发电厂课件设计1.docx

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发电厂课件设计1

发电厂电气课程设计

学院：

XXXXXX

班级：

XXXX

姓名：

XXX

学号：

XXXXXXX

Abstract………………………………………………………………（4）

课题背景……………………………………………………………（4）社会背景……………………………………………………（5）

专业学习背景………………………………………………（5）

课题研究的目的和意义………………………………………………（5）

国内外研究现状………………………………………………………（5）

电力系统的国内外发展概况…………………………（5）

火电厂设计研究的国内外发展概况…………………（6）

课题的主要研究工作………………………………………………（7）

原始资料分析……………………………………………………（8）主接线论述……………………………………………（8）主接线设计原则…………………………………………（9）主接线选择………………………………………………（9）

设备选择…………………………………………………（14）

导体和电气设备的选择……………………………………………（17）

厂用电设计…………………………………………………………（25）

参考文献……………………………………………………………（26）

致谢……………………………………………………………（26）

Abstract

Electricityisthemostimportantenergyofeconomicdevelopmentwhichcanbeconvenientlyandefficientlyconvertedintootherformsofenergy.Today,notonlyinChinabutalsointheworld,thethermoelectricitycapacityaccountstoabout70%andthepowerabout80%.So,electricityplaysanimportantroleinourcountrywhichisadevelopingcountry.

Inthisdesign,Iwillmainlydiscussmainelectricconnectiondesign,shortcircuitaccount,electricequipmentchoice,electricequipmentlayout,lightningstrikedefendingdesign,electricalmachine,transformerandgeneratrixprotectiverelayingdetailedlyintheoryandcomparingwiththepowerplantofSanhe,whileensuringthereliabilityofthedesign,underthepremiseweshouldalsotakeintoaccounteconomicandflexibilitydemonstratedbycalculatingtheeffectivethermalpowerplantdesignandreasonableeconomy.Duringmycountinganddemonstrating,inordertoconsummatemydesign,Iwillprotractagreatlotofelectricengineering-picturesbyAuto-CADfollowingthenewcriterionofelectricengineering-enchiridion.

Keywords：

mainelectricconnectiondesign,shortcurrent,electricequipmentchoice,electricequipmentlayout,protectiverelaying

课题背景

社会背景

电能是经济发展最重要的一种能源，可以方便、高效地转换成其他能源形式。

提供电能的形式有水利发电，火力发电，风力发电，随着人类社会跨进高科技时代又出现了太阳能发电，磁流体发电等。

但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，在现在提出和谐社会，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。

“十五”期间我国火电建设项目发展迅猛。

2001年至2005年8月，经国家环保总局审批的火电项目达472个，装机容量达344382MW，其中2004年审批项目135个，装机容量107590MW，比上年增长207%；2005年1至8月份，审批项目213个，装机容量168546MW，同比增长420%。

如果这些火电项目全部投产，届时我国火电装机容量将达5.82亿千瓦，比2000年增长145%[1]。

2006年12月，全国火电发电量继续保持快速增长，但增速有所回落。

当月全国共完成火电发电量2266亿千瓦时，同比增长15.5%，增速同比回落1个百分点，环比回落3.3个百分点；随着冬季取暖用电的增长，火电发电量环比增长较快，12月份与上月相比火电发电量增加223亿千瓦时，环比增长10.9%。

2006年全年，全国累计完成火电发电量23186亿千瓦时，同比增长15.8%，增速高于2005年同期3.3个百分点[2]。

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，中国开始加大力度调整火力发电行业的结构。

专业学习背景

本课题设计者在大学期间认真地修完了电气工程专业的所有课程，掌握了使电力系统安全运行以及如何排除其不正常运行故障的知识，能运用电机，发电厂、变电所电气部分，高电压技术，电力系统自动化，电力系统继电保护等专业知识解决实际问题，为本次毕业设计做了充分的知识原料准备。

课题研究的目的和意义

三河发电厂位于河北省三河市燕郊经济技术开发区，距规划的北京通州新城仅十几公里。

2000年，该项目一期工程的两台35万千瓦燃煤发电机组正式投产，

主要保障首都用电。

2007年底竣工的二期工程规模为70万千瓦热电联产燃煤机组，总投资约28亿元。

该项目建成后，将成为北京2008年奥运会稳定的电源支撑点之一，还能为通州新城提供清洁热源，供热面积达1680万平方米。

该工程的特点如下：

“热电联产”，温暖京冀千家万户。

可满足通州新城及燕郊开发区1680万平方米面积的冬季采暖供热。

“烟塔合一”，国内首家自主创新。

采用水塔排烟（烟塔合一）新工艺，为目前国内首家自主设计、自主施工，具有自主知识产权的先进工艺技术。

“脱硫脱硝”，共享一方碧水蓝天。

二期工程建设将引进国内外先进的环保技术和设施，实现一期已建成的两台机组与二期工程同步进行100％烟气脱硫；在采用低氮燃烧技术的基础上，二期两台锅炉采用100％烟气脱硝系统和采用高效除尘器，排放指标低于北京市标准。

