毕业设计论文发电厂电气设备安装.docx
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毕业设计论文发电厂电气设备安装
华北电力大学成人教育
毕业设计（论文）
论文题目：
发电厂电气设备安装
学生姓名：
学号：
年级、专业、层次：
08级、电气工程及其自动化、高起专
函授站：
二○一○年八月
摘要
多年来电力建设的经验和教训告诉我，电厂建设必须服从社会的经济效益，坚持以科学发展观，注意环境保护，促进地方经济的可持续性发展为己任。
电厂建设必须紧紧围绕经济效益这个中心，遵循基本建设的客观规律，充分调动和发挥建设者与设计者的积极性和创造性。
大胆创新、全面推进工程优化，在保证安全的基础上积极贯彻“安全可靠、高效环保、以人为本、经济适用、系统简单、备用减少”的方针。
在工程建设管理上，全面贯彻“两高一低”的基建方针，把电厂打造成为一个高质量、高速度、低造价、安全稳定、运行成本低廉的红色精品工程。
以不发生人身重伤以上事故、不发生重大质量事故为安全目标；以安装单位工程综合优良率100％，一次通过168小时试运转为质量目标。
在质量控制上，要充分发挥工程质量管理方面的作用，积极组织开展施工工艺质量的策划、实施、检查及考核等工作，使工程的工艺质量始终处于全过程受控、在控状态。
以建设红色精品工程为目标，工艺追求精益求精，达到国内领先，国际优秀。
要实现工程建设目标，我将树立“三个超越”思想，发扬“想干事，干成事，干好事”的优良作风，充分体现“自找差距，自我加压”的进取精神，集中展示“敢为人先，敢为人所不能”的创新精神，在公司的正确领导下，在各参建方的全力支持下，科学有序，争分夺秒，攻坚克难，努力推进工程进程；精心筹划、科学管理，高标准、高要求、高水平把工程建成红色精品工程，通过多年施工经验的积累和学习对发电厂电气设备安装有了较高的认识，本论文将简要对电厂建设及部分主要电气设备安装进行阐述。
关键词：
火力发电厂；电气设备安装；电力变压器；离相母线；厂用电配电装置。
第一章前言
华能长春热电厂新建工程是由华能吉林发电有限公司全额投资的城市热电厂，热电厂厂址位于长春市北偏西，主要为长春市西北部地区提供采暖和工业热源。
，满足铁北地区及长春西北部长农公路及长白公路出口周边企业供电、供热的需求。
工程规划规模为1400MW，本期工程建设2×350MW。
本工程由东北电力设计院设计。
本工程以220kV一级电压接入系统，出线共两回220kV线路接入500kV合心变电所，220kV厂内配电装置采用双母线接线。
每个单元机组均采用发电机-变压器组单元接线方式，发电机出口不设断路器，每台机组设一台分裂绕组高工变，两台机设一台起备变。
起动备用电源引自厂内新建220kV配电装置。
发电机出线端设4组电流互感器，中性点端设4组电流互感器。
发电机出线端配置3组电压互感器和1组避雷器，发电机中性点经干式配电变压器二次侧接电阻接地。
发电机与主变之间的连接采用全连式分相封闭母线，高压厂变和励磁变由发电机与主变低压侧之间引接。
厂用分支母线亦采用全连式分相封闭母线。
高压厂变至6KV开关柜采用共箱母线，主变压器中性点经隔离开关并联间隙接地。
主变压器采用无激磁调压双绕组三相变压器。
第二章主要设备选型
2.1汽轮机型式
超临界参数、一次中间再热、单轴双排汽、抽汽凝汽式机组。
2.2发电机形式
发电机为哈尔滨电机厂有限责任公司生产的QFSN-350-2型。
2.3主变压器形式
主变压器采用无激磁调压双绕组三相变压器。
中性点经隔离开关并联间隙接地。
2.4厂用配电装置形式
6kV开关设备采用真空断路器加F-C回路的配置，低压配电柜采用抽出式智能开关柜，配框架式智能断路器及塑壳开关。
