110kv发电站电气部分设计文献综述

-1-第1章前言1.1历史现状随着工业时代的发展，电力已成为人类历史发展的主要动力资源，要科学合理的驾驭电力必须从电力工程的设计原则和方法上理解和掌握其精髓，提高电力系统的安全可靠性和运行效率。从而达到降低生产成本提高经济效益的目的。众所周知，电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源。电能的发、变、送、配电和用电，几乎是在同一时间完成的，要相互协调与平衡。变电和配电是为了电能的传输和合理的分配，在电力系统中占很重要的地位，其都是由电力变压器来完成的，因此变电所在供电系统中的作用是不言而语[1]。随着高新技术的发展和应用，对电能质量和供电可靠提出了新的要求，高压、超高压变电站的设计和运行系统必须适应这种新形势，因此，改善电网结构，提高供电能力与可靠性以及综合自动化程度，以满足日益增长的社会需求是电力企业的首要目标。变电所是联系发电厂和用户的中间环节，一般安装有变压器及其控制和保护装置，起着变换和分配电能的作用。为了保证在送变电过程中的供电可靠性，首先要满足的就是变电所的设计规范。进入21世纪后，我国电力仍将以较高的速度和更大的规模发展，电源和电网建设的任务仍很重。作为发电厂和用户的中间环节，变换和分配电能的重要组成部分，将面临电力体制改革和技术创新能力的双重挑战，如何合理的设计一个变电所，使之在技术上、管理上适应电力市场化体制和竞争需要，促使电网互联范围的不断扩大，是这次设计的主要目的[2]。1.2研究方向本次设计是我们的毕业设计，在设计中我们要设计黄泥滩发电厂电气部分设计所有内容。该发电站的类型为地区变电站，是为了满足市区生产和生活的要求，根据老师给出的设计资料和要求，结合所学的基础知识和文献资料所做的。通过-2-本设计，对以前所学的知识加强了理解和掌握，从总体上掌握了电力工程设计的过程，并熟悉了一些设计方法，为以后从事电力工程设计工作打下一定的基础。-3-第2章电气设计2.1设计背景电是能量的一种表现形式，电力已成为工农业生产不可缺少的动力，并广泛应用到一切生产部门和日常生活方面。电能有许多优点：首先，它可简便地转变成另一种形式的能量。其次，电能经过高压输电线路，还可输送很长的距离，供给远方用电。另外，许多生产部门用电进行控制，容易实现自动化，提高产品质量和经济效益。电力工业在国民经济中占有十分重要的地位。建国以来，我国的电力工业发展迅速。到目前，我国的总装机容量和发电量均居世界第四位，但是我国目前的电力还不能满足国民经济发展的需要，必须加快发展。电力工业自动化水平正在逐年提高，20万kW及以上大型机组已采用计算机监控系统，许多变电站已装设微机综合自动化系统，有些已实现无人值班，电力系统已实现调度自动化[3]。电力系统由发电厂、变电站、线路和用户组成。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电站根据它在系统中的地位，可分成下列几类：1．枢纽变电站它位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330~500的变电所，称为枢纽变电站。全站停电后，将会引起系统解列，甚至出现瘫痪。2．中间变电站高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集2~3个电源，电压为220~330kV，同时又降压供给当地用电，这样的变电站主要起中间环节的作用。全站停电后，将引起区域电网解列。3．地区变电站高压侧电压一般为110~220kV，向地区用户供电为主的变电站，这是一个地-4-区或城市的主要变电站。全站停电后，仅使该地区中断供电。4．终端变电站在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压多为110kV，经降压后直接向用户供电的变电站。全站停电后，只是用户受到损失[4]。2.2国内外现状及发展我国自1882年有电以来，电力工业已经走过了120多年的历程。解放前，我国电力工业和其他工业一样，处于极端落后的状态，并带有明显的半殖民地的特点。新中国成立后的50多年中，电力工业以很高的速度发展，取得了世人瞩目的成就。到1988年全国发电设备容量已达11000万kw，其中火电占75％，与1949年相比增长了58倍。1998年全国装机容量已达到277GW以上，跃居世界第2位。特别是进入本世纪90年代以来，我国的电力平均每年新增装机容量17多GW，实现装机容量8年翻一番，终于缓解了近50年的持续缺电局面，使电力供应有所缓和。虽然从1997年开始到1998年，全国电力供应紧张的状况有了缓和，局部地方出现了电力供大于求，但是我国的用电水平还是很低的。到1998年，全国人均占有装机容量0.22kW，发电量只有927kWh，这一水平只相当于世界平均水平的1/3左右，为发达国家的1/6～1/10，与富裕的小康生活水平对电力的要求也相差甚远。电网结构薄弱，特别是500kV网架在大部分电网中尚未真正形成，电网的安全性差，可靠性低，自动化水平不高，电网调峰容量不足，损耗大，供电质量差，远远不能适应21世纪信息时代对电力供应的数量和质量的要求[5]。我国电力工业2个方面的任务：1、首先是电力工业要保持持续、快速、健康的发展，以足够的电力来保证国民经济和社会持续、稳定、健康的发展。任何国家在工业化时期，电力都是整个社会经济发展的保证，是基础。2、电力的发展促进电力市场的形成，特别是电网的建设与发展，将为电力-5-市场的建设提供物质基础；也只有发展了电力市场、完善市场机制，才能进一步促进电力的健康、快速、高效的发展[6]。我国电网发展的基本思路和实施的步骤是：1、要以三峡电网为中心，推进全国联网，三峡电网先向北与华北的联网，以及与西北的联网，向南与华南的联网，向西则随金沙江溪洛渡、向家坝电力外送，使三峡电网继续扩展并得到进一步的加强；2、要配合大型水电站和火电基地的建设，进一步加大“西电东送”和“北电南送”的力度，实现以送电为主的“送电型”联网；3、在不断加强各大区自身电网结构的基础上，在适当的时机和地点按照利益均沾、互惠互利的原则，采用交流或直流，实现以联网效益为主的“效益型”联网，并把“送电型”联网与“效益型”联网有机地结合起来，把全国联网与加强各地区电网自身网架的建设结合起来，最后推进全国联网的形成和发展，与此同时还要重视发展我国电网与周边国家电网的互联[7]。