“利用中水”，节约宝贵自然资源。

引进污水处理厂提供的中水，作为发电冷却用补充水，每年可节约1500万立方米优质水资源，促进循环经济和社会的可持续发展。

“灰渣零排”，综合利用再生资源。

锅炉采用干除灰、干排渣技术。

灰、渣及脱硫石膏100％综合利用和深加工，变废为宝，实现零排放[3]。

国内外研究现状

电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3.19亿千瓦。

从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5712万千瓦，增长了29.9倍；年发电量由43亿千瓦时增加到2566亿千瓦时，增长了58.7倍。

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4.58和4.33倍。

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[3]。

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，吸引了投资，促进了我国电力工业的发展；并通过引进、消化和吸收和技术创新，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ＷＴＯ以后，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WTO对电力工业来说，是机遇与挑战并存，机遇大于挑战。

火电厂设计研究的国内外发展概况

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[4]。

课题的主要研究工作

设计内容

发电厂课程设计任务书

设计题目：

2*300MW火电厂主接线设计

设计原始资料：

1、厂用电为总容量7%

2、两台主变,一台联络变。

3、220KV5回出线

4、110KV7回出线

5．U=10.5KVCOSφ=0.85

设计内容：

1、对电气主接线进行论述

2、选择电气主接线方式，并说明

3、对主接线主要电气设备选型计算，校验计算

*4、主要点短路电流计算

*5、对主变保护进行论述

6．对厂用电6KV段设计

设计要求：

1、主接线论证，方案比较

2、主接线设计正确

3、设备选型科学并有依据

4、图纸规范

5、独立完成

6、参阅相关资料

设计时间安排：

1、主接线初步设计1天

2、短路电流计算1天

3、设备选择2天

4、汇制图纸书写说明书2天

主接线的论述

主接线概述

电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络。

用规定的电气设备图形符号和文字符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图。

主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。

以下是根据本次设计要求初步选出的几种主接线方式。

1、双母线分段接线

为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母分段接线，用分段断路器将工作母线分为两段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。

双母接线分段接线比双母接线的可靠性更高，当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上，即可恢复供电。

这样，只是部分短时停电，而不必短期停电。

2、双母线带旁路母线的接线

双母线可以带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。

这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。

（二）主接线设计原则

电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主题。

它与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。

因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂和变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方案。

电气主接线设计的基本原则是以设计任务为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、实用、经济、美观的原则。

（三）主接线选择

发电机和主变根据设计要求和电压等级的情况，我们选择单元接线，其好处有以下几点：

（1）减少的故障的可能性。

（2）使用封闭母线，省掉断路器，节约投资且提高了可靠性。

根据原始资料的分析现列出两种主接线方案。

方案一根据原始资料，可选择双母线带旁母接线。

方案二根据原始资料，可选择双母线三分段接线。

方案一：

双母线带旁路

方案二：

双母线三分段

两种方案比较：

主接线方案比较表

方案

项目

方案一、双母带旁路接线不存在双母线三分段上的问题，两条母线互为备用，任意一条故障也不会造成任意一台发电机的电能送不出去。

方案二，双母线三分段，这种方式在一段母线故障时，停电范围约为1/3.

可靠性

1、可靠性较高；

2、在主变压器工作时，可以进行不停电的检查母线，不致使该侧不停电，提高了可靠性。

具有单母线分段和一般双母线的特点，可靠性较高。

灵活性

运行也不是很复杂、也易于扩建和发展。

与单母线分段相比，具有更高的灵活性。

经济性

1.设备相对多，投资较大；

2.母线采用双母线带旁路，占地面增加。

这种接线的断路器及配电装置投资较大

从可靠性、灵活性、经济性比较，我们选择方案一为最终方案。

4、母线的选择与校验：

导体选择的一般要求：

裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择和校验。

工作电流；

电晕（对110kV级以上电压的母线）；

动稳定性和机械强度；

热稳定性；

同时也应注意环境条件，如温度、日照、海拔等。

导体截面可以按长期发热允许电流或经济密度选择，除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20M以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。

一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线和软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根，双分和组合导体等形式，因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。

