2X350MW热电厂电器部分设计(共14页)

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1、精选优质文档-倾情为你奉上吉林大学远程教育 本科生毕业论文（设计） 中文题目2X350MW热电厂电器部分设计学生姓名 王文耀 专业 电气工程及其自动化方向 层次年级10年春专升本 学号 7 指导教师 马彦 职称 副教授 学习中心 上海中心 成绩 2015年 3 月 29 日专心-专注-专业摘 要电力系统是以发电、变电、输电和用电环节组成的电能生产与消费的一个完整的系统。电气主接线也称为电气主系统一次接线，它是发电厂、变电所电气设计的主体，也是电力系统网络的重要组成部分。电气主接线反映了发电机、变压器、线路、断路器和隔离开关等有关电气设备的数量、各回路中电气设备的连接关系及发电机、变压器与输电线

2、路、负荷间的连接方式，直接关系到电力系统的可靠性、灵活性和安全性。本设计依据原始资料、设计手册以及国家和行业规程规定，对某2350MW热电厂的电气部分进行了初步设计。主要完成了电气主接线设计，厂用电设计，主变压器的选择，短路电流计算，导体与设备选择，配电装置的布局，直流系统，继电保护和自动装置，防雷接地设计等内容。最后采用软件绘制了相关图纸，并给出了相关设备清单。关键词：主接线设计；厂用电设计；电气设备选择；继电保护目 录 一、绪论1.1社会背景电能是现代社会中最重要、最方便的能源。电能具有许多优点，它可以方便地转化为其他形式的能源，例如机械能、热能、光能、化学能等；它的输送和分配易于实现；它

3、的应用规模也很灵活。因此，电能被日益广泛地应用于工农业、交通运输业以及人民的日常生活中。水力发电厂的建设和生产都要受到河流的地形、水量及季节气象条件的限制，因此，发电量也受到水文气象条件的制约，发电不均衡。绿色能源发电在我国也开始应用，比如风力发电，太阳能发电，核能发电等。但这些新兴能源的发电量远远不能满足我国国民经济快速发展得需求。所以，在我国火力发电仍是主力军。1.2设计目的和意义电能是现代社会中最重要、最方便的能源。电能具有许多优点，它可以方便地转化为其他形式的能源，例如机械能、热能、光能、化学能等；它的输送和分配易于实现；它的应用规模也很灵活。热电厂能够在满足供热需求的同时，将热能转换

4、为电能，节约能源。 电力系统是以发电、变电、输电和用电环节组成的电能生产与消费的一个完整的系统。电气主接线也称为电气主系统一次接线，它是发电厂、变电所电气设计的主体，也是电力系统网络的重要组成部分。故对热电厂电器部分设计具有重要的意义。热电厂能够在满足供热需求的同时，将热能转换为电能，节约能源；而小型热电厂能够减少电能距离的传输，对当地居民和工厂供电；此外，小型热电厂还能就地调节电力系统的电压、频率等，保证电能质量。上述都是小型热电厂存在的实际意义。本次设计就是针对一个2X350MW热电厂的设计，设计的范围为电厂新建厂区内所有相关电气部分设计。二、设计总体方案2.1设计规划2.1.1 设计依据

5、(1) 2X350MW热电厂扩建工程任务书(2)各专业提供的用电负荷及有关资料。(3)与本专业有关的现行标准、规范和规定。2.1.2 设计内容(1)本工程的设计范围为2X350MW热电厂新建厂区内所有相关的电气部分设计。(2)系统简况：本热电厂位于某市正在筹建中的某开发区内东部，现有装机容量为2X350MW抽凝发电机组。主要用于某镇的供热，发电通过10kV的二回电缆送入隔壁的马山35kV变电所。由于开发区用热的需要，本工程建3x130t/h循环流化床锅炉2x6MW背压机组和1x12000kW抽凝发电机组。(3)电气主接线的确定级主变压器的选择以电厂终期总装机容量较小，按简单、经济、可靠的要求，

6、来考虑电气主接线方案。发电机组为2台6MW背压式汽轮发电机和1台12MW抽凝汽轮发电机(4)厂用电系统厂用电压等级的确定厂用负荷计算及变压器选择厂用电接线2.1.3 设计成品与要求(1)编写说明书与计算书：说明书：选择的依据；计算与选择结果；计算书：主要的计算公式及计算过程。(2)绘制图纸变电所主接线图。2.2原始资料分析 （1）根据原始资料分析，本次设计的热电厂的发电机容量为2x6MW+1x12MW,属于小型热电厂，而小型热电厂主要用于工厂和当地居民的供电。（2）根据原始资料分析，本次设计的包括热电厂和变电所两个部分，热电厂的电压等级是10kV，并且通过两回电缆，送入25KV等级变电所，再通