低压厂用变压器采用环氧树脂浇注干式变压器。
第三章主要设备简介
3.1发电机
发电机为哈尔滨汽轮电机有限责任公司生产的型QFSN-350-2型发电机，励磁方式为自并励静态励磁。
励磁系统设备（整流柜、AVR柜、灭磁柜等）由发电机厂家成套供应，发电机中性点经二次侧接电阻的单相变压器接地。
3.1.1发电机主要参数
a、额定容量412MVA
b、额定功率350MW
c、最大连续出力453MVA
d、额定电压20kV
e、额定电流11887A
f、额定功率因数（COSφ）0.85（滞后）
g、额定频率50Hz
h、效率〔保证值〕：
≥98.9%〔考虑轴承、油密封损耗和励磁系统〕
i、短路比0.529
j、冷却方式定子铁心氢冷，定子绕组水冷，转子氢内冷
k、绝缘等级F
l、定子绕组连接方式YY
m、极数2
n、次暂态电抗Xd″18.02%
o、暂态电抗Xd′23.35%
p、同步电抗Xd217.138%
q、负序电抗X217.90%
r、零序电抗X08.55%
s、静态励磁系统
（a）励磁系统额定电压365V
（b）励磁系统额定电流3000A
（c）强励电压倍数2.5
（d）强励电流倍数－
（e）励磁变压器额定容量3500kVA
（f）励磁变压器变比20/0.73kV
3.2主变压器
主变压器中性点经隔离开关接地。
主变压器中性点经隔离开关并联间隙接地。
主变压器采用无激磁调压双绕组三相变压器。
3.2.1主变压器主要参数
a、额定容量410MVA
b、型式三相
c、变比242±2×2.5%/20kV
d、阻抗14%
e、冷却方式ODAF
f、接线组别YN，d1
3.3封闭母线及共箱封闭母线
3.3.1发电机主封闭母线
（a）额定电压24kV
（b）额定电流14000A
（c）冷却方式自冷式
（d）相间距1400mm
（e）动稳定电流315kA
（f）4s热稳定电流125kA
3.3.2高厂变高压侧分支封母
（a）额定电压24kV
（b）额定电流1600A
（c）冷却方式自冷式
（d）相间距1000mm
（e）动稳定电流400kA
（f）2s热稳定电流160kA
3.4高压厂用工作变压器
a、型式分裂绕组变压器
b、额定容量50/28-28MVA；
c、电压比20±2×2.5%/6.3-6.3kV
d、冷却方式ONAF
e、阻抗U1-2=20%,U1-3=18.5%；
f、接线组别D,yn1-yn1
3.5保安电源
3.5.1保安系统配置
每台机组设置一套自动快速起动柴油发电机组，按允许加负荷的程序，分批投入保安负荷，为机组提供安全停机所必须的交流电源。
柴油发电机直接连接到保安动力中心（PC）。
保安动力中心（PC）正常时由厂用动力中心（PC）供电，当确认本机组动力中心（PC）真正失电后，自动起动柴油发电机组，当转速和电压达到额定值时，柴油发电机出口开关自动合闸，保安动力中心带电，并连锁自投失去正常电源的保安负荷的保安进线开关，向其供电。
保安负荷顺序自动投入，以保证柴油发电机组的频率和电压保持在允许范围内。
3.5.2柴油发电机参数
a、额定容量650kW
b、额定电压0.4kV
c、功率因数0.8
d、额定频率50Hz
3.6厂用电系统：
3.6.1系统配置
6kV开关设备采用真空断路器加F-C回路的配置。
设备的开断能力为40kA，峰值关合电流能力为100kA。
3.6.2变压器配置
每台机组设置一台容量为2500kVA低压厂用工作变压器；一台容量为1600kVA低压厂用公用变压器；一台800kVA的照明变压器和一台500kVA的检修变压器。
电源引自6kV工作母线段，变压器的接线组别为D，Yn11。
低压变压器低压绕组中性点直接接地。
