长春工程学院开题报告.docx

长春工程学院开题报告.docx

《长春工程学院开题报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《长春工程学院开题报告.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

长春工程学院开题报告

CHANGCHUNINSTITUTEOFTECHNOLOGY

开题报告

论文题目：

4*100发电厂电气部分（附继电保

护）设计

学生姓名：

学院名称：

电气与信息工程学院

专业名称：

发电厂及电力系统

班级名称：

学号：

指导教师：

教师职称：

学历：

2013年06月20日

开题报告

一、选题依据

1.设计目的及意义

火力发电厂虽然起步很早，但到目前为止各项措施已经取得了不断的发展，技术水平和管理水平正在逐步提高，现在已有许多电厂实现了集中控制和采用计算机监控．电力系统也实现了分级集中调度，所有电力企业都在最大限度的发挥经济效益，并减少事故的发生。

随着我国国民经济的发展，人民生活水平的不断提高，各种生活用品以及各大工矿企业都离不开电能，电力工业将大力发展，逐步跨入世界先进水平的行列。

火力发电厂是生产工艺系统严密、土建结构复杂、施工难度较大的工业建筑。

电力工业的发展,单机容量的增大、总容量在百万千瓦以上火电厂的建立促使火电厂建筑结构和设计不断地改进和发展，但是仍然存在一些不足需要改进。

因此本课题的提出具有很大的现实意义，如何设计好火电厂的电气主接线及各项保护措施，就显得尤为重要。

同时通过这次设计使设计者对所学的专业知识有一个系统的总结与巩固，并且可以运用所学的专业知识解决实际问题，达到理论和实践相结合的目的，从而提高分析问题和解决问题的能力，掌握发电厂电气主接线的设计方法，并在分析、计算和解决实际工程能力等方面得到训练，为以后从事电厂电气运行、检修与管理等工作打下坚实的基础。

2.设计拟解决的工程实际问题

拟建4×100MW发电厂

1、电气主接线设计应满足以下几点要求：

1）运行的可靠性：

主接线系统应保证对用户供电的可靠性，特别是保证对重要负荷的供电。

2）运行的灵活性：

主接线系统应能灵活地适应各种工作情况，特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时，能够通过倒换运行方式，做到调度灵活，不中断向用户的供电。

在扩建时应能很方便的从初期扩建到最终接线。

3）主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下，做到经济合理，尽量减少占地面积，节省投资。

 电气主接线是发电厂电气设计的首要部分，也是电力系统的重要部分，它表明了发电机、变压器、线路与断路器等设备的数量和接线方式，从而实现安全的发电、输电、配电的任务。

本次设计拟采用单元接线方式，因为单元接线简单，开关设备少，操作简便。

 发电机及主变压器的选择发电机的容量和额定电压是根据厂用电的供电电压等级选择的，比较后确定厂用电电压等级为20kV。

 短路计算，电力系统在运行中，可能发生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。

分别在线路的高低侧选择短路点进行短路计算，短路计算是为了进行电气设备的选择，避免短路故障是发电厂电气部分设计中尤为重要的环节。

 2、电气设备选择

 根据电压额定值，参照短路电流计算数据选择发电厂高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、避雷针、互感器等设备，并根据需要进行热稳定和动稳定检验。