7、过变电所两回出线，送入系统。2.3 电压等级的确定众所周知，电力系统的能量输送是靠电力线路来完成的，当输送一定的功劳时，输电电压越高，电流越小，相应的导线载流部分的截面积越小，相应的导线投资越小；但电压越高，对耐压的绝缘要求越高，杆塔、变压器、断路器等的投资也越大。并且电力网电压等级的选择应符合国家规定的标准电压等级。我国现行规定的额定电压标准为：220、380V，3、6、10、35、110、220、330、500、750、10000kV。一般来说，输电网的主干线和相邻电网间的联络线多采用500、330和220KV等级，二级输电网采用220和110KV等级。35KV即用于城市和农村的配电网，也

8、用于大工业企业内部电网。10KV是最常用的较低一级高压配电电压。综合经济技术比较，对应一定的输送功率和输送距离有一最适合的线路电压。各级电压送电线路的合理输送能力如表2-1所示：表21 各级电压送电线路的合理输送能力额定电压/KV输送容量/MW输送距离/KM额定电压/KV输送容量/MW输送距离/KM30.11.01-311010-5050-15060.1-1.24-5220100-500100-300100.2-2.06-20330200-1000200-600352.0-10.020-50500800-2000150-850603.5-30.030-1007002000-2500500以上根

9、据原始资料，本次设计属于小型热电厂，且输送距离很短，所以确定该热电厂的电压等级为：厂用电侧6kV 发电机侧：10kV系统并网侧35kV三、电气主接线3.1 电气主接线的重要性首先，电气主接线是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据，因此电气运行人员必须熟悉本厂电气主接线图，了解电路中各种电气设备的用途、性能及维护、检察项目和运行的步骤。其次，电气主接线表明了发电机、变压器、断路器和线路等电气设备的数量、规格、连接方式及可能的运行方式。电气主接线直接关系着全场电气设备的选择、配电装置、几点保护和自动装置的确定，是发电厂电气部分投资大小的决定性因素。再次，由于电能生产的特点是：发电、变电、输

10、电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线的好坏，直接影响着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，也直接影响到工农业生产和人民的生活。3.2 电气主接线设计的原则及基本要求3.2.1设计原则发电厂和变电所的电气主接线是保证电网安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置和选择、自动水平及二次回路设计的原则和基础。电气主接线选择的主要要求是根据发电厂和变电所在系统中的地位和作用确定对主接线的可靠性、灵活性和经济性的要求。电气主接线的设计原则一要以设计任务书为依据，二要以国家经济建设的方针、政策、技术规范和标准为准则。（1）主接线的设计除考虑电网安全稳定运行的要求外，还应满足电网出现故障时应急处理的要求。

11、（2）各种配电装置接线的选择，要考虑配电装置所在发电厂或变电所的性质。电压等级、进出线回路数、采用的设备情况、供电负荷的重要性和本地区的运行习惯等因素。（3）近期接线与远期接线相结合，方便接线的过度。（4）进行必要额技术经济比较。3.2.2基本要求对主接线的基本要求，概括地说应该包括可靠性、灵活性和经济性三方面。(1)可靠性发、供电的安全可靠，是电力生产的第一要求，主接线必须首先给予满足。主接线可靠性可从以下几个方面考虑：断路器检修时是否影响供电。断路器、母线或线路故障时以及母线或母线侧隔离开关检修时，停电线路数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。有没有使发电厂或变电所全部

12、停止工作的肯能性。大型机组突然停运时，对电力系统稳定运行的影响与后果等。(2)灵活性主接线的灵活性主要体现在正常运行或故障情况下都能迅速改变接线方式，它包括调度灵活、检修灵活、扩建灵活、事故处理灵活。(3)经济性 主接线在保证安全可靠、操作方便的基础上，尽可能地减少与接线方式有关的投资，使发电厂或变电站尽快地产生经济效益。3.3 主变压器的选择发电厂和变电所中，用于向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种升高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（所）用电的变压器，称为厂（所）用变压器。主变压器容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的悬着除依据基础资

