，对不可再生能源的影响，虽然现在在我国已有部分核电机组，但火电仍占领电力的大部分市场，近年电力发展滞 后经济发展，全国上了许多火电厂，但火电技术必须不断提高发展，才能适应和谐社会的要求。 中国煤炭资源丰富，探明储量达 4万亿吨，现年开采量达 14亿吨，在一次能源中占 70%，故火力发电在中国电源结构中始终占主要地位。火力发电是现在电力发展的主力军， 2009 年 1，全国累计火力发电量为 298,142,千瓦小时，比上年同期增长了 2010 年 1，全国累计火力发电量为332,533,上年同期增长了 “十二五 ” 期间，国家将有序推进 14个大 型煤炭基地建设，力争 “ 十二五 ”末，大型煤炭基地产量占到全国总产量的 90，基地内大中型煤矿生产能力占到90。 “ 十二五 ” 时期，火电仍然是我国的主力电源，中， 2011年拟新开工火电 8000万千瓦。 随着中国电力供应的逐步宽松以及 国家对节能降耗的重视， 火电还将继续扮 演主力电源的角色 ,中国 现在已经 开始加大力度调整火力发电行业的结构。 本设计的主要内容包括：通过原始资料分析和方案比较，确定发电厂的电气主接线。计算短路电流，并根据计算结果来选择和效验主要电气设备。 力系统的国内外发展概况 新中国成立以后，特别是改革开放以来，我国电力工业得到了迅速发展。在买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 党中央、国务院的正确领导下，广大电力职工奋发图强，辛勤耕耘，中国的电力工业取得了令人瞩目的成就。 1987年，全国电力装机容量迈上 1亿千瓦台阶； 1995年突破 2亿千瓦；到 2000年底，全国电力装机容量已达 1949年到改革开放前的 1978 年，我国电力装机由 185 万千瓦增加到 5 712万千瓦，增长了 ；年发电量由 43 亿千瓦时增加到 2566 亿千瓦时，增长了 。而从 1978年到二十世纪末，我 国电力装机和年发电量又分别增长了 前，我国的电力装机容量和年发电量均居世界第 2 位；我国的电力工业也已从大电网、大机组、超高压、高自动化阶段，进入了优化资源配置、实施全国联网的新阶段。 我国是发展中国家，我国的电力工业长期以来依靠多家办电的政策，吸引了大批 投资，促进了我国电力工业的发展；并通过引进、消化 、 吸收和技术创新，极大地提高了电力的技术水平和装备水平；通过十年的坚持不懈的达标、创一流工作，大大提高了电力企业的管理水平，很多电力企业，尤其是一些发电厂的管理水平可以与发达国家的电厂的管 理一比高低。但是，我国人均用电水平还很低，面临着继续快速发展的巨大压力。 自从加入了 后，国家电力公司已经确定了“建成控股型、经营型、集团化、现代化、国际一流的电力公司”的战略目标，并已在 2000 年跻身世界 500强， 2001年在世界 500 强中位居 77位。中国加入 机遇与挑战并存，机遇大于挑战。 力发电厂电气部分概述 在我国乃至全世界范围，火电厂的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。截止目前为止，我国火力发电厂单机容量以 30 万千瓦和 60万千瓦 机组为主，浙江省温州市玉环县的华能玉环电厂正在投建 4 台 100万千瓦发电机组，首台机组预计今年投产发电。其 100 万千瓦超超临界火力发电机组主蒸汽压力为 25兆帕，主蒸汽和再热蒸汽温度均为 600度，这不仅在我国是最高参数，在世界上也处于最前沿水平。此前，上海电气与西门子合作制造的上海外高桥 2 台 90 万千瓦火力机组是我国第一个超临界百万级项目，首台机组已于2006年开始发电。 火力发电一直是我国乃至世界比较常用的一种发电形式，从瓦特发明蒸汽机到现在火力发电厂各个部分在不断地更新换代，直到今天火力发电还延续着一种古老的 气息，视乎在变，但变得缓慢，其中电气部分也在不断地更新，比如：变买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 压器的改变、主接线形式的多样化、开关形式的多样化、设备使用的多样化、保护措施的多样化。火力发电厂的设计有很多方面：电气部分、动力部分、规划部分、热力部分、化学部分等等。在这作为电气工程专业的学生主要还是一发电厂电气部分为主进行讨论分析，而在进行分析过程中有要对其进行细微地分支性地总结讨论，即需要对电力系统的总体进行分析，从而需要对发电、变电、输电、配电和用电进行总体的分析讨论。 然而，我们所研究的是发电厂电气部分，是电力系统中的一块重 要部分，也可以说 是 整个电力系统的 核心 。所以，我们在规划设计电力系统时首先应该把发电厂考虑进去 ， 怎样能使整个发电厂高效、节能、经济、环保、安全、长期地运行。 也就是说，作为学习电气工程自动化专业的我们要全面考虑发电厂的电气部分，牢牢掌握所学的每个部分，从真正意义上对发电厂用电的改革，使之全面协调运行。 1） 对主接线来说，要尽量简单可行，能做到省材料、省费用、发电运转长期良好、效率高、可靠性高、实用性强等。 2） 在设计主接线的同时还要进行对主变压器的选择运用。在选择主变压器的时候应该严格按照理论与实践 过程中的要求进行；即要根据发电容量、所需变电电压等级等等来对主变压器进行选择。 3） 短路电流的计算以及设备的选择。短路电流计算一般情况下进行三相短路电流计算即可，有些还需要对二相、单相进行计算；在计算过程中要认真地选取可能会发生短路的短路点，然后再计算出短路电流，根据短路电流可以选出适当的用电设备和进行保护设置，达到双重效果。 