[工学]600MW区域发电厂电气部分设计毕业设计论文.doc
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1、600MW区域发电厂电气部分设计 系 别: 机电与自动化学院 专 业 班: 电气工程及其自动化 姓 名: 学 号: 指导教师: 2012年5月600MW区域发电厂电气部分设计Electrical Design of 600MW Regional Power Plant摘 要由发电、配电、输电、变电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能,再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分,也是构成电力系统的重要环节。电能的集中开发与分散使用,以及电能的连续供应与负荷的随机变化,就制约了电力系统的结构
2、和运行。电力系统要实现其功能,就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统,以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度,确保用户获得安全、经济、优质的电能。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。所以对于主接线的方式选择,以及各项参数的具体计算,是设计中的主要解决内容。同时,短路电流和防雷保护的考虑,也对整个设计有很密切的联系,对于这两个部分的计算,也是一个重点。本文是对配有4台150MW汽轮发电机的大型火电厂一次部分的初步设计,主要完成了电气主接线的设计。设计的内容部分包括电气主接线的形式的比较、选择;主变压器、启动/备
3、用变压器和高压厂用变压器容量计算、台数和型号的选择;短路电流计算和高压电气设备的选择与校验; 并作了变压器保护。关键词:发电厂 变压器 电力系统 继电保护 电气设备AbstractBy the power generation, transformation, transmission and distribution of electricity and energy components, and other aspects of production and consumption systems. It is the function of the natural world thro
4、ugh the power of primary energy into electrical energy power plant, then lost, transforming the system and distribution system will supply power to the load centers.Electrical wiring is the main power plant, electric substation designed first and foremost part of the power system is also constitute
5、an important part. Determination of the main cable on the power system as a whole and power plants, substations to run its reliability, flexibility and economy are closely related. This article is equipped with 4*150MW turbo-generator of large-scale thermal power plants a part of the preliminary des
6、ign of the main completed the main electrical wiring design. Including the electrical wiring of the main forms of comparison, the choice; main transformer, the start / stand-by transformer and the high-voltage transformer factory with the capacity of calculation, the number of models and options; sh
7、ort-circuit current calculation and high-voltage electrical equipment selection and validation; and made the protection of transformer .Key words: power plant transformer power system relay electrical equipment目 录摘要IAbstractII绪论11 设计概要21.1 600MW区域发电厂电气部分设计参数21.2 电力工业的发展概况21.3 我国电力行业发展方针32 电气主接线设计42.
8、1 主接线概述42.2 对原始资料的分析52.3 拟定可行的主接线方案52.3.1 确定变压器台数及容量52.3.2 主接线方案53 短路电流计算83.2 短路电流计算条件83.2 短路电流计算条件83.2.1 基本假定83.2.2 一般规定83.3 短路电流分析93.3.1 选取短路点93.3.2 画等值网络图103.3.3 化简等值网络图113.3.4 各短路点短路电流计算184 电气设备的选择254.1 电气设备选择的概述254.1.1 一般原则254.1.2 有关的几项规定254.1.3 按额定电压选择的要求264.1.4 按额定电流选择的要求264.1.5 短路热稳定校验的要求264
9、.1.6 校验动稳定校验的要求264.2 母线的选择设计274.2.1 母线材料的选择274.2.2 母线截面形状选择274.2.3 220KV母线选择284.3 断路器选择设计284.3.1 断路器的选择要求284.3.2 220KV侧断路器的选择294.4 隔离开关选择设计294.4.1 隔离开关选择要求294.4.2 220KV侧隔离开关选择295 防雷部分设计315.1 概述315.1.1 雷害来源315.1.2 避雷针作用315.2 雷电过电压的防护315.2.1 概述315.2.2 避雷器的要求及选择31结论35致谢36参考文献3738绪 论由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成
10、的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置(主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等)转化成电能,再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区,也无法大量储存,电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此,电能的集中开发与分散使用,以及电能的连续供应与负荷的随机变化,就制约了电力系统的结构和运行。据此,电力系统要实现其功能,就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统,以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度,确保用户获得安全、经济、优质的电能。电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配,易