13、料外，主要取决于输送功率的大小、与系统联系的紧密程度、运行方式及负荷的增长速度等因素，并至少要考虑510年负荷的发展需要。如果变压器容量选得过大、台数过多，则会增加投资，增大占地面积和损耗，不能充分发挥设备的效益，并增加运行和检修的工作量；如果容量选得过小、台数过少，则可能封锁发电厂剩余功率的输送，或限制变电所负荷的需要，影响系统不同电压等级之间的功率交换运行的可靠性。因此，应合理选择变压器的容量和台数。3.3.1 主变压器容量和台数的选择本次设计的热电厂发电机是出线是直接接入10KV母线，不是发电机单元接线，所以发电机出线不需要接变压器。本次设计要对变电所主变压器进行选择。变电所主变压器的容

14、量一般按变电所建成后510年的规划负荷选择。为保证供电的可靠性，变电所一般装设2台主变压器。本次设计热电厂有10KV和35KV两个电压等级，且需要从35KV系统母线上接出一回备用电源，用作电厂扩建部分的启动和备用电源，所以本次设计需要3台主变压器。主变压器容量的计算公式为SN=1.1PN（1-KP）/，KP为厂用电率，热电厂为8%10%，KP这里取8% (3-1)3.3.2 绕组连接方式的确定变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式之一Y型和型，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。三相变压器的一组相绕组或连接成三相组的三相变压器的相同电压

15、的绕组连接成星型、三角型、曲折型时，对高压绕组分别以字母YD或Z表示，对中压或低压绕组分别以字母y、d或z表示。如果星型连接或曲折型连接的中性点是引出的，则分别以YN、ZN表示，带有星三角变换绕组的变压器，应在两个变换间用“-”隔开。我国110kV以上电压，变压器的绕组都采用Y连接。35KV以下电压，变压器绕组都采用连接。综上考虑10KV和35KV电压等级及发电机容量，本次设计选用的主变压器型号为SF7-16000/35。35kV级SF7系列三相油浸风冷式铜线电力变压器，供交流50Hz输配电系统中作为分配电能、交换电压之用，可供户内外连续使用。该系列产品选用优质晶粒取向冷轧硅钢片，采用45全斜

16、接缝铁芯，芯柱采用环氧扎带冲孔。该系列产品绕组根据容量大小和电压等级，连续式和螺旋式两种，油箱采用钟罩式结构，即可方便用户检查器身，又增加了油箱的机械强度。冷却方式采用管式散热器和风扇冷却装置，用户可根据变压器负载大小，开启或关闭风扇冷却装置。该系列产品为无载调压电力变压器，调压范围为22.5，其主要参数如表3-3所示：表3-3主变压器SF7-16000/35参数型号额定容量（KVA）电压组合（KV）连接组标号空载损耗（KW）负载损耗（KW）空载电流（%）短路阻抗（%）高压低压SF7-16000/351600038.522.5%10.5Ynd1119770.78四、 厂用电系统4.1 厂用电的

17、概述发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量以电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备（如锅炉、汽轮机或水轮机、发电机等）和输煤、碎煤、除灰、除尘及水处理的正常运行。这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明等用电设备都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。厂用电的可靠性，对电力系统的安全运行非常重要。随着超超临界、超临界参数大容量机组、双水内冷发电机冷却方式、计算机实时控制的采用以及核电厂的出现，对厂用电的可靠性提出了更高的要求。提高厂用电可靠性的目的是使电厂长期无故障运行，不致因厂用电局部故障而被迫停机。为此必须认真考虑合理的厂用电源的取得方式，工作电源和接线方式。 厂用电

18、耗电量占同一时期内全厂总发电量的百分数，称为厂用电率。厂用电率可计算为： (4-1)式中：KP为某一时期的厂用电率（%）；AP为厂用电耗电量（kWh）。厂用电率是发电厂的主要运行经济指标之一。一般凝汽式火电厂的厂用电率为5%8%，热电厂为8%10%，水电厂为0.5%1.0%。目前，1000MW超超临界发电机组的厂用电率为4.45%。降低厂用电率不仅能降低电能生成成本，同时可相应地增加对电力系统的供电量。4.2 对厂用电接线的要求厂用电接线的设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全厂发展规划，积极慎重地采用成熟的新技术和新设备，使设计达到经济合理、技术先进，保证机组安全、经济地运行。厂用电接线应

