火力发电厂电气主接线设计辽宁工程技术大学发电厂课设格式完全正确10分下载即用.docx
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火力发电厂电气主接线设计辽宁工程技术大学发电厂课设格式完全正确10分下载即用
辽宁工程技术大学
发电厂电气部分课程设计
设计题目火力发电厂电气主接线设计
指导教师葛群
院（系、部）
专业班级
学号
姓名
日期
课程设计成绩评定表
学期
姓名
专业
班级
课程名称
发电厂电气部分
设计题目
火力发电厂电气主接线设计
成绩
评分项目
优
良
中
及格
不及格
设计表现
1.设计态度
非常认真
认真
较认真
一般
不认真
2.设计纪律
严格遵守
遵守
基本遵守
少量违反
严重违反
3.独立工作能力
强
较强
能独立设计完成
基本独立设计完成
不能独立设计完成
4.上交设计时间
提早或按时
按时
迟交半天
迟交一天
迟交一天以上
设计说明书
5.设计内容
设计思路清晰，结构方案良好，设计参数选择正确，条理清楚，内容完整，结果正确
设计思路清晰，结构方案合理，设计参数选择正确，条理清楚，内容较完整，极少量错误
设计思路较清晰，结构方案基本合理，设计参数选择基本正确，调理清楚，内容基本完整，有少量错误
设计思路基本清晰，结构方案基本合理，设计参数选择基本正确，调理清楚，内容基本完整，有些错误
设计思路不清晰，结构方案不合理，关键设计参数选择有错误，调理清楚，内容不完整，有明显错误
6.设计书写、字体、排版
规范、整洁、有条理，排版很好
较规范、整洁、有条理，个别排版有问题
基本规范、整洁、有条理，个别排版有问题
基本规范、整洁、有条理，排版有问题较多
不规范、不整洁、无条理，排版有问题很大
7.封面、目录、参考文献
完整
较完整
基本完整
缺项较多
不完整
图纸
8.绘图效果
很出色
较出色
一般
较差
很差
9.布局
合理、美观
较合理
基本合理
有些混乱
布局混乱
10.绘图工程标准
符合标准
较符合标准
基本符合标准
个别不符合标准
完全不符合标准
评定说明：
不及格标准：
设计内容一项否决制，即5为不及格，整个设计不及格，其他4项否决；
优、良、中、及格标准：
以设计内容为主体，其他项超过三分之一为评定标准，否则评定为下一等级；如优秀评定，设计内容要符合5，其余九项要有4项符合才能评定为优，否则评定为良好，以此类推。
最终成绩：
评定教师签字：
发电厂电气部分
课程设计任务书
一、设计题目
火力发电厂电气主接线设计
二、设计任务
根据所提供的某火力发电厂原始资料，完成以下设计任务：
1.对原始资料的分析
2.主接线方案的拟定（至少两个方案）
3.变压器台数和容量的选择
4.所选方案的经济比较
5.主接线最终方案的确定
三、设计计划
本课程设计时间为一周，具体安排如下：
第1天：
查阅相关材料，熟悉设计任务
第2~3天：
分析原始资料，拟定主接线方案
第4天：
选择主变压器的台数和容量，对方案进行经济比较
第5~6天：
绘制主接线方案图，整理设计说明书
第7天：
答辩
四、设计要求
1.按照设计计划按时完成
2.设计成果包括：
设计说明书（模板及格式要求详见附2和附3）一份、主接线方案图（A3）一张
指导教师：
葛群
教研室主任：
李洪珠
时间：
20年月日
原始资料
一、原始数据
某火力发电厂原始资料如下：
装机4台，分别为供热式机组225MW（UN=6.3kV），凝汽式机组2100MW（UN=10.5kV），厂用电率6.1%，机组年利用小时Tmax=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如下：
（1）6.3kV电压级最大负荷（20+1011/26）=24.23MW，最小负荷（15+1011/26）=19.23MW，cos=0.8，电缆馈线10回；
（2）220kV电压级最大负荷（250+1011/26）=254.23MW，最小负荷（200+1011/26）=204.23MW，cos=0.85，架空线5回；
（3）500kV电压级与容量为3500MW的电力系统连接，系统归算到本电厂500kV母线上的电抗标么值Xs*=0.021（基准容量为100MVA），500kV架空线4回，备用线1回。
二、主要内容
1.对原始资料的分析
（1）工程情况
（2）电力系统情况
2.主接线方案的拟定
（1）6.3kV电压级
（2）220kV电压级
（3）500kV电压级
3.变压器台数和容量的选择
（1）选择主变压器的台数和容量
（2）选择联络变压器的台数和容量
4.方案的经济比较
5.主接线最终方案的确定
摘要
