准东五彩湾2330MW坑口电厂工程初步设计说明书 精品.docx
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准东五彩湾2330MW坑口电厂工程初步设计说明书精品
新疆宜化热电有限公司准东五彩湾2×330MW坑口电厂工程
初步设计说明书
第9卷
电气部分
本卷目录
本卷说明书及图纸目录
序号
图号
图名
张数
1
F553C-D-01
电气部分说明书
1本
2
F553C-D-02
电气主接线
1
3
F553C-D-03
A列外电气平面布置
1
4
F553C-D-04
厂用电原理接线
1
5
F553C-D-05
短路电流计算及主要设备选择结果表
1
6
F553C-D-06
汽机房内发电机封闭母线及励磁封闭母线平断面布置
1
7
F553C-D-07
汽机房外发电机封闭母线及共箱母线平断面布置
1
8
F553C-D-08
主厂房内厂用配电装置布置
1
9
F553C-D-09
主厂房外厂用配电装置布置
1
10
F553C-D-10
主厂房零米电缆通道规划布置
1
11
F553C-D-11
发电机变压器组保护配置
1
12
F553C-D-12
高压启动/备用变压器保护配置
1
13
F553C-D-13
厂用电源监控系统图
1
14
F553C-D-14
不停电电源系统图
1
15
F553C-D-15
直流系统图
1
16
F553C-D-16
直流系统设备选择
1
17
F553C-D-17
直流电源及不停电电源室平面布置
1
18
F553C-D-18
蓄电池室平面布置
1
19
F553C-D-19
锅炉电子设备间平面布置
1
1概述
1.1工程概况
1.1.1工程规模
本工程建设两台330MW亚临界、一次中间再热、工业抽汽、间接空冷凝汽式（2机1塔）汽轮发电机组，锅炉为自然循环汽包、煤粉锅炉。
同步建设电石渣－石膏湿法烟气脱硫，预留烟气脱硝场地。
1.1.2厂址环境条件
电厂厂址位于吉木萨尔县五彩湾工业园区内。
五彩湾工业园区位于吉木萨尔县北部五彩湾帐篷沟矿区的中央无煤区内，东距奇台县边界约22km，西距216国道22km，北距富蕴县边界约25km，南距吉木萨尔县城80km。
主要气象要素表
序号
项目
单位
数值
1
多年平均气压
hPa
934
2
多年极端最高气温
℃
41.5
3
多年极端最低气温
℃
-37
4
多年平均气温
℃
6.9
5
多年最冷月平均温度
℃
-15
6
多年最热月平均温度
℃
25
7
多年平均相对湿度
%
57
8
导线最大覆冰厚度
mm
10
9
15年一遇15m高10分钟平均最大风速
m/s
30
10
最大积雪深度
cm
38
11
最大冻土深度
cm
147
12
最多雷暴日数
天
19
13
海拔高度
m
460
1.1.3地震烈度
地震烈度：
地震动峰值加速度为0.05g，对照地震基本烈度为7度，反应谱特征周期为0.10S。
建设场地内无液化土层存在，建筑场地类别为II类。
1.2.1国家有关法律、法规及专用条件约定的部门规章或工程所在地的地方法规。
1.2.2现行有关的国家标准、规范，专用条件约定的行业标准、规范及有关省级地方标准、规范。
1.2.3设计合同
1.2.4预可行性研究报告
1.2.5国家环保部关于环境影响评价报告审批文件
1.2.6建设单位有关设计原则的文件
1.2.7建设单位提供的设计煤种和校核煤种文件
1.2.8三大主机技术规范书
1.2.9设计有关的法令、法规、标准及各专业的设计技术规程
（1）《中华人民共和国电力法》（1995年12月）
（2）《中华人民共和国建筑法》（1997年11月）
（3）《中华人民共和国水法》（1988年7月）
（4）《中华人民共和国城市规划法》（2007年10）