 配电装置设计，配电装置的设计应遵循以下原则：

（1）满足电气生产工艺流程要求。

（2）慎重确定最终规模、妥善处理分期建筑。

（3）布置紧凑合理，尽量节约使用。

（4）结合地形地质，因地制宜布置。

（5）符合防水规定，预防火爆事故。

（6）注意风向朝向，有利环境保护。

（7）控制噪音。

（8）合理分布，方便检修作业。

（9）有利交通运输，方便检修作业。

（10）电工建筑物与外部条件相适应。

 3、主变压器继电保护的整定及配置

   本设计采用差动保护，继电保护是为了监视、控制和保证安全可靠运行，变压器、母线及线路等皆需要设置相应的检测和继电保护装置，并对保护装置进行其灵敏系数检验。

继电保护应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性。

3.设计拟应用的文献综述

根据设计内容，拟引用如下参考资料完成本次设计。

（1）《电力工程电气设计手册·电气一次部分》戈东方

《电力工程电气设计手册·电气一次部分》中对电气主接线、厂用电接线、短路电流计算、主变压器选择、高压电器选择、高压配电装置等内容作了详细的理论叙述和分析。

可根据此手册，再结合小湾电站的实际情况，选择合适的电气主接线、厂用电接线及合适的高压电器等，在保证电站安全稳定运行的前提下，力求减少投资，提高经济性。

（2）《电力工程电气设备手册·电气一次部分》戈东方

《电力工程电气设备手册·电气一次部分》主要介绍发电厂、变电所及其他工矿企业常用电气设备的型式、规范、技术参数、外形及安装尺寸等，供进行设备选型和安装设计参考。

具体内容为：

电机、变压器、互感器、高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压熔断器、封闭电器、避雷器、电力电容器、高压电瓷、高压开关柜、低压配电屏、低压电器、电线电缆、电力金具、辅助和附属设备、安装材料等。

（3）《电力系统分析》

提供短路电流计算的方法

（4）《发电厂电气部分》

提供电气设备的选择与校验方法

4.设计相关技术的国内外现状

（1）电容式电压互感器

电容式电压互感器（CVT）在国外已有四十多年的发展历史，在72.5～800kV电力系统中得到普遍应用。

国产CVT从1964年在西安电力电容器厂诞生以来，也积累了三十五年的制造和运行经验，现已进入成熟期。

先将各技术参数对比如下：

a）准确度及额定输出容量

国外CVT最高准确度仍为0.2级，额定输出容量有逐步降低的趋势。

国内情况则相反。

根据需求，国产CVT在0.2级条件下的额定输出容量不断提高。

母线CVT一般为300～400VA，有的已做到500VA。

为达此要求，就必须采取提高中压、增大主电容和加大导线直径等措施，其结果是材料成本升高，产品体积增大。

其根源可能是国内继电保护器件不同、保护回路多、留有裕度大，也有“额定输出越大越好”的错觉所影响。

目前国内也生产各种较小输出容量和准确级较低的线路CVT，如0.2/100VA，0.5/150VA，1.0/50VA，3.0/50VA等。

总之，国产CVT准确级和额定输出有多种规格，完全能满足国内用户的各种不同需要。

b）绝缘介质

CVT的高电压主要由电容分压器承受，因而电容器的介质材料选用是十分重要的。

八十年代后期，国内外几乎同时用聚丙烯薄膜与电容器纸复合浸渍有机合成绝缘油介质取代电容器纸浸矿物油介质。

近几年，国外薄膜与纸的搭配按层数分有1膜2纸、2膜1纸、2膜2纸等，绝缘浸渍剂有烷基苯（ABB称FARADOL300）、M/DBT和SAS-40等。

国内采用的固体介质一般为2膜3纸，也有用2膜1纸的；浸渍剂主要是烷基苯，有的产品用PXE，特殊情况下也有用M/DBT的。

国内外介质结构和浸渍剂的应用的发展基本上也是同步的。

为降低电容器元件边缘场强，国外采用了铝箔折边、突出的新结构。

c）国产CVT的优势

①绝缘可靠性高。

作为承受高电压的电容分压器，其介质强度是最重要的因素，介质击穿不仅会影响CVT的测量准确度，更严重的是有可能造成电容器爆炸、起火的恶性事故。

国产CVT中电容器介质工作场强一般为进口产品的70%以下，加之绝缘结构的改进，严格控制油中微量水份，降低了电容器介损和局部放电量，其绝缘特性明显高于进口产品，这在国内大量的运行经验中得到了验证。