110kV及以上高压配电装置一般采用软导线。

220KV侧母线的选择：

Imax=

=0.973kA

按最大持续工作电流选择查设备手册选铝绞线，其标称截面为125/10，长期允许载流量为2089A。

最大持续工作电流

Imax，即热稳定满足要求

根据设计要求我们T=2St-31.5度

Ai=0.4

）

Qk=I

Tdz=14.492

2=419.92kA2S

所以

Ak=Ai+

=0.4

=0.426

1016kA2S

查曲线得Qd=50度

200度满足条件

110KV侧母线的选择：

按最大持续工作电流选择查设备手册选铝绞线，其标称截面为125/10，长期允许载流量为2089A。

最大持续工作电流

Imax，即热稳定满足要求

根据设计要求我们T=2St-31.5度

Ai=0.4

）

Qk=I

Tdz=14.492

2=419.92kA2S

所以

Ak=Ai+

=0.4

=0.426

1016kA2S

查曲线得Qd=50度

200度满足条件

封闭母线：

封闭母线技术数据：

母线类型

绝缘水平

额定电流

外形尺寸mm

主母线T

12000

950

1300

730

分支母线

3000

600

800

515

设备选择

（一）发电机的选择

发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。

发电机主要分为一下几种类型：

（1）火力发电厂

主要是指用媒发电的燃料发电厂，其原动机大都为汽轮机。

其中又分为凝汽式火电厂和热电厂。

（2）水利发电厂

水利发电厂是把水的位能和动能转变成电能，主要分为堤坝式水电厂、河床式水电厂和引水式水电厂。

（3）核电厂

（4）其它发电方式

发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。

因此，其构造的一般原则是：

用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。

发电机可分为直流发电机、交流发电机同步发电机、异步发电机两后者很少采用。

根据计划书初步选定发电机型号如下：

QFS—300—2

具体参数：

额定容量：

300MW

额定电压：

18KV

功率因数：

0.85（cos

）

接线方式：

短路比：

0.47

效率（%）：

98.61

同步电抗：

2.26

暂态电抗：

0.269

次暂态电抗：

0.167

定子电阻：

0.0027

转子电阻：

0.284

（二）变压器的选择

在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本厂用的变压器，称为厂用变压器。

本章是对发电厂主变压器的选择。

1主变压器的选择原则

（1）当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂和变电站，均应选用三相变压器。

（2）当发电厂与系统连接的电压为220KV时，已经技术经济比较后，确定选用三相变压器、两台50%容量三相变压器或单相变压器组。

对于单机容量为300MW、并直接升到220KV的，宜选用三相变压器。

（3）对于220KV变电所，除需考虑运输条件外，尚应根据所供负荷和系统情况，分析一台（或一组）变压器故障或停电检修时对系统的影响。

尤其在建所初期，若主变压器为一组时，当一台单相变压器故障，会使整组变压器退出，造成全网停电；如用总容量相同的多台三相变压器，则不会造成所停电。

为此要经过经济论证，来确定选用单相变压器还是三相变压器。

在发电厂或变电站还要根据可靠性、灵活性、经济性等，确定是否需要备用相。

2、主变压器台数的选择

（1）对于本次机组，我们一般采用单元接线比较合适我们设计为两台发电机，所以我们选择两台变压器。

3、主变压器容量的选择

（1）主变压器容量一般根据发电机负荷选择，适当考虑到远期的负荷发展。

（2）对于有的重要负荷，应考虑当一台主变压器停运时，另一变压器容量在计其过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。

根据设计要求我们确定采用单元接线所以变压器的数量大小就根据发电机的数量和大小来确定，所以我们选择两台变压器，根据发电机容量为353MVA我们初步选择如下：

根据设计要求初步选择主变型号如下：

SFP—360000/220

额定容量：

360000KVA

相数：

三相

绕组数：

双绕组

变比：

242

2.5%

调压方式：

无励磁调压

连接组别：

Yn.d11

冷却方式：

强迫油循环风冷

空载电流：

0.28%

负载损耗：

860KW

空载损耗：

120KW

阻抗电压：

14.3%

导体和电气设备的选择

正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。

在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。

尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。

电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。

本设计，电气设备的选择包括：

断路器和隔离开关的选择，母线的选择，电流、电压互感器的选择。

电气设备选择的一般原则：

应满足正常运行、检修、断路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。

应按当地环境条件校验；

应力求技术先进与经济合理；

选择导体时应尽量减少品种；

扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致；

选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。

技术条件：

选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。

同时，所选择导线和电气设备应按短路条件下进行动、热稳定校验。

各种高压设备的一般技术条件如下表：

1、断路器的选择

断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并经济技术方面都比较后才能确定。

根据目前我国断路器的生产情况，电压等级在10KV~220KV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时，可以选用SF6断路器。

断路器选择的具体技术条件如下：

高压电器技术条件

序号

电气名称

额定电压

压

额定电流

流

额定容量

量

机械荷载

额定开断电流

热稳定

动稳定

绝缘水平

KVA

路器

√

离开关

√

合电器

√

荷开关

√

额定电压校验：

UN≥UNs

额定电流校验：

IN＞Imax

开断电流：

INbr＞I″

动稳定：

ies＞ish

热稳定：

It2t>Qk

同样，隔离开关的选择校验条件与断路器相同，并可以适当降低要求。

220KV出线、主变侧

1.主变断路器的选择与校验

流过断路器的最大持续工作电流

Imax=

=0.973kA

具体选择及校验过程如下：

1.额定电压选择：

UN≥UNs=220kV

2.额定电流选择：

IN＞Imax=973A

3.开断电流选择：

ies＞ish=14.49kA

选择SFM220—220/3150，其SFM220—220/3150技术参数如下表：

SFM220—220/2150技术参数表

型号

额定电压kV

额定

电流A

额定开断流量KA

极限通过

电流kA

热稳定

电流kA

峰值

SFM22—220/3150

220

3150

100

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