（5）《中华人民共和国节约能源法》（1997年11月）
（6）《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月）
（7）《中华人民共和国环境影响评价法》（2002年10月）
（8）《中华人民共和国大气污染防治法》（2000年4月）
（9）《中华人民共和国水污染防治法》（2008年6月）
（10）《中华人民共和国消防法》（2009年5月）
（11）《中华人民共和国环境噪声污染防治法》（1996年10月）
（12）《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（2005年4月）
（13）《中华人民共和国水土保持法》（1991年6月）
（14）《中华人民共和国循环经济促进法》（2008年８月）
（15）《建设项目环境保护管理条例》（1998年11月）
（16）《清洁生产促进法及其配套规定》（2003年1月）
（17）《火电行业环境监测管理规定》（1996年4月）
（18）《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-20080）
（19）《房屋建筑工程抗震设防管理规定》（2006年4月）
（20）《关于加强节能工作的决定》（2006年1月）
（21）《燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策》（2002年1月）
（22）《建筑施工现场环境与卫生标准》（JGJ146-2004）
（22）《火力发电厂设计技术规程》（DL5000-2000）
（23）《火力发电厂初步设计文件内容深度规定》DL/T5427-2009
1.3设计范围及接口
本工程设计范围：
厂区围墙内本期新建全部生产及辅助生产系统的电气设计。
本工程设计分界点：
接口为电厂主变压器及起动/备用变压器220kV出线端子。
2发电机及励磁系统
2.1发电机主要参数
额定容量：
388MVA
额定功率：
330MW
最大连续出力：
与汽轮机最大连续出力相匹配
额定功率因数：
0.85（滞后）
额定电压：
20kV
额定转速：
3000r/min
额定频率：
50Hz
相数：
3
极数：
2
定子线圈接法：
Y-Y
发电机出线端子数6
冷却方式：
定子绕组水冷，转子绕组及铁芯氢冷
2.2励磁系统主要参数
励磁方式：
静态励磁
发电机额定励磁额定电压待定
顶值电压倍数≥2
励磁变压器额定容量3500kVA（待定）
励磁变压器变比20/0.73kV（待定）
3电气主接线
3.1电厂在系统中的作用及建设规模
本工程建设两台330MW亚临界、一次中间再热、工业抽汽、间接空冷凝汽式汽轮发电机组，满足宜化工业园内负荷发展的需要，提高工业园内负荷供电可靠性。
根据系统专业接入系统推荐方案，本工程2台330MW机组均采用发电机－变压器组单元接线方式接入宜化总降220kV变。
鉴于本工程与宜化总降220kV变布置位置较为紧凑，采用架空线引接较为困难，因此2台330MW机组主变压器高压侧采用电缆接入宜化总降220kV变，低压侧通过离相封闭母线与发电机出线套管连接。
发电机出线端设5组、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。
电气主接线见F553C-D-02图。
3.3主变压器选择
按照《火力发电厂设计技术规程》DL5000-2000第13.1.5条：
“容量为200MW及以上的发电机与主变压器为单元连接时，该变压器的容量可按发电机的最大连续容量扣除一台厂用工作变压器的计算负荷和变压器绕组的平均温升在标准环境温度或冷却水温度下不超过65℃的条件进行选择”规定并结合同类型机组工程，本工程主变压器选用强迫油循环风冷三相双绕组铜线圈无励磁调压变压器，容量为400MVA，接线组为Yn，d11，阻抗Ud=14％，电压比为242±2×2.5％／20kV。