现阶段我国主要进行的变电站典型设计，是通过对现有变电站样本进行评估、类比、组合,形成典型化设计方案,并以新技术为依托,不断优化,形成一系列定制化产品,满足城市、农村电网建设需求。通过变电站典型设计,归并工程流程,统一技术标准,提高工作效率,降低项目实施不确定性,加快工程建设进度,降低将来运行成本。变电站典型设计是将技术与管理相结合,通过典型化、标准化,提高工程整体效益。在过去十多年来．110kV电力网络和变电站在系统中的地位和功能发生了很大变化，1l0kV电力网络已下降为配电网络，大多数l10kV变电站也沦为负荷型的终端变电站。现在国家正在重点发展电网，形成全国统一的联合电网[8]。目前一些发达国家的电能极度紧缺，电力资源紧缺是制约他们发展的一个重要因数。为了满足需求这些国家通过各种方式来降低电能的损耗，比如说增高电压就是一种比较方便、实用的方法，这些国家已经形成了比较完善的变电设计理论。比较完善的变电站设计理论是真正做到了节约、集约、高效等特点。总之，发达国家通过改善变电站结构，降低变电站功率损耗，尽可能地提高变电所的灵-6-活性，最终达到提高经济性的目的[9]。2.3可行性分析1、该课题研究所需要的知识和能力准备，通过我的努力应该可以达到。2、该课题研究所需要的指导老师和咨询的途径已经具备。3、该课题完成需要阅读《电力系统分析》、《高电压技术》、《发电厂电气部分》、《继电保护系统》、《电力工程概论》等书籍。4、该课题需要进行互联网进行资料查询，需要到图书馆进行相关期刊杂志的查询工作，需要准确的计算，需要设备选型和校验，需要设计继电保护的配置，完成CAD制图。5、该课题研究所需要的物质、环境条件不是很高，通过努力能够较好的解决。2.4设计内容及任务2.4.1电气主接线方案的确定电气主接线的确定是火电厂设计的重点，结合《发电厂电气设备及运行》（中国电力出版社）和《电力系统分析》等，电气主接线的设计原则是：根据发电厂在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。对于主接线方案的确定，因为是小型发电厂的设计，考虑可靠性、灵活性和经济性的要求，原始资料写着110kV出线3回，10kV出线15回，且负载较大。方案为；110kV电压出线为3回，因此其供电要充分考虑其可靠性，所以我们采用双母线，且带旁路母线较好。110kV电压等级出现15回，因为出现回路比较多，从经济性、稳定性考虑设旁路，采用双母线连接。2.4.2发电机及变压器的选择-7-对于发电机和变压器的选择：结合《电气设备运行及事故处理》一书，四台50MW的发电器选用QS-50-2型汽轮机。本次设计采用发电机中性点经消弧线圈接地方式。根据接有发电机电压母线接线的主变压器容量的确定的原则，和公式GP(1)(110%)cospKS确定主变压器的容量；也同时确定了厂用变和厂备用变的容量选择；最终确定变压器型号。主变压器接线组别一般都采用YN，d11常规接线。根据电力网中性点接地方式，决定了主变压器中性点接地方式。2.4.3短路电流计算根据《电力系统分析》和技术规程得知，短路计算是解决一系列技术问题所不可缺少的基本计算。选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备，必须以短路计算作为依据；为了合理地配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数，必须对电力网中发生的各种短路进行计算和分析；在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线时，为了比较各种不同方案的接线图，确定是否需要采取限制短路电流的措施等，都要进行必要的短路电流计算；确定输电线路对通讯的干扰，对已发生的故障进行分析，都必须进行短路计算。短路电流计算的一般规定：验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流；选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响；选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点；导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三短路严重时，则应按严重情况计算。参考书中算法最后得出结果。计算在附录中。2.5技术方案及研发环境一、可能采取的技术方案：-8-（一）、110KV电压等级接线方案1、单母分段；2、双母分段；3、单母接线；（二）、10KV电压等级可能采取的接线方案1、单母分段兼设旁路母线2、双母线分段3、单母分段二、研发环境：电气CAD；Visio。-9-第3章总结电网运行的最基本要求是安全与稳定。电网安全稳定的核心问题是要建立一个与该供电网络相适应的、合理的电网结构。110kV电力网络和变电站在系统中的地位和功能发生了很大变化。110kV电力网络已下降为配电网络，大多数110KV变电站也沦为负荷型的终端变电站。配电电压升高，电力系统安全更要时刻抓紧。建设变电站时，在保证安全的前提下还要保证其经济性和灵活性。随着电力人不断的努力，变电站的设计一定会不断完善的[10]。随着我国电力工业的发展，电力设备已经向着高参数、大容量、复杂化的方向发展，在这个过程中，其运行的安全性和经济性的影响力度也会逐渐提升，由此可见，检修工作十分关键。作为火力发电厂，对于电气设备的检修管理工作要引起高度的重视，要在管理的过程中力求避免各种问题，引进先进的检修管理体制，实现火力发电电气设备的安全运行。-10-参考文献：[1].何仰赞.电力系统分析[M].华中科技大学出版社，