6×300MW火力发电厂电气部分设计 毕业设计论文.doc
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1、兰州理工大学技术工程学院毕业设计任务书 题目 6300MW 火力发电厂电气部分设计 学生姓名 班级 电力系统 3 班 学号 08230414 题目类型 工程设计 指导教师 系主任 一、毕业设计的技术背景和设计依据: 1、电厂规模 (1)装机容量:6300MW (2)机组年利用小时:Tmax=5600h (3)气象条件:年最高温度 40 度,平均温度 25 度,气象条件一般,无特殊要求 (4)厂用电率:8% 2、出线回数 (1)220kV 电压级:150km 架空线出线 8 回,最大负荷 500MW,最小负荷 400MW,cos =0.85,Tmax=5200h,为、类负荷。 (2)500kV
2、电压级:200km 架空出线 4 回,备用线 1 回,500kV 电压级与电力系统连接, 接受该发电厂剩余功率。系统归算到本电厂 500kV 母线上的标幺值电抗 =0.021(基准容量为 100MVA)。*s 二、毕业设计的任务 1、熟悉题目要求,查阅相关科技文献 2、主接线方案设计(包括方案论证与确定、技术经济分析等内容) 3、短路电流计算 4、主变压器继电保护方案配置 5、主变压器继电保护的整定计算 6、撰写设计说明书,绘制图纸 7、指定内容的外文资料翻译 三、毕业设计的主要内容、功能及技术指标 主要内容: 1.确定主接线:根据设计任务书,分析原始资料与数据,列出技术上可能实现的 2-3
3、个方案,经过技术经济比较,确定最优方案。 2选择主变压器:选择变压器的容量、台数、型号等。 3.短路电流计算:根据电气设备选择和继电保护整定的需要,选择短路计算点,绘制 等值网络图,计算短路电流,并列表汇总。 4.主变压器继电保护装置配置。 主要技术指标: 1.保证供电安全、可靠、经济; 2.功率因数达到 0.9 及以上。 四、毕业设计提交的成果 1、设计说明书(不少于 80 页,约 3 万字左右) 2、图纸 1)电气主接线图一张(1#图纸) ; 2)主变压器保护系统配置图一张(1#图纸) ; 3、中文摘要(中文摘要约 200 字,35 个关键词) 4、论文简介(按 12 年春教务处要求) 5
4、、查阅文献不少于 10 篇 五、毕业设计的主要参考文献和技术资料 1、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 2004 2、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 3、西北电力设计院. 电力工程设计手册M. 中国电力出版社 4、王锡凡. 电力工程基础M. 西安交通大学出版社 1998 6、吴希再. 电力工程 M. 华中科技大学出版社 2004 7、牟道槐. 发电厂变电站电气部分M. 重庆大学出版社 2003 8、陈生贵. 电力系统继电保护M. 重庆大学出版社 2003 9、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 10、陆安定.发电
5、厂变电所及电力系统的无功功率M.中国电力出版社 11、AKIRA ONUKI,Phase Transition DynamicsM.CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS 2005 12、G.Orelind , “Optimal PID gain schedule for hydrogenerators design and application” J IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol.4, No.3, Sept, 1989 13、www.cambridge.org 六、毕业设计各阶段安排 设 计 内 容 周次 日期 完成情况 导师签字
6、 熟悉设计题目及要求 1 查阅相关技术资料 2 查阅相关技术资料 3 电气主接线的初步设计,选择变压器 4 主接线多种方案技术经济比较,确定最终接 线 5 画出等值网络图,选择短路点 6 计算短路电流,结果汇总 7 主要电气设备选择 8 主变继电保护整定计算和配置 9 主变继电保护整定计算和配置 10 绘图 11 写论文,准备答辩 12 兰州理工大学技术工程学院毕业设计开题报告 姓 名 蒋卓芸 专业 电气工程及其 自动化 班级 电力系统 3 班 学 号 08230414 指导教师 张宏亮 题目类型 工程设计 题 目 6*300MW 火力发电厂电气部分设计 一、选题背景及依据(简述题目的技术背景