11、于转换为其它的能源,而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。因此,电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供,电力工业已成为我国实现现代化的基础,得到迅猛发展。本设计的主要内容包括:通过原始资料分析和方案比较,确定发电厂的电气主接线。计算短路电流,并根据计算结果来选择和效验主要电气设备。1 设计概要1.1 600MW区域发电厂电气部分设计参数 (1) 厂址概况:本厂在一大型煤矿区内,为坑口电厂,所有燃料由煤矿直接供给。电厂生产的电能除用于厂用外,全部以5回220kV线路送入周边系统。厂区地势较不平坦,地质条件好,有新的公路、铁路通向矿区,交通
12、方便。厂址附近有大河通过,水量丰富,属于6级地震区,冻土层1.5米深,覆冰厚10mm;最大风速20m/s;年平均温度+6,最高气温+38,最低气温-36,土壤电阻率500。 (2) 机组参数:锅炉:汽机:发电机: (3) 电力系统接线图,如图1-1;图1-1 电力系统接线图1.2 电力工业的发展概况随着我国电力事业迅猛发展,工程规模在不断扩大,所采用的电气设备在不断更新换代。通过具体实践摸索及不断总结、积累和丰富了很多宝贵的运行经验和设计经验。自九十年代起,我国陆续修订了所有的规程和规范,电气标准全面向IEC标准靠拢,并等效地被采用。从1982年起,分十几批淘汰了大量的落后机电产品,多次整顿生
13、产秩序,加强了对电气产品的质量管理,努力缩小了发达国家的差距,引进和开发了具有国际先进水平的电气设备。二十多年来我们无论是在设计标准、设计依据和设计方法上,还是在设计所选用的先进技术和设备上都有了腾飞性的发展。随着对大中型水电站推广“无人值班、少人值守”的运行方式,电站的自动化水平越来越高,要更广泛地采用高水准的设备,相应地对厂用电系统设计和厂用设备选型上也提出了更高的要求。1.3 我国电力行业发展方针目前我国人均拥有装机容量和人均占有发电量较低,技术经济指标平均水平不高,火电厂的污染物排放量高,电网相对薄弱,供电可靠性偏低。为了提高效率和保护环境,及时关闭低效率、煤耗高、污染严重的小火电机组
14、,以大带小,装设烟气脱硫及降低氮氧化物设施,开展洁净煤燃烧技术的研究及应用。主要的发展方针有: (1) 积极发展水电,水能资源是可再生的、清洁的能源;在电力系统中,有一定比重的水电装机容量对系统调峰和安全经济运行极为有利;水电站的发电成本低,水库可以综合利用。我国水电装机容量目前仅开发了少部分,所以要积极发展水电。 (2) 优化发展火电,我国有丰富的煤炭、石油和天然气,火电厂的厂址不受限制,建设周期短,能较快发挥效益。 (3) 适当发展核电。 (4) 重点发展电网,促进全国联网。 (5) 因地制宜发展新能源发电,做好农村电气化建设,在边远农村和沿海岛屿,因地制宜建设小水电、风力发电、潮汐发电、
15、地热发电和太阳能发电等。2 电气主接线设计2.1 主接线概述电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体,它反映各设备的作用、连接方式和回路的相互关系。所以,它的设计直接关系到全厂电气设备的选择、配电装置的布置,继电保护、自动装置和控制方式的确定,对电力系统的安全、经济运行起着决定的作用。概括地说包括以下五个方面: (1) 可靠性在研究主接线可靠性时应重视国内外长期运行的实践经验和其可靠性的定性分析;主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合,在很大程度上也取决于设备的可靠程度。可靠性的具体要求在于断路器检修时,不宜影响对系统的供电;断路器或母线故障以及母线检修时,尽量减
16、少停运的回路数和停运时间,并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。 (2) 灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。在调度时,应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路,调配电源和负荷,满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式的系统调度要求;在检修时,可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备,进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电;扩建时,可以容易地从初期接线过渡到最终接线。 (3) 经济性要节省投资,主接线应力求简单,以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备;要节省继电保护和二次回路不过于复杂,以节省二次设备和控制电缆;要能限制短路电
17、流,以便于选择价廉的电气设备或轻型电器;主接线设计要为配电装置布置创造条件,尽量使占地面积减少;经济合理地选择主变压器的种类、容量、数量、要避免因两次变压而增加电能损失。 (4) 操作应尽可能简单、方便 电气主接线应简单清晰、操作方便,尽可能使操作步骤简单,便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作,还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单,可能又不能满足运行方式的需要,而且也会给运行造成不便,或造成不必要的停电。 (5) 应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展,电力负荷增加很快,因此,在选择主接线时,应考虑到有扩建的可能性。2.2 对原始资料的分析从原始资料可以知道,本电厂
18、属于地区性火力发电厂,建成后总容量达600MW,建成后与周边的几个电厂形成区域电网。该电厂的发电容量除了本厂厂用电后剩余的电力向周边系统供电。因此,本电厂对周边系统有重要作用。电厂是否安全、可靠运行直接影响该地区的经济效益,可见该电厂的重要性。2.3 拟定可行的主接线方案2.3.1 确定变压器台数及容量 (1) 台数:根据原始资料,该厂除了本厂的厂用电外,还需要向系统输送功率,所以不设发电机母系,发电机与变压器采用单元接线,保证了发电机电压出线的供电可靠,本厂主变压器选用三相式变压器4台。 (2) 容量:单元接线中的主变压器容量SN 应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后,预留10的裕度选择
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