发电机中性点采取通过单相配电变压器（二次侧接电阻）高电阻接地方式。
220kV主变压器、起动/备用变压器的高压侧中性点经接地隔离开关并联放电间隙及避雷器接地，可接地或不接地运行。
高压厂用变压器及高压起动/备用变压器10kV侧中性点采用低电阻接地。
3.5起动/备用电源的引接
本工程起动/备用电源由宜化总降220kV变通过电缆引接。
4短路电流计算
4.1短路电流计算依据
4.1.1系统情况
由于缺少220kV系统阻抗资料，本工程220kV母线短路水平暂按50kA控制。
4.1.2各元件阻抗
按220kV系统短路水平50kA进行反算，以Sj=100MVA为基准，220kV系统阻抗假定如下：
正序阻抗Xs
（1）=0.0063；
负序阻抗Xs
（2）=Xs
（1）；
零序阻抗Xs（0）=0.0076。
发电机次暂态阻抗取Xd”=18.15%，主变压器的阻抗电压取Ud=14%。
高压厂用工作变压器半穿越阻抗取Ud’I-II=10.5%；起动/备用变压器半穿越阻抗取Ud’I-II=11%。
计算10kV厂用母线短路时，计及10kV电动机的短路反馈电流。
4.2短路电流计算结果
短路电流计算方法采用《电力工程设计手册》（第一册）及北京博超公司EESv9.4P短路电流计算程序，对220kV母线、发电机出口、高压厂用变压器10kV侧母线、高压起动/备用变压器10kV侧母线各点进行了短路电流计算，结果如下：
220kV母线短路电流有效值：
47.11kA，冲击值（峰值）119.933kA。
#1、#2发电机出口短路电流有效值：
137.9kA，冲击值（峰值）370.568kA。
#1，#2高压厂用工作变压器10kV侧母线短路电流有效值：
26.92kA，冲击值（峰值）70.653kA。
#1高压起动/备用变压器10kV侧母线短路电流有效值：
26.99kA，冲击值（峰值）69.443kA。
短路电流计算表见F553C-D-05图。
5导体及设备选择
5.1导体及设备选择依据及原则
导体及设备选择依据短路电流计算结果、《导体和电器选择设计技术规定》DL/T5222-2005以及《电力工程设计手册》（第一册）中规定的要求进行。
设备最高环境温度按41.5℃考虑。
日照强度取0.1w/cm2，风速取0.5m/s。
噪音：
电器的连续性噪音水平不应大于85dB。
非连续性噪音水平不大于90dB。
（测试位置距设备外沿垂直面的水平距离为2m，离地高度1～1.5m处）。
电器及金具在1.1倍最高工作电压下，晴天夜晚不出现可见电晕。
最大设计风速30m/s。
污秽等级为E（IV）级。
电厂海拔高度为460m。
地震烈度按7度考虑。
5.2.1导体
（1）发电机离相封母
额定电压：
20kV
额定电流：
14000A
冷却方式：
自冷式
相间距：
1400mm
外壳/导体直径：
1050/500mm
（2）高压厂用变压器高压侧分支离相封母
额定电压：
20kV
额定电流：
1600A
冷却方式：
自冷式
相间距：
1200mm
外壳/导体直径：
650/150mm
（3）励磁分支离相封母
额定电压：
20kV
额定电流：
1600A
冷却方式：
自冷式
相间距：
850mm
外壳/导体直径：
650/150mm
（4）离相封闭母线短路电流耐受能力
安装位置
热稳定电流
动稳定电流
发电机回路
160kA（有效值）2秒
400kA（峰值）
厂用、励磁及PT分支回路
200kA（有效值）2秒
500kA（峰值）
（5）10kV共箱封闭母线
额定电压：
10.5kV
额定电流：
2000A
（6）220kV导线