7、和设计依据,说明选题目的、意义,列 出主要参考文献) 1、电厂规模 (1)装机容量:6300MW (2)机组年利用小时:Tmax=5600h (3)气象条件:年最高温度 40 度,平均温度 25 度,气象条件一般,无特殊要求 (4)厂用电率:8% 2、出线回数 (1)220kV 电压级:150km 架空线出线 8 回,最大负荷 500MW,最小负荷 400MW,cos=0.85,Tmax=5200h,为、类负荷。 (2)500kV 电压级:200km 架空出线 4 回,备用线 1 回,500kV 电压级与电力系统 连接,接受该发电厂剩余功率。系统归算到本电厂 500kV 母线上的标幺值电抗 =
8、0.021(基准容量为 100MVA)。*s 3.课题来源及研究的背景,目的和意义 电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。电气主接线设计的基本 原则是以设计任务书问为依据,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,以保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提 下,兼顾运行、维护方便、尽可能的节省投资,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、适用、经济、美观的原则。 发电厂电气主接线系统的安全性、可靠性是电力系统运行及维护的重要内容,其 可靠性将直接关系到系统供电任务的完成情况。随着国内发电厂机组容量的不断升级, 主接线的连接形式
9、也在不断变化,系统运行的可靠性问题已经成为发电厂远行与维护 中至关重要的环节。 安全性、可靠性以及经济型是电力系统运行及维护的基本要求,作为发电厂以 及配电设备中系统中最为重要的电能枢纽单元,发电厂电气主接线的可靠性评估是 电力系统研究的重要课题。作为系统电源,发电厂的主要任务是持续稳定地向系统 中输送电能。在这一任务中,发电厂的电气主接线单元主要负责集中将发电机组发 出的电能传输或分配到输电系统中,其可靠性将直接关系到系统供电任务的完成情 况。 现阶段,随着国内经济的新一轮增长,居民以及工业用电急剧膨胀,对电力系统的 规模以及可靠性要求也越来越高。发电厂机组容量的不断升级,使得其主接线的连
10、接形式也在不断变化,其结构日趋复杂,所联接电气设备不断增多,其可靠性问题 也日益成为制约现阶段系统发展的重要因素。 4.主要参考文献 (1)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 2004 (2)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 (3)西北电力设计院. 电力工程设计手册M. 中国电力出版社 (4)王锡凡. 电力工程基础M. 西安交通大学出版社 1998 (5)吴希再. 电力工程 M. 华中科技大学出版社 2004 (6)牟道槐. 发电厂变电站电气部分M. 重庆大学出版社 2003 (7)陈生贵. 电力系统继电保护M. 重庆大学出版社 2003
11、(8)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 (9)陆安定.发电厂变电所及电力系统的无功功率M.中国电力出版社 (10)AKIRA ONUKI,Phase Transition DynamicsM.CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS 2005 (11)G.Orelind , “Optimal PID gain schedule for hydrogenerators design and application” J IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol.4, No.3, Sept, 1989 (12)www.camb