4） 配电装置及电气总平面布置设计。配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑设备的外形尺寸、运行维护、巡视、操作、检修、运输的安全距离及运行中可能发生的过电压等因素而决定的。 5） 发电机与变 压器保护整定设计。作为整个电力系统的“心脏”来说，其发电机又可称为发电厂的心脏，所以要设计整定保护，以便长期使用；而对于变压器也应当给以保护，这样才能使之长远输电得到保证。 题的主要研究工作 1） 设计 主接线的方案： 分析原始资料、确定主接 线。进行经济比较并确定最佳方案、合理的选择各侧的接线方式、确定厂 用电接线方式。 2） 确定主变形式： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 包括主变台数、主变容量选定、主变型号的选定。 3） 短路电流 计算 ： 合理 选择计算短路点、计算各点的短路电流、并列出计算结果表。 4） 合理地选择主要的电气设备： 选 择 500变双侧的断路器和 隔离开关 、避雷针、避雷器、避雷线和各个电压等级主母线上的电压 电流 互感器 以及主母线 。 5） 选择 主要的电气设备 的配电装置 ： 配置各级电压互感器、避雷器和各个支路的 电压 电流互感器 以及 屋内屋外配电装置。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 发电厂电气部分总体分析 接线原理分析 发电厂和变电所的电气主接线是 由电气一次设备按电力生产的顺序和功能要求连接而成的接受和分配电能的电路，是 保证电网安全可靠经济运行的关键 ,是电气设备布置选择自动化水平和二次回路设计的原则和基础。 气 主接线的设计原则 应根据发电厂和变电所在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统的线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。 气主接线的 基本 要求 1） 可靠性 ： 在研究主接线可靠性时应重视国内外长期运行的实践经验和其可靠性的定性分析；主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合，在很大程度上也取决 于设备的可靠程度。可靠性的具体要求在于断路器检修时，不宜影响对系统的供电；断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。 2）灵活性 ：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。在调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，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的系统调度要求；在检修时，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的运行和对用户的供电；扩建时，可以容易地从初期接线 过渡到最终接线 。 3）经济性 ：要节省投资，主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备；要节省继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆；要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器；主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少；经济合理地选择主变压器的种类、容量、数量、要避免因两次变压而增加电能损失 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 始资料 分析 始资料 装机 6 台，凝气式机组 6*300=20厂用电率 8%，机组年利用小时数 =6500h。 系统规划部门提供的电力负荷及与电力系统连接情况资料： 500压级与容量为 3500统归算到本电厂 500=准容量00500 回路。此外，尚有相应的地理资料、气候条件和其它资料。 始资料的容量负荷分析设计 电 厂 为 大 型 火 电 厂 , 其容量为 6*300=1800( 占 电 力 系 统 容 量1800/(3500+1800)*100%=超过了电力系统的检修备用容量 8% 15%和事故备用容量 10%的限额 ,说明该厂在未来电力系统中的作用和地位至关重要 ,而 且年利用小时数为 6 500h5 000h,远远大于电力系统发电机组的平均最大负荷利用小时数（如 2005年我国电力系统发电机组年最大负荷利用小时数为 5225h）。该厂为火电厂，在电力系统中将主要承担基荷，从而该厂主接线设计务必着重考虑其可靠性。从负荷特点及电压等级可知， 20压为 300电机出口电压，既无直配负荷，又无特殊的要求，拟采用单元接线的形式，可以节省价格昂贵的发电机出口断路器，又利于配电装置的布置；为了 保证检修出线断路器不致对该回路停电，拟采用一台半和双母分段带旁路线接线形式为宜； 500 回馈线，呈强联系形式并送出本厂最大可能的电力为 1 80000*8%=1 656（ 可见，该厂 500 接线方案的设计 案分析 根据对原始资料的分析 ,现将各电压级可能采用的较佳方案列出，进而以优化组合方式 ,组成最佳的方案。 