②能可靠地阻尼铁磁谐振。

经过对速饱和阻尼器进行大量的应用研究和改进，并按严格的工厂标准进行质量控制，确保出厂的每一台CVT均能够在从低到高至额定电压因数的任何电压下有效阻尼各种频率的铁磁谐振，这已在大量的运行实践中得到了证实。

（3）励磁系统

目前，国内大容量火电机组中常用的励磁方式是无刷励磁和自并励励磁两种方式，两种技术均比较成熟，已得到业界的认可。

关于自并励磁技术的国内外发展有如下简绍：

对比ABB的UNITROL-5000系统、西门子thyripol自并励励磁系统、三菱励磁系统、GE励磁系统、南瑞励磁系统情况，可以看出目前国内外励磁系统的以下特点：

a）励磁调节器的主CPU均采用32位处理器，且调节器与整流及灭磁部分均采用通讯方式进行联系。

但所有进口励磁系统的人机界面均为英文，没有一家采用中文界面。

b）对于汽轮发电机的灭磁，国外励磁制造商主要采用直流磁场断路器+线性电阻灭磁方式，只有ABB采用非线性电阻；国内的励磁制造商则采取比较灵活的态度，线性电阻及非线性电阻在600MW等级机组上均有应用。

c）对于整流柜，ABB公司全部配备智能数字均流，其他厂商仍然以常规均流方式为主导。

在隔离刀闸的设置上，除GE及国产励磁采用隔离刀闸外，其余制造商均不加隔离刀闸。

需要说明的是，励磁系统在设计制造方面的难点主要指标是励磁容量。

通常，对于同一发电机制造商，励磁容量随发电机容量的增加而增加。

但不同发电机制造商由于设计理念的原因，同样容量的发电机其励磁容量相距很大，如扬二660MW机组，其励磁电压为512．9V，励磁电流为6337A，均大于目前国产1000MW机组的静态励磁典型电压、电流参数。

可以说正是由于有了扬州第二发电厂的改造经验，国内励磁制造商已经具备了1000MW汽轮发电机励磁系统的制造经验，具有自主知识产权的国产励磁系统完全可以应用在1000MW等级汽轮发电机上。

但是，由于励磁系统在发电机中所占造价较低（不到10％），加上其它种种因素。

国产励磁系统在大容量火电机组中的普遍使用，仍有一段距离。

（4）变频技术

变频器是一种高技术含量、高附加值、高效益回报的高科技产品，电力电子技术、电机控制方式以及自动化控制水平决定着变频器的发展水平。

国外：

上世纪50年代末，由于晶闸管（SCR）的研究成功，电力电子器件开始运用于工业生产，可控整流直流调速便成了调速系统中的主力军。

但由于直流电机结构复杂，造价比交流电机高，直流电动机在运行中，炭刷接触产生炭粉而易引起环火，须经常维护，而且直流调速系统线路复杂，维修十分不便。

因而便促进了世界各国对交流调速技术的开发和研制。

　　20世纪80年代中期，随着第三代电力电子器件，如门极可关断晶闸管（GTO）、大功率晶体管（GTR）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等全控型电力电子器件的研制成功，以及电力电子器件从电流驱动型到电压驱动型全控器件等的发展，日本等国已先后研制开发出了功率等级不同的把控制、驱动、检测、保护及功率输出集于一体的变频调速产品，如图1所示。

从而使交流变频调速的关键装置———逆变器性能优良，主电路简单，驱动方便，工作可靠。

同时随着控制理论、微电子技术和计算机技术的发展，使交流电机变频调速技术取得了突破性进展，并以其优越的调速性能和良好的节能效果逐渐取代了直流调速系统和其他的调速方式，如变极调速、串级调速、滑差电机调速、整流子电机调速等。