（a）220kV主变进线选用截面为1000mm2的220kVXLPE绝缘电缆；
（b）220kV起动/备用变压器进线选用采用截面为500mm2的220kVXLPE绝缘电缆。
5.2.2设备
（1）主变压器
额定容量：
400MVA
型式：
三相
变比：
242±2×2.5%/20kV
阻抗：
14%
冷却方式：
ODAF
接线组别：
YN，d11
（2）220kV避雷器
型式：
金属氧化物避雷器电站型
额定电压：
200kV
10kA标称冲击电流残压：
520kV
6厂用电接线及布置
6.1厂用电系统设计原则
6.1.1在正常的电源电压偏移和厂用负荷波动的情况下，厂用电各级母线的电压偏移应不超过额定电压的5%。
6.1.2最大容量的电动机正常起动时，高压厂用母线的电压应不低于额定电压的80%。
6.1.3低压厂用工作变压器的容量应留有约10%的裕度。
低压厂用系统应留有15%的备用回路。
6.1.4主厂房低压厂用变压器、动力中心和电动机控制中心应成对设置，建立双路电源通道。
2台低压厂用变压器间互为备用。
6.2厂用电系统设计方案
本工程厂用电电压采用10kV、380/220V两级电压。
经计算，10kV母线的单相接地电流约为9.2A，大于7A。
所以10kV中性点采用低电阻接地方式。
接地电流选为200A，10kV中性点接地电阻为28.86Ω。
380/220V中性点采用直接接地系统。
6.2.1高压厂用电系统
6.2.1.1负荷情况
本工程采用3×50%电动给水泵方案，单台给水泵功率为5800kW；
同步建设湿法脱硫装装置，脱硫负荷约5240kW（考虑引风机与脱硫增压风机合并）。
6.2.1.2高压厂用电接线方案
每台机设置一台高压厂用工作变压器，变压器的高压侧电源由本机组发电机引出线上支接，10kV侧通过共箱母线引至每台机组的两段10kV工作母线上。
两台机组设置一台与高压厂用工作变压器同容量的高压起动/备用变压器，起动/备用变压器10kV侧通过共箱母线引至每台机组的两段10kV工作母线上作为备用电源。
每台机设厂用工作A、B段，各段均采用单母线接线，双套辅机分别接于厂用工作A、B段上。
公用段的设置虽然有加强机组单元性、有利于全厂公用负荷的管理及方便机组检修、停运的优点，但是公用段的设置需加大高压厂用变压器及高压厂用/备用变压器的容量，增加10kV开关设备与10kV高压电缆数量，且公用负荷都为2台及以上，公用设施所配低压厂用变压器均为成对出现互为暗备用，一台机停运或检修，不影响另一台机组运行，因此本工程高压厂用电不设公用段，公用负荷分接在两台机组的10kV母线上。
6.2.2低压厂用电系统
电厂采用动力中心（PC）和电动机控制中心（MCC）的供电方式。
动力中心采用单母线接线，每段母线由一台干式变压器供电，两台低压变压器间互为备用，手动切换。
MCC和容量为75kW及以上的电动机由PC供电，75kW以下的电动机由MCC供电。
成对的电动机分别由对应的PC和MCC供电。
6.2.2.1主厂房低压厂用电接线
每台机组低压工作厂用动力中心（PC）分别按汽机和锅炉配置。
即在汽机房和炉间公用楼内，分别设两台1000kVA汽机变和两台1250kVA锅炉变。
两台汽机变和两台锅炉变互为备用。
另外，每台机设一台1600kVA公用变压器及400kVA照明变，两台机组低压公用变、照明变互为备用。
本工程主厂房不设专用检修变，只设检修MCC，由主厂房公用段供电。
6.2.2.2辅助车间低压厂用电接线
本工程辅助车间380/220V低压厂用电系统采用动力与照明混合的供电系统。
按负荷分布采用分区域集中供电，设置情况如下：
（1）每台炉设2台容量为2000kVA互为备用的电除尘变压器，给电除尘系统、灰库及气化风机房等负荷供电；
（2）循环水车间设2台容量为630kVA互为备用的变压器，给循环水车间、间冷系统等供电；