低压厂用变压器采用环氧树脂浇注干式变压器，变压器电压比为6.3±2×2.5%/0.4kV，接线组别为D，Yn11。
3.7交流不停电电源（UPS）
3.7.1使用范围
本工程每台机组设置一套交流不停电电源系统（UPS）。
正常运行时为机组DCS、热工控制电源盘、电气保护、自动励磁调节装置、测量变送器、通讯及火灾报警控制盘。
3.7.2设备配置
UPS主要包括主机柜（含整流器、逆变器、静态转换开关等）、旁路柜（含旁路变压器、稳压器、手动维修旁路开关、二极管等）和交流配电柜等。
UPS直流电源不设专门的蓄电池组，直流电源直接取自单控220V或网络110V直流馈线屏。
UPS静态开关切换时间≤4ms。
单元机组UPS额定容量拟选80kVA，网络UPS额定容量似选20kVA。
UPS输入为交流380V±15%，50Hz±5%；额定输出电源为单相220V±2%，50Hz±1%（静态），总谐波失真≦4%。
3.8直流系统
3.8.1使用范围及工作方式
每台机组设一组220V直流系统和二组110V直流系统。
110V蓄电池组为单元机组的电气设备控制、信号、继电保护、自动装置及热工控制系统负荷提供直流电源。
220V蓄电池组为单元机组的直流油泵、交流不停电电源装置、事故照明、热工动力负荷等提供直流电源。
每组直流系统包括蓄电池组，蓄电池充电器，直流配电屏等设备。
蓄电池组正常以浮充电方式运行。
3.8.2设备配置
每台机组蓄电池设一套高频开关充电装置，高频开关模块按额定容量“n+1”配置。
充电装置采用微机型智能化控制，具有稳压、稳流及限流性能，可实现定电流、恒电压充电方式，并能适应浮充电、自动均衡充电的要求及具有手动充电方式。
其稳态浮充电电压的偏差≤±0.5%，充电电流偏差≤±2%，波纹系数≤1%，满足蓄电池充放电的要求。
每段110V、220V直流母线设微机型绝缘检测和电压监察装置。
3.9发电机励磁系统
3.9.1发电机励磁系统工作方式
励磁系统采用静态励磁系统，励磁电源从发电机机端通过励磁变压器送到可控硅整流器，通过微机型自动励磁调节器调节可控硅触发角来控制励磁电流。
励磁系统为高起始快响应系统，连续控制系统保证电压控制的高精度。
3.9.2发电机励磁系统的组成
励磁系统主要由励磁变压器，三相全控桥式整流装置，灭磁及转子过压保护装置，起励装置，微机励磁调节器等组成。
3.9.3静态励磁系统基本数据：
励磁系统额定电压：
365V
励磁系统额定电流：
2642A
顶值电压：
≥2倍额定励磁电压
电压响应比≥2倍额定励磁电压/秒
允许强励持续时间：
≮20s
3.10继电保护及自动装置
单元机组电气设备全部纳入分散控制系统（DCS），通过DCS实现自动控制或通过键盘（鼠标）实现软手操（远方控制），不设常规的硬手操设备。
DCS发电机变压器组保护采用数字式微机型保护。
每单元机组拟设置一套分层、分布、开放式电气厂用电监控系统（ECMS），分为站控层、前置层、间隔层。
站控层网络按双以太网配置，站控层操作员兼工程师站及间隔层设备均布置在集控楼电气继电器室内。
前置层设备采用冗余通信管理机，双机热备用。
单元机组厂用电系统电气厂用电电源及电源馈线设备监控可采用全通讯现场总线方式，对于高低压电动机参加热工工艺联琐控制量（如合、跳闸指令）。
第四章施工平面布置
根据场地条件，厂区总平面采用四列式布置，自东南向西北依次为冷却塔、220kV开关场、主厂房、贮煤场及厂内铁路。
主厂房固定端朝西南，A排朝东南。
固定端自北向南依次布置油区、水处理区、行政办公区及其他辅助附属设施区。
主厂房区布置在厂区中部，主要布置有汽机房、煤仓间、锅炉房、除尘器、引风机、烟道及烟囱等。
主厂房北侧为脱硫及除灰设施区。
主厂房向南依次布置A排外构筑物、屋外配电装置区；东侧是施工安装区；西侧是辅助附属设施区。