国内：

21世纪以来，我国的变频器行业高度裂变。

众多外资品牌在中国建厂，实施本地化经营。

原有内资品牌的人员和资金不断分离，成立了众多企业，主要集中在沿海如广东、浙江、山东、上海等地区。

    目前国内市场上的变频器厂家有300多家，主要的品牌也维持在20至30家左右。

外资品牌在中国中、低压变频器市场仍占主导地位。

国内大部分本土企业成立的历史不长，许多新产品进入市场的时间较短，在产品的成熟度和品牌知名度方面还很难与历史悠久的国际知名品牌抗衡。

    国内变频器市场是以外资品牌的进入而发端，外资品牌先入为主。

    我国变频器配套产业的实力相对较弱，国产品牌无论在技术、加工制造、工业设计等方面还是在资金实力方面，都与国外品牌存在一定差距。

目前，外资品牌在国内变频器市场的占有率约7成。

本土变频器企业主要生产V/F控制产品，对于性能优越、技术含量高的矢量变频器等产品，国内绝大多数企业还没有开发出成熟的产品。

二、设计方案及技术路线

1、电气主接线设计

2、发电机及主变压器的选择

3、短路电流计算

4、电气设备选择

5、主变压器继电保护的整定及配置

6、图纸：

电气主接线图、继电保护原理图及配置图

7、编写说明书

三、可能存在的问题及解决措施

1、确定电气主接线方案

电气主接线是发电厂电气设计的首要部分，也是电力系统的重要部分，它表明了发电机、变压器、线路与断路器等设备的数量和接线方式，从而实现安全的发电、输电、配电的任务。

本次设计拟采用单元接线方式，因为单元接线简单，开关设备少，操作简便。

2、计算短路电流

短路计算，电力系统在运行中，可能发生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。

分别在线路的高低侧选择短路点进行短路计算，短路计算是为了进行电气设备的选择，避免短路故障是发电厂电气部分设计中尤为重要的环节。

3、主变压器继电保护的整定及配置

本设计采用差动保护，继电保护是为了监视、控制和保证安全可靠运行，变压器、母线及线路等皆需要设置相应的检测和继电保护装置，并对保护装置进行其灵敏系数检验。

继电保护应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性。

四、设计成果

设计报告、图纸三张包括（电气主接线图）（电气接线配置图）（接线原理图）

五、进度计划

进度计划安排：

本次设计共十周，具体时间安排如下表：

日期

内容

4月13日~4月19日

接受设计任务书，查阅有关资料。

4月20日~4月26日

完成开题报告；翻译5000字左右的外文资料。

4月27日~5月3日

确定发电厂电气主接线的最佳方案；发电机和主变的型号的选择。

5月4日~5月10日

计算短路电流。

5月11日~5月17日

确定发电厂测量仪表、电流、电压互感器、避雷针、继电保护、自动装置的配置方案。

5月18日~5月24日

电气设备的选择与校验。

5月25日~5月31日

100MW发电机—变压器组保护整定计算。

6月1日~6月14日

绘制有关图纸。

6月15日~6月21日

完成论文。

6月22日~6月26日

答辩。

六、参考资料

［1］电力系统设计手册.电力工业部电力规划设计总院，中国电力出版社.1998年2月

［2］电力工程电气设计手册1电气一次部分.水利电力部西北电力设计院,中国电力出版社,1989年12月

［3］电力工程电气设备手册上.电力工业部西北电力设计院中国电力出版社,1998

［4］熊信银.发电厂电气部分（第三版）,中国电力出版社,2004年8月

［5］孟祥萍,高燕.电力系统分析,高等教育出版社,2004年2月

［6］王晓琪主编.电力互感器样品（66~500kV）下册.北京:

中国电力出版社,2003年6月.

［7］崔家佩孟庆炎陈永芳熊炳耀编.电力系统继电保护与安全自动化装置整定计算.北京:

水利水电出版社，1993年03月.

［8］孙国凯霍利民柴玉华主编.电力系统继电保护原理.北京:

中国水利水电出版社，2002年01月.

[9]张保会尹项根.电路系统继电保护.中国电力出版社,2004年11月

[10]贺家李，宋从矩.高等学校教材电力系统继电保护原理.第3版.北京：

中国电力出版社，1994