（3）辅机循环水泵房设2台容量为1600kVA互为备用的变压器，给辅机循环水泵房、燃油泵房、输煤系统、制氢站、综合办公服务楼等负荷供电；
厂用低压系统的负荷统计见附表2至附表8。
6.2.3水源地及灰场供电
电厂用水采用500水库东引水作为供水水源，统一由园区供给，灰渣处理由园区统一考虑，不需电厂提供电源。
6.2.4脱硫系统供电
根据工艺负荷，脱硫区域采用与主厂房相同的电压等级，高压为10kV，低压为380/220V。
脱硫高压负荷直接由主厂房10kV配电装置供电，不单独设置10kV高压脱硫段。
脱硫区域设2台容量为1600kVA的低压变压器向脱硫低压负荷供电，2台变压器互为备用。
脱硫区域设保安MCC，由主厂房保安PC供电，不单独设柴油发电机。
6.3高压厂用变压器和起动/备用变压器容量选择
根据负荷统计，高压厂用工作变压器及高压起动/备用变压器选择容量为40/25-25MVA变压器，高压厂用工作变压器采用三相油浸铜线圈分裂绕组无励磁调压变压器，半穿越阻抗为10.5%，变比为20±2×2.5%/10.5-10.5kV。
高压起动/备用变压器采用三相油浸铜线圈分裂绕组有载调压变压器，半穿越阻抗为11%，变比为230±8×1.25%/10.5-10.5kV。
高压厂用变压器负荷统计及高压厂用变压器容量选择见附表1。
6.4电压水平校验
电压水平校验见下表：
校验项目
厂高变Ud’I-II=10.5%
起动/备用变Ud’I-II=11%
计算值
要求值
计算值
要求值
给水泵正常启动
88.6%
80%
92.5%
80%
电动机成组
自起动
高压母线
81.7%
70%
84.7%
70%
低压母线
70.7%
55%
73.1%
55%
从上表可以看出，电动机成组自起动和电动机正常启动时，厂用母线电压均能满足要求。
电压调整计算见下表
序
号
变压器调压范围
（kV）
运行方式
分接
头位置n
10kV母线电压值
电压偏移
允许值
1
高压厂用变压器
202×2.5%/10.5-10.5
电源电压最低厂用负荷最大
-2
1.01
≥0.95
电源电压最高厂用负荷最小
+2
1.05
≤1.05
2
起动/备用变压器（有载调压）
2308×1.25%/10.5-10.5
电源电压最低厂用负荷最大
-8
1.05
≥0.95
电源电压最高厂用负荷最小
+8
1.05
≤1.05
6.5设备选型
6.5.1高压厂用电设备选择
主厂房10kV高压开关柜采用金属铠装中置式开关柜，电源柜采用真空断路器柜，额定电流为2000A，额定开断电流40kA，动稳定电流100kA；馈线采用真空断路器柜和高压真空接触器+高压熔断器（F＋C）回路柜，真空断路器馈线柜额定电流为1250A，额定开断电流40kA，动稳定电流100kA；F＋C回路柜：
高压真空接触器开断电流4kA，高压熔断器开断电流40kA。
本工程10kV馈线回路柜配置原则为：
容量大于1250kVA的变压器及容量大于1000kW的电动机采用真空断路器柜。
容量小于等于1250kVA的变压器及容量小于等于1000kW的电动机采用真空接触器柜（F+C）。
6.5.2低压厂用电设备选择
低压厂用变压器全部采用干式变压器，电压比为10.52×2.5%/0.4kV，接线组别为D，yn11。
低压动力中心PC和电动机控制中心MCC均采用密封性能良好的抽屉柜。
6.6厂用配电装置布置
10kV厂用配电装置布置在汽机房7、8柱及15、16柱6.30m层。
汽机PC及照明PC布置在汽机房7、8柱及15、16柱0.00m层
低压公用PC、保安PC布置在主厂房B、C列7-9轴间0.00m层。
锅炉PC布置在主厂房B、C列7-9轴间6.30m层。
主厂房MCC分散布置在主厂房各层。