主厂房A排南北方向总长136.20m，A排至烟囱中心线的距离为172.70m。
屋外配电装置布置在主厂房南侧，其围栅距主厂房A排64.00m。
卸煤贮煤设施区布置在电厂北侧，主要布置有铁路及翻车机、输煤地道、输煤栈桥、转运站、煤场、启动锅炉房、脱销预留场地等设施。
水处理区域包括再生水深度处理设施、化学水处理设施、综合水泵房及水池，集中布置，工艺流程合理，相互联系便捷。
综合废水处理站和排水泵房布置在厂区地势最低的西南角，并且靠近合隆南沟，工艺流程合理，排水顺畅。
电厂主入口布置在厂区西侧中部，正对汽机房，进厂视觉效果好。
第五章主要电气设备安装
5.1电力变压器安装
本工程两台机设1台容量为40/25－25MVA的分裂绕组变压器，高压侧电源引自厂内220kV母线。
变压器系统施工内容主要有变压器本体就位、附件安装、油处理、注油及试验，本方案以主变压器系统的安装为例进行阐述。
5.1.1施工流程图
5.1.2变压器装卸与运输
变压器的装卸及运输，必须对运输路径及两端装卸条件作充分调查，制定施工安全技术措施，并应符合下列要求：
一、水路运输时，应做好下列工作：
1.选择航道，了解吃水深度、水上及水下障碍物分布、潮汛情况以及沿途桥梁尺寸；
2.选择船舶，了解船舶运载能力与结构，验算载重时船舶的稳定性；
3.调查码头承重能力及起重能力，必要时应进行验算或荷重试验。
二、陆路运输用机械直接拖运时，应做好下列工作：
1.了解道路及其沿途桥梁、涵洞、沟道等的结构、宽度、坡度、倾斜度、转角及承重情况，必要时应采取措施；
2.调查沿途架空线、通讯线等高空障碍物的情况；
3.变压器利用滚轮在现场铁路专用线作短途运输时，应对铁路专用线进行调查与验算，其速度不应超过0.2km/h；
4.公路运输速度时，车速在高速公路或一级路面不超过15km/h,其他路面不超过10km/h
三、变压器装卸时，应满足一下要求：
1、变压器装卸时，应防止因车辆弹簧伸缩或船只沉浮而引起倾倒，应设专人观测车辆平台的升降或船只的沉浮情况。
卸车地点的土质、站台、码头必须坚实。
2、变压器在装卸和运输过程中，不应有严重冲击和振动。
变压器运输时应装设冲击记录仪。
冲击允许值应符合制造厂及合同的规定。
以记录在运输和装卸过程中受冲击和振动情况。
采用的冲击记录仪必须准确可靠。
设备受冲击的轻重程度以重力加速度g表示。
g值的大小，因国内尚无标准，一般由制造厂提供或由定货合同双方商定。
基于国内外的资料，一般认为不小于3g为好。
3、当利用机械牵引变压器时，牵引的着力点应在设备重心以下。
运输倾斜角不得超过15°。
4、钟罩式变压器整体起吊时，应将钢丝绳系在下节油箱专供起吊整体的吊耳上，并必须经钟罩上节相对应的吊耳导向。
5、用千斤顶顶升大型变压器时，应将千斤顶放置在油箱千斤顶支架部位，升降操作应协调，各点受力均匀，并及时垫好垫块。
6、充氮气或充干燥空气运输的变压器，应有压力监视和气体充装置。
变压器在运输途中应保持正压，气体压力应为0.01～0.03MPa。
7、干式变压器在运输途中，应有防雨及防潮措施。
5.1.3变压器安装前的检查与保管
一、设备到达现场后，应及时进行下列外观检查：
1、油箱及所有附件应齐全，无锈蚀及机械损伤，密封应良好。
2、油箱箱盖或钟罩法兰及封板的联接螺栓应齐全，紧固良好，无渗漏；浸入油中运输的附件，其油箱应无渗漏。
3、充油套管的油位应正常，无渗油、瓷体无损伤。
4、充气运输的变压器，油箱内应为正压，其压力为0.01～0.03MPa。
5、装有冲击记录仪的设备，应检查并记录设备在运输和装卸中的受冲击情况。
二、设备到达现场后的保管应符合下列要求：