发电厂是电力系统的重要组成部分，也直接影响整个电力系统的安全与运行。
在发电厂中，一次接线和二次接线都是其电气部分的重要组成部分。
本设计通过对原始资料的分析，依据可靠性、灵活性、经济性，对电气主接线进行分析，从主接线方案的确定到厂用电的设计以及电气设备的选择，都做了较为详尽的阐述。
设计过程中，综合考虑了经济性、可靠性和可发展性等多方面因素，在确保可靠性的前提下，力争经济性。
本设计是对装机4台，分别为供热式机组225MW（UN=6.3kV），凝汽式机组2100MW（UN=10.5kV）的电气主接线的初步设计。
包括对原始资料的分析；电气主接线的形式的比较、选择；主变压器、联络变压器台数、容量和型号的选择；方案经济性的比较。
关键词：
发电厂；主接线方案；变压器；凝汽式机组；方案经济性
1前言
火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：
燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。
火电厂的生产过程从能量转换的角度看却很简单，即燃料的化学能→蒸汽的热势能→机械能→电能。
在锅炉中，燃料的化学能转变为蒸汽的热能；在汽轮机中，蒸汽的热能转变为转子旋转的机械能；在发电机中机械能转变为电能。
炉、机、电是火电厂中的主要设备，亦称三大主机。
与三大主机相辅工作的设备成为辅助设备或称辅机。
主机与辅机及其相连的管道、线路等称为系统。
火电厂的主要系统有燃烧系统、汽水系统、电气系统等。
近年来，我国电力工业得到了迅速发展。
在党中央、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。
目前，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。
2原始资料分析
2.1工程情况
该电厂为中型火力发电厂，电厂总容量2×25+2×100=250MW，当本厂投产后，将占系统总容量为250/（3500+250）×100%=6.67%低于电力系统的检修备用容量8%~15%和事故备用容量10%，Tmax=6500h>5221h（2006年我国电力系统发电机组年最大负荷利用小时数），又为火电厂，在电力系统中将主要承担基荷，从而该电厂主接线的设计务必着重考虑其可靠性。
从负荷特点及电压等级可知6.3KV电压等级上的地方负荷容量不大共有10回电缆馈线，与50MW发电机的机端电压相等采用直馈线为宜。
220KV电压级出现回路数为5回为了保证检修出线断路器不致对该回路停电拟采用带旁路母线接线形式为宜；500KV与系统有4回馈线呈强联系形式并送出本厂最大可能的电力为250-19.23-204.23-250×6.1%=11.29MV。
由于发电厂的总容量为500KW与电力系统容量之比较小，该厂在系统中处于比较不重要地位的电厂，所以可靠性没有必要追求过高而采用复杂的接线形式。
2.2电力系统情况
500kV系统容量为无穷大，基准容量为100MVA，系统归算到本电厂500kV母线上的电抗标么值Xs*=0.021，500kV架空线4回，备用线1回。
3主接线方案的拟定
3.16.3kV电压级
鉴于出线回路多，且发电机单机容量为25MW，远大于有关设计规程对选用单母线分段接线每段上不宜超过12MW的规定，应确定为双母线分段接线形式。
两台25MW机组分别接在两段母线上，剩余功率通过主变压器送往高一级电压220kV。
由于两台25MW机组均接于6.3kV母线上，有较大短路电流，为选择轻型电器，应在分段处加装母线电抗器，各条电缆馈线上装设出线电抗器。
考虑到25MW机组为供热式机组，通常“以热定电”，机组年最大负荷小时数较低，同时由于6.3kV电压最大负荷24.23MW，远小于2×25MW发电机组装机容量，即使在发电机检修或升压变压器检修的情况下，也可保证该电压等级负荷要求，因而6.3kV电压级与220kV电压之间按弱联系考虑，只设一台主变压器。
3.2220kV电压级
出线回路数大于4回，为使其出线断路器检修时不停电，应采取用单母线分段旁路接线或双母线带旁路接线，以保证其供电的可靠性和灵活性。
其进线仅从6.3kV送来剩余容量2×25-[（50×6.1%）+24.23]=22.72MW,不能满足220kV最大负荷254.23MW的要求。
为此，拟以1台300MW机组按发电机—变压器单元接线形式至220kV母线上，其剩余容量或机组检修时不足容量由联络变压器与500kV接线相连，相互交换功率。
3.3500kV电压级