12、ridge.org 二、主要设计(研究)内容、设计(研究)思想、解决的关键问题、拟采用的技术 方案及工作流程 主要内容: 1.确定主接线:根据设计任务书,分析原始资料与数据,列出技术上可能实现的 2- 3 个方案,经过技术经济比较,确定最优方案。 2选择主变压器:选择变压器的容量、台数、型号等。 3.短路电流计算:根据电气设备选择和继电保护整定的需要,选择短路计算点,绘 制等值网络图,计算短路电流,并列表汇总。 4.主变压器继电保护装置配置。 主要技术指标: 1.保证供电安全、可靠、经济; 2.功率因数达到 0.9 及以上。 解决的关键问题 1.设计电气主接线时,应考虑电站的分期建设和分期安装
13、机组的情况。特别是对 单机容量比较大或机组台数较多的电站,从第一台机组投产到全部机组投入电力系 统运行,可能要经过比较长的时间。因此,要认真研究主接线适合分期过渡安装的 方式,以减少电站投产后停电次数。 2.变压器的选择 选择变压器时,如果把变压器容量选择过大,就会形成“大马拉 小车”的现象。这不仅增加了设备投资,而且还会使变压器长期处于空载状态,使无 功损失增加。如果变压器容量选择过小,将会使变压器长期处与过负荷状态,易烧毁 变压器。因此,正确选择变压器容量是电网降损节能的重要措施之一,在实际应用中, 我们可以根据以下的简便方法来选择变压器容量。 变压器容量本着“小容量,密布点”的原则,配电
14、变压器应尽量位于负荷中心, 供电半径不超过 0.5 千米。配电变压器的负载率在 0.50.6 之间效率最高,此时变 压器的容量称为经济容量。如果负载比较稳定,连续生产的情况可按经济容量选择 变压器容量。 变压器的选择主要是依据变压器的额定值。根据设备的需要,变压器有标准和 非标准两类。以下是这两类变压器的选择方法。 (1)标准变压器 (a)根据实际情况选择初级(原边)额定电压 (380V,220V),再选择次级额定 电压 , (次级额定值是指初级加额定电压时,次级的空载输出,次级带有 额定负载时输出电压下降 5%,因此选择输出额定电压时应略高于负载额定电压)。 (b)根据实际负载情况,确定各次
15、级绕组额定电流 , ,一般绕组的额 定输出电流应大于或等于额定负载电流。 (c)次级额定容量由总容量确定。总容量算法如下: 根据次级电压、电流(或总容量)来选择变压器,三相变压器也是按以上方法进行选 择的。 (2)非标准变压器 设计时常常需要设计者根据要求制订变压器的规格,这种非标准变压器的选择 方法如下。 (a)选择初级额定电压 (380V 或 220V),电源频率 (如 50Hz),次级绕组电压、 电流及总容量,其方法与标准变压器相同。初级、次级之间的屏蔽层根据要求选用, 对有特殊绝缘要求的次级绕组,应提出耐压要求。对引出线端及排列有特殊要求的 次级绕组,应该用图示加以说明。对有防护等级要
16、求及外形尺寸限制等其他条件的 次级绕组,应与制造商协商解决。 (b)变压器的选用除了要满足变压比之外,还要考虑变压器的性价比,优先选 用变压挡输出齐全的变压器,这样只用一个变压器就可以输出多电压挡,能够同时 满足控制电路、照明电路、标准电器等对电压的不同要求,这样一方面节约成本, 另一方面节省了安装空间。 拟采用的技术方案 方案一:500KV 采用二分之三接线法,220KV 采用双母线接线; 方案二:500KV 采用二分之三接线法,220KV 采用双母线带旁路母线接线。 工作流程遵循设计工作进度安排。 三、毕业设计(论文)工作进度安排 第 1 周 熟悉设计题目及要求 第 2 周 查阅相关技术资
17、料 第 3 周 查阅相关技术资料 第 4 周 电气主接线的初步设计,选择变压器 第 5 周 主接线多种方案技术经济比较,确定最终接线 第 6 周 画出等值网络图,选择短路点 第 7 周 计算短路电流,结果汇总 第 8 周 主要电气设备选择 第 9 周 主变继电保护整定计算和配置 第 10 周 主变继电保护整定计算和配置 第 11 周 绘图 第 12 周 写论文,准备答辩 指 导 教 师 意 见 指导教师签字_ 年 月 日 摘 要 随着我国经济发展,对电的需求也越来越大。电作为我国经济发展最重要的一种 能源,主要是可以方便、高效地转换成其它能源形式。电力工业作为一种先进的生产 力,是国民经济发展