1、散热器（冷却器）、连通管、安全气道、净油器等应密封。
2、表计、风扇、潜油泵、气体继电器、气道隔板、测温装置以及绝缘材料等，应放置于干燥的室内。
3、短尾式套管应置于干燥的室内，充油式套管卧放时应符合制造厂的规定。
4、本体、冷却装置等，其底部应垫高、垫平，不得水淹，干式变压器应置于干燥的室内。
5、浸油运输的附件应保持浸油保管，其油箱应密封。
6、与本体联在一起的附件可不拆下。
三、绝缘油的验收与保管应符合下列要求：
1、绝缘油应储藏在密封清洁的专用油罐或容器内。
2、每到达现场的绝缘油均应有试验记录，并应取样进行简化分析，必要时全分析。
3、取样数量：
大罐油，每罐应取样，小桶油应按表2.2.3取样；
4、取样试验应按现行国家标准《电力用油（变压器油、汽轮机油）取样》的规定执行。
试验标准应符合现行国家标准《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》的规定。
5、不同牌号的绝缘油，应分别储存，并有明显牌号标志。
表2.2.3绝缘油取样数量
每批油的桶数
取样桶数
每批油的桶数
取样桶数
1
1
51～100
7
2～5
2
101～200
10
6～20
3
201～400
15
21～50
4
401及以上
20
6、放油时应目测，用铁路油罐车运输的绝缘油，油的上部和底部不应有异样；用小桶运输的绝缘油，对每桶进行目测，辨别其气味，各桶的商标应一致。
四、变压器到达现场后，当3个月内不能安装时，应在1个月内进行下列工作：
1、带油运输的变压器应检查油箱密封情况；测量变压器内油的绝缘强度；测量绕组的绝缘电阻（运输时不装套管的变压器可以不测）；安装储油柜及吸湿器，注以合格油至储油柜规定油位，或在未装储油柜的情况下，上部抽真空后，充以0.01～0.03MPa、纯度不低于99.9%、露点低于—40℃的氮气。
2、充气运输的变压器应安装储油柜及吸湿器，注以合格油至储油柜规定油位；当不能及时注油时，应继续充与原充气体相同的气体保管，但必须有压力监视装置，压力应保持为0.01～0.03MPa，气体的露点应低于—40℃。
五、设备在保管期间，应经常检查。
充油保管的应检查有无渗油，油位是否正常，外表有无锈蚀，并每六个月检查一次油的绝缘强度；充气保管的应检查气体压力，并做好记录。
5.1.4变压器排氮
一、采用注油排氮时，应符合下列规定：
1、绝缘油必须经净化处理，注入变压器的油应符合下列要求：
电气强度：
500kV不应小于60kV；
330kV不应小于50kV；
63～220kV不应小于40kV。
含水量：
500kV不应大于10ppm；
220～330kV不应大于15ppm；
110kV不应大于20ppm。
（ppm为体积比）
tgδ：
不应大于0.5%（90℃时）。
2、注油排氮前，应将油箱内的残油排尽。
3、油管宜采用钢管，内部应进行彻底除锈且清洗干净。
如用耐油胶管，必须确保胶管不污染绝缘油。
4、绝缘油应经脱气净油设备从变压器下部阀门注入变压器内，氮气经顶部排出；油应注至油箱顶部将氮气排尽。
最终油位应高出铁芯上沿100mm以上。
油的静置时间应不小于12h。
二、采用抽真空进行排氮时，排氮口应装设在空气流通处。
破坏真空时应避免潮湿空气进入。
当含氧量未达到18%以上时，人员不得进入。
三、充氮的变压器需吊罩检查时，必须让器身在空气中暴露15min以上，待氮气充分扩散后进行。
5.1.5变压器器身检查
一、变压器到达现场后，应进行器身检查。
器身检查可为吊罩或吊器身，或者不吊罩直接进入油箱内进行。
当制造厂规定可不进行器身检查者，容量为1000kVA及以下，运输过程中无异常情况者，就地生产仅作短途运输的变压器，如果事先参加了制造厂的器身总装，质量符合要求，且在运输过程中进行了有效的监督，无紧急制动、剧烈振动、冲撞或严重颠簸等异常情况者可不进行器身检查。