根据对原始资料的分析 ,现有双母线接线形式、双母线带旁母接线形式、双母分段带旁母接线形式、一台半断路器接线形式。 500500荷容量大，其主接线是本厂向系统输送功率的主要接线方式，为保证可靠性，可能有多种接线方式，经过定性分析筛选后，可以选用的方案有一台半断路器接线，也可以是双母线分段带旁母的接线形式。 案设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 以上分析、筛选、组合，可以保留两种可能的接线方案，方案一如下： 图 *300买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 方案二如下： 图 *300案论证比较 案一 此方案为 500采用一台半断路器接线形式。 一台半 断路器 ，又称 3/2 接买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 线，即每两个回路用三台断路器接至两组母线， 从主接线进行对方案一的优缺点比较论证，其优点有： 1）任意 一组 母线故障或检修（所有接于该母线上的断路器断开）， 不影响机组和出线运行。 2） 一台半断路器交叉接线具有更高的运行可靠性，可减少特殊运行方式下事故的扩大。 3）除了联络断路器内部故障是（同串中的两侧断路器将自动跳闸）与其相连的两回路时停电外，联络断路器 外部故障或其他任何断路器故障 停电回路数也不会超过两回 。 4）任一 断路器检修 时所有回路都不会停电 ，而且可同时检修多台断路器。 5）运行调度灵活，操作、检修方便，隔离开关仅作为检修时隔离电器。 其缺点： 1）要求电源数与出线数最好一致；为提高可靠性，要求同名回路接在不同串上；对特别重要的同名回路，要考虑“ 交叉换位” ,即同名回路分别接入不同母线。而由于配电装置结构的特点，要求每对回路中的变压器和出线向不同的方向引线，这将增加配电装置的隔离，限制这种接线的运用。 2）与方案二相比，这种接线所用断路器 、 电流互感器 等设 备 多，投资 较 大。3）二次控制接线和继电保护都较复杂。 4）正常情况时，联络断路器动作次数是其两侧断路器的 2倍；一个回路故障时要跳两台断路器，断路器动作频繁，检修次数增多。 案二 方案二采用双母线分段带旁母线接线形式，其优点： 1） 母线可以轮流检修而不致使供电中断 。 2） 双母线通常采用单母线分段运行 。 3）当 进出线母线隔离开关需要检修时，只需该进线（或出线）和一组母线停电，而不影响其他回路的正常供电。 4）母联断路器代替被检修的断路器，不至使该回路长时间中断供电 。 5） 双母线进出线断路器与保 护为一对一方式，故保护方式比较简单。 6） 调度灵活，各电源和负荷可以任意在一组母线上运行，并可根据潮流变化或其他要求改变运行方式 。 缺点有以下几个方面： 1） 在改变运行方式时，母线隔离开关作为操作电气设备操作，而倒闸操作比较复杂，因而易造成误操作。 2）当工作母线故障时，在切换母线的过程中仍要短时停电 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 3）检修线路断路器时，在装接“跨条”期间仍需短时停电，这对重要用户来说是不容许的 。 4）需用的隔离开关数目比单母线接线增加许多，使配电装置复杂，增加了设备投资 。 5）加了旁路接线形式就更为复杂。 案的经济比较及选定 采用最小费用法，对拟订的两方案进行经济比较，上述两方案中的相同部分不参与比较计算，只是对相异部分进行计算。计算内容包括一次投资、年运行费用。 虽然方案二比方案一供电更可靠，但是从经济的角度看，方案二的投资比方案一要大很多，增加了旁路间隔和旁路母线，每回间隔增加一把隔离开关，大大的增加了投资，同时方案二方案一多占用了土地，当今我国的土地资源比较缺乏。 从技术和经济的角度论证了两个方案， 不仅 方案一比方案二供电可靠， 而且由于目前断路器采用的是六氟化硫断路器，它的检修周期长，不需要经常检修，这样一来不仅仅节省了投资，也节约了用地，所以比较论证后确定采用了方案一。 买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 3 主变压器选择 变压器台数选择 大容量的发电机一般采用单元接线，与变压器连接成一个单元，根据本设计的实际情况， 由 于 发电厂 6*300发电机组 共 6 台发电机，考虑到可靠性与高效性又与实际相符合， 在主接线设计中需要 使用 6 台主变压器。 所以选择的 变压器台数： 6台 变压器容量选择 由于 200以上机组的发电机出口断路器制造很困难，造价也很高，故200以上机组一般都是采用发电机 双绕组变压 器单元接线，这种接线最简单，发电机的电能直接由变压器升压后经高压输电线路送入系统，它用于 附近有枢纽变电所的大型区域发电厂，这种发电厂不用建升压变电站，不仅减少了电厂维护的工作量，也节省了投资与占地。 单元接线中的主变压器容量 按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，预留 10的裕度 00选择，为 ： 式 （ 发电机容量，在扩大单元接线中为两台发电机容量之和 发电厂额定功率因数 厂用电率 根据查阅相关资料 国内产品 300轮发电机公司主要有：东方电机股份有限公司，上海汽轮发电机有限公司、哈尔滨电机厂有限公司、北京汽轮电机有限责任公司。 在这里主要选择是按照各公司的生产技术 ，其中 上海电机厂 较为恰当，根据需求选择发电机型号是： 300 300定功率因数为： 根据上述数据可得： )101(