辅助车间的动力中心PC按供电区域分别布置在各负荷中心的配电间。
辅助车间的电动机控制中心MCC根据情况布置在靠近负荷的建筑物内。
主厂房内厂用配电装置布置见F553C-D-08图。
主厂房外厂用配电装置布置见F553C-D-09图。
7事故保安和不停电电源
7.1事故保安电源
根据《火力发电厂设计技术规程》DL5000-2000第13.3.17条规定：
“容量为200MW及以上的机组，应设置交流保安电源。
交流保安电源宜采用快速启动的柴油发电机组”。
本期工程每台机组设置1套630kW级的柴油发电机组作为机组的事故保安电源。
每台机组设置2段380/220V交流事故保安段，正常运行时分别由主厂房380/220V工作段供电，当任一保安段失去电源后，发出信号自动启动本机组的柴油发电机组，待转速和电压达到额定值后，立刻向失去正常工作电源的保安段供电。
保安负荷需按顺序自动投入，以保证柴油发电机组的频率和电压值保持在允许的范围之内。
7.2事故保安电源的主要负荷
事故保安电源的主要负荷有：
汽轮机交流润滑油泵、汽机盘车电动机、回转式空气预热器盘车电动机、氢密封油泵、汽轮机顶轴油泵、空预器辅助油泵、火焰监视冷却风机、辅机润滑油泵、蓄电池浮充电装置、UPS电源，电梯、烟囱及冷却塔标志灯、事故照明等。
7.3柴油发电机规范
额定容量：
630kW级
额定电压：
0.4kV
功率因数：
0.8
额定频率：
50Hz
柴油发电机中性点接地方式与主厂房低压厂用电系统相同。
柴油发电机组随时可以远方或就地、手动或自动投入运行。
机组在接到启动信号后，10s内达到额定转速。
从接到启动信号到带至额定负荷的时间应不超过30s。
7.4保安电源设备布置
2台机组的柴油发电机组及其控制设备、辅助设备、柴油发电机组自用电配电柜布置在炉间公用楼0.00m层。
7.5交流不停电电源系统（UPS）
7.5.1单元机组UPS系统
本工程每台机组设置1套三相输入/单相输出静态型交流不停电电源装置（UPS），总容量暂定为80kVA，对热工DCS系统、远动柜、控制仪表、自动装置及其它重要的交流负荷供电。
UPS系统设备布置在主厂房6.3米层直流屏及UPS室，见图F553C-D-17。
UPS系统图见F553C-D-14。
7.5.2除灰、输煤UPS系统
除灰、输煤系统设置一套单相输出的交流不停电电源（UPS），容量暂定为15kVA，UPS装置的直流输入电源来自UPS自带蓄电池组，对除灰PLC、除尘PLC、输煤PLC上位机、火灾报警区域控制器等负荷供电。
8电气设备布置
8.1主厂房A列外变压器场地布置
主变压器、高压厂用变压器、起动/备用变压器及其中性点设备等布置在主厂房A排柱外。
主变压器、高压厂用变压器及高压起动/备用变压器“一”字型水平并列布置。
高压厂用变压器和起动/备用变压器10kV侧中性点接地电阻柜布置在变压器基础旁边。
变压器考虑就地检修，每台变压器都设有贮油20%的贮油池，每个贮油池都与能贮最大一台变压器油量60%的总事故油池相连。
事故油池设有油水分离装置。
A列外电气平面布置见F553C-D-03图。
8.2发电机引出设备及共箱母线布置
发电机封闭母线从汽机房6.3米层上侧引出，穿过A列墙接至主变压器低压侧套管。
高压厂用变压器高压侧电源从发电机出线主回路采用封闭母线支接。
高压厂用变压器和高压起动/备用变压器10kV共箱母线沿A列布置再穿过A列外墙进入主厂房接至10kV厂用配电装置。
发电机出口电压互感器及避雷器柜、励磁变压器布置在汽机房6.3米层主封闭母线侧面，发电机中性点接地柜布置在发电机中性点引出套管附近，用封闭母线与发电机中性点连接。
封闭母线布置见F553C
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