500kV负荷容量大，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，可能有多种接线形式，经济性分析筛选厚，可选用的方案为双母线带旁路界限和一台半断路器界限，通过联络变压器与220kV连接，并通过一台三绕组变压器联系220kV及6.3kV电压，以提高可靠性，一台300MW机组与变压器组成单元接线，直接将功率送往500kV电力系统。
3.4设计方案
根据以上分析、筛选、组合，保留两种可能接线方案：
方案Ⅰ：
（如图3-1）
6.3kV侧采用双母线分段接线，
220kV侧采用双母线带旁路母线接线
500kV侧采用一台半断路器接线
方案Ⅱ：
（如图3-2）
6.3kV侧采用双母线分段接线
220kV侧采用单母线带旁路母线接线
500kV侧采用双母线带旁路母线接线
4变压器台数和容量的选择
4.1选择主变压器的台数和容量
发电厂或变电所主变压器的台数与电压等级、接线形式、传输容量以及和系统的联系有密切关系。
通常与系统具有强联系的大、中型发电厂和重要变电所，在一种电压等级下，主变压器应不少于2台；而对弱联系的中、小型发电厂和低压侧电压为6-10kV的变电所或与系统只是备用性质时，可只装一台主变压器；对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可设3台主变压器。
单元接线的主变压器容量应按下列条件中的较大者选择：
（1）发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度。
（2）按发电机的最大连续量，扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组平均温升在标准环境温度或冷却水温度不超过65摄氏度的条件选择。
该65摄氏度时依据我国电力变压器标准，即使在正常使用条件下，油浸变压器在连续额定容量稳态下的绕组平均温度。
4.2选择联络变压器的台数和容量
采用三绕组变压器，其不仅能将6.3kV母线上剩余电能按负荷分配送往220kV和500kV两级电压系统，还能再当任一侧故障或检修时，保证其余两级电压系统之间的并列联系，保证可靠供电。
容量按最大负荷取150MW（（24.23+254.23）
2=139.23），用两台。
5方案的经济比较
采用最小费用法对拟定的两方案进行经济比较，两方案中的相同部分不参与比较计算，只对相异部分进行计算。
5.1一次投资计算
方案Ⅰ：
4台变压器每台250万元，共1000万元；断路器每台50万元，共33个，总计1650万元；隔离开关每个25万元，共92个，总计2300万元；导线费用为500万元；以上各种器件与设备的场地费为1000万元。
所以折算到施工年限的总投资为6450万元。
方案Ⅱ：
4台变压器每台250万元，共1000万元；断路器每台50万元，共28个，总计1440万元；隔离开关每个25万元，共77个，总计1925万元；导线费用为450万元；以上各种器件与设备的场地费用为800万元。
所以折算到施工年限的总投资为4615万元。
5.2年运行费计算
方案Ⅰ年运行费用为800万元，火电厂使用年限按n=25年，电力行业预期投资回报率i=0.1，则方案Ⅰ的年费用为
方案Ⅱ年运行费用为900万元，火电厂使用年限按n=25年，电力行业预期投资回报率i=0.1，则方案Ⅱ的年费用为
6主接线最终方案的确定
通常，经过经济方案计算，求得年费用AC最小方案者，即为经济上最优方案；然而，主接线最终方案的确定还必须从可靠性、灵活性等方面综合评估，包括大型电厂、变电站对主接线可靠性若干指标的定量计算，最后确定最终方案。
通过定性分析和可靠性及经济计算，在技术上方案Ⅰ明显占优势，主要是由于500kV电压级采用一台半断路器接线方式的高可靠指标，可是经济上则不如方案Ⅱ，但也相差不多。
鉴于大、中型发电厂机组应以可靠性和灵活为主，所以经综合分析，该发电厂应该选用方案Ⅰ为最终方案（主接线见附录一）
7结论
在这次设计中的发电机台数为四台，装机容量分别为250MW。
所设计的火电厂电气部分具有可靠性、灵活性、经济性，并能满足工程建设规模要求。
采用的电气主接线具有供电可靠、调度灵活、运行检修方便且具有经济性和可扩建发展的可能性等特点。
主变压器采用了容量为1500MW的双绕组变压器，联络变压器采用了容量为150MW的三绕组变压器。
8参考文献
[1]熊信银.发电厂电气部分－4版[M].北京：
中国电力出版社，2009
[2]王福忠.现代供电技术—2版[M].北京：
中国电力出版社，2011
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