18、中最重要的基础能源产业。而火力发电是电力工业发展中的主力 军,截止 2006 年底,火电发电量达到 48405 万千瓦,越占总容量 77.82%。由此可见, 火力电能在我国这个发展中国家的国民经济中的重要性。 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。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。电能的使用已经渗透到社会、经济、生活的各个领域,而在我国电 源结构中火电设备容量占总装机容量的 75%。本文是对配有 6 台 300MW 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。该设计主要从理论
19、上 在电气主接线设计、短路电流计算、电气设备的选择、配电装置的布局、防雷设计、 发电机、变压器和母线的继电保护等方面做详尽的论述,并与火力发电厂现行运行情 况比较,同时,在保证设计可靠性的前提下,还要兼顾经济性和灵活性,通过计算论 证火电厂实际设计的合理性与经济性。采用软件绘制了大量电气图和查阅相关书籍, 进一步完善了设计。 关键词:发电厂;主接线设计;短路电流;电气设备选择;继电保护 目 录 第一章 绪 论 1 1.1 课题背景1 第二章 变压器和发电机的选择及电气设备的配置 .3 2.1 主变压器的选择原则 .3 2.2 厂用变压器容量选择的基本原则和应考虑的因素.4 2.3 主变压器和发
20、电机中性点接地方式 .5 2.3.1 电力网中性点接地方式5 2.3.1.1 中性点非直接接地 5 2.3.2 变压器中性点接地方式 5 2.3.3 发电机中性点接地方式 .6 2.4 发电机的选型.6 2.4.1 简介 .6 2.4.2 选型 .6 2.5 电气设备的配置 .7 2.5.1 隔离开关的配置7 2.5.2 接地刀闸的配置7 2.5.3 电压互感器的配置7 2.5.4 电流互感器的配置 .8 2.5.5 避雷器的配置8 第三章 电气主接线设计 .9 3.1 电气主接线的基本要求 .9 3.1.1 保证必要的供电可靠9 3.1.2 具有一定的灵活性和方便性9 3.1.3 具有经济性
21、9 3.1.4 具有发展和扩建的可能性9 3.2 设计步骤 .9 3.3 电气主接线分析 10 3.3.1 比较主接线方案: 12 第四章 短路电流计算 .13 4.1 短路电流计算目的及规则 13 4.1.1 短路的原因及后果.13 4.1.2 短路电流计算条件:.14 4.1.3 短路计算的一般规定:.14 4.2 短路等值电抗电路及其参数计算.14 第五章 电气设备的选择 19 5.1 电气设备选择的一般原则及短路校验19 5.1.1 按短路条件进行校验 22 5.1.1.1 热稳定校验 .22 5.1.1.2 动稳定校验 .22 5.2 断路器的选择 23 5.3 隔离开关的选择 30
22、 5.3.1 220KV 侧隔离开关的选择.30 5.3.2 500KV 侧隔离开关的选择.33 5.4 电流互感器的选择36 5.4.1 220KV 侧电流互感器选择.36 5.4.2 500KV 侧电流互感器选择.38 5.5 电压互感器的选择 39 5.5.1 各种互感器的使用范围.40 5.5.1.1 220KV 母线侧电压互感器选择 40 5.5.1.2 500KV 母线侧电压互感器选择 40 5.6 母线的选择41 5.6.1 220KV 母线的选择.41 5.6.2 500KV 母线的选择.42 5.7 架空线的选择 43 5.7.1 架空线的优点.43 5.7.2 架空线路接地
23、故障分析.44 5.7.3 架空线型号.45 第六章 变压器继电保护原理及整定计算 46 6.1 主变压器保护原理及整定计算46 第七章 避雷器的选择 .50 7.1 避雷方式 50 7.1.1 直击雷防护.50 7.1.2 感应雷的防御.50 7.1.3 阀式避雷器的选择.50 7.2 避雷器的确定 51 第八章 接地开关的选择 .52 总 结 .53 参考文献 .54 致 谢 .55 附录 .56 变压器继电保护原理图56 外文翻译 .57 外文原文57 外文译文66 第一章 绪 论 1.1 课题背景 由发电、变电、输电、配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
24、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,易于转换为其它的 能源,而且便于
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