19、满足下述要求：（1）供电可靠，运行灵活。厂用负荷的供电除了正常情况下有可靠的工作电源外，还应保证异常或事故情况下有可靠的备用电源，并可实现自动切换。要求无论在正常、事故、检修以及机组启停情况下均能灵活地调整运行方式，可靠、不间断地实现厂用负荷的供电。（2）对200MW及以上机组应做到各机组的厂用电系统是独立的，任何运行方式下，一台机组故障停运，不应影响另一台机组的运行。（3）全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线，不应该存在可能导致切断多于一个单元机组的故障点，更不应该存在导致全厂停电的可能性。（4）充分考虑发电厂正常、事故、检修、启停等运行方式下的供电要求，一般均应该配备可

20、靠的启动/备用电源，尽可能地使切换操作简便，启动/备用电源能在短时内投入。（5）供电电源应尽量与电力系统保持紧密的练习。当机组无法取得正常的工作电源时，应尽量从电力系统取得备用电源。五、结论随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声，经过几个月的艰苦奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺，自己要的东西还太多，以前老是觉得自己东西都会，东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明

21、白是一个长期积累的过程，在以后的工作、中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。在这次毕业设计中也使我们的关系更进一步了，之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法，对我们更好的理解知识很有帮助。经过了几个多月自己的努力和认真学习，通过大量查阅资料，并在老师的悉心指导下和同学的帮助下，我按时完成了本次2350MW热电厂扩建工程（电气部分）的设计。我通过对原始资料的分析，拟定了初步的主接线方案和主变压器的选择，并通过方案的比较和论证，最终确定了最优方案，并通过短路电流的计算选择了主要电气设备。本次设计是一个小型热电厂的设计，本着小型热电厂要经济简单的原则，我选择了单母线分段的

22、主接线形式，并且方便热电厂日后的扩建，但系统的可靠性还有待提高。通过对短路点的计算，选择了10kV和35kV侧的断路器，隔离开关及互感器等主要电气设备。由于原始资料不完善，本次设计并没有选择裸导线及其保护。由于本次设计发电机是直接接入10kV母线，我选择了直接从10kV母线接厂用电源的最佳方案，根据国内主要厂用变压器的选择，厂用电高压侧电压确定为6kV；但本次设计并未设计厂用电低压侧部分的设计。通过本次设计，对我在学校所学的专业知识是一个强有力地巩固，在设计过程中遇到的种种难题让我清楚地认识到自己的专业知识是那么的薄弱与欠缺，虽然在老师的指导和同学的帮助下最终都解决了困难，但让我明白了在今后需

23、要进一步加强学习和巩固专业知识，为以后的工作打好良好的基础。 参考文献1邱晓燕、刘天琪电力系统分析理论M 20122何仰赞电力系统分析第二版华中理工大学出版社M 20133熊信银发电厂电气部分M北京：中国电力出版社，2014 4傅知兰电力系统电气设备选择与实用计算M 中国电力出版社，20135王锡凡电力工程基础M 西安交通大学出版社，20136吴希再电力工程M 华中科技大学出版社，20147牟道槐发电厂变电站电气部分M 重庆大学出版社，20128郭琳发电厂电气部分课程设计M 20129电力工业部电力规划设计院.电力系统设计手册M 中国电力出版社10西北电力设计院电力工程设计手册M 中国电力出版

24、社，201311西北电力设计院电力工程电气设备手册M 中国电力出版社，2014致 谢在本次设计过程中，我遇到了前所未有的困难。对于缺乏实际经验的我们来说，实际电厂的设计会有很多考虑不到的地方，我拿到题目的那一刻，真的不知道如何下手。幸好有各位指导老师悉心的指导和各位同学热心的帮助，我才得以按时完成了我的毕业设计。在这里，我首先要感谢的是我本次毕业设计的指导老师马彦老师。在选题和设计之初，都有马彦老师的无微不至关心和细心呵护。在整个设计期间，马彦老师在繁忙的工作之余，还抽出宝贵的时间为我解答疑问，让我设计中遇到的问题及时得到解决。最后，我要衷心感谢陪我一路走过的各位老师们，是你们甘于奉献，为我们传道授业解惑，为我们打下扎实的电力专业知识的基础；同时还要感谢我所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励，我此次毕业设计才会顺利完成。谢谢大家，谢谢您们的辛勤培养和默默付出！