二、器身检查时，周围空气温度不宜低于0℃，器身温度不应低于周围空气温度；当器身温度低于周围空气温度时，应将器身加热，宜使其温度高于周围空气温度10℃。
当空气相对湿度小于75%时，器身暴露在空气中的时间不得超过16h。
调压切换装置吊出检查、调整时，暴露在空气中的时间应符合表2.4.2的规定。
表2.4.2调压切换装置露空时间
环境温度（℃）
＞0
＞0
＞0
＜0
空气相对湿度（%）
65以下
65～75
75～85
不控制
持续时间不大于（h）
24
16
10
8
三、空气相对湿度或露空时间超过规定时，必须采取相应的可靠措施。
时间计算规定：
带油运输的变压器，由开始放油时算起；不带油运输的变压器，由揭开顶盖或打开任一堵塞算起，到开始抽真空或注油为止。
四、器身检查时，场地四周应清洁和有防尘措施；雨雪天或雾天，不应在室外进行。
五、钟罩起吊前，应拆除所有与其相连的部件。
六、器身或钟罩起吊时，吊索与铅垂线的夹角不宜大于30°，必要时可采用控制吊梁。
起吊过程中，器身与箱壁不得有碰撞现象。
七、器身检查的主要项目和要求应符合下列规定：
1、运输支撑和器身各部位应无移动现象，运输用的临时防护装置及临时支撑应予拆除，并经过清点作好记录以备查。
2、所有螺栓应紧固，并有防松措施；绝缘螺栓应无损坏，防松绑扎完好。
3、铁芯检查：
a.铁芯应无变形，铁轭与夹件间的绝缘垫应良好；
b.铁芯应无多点接地；
c.铁芯外引接地的变压器，拆开接地线后铁芯对地绝缘应良好；
d.打开夹件与铁轭接地片后，铁轭螺杆与铁芯、铁轭与夹件、螺杆与夹件间的绝缘应良好；
e.当铁轭采用钢带绑扎时，钢带对铁轭的绝缘应良好；
f.打开铁芯屏蔽接地引线，检查屏蔽绝缘应良好；
g.打开夹件与线圈压板的连线，检查压钉绝缘应良好；
h.铁芯拉板及铁轭拉带应紧固，绝缘良好。
八、绕组检查：
a.绕组绝缘层应完整，无缺损、变位现象；
b.各绕组应排列整齐，间隙均匀，油路无堵塞；
c.绕组的压钉应紧固，防松螺母应锁紧。
九、绝缘围屏绑扎牢固，围屏上所有线圈引出处的封闭应良好。
十、引出线绝缘包扎牢固，无破损、拧弯现象；引出线绝缘距离应合格，固定牢靠，其固定支架应紧固；引出线的裸露部分应无毛刺或尖角，其焊接应良好；引出线与套管的连接应牢靠，接线正确。
十一、无励磁调压切换装置各分接头与线圈的连接应紧固正确；各分接头应清洁，且接触紧密，弹力良好；所有接触到的部分，用0.05×10mm塞尺检查，应塞不进去；转动接点应正确地停留在各个位置上，且与指示器所指位置一致；切换装置的拉杆、分接头凸轮、小轴、销子等应完整无损；转动盘应动作灵活，密封良好。
十二、有载调压切换装置的选择开关、范围开关应接触良好，分接引线应连接正确、牢固，切换开关部分密封良好。
必要时抽出切换开关芯子进行检查。
十三、绝缘屏障应完好，且固定牢固，无松动现象。
十四、检查强油循环管路与下轭绝缘接口部位的密封情况。
十五、检查各部位应无油泥、水滴和金属屑末等杂物。
十六、器身检查完毕后，必须用合格的变压器油进行冲洗，并清洗油箱底部，不得有遗留杂物。
箱壁上的阀门应开闭灵活、指示正确。
导向冷却的变压器尚应检查和清理进油管节头和联箱。
5.1.6变压器干燥
一、变压器是否需要进行干燥，应根据本规范附录一“新装电力变压器、油浸电抗器不需干燥的条件”进行综合分析判断后确定。
二、设备进行干燥时，必须对各部温度进行监控。
当为不带油干燥利用油箱加热时，箱壁温度不宜超
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