2×300MW火电厂电气部分毕业设计解析

2×300MW火电厂电气部分毕业设计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。该设计主要从理论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:主接线设计;短路电流;配电装置;电气设备选择;继电保护AbstractWiththedevelopingofeconomyinourcountry,weneedmoreandmoreElectricityenergy.TheElectricityisthemostimportantenergyofeconomicdevelopmentwhichcanbeconvenientlyandefficientlyconvertedintootherformsofenergy.TheElectricityindustryasaadvancedproducedenergy.Itisthemostimportantbasicenergyindustry.AndthethermoelectricityisthemainenergyintheElectricityindustry.Untiltheendof2006,powerElectricityproduceis48405kilowatt,occupied77.82percentintheentirecapacity.Sothermoelectricityenergyplaysanimportantroleinourcountrywhichisadevelopingcountry.Inthisdesign,Iwillmainlydiscussmainelectricconnectiondesign,shortcircuitaccount,electricequipmentchoice,electricequipmentlayout,lightningstrikedefendingdesign,electricalmachine,transformerandgeneratrixprotectiverelayingdetailedlyintheoryandcomparingwiththepowerplant,whileensuringthereliabilityofthedesign,underthepremiseweshouldalsotakeintoaccounteconomicandflexibilitydemonstratedbycalculatingtheeffectivethermalpowerplantdesignandreasonableeconomy.Duringmycountinganddemonstrating,inordertoconsummatemydesign,Iwillprotractagreatlotofelectricengineering-picturesfollowingthenewcriterionofelectricengineering-enchiridion.Keywords:mainelectricconnectiondesign;shortcurrent;electricequipmentchoiceelectricequipmentlayout;protectiverelaying目录第一章前言(41.1课题背景(41.2课题研究的目的与意义(51.3本课题的主要研究工作(51.3.1原始资料(51.3.2课题来源(61.3.3设计内容(6第二章火力发电厂的电气部分设计内容(8第三章电气主接线设计(103.1电气主接线的基本要求(103.2设计步骤(103.3电气主接线分析(113.4对原始资料的分析(113.5电气主接线方案的比较(12第四章厂用电的设计(144.1厂用负荷分类(144.2厂用电的电压等级(144.3厂用电源及其引接方式(15第五章变压器的选择(185.1主变压器的选择原则(185.2厂用变压器容量选择的基本原则和应考虑的因素为(185.3确定变压器台数及容量(18第六章短路电流的计算(206.1短路电流计算目的及规则(206.2短路等值电抗电路及其参数计算(20第七章电气设备的选择(257.1电气设备选择的一般原则及短路校验(257.2电气设备的整定计算(267.2.1断路器的选择(277.2.2隔离开关的选择(297.2.3母线的选择(317.2.4电缆的选择(337.2.5电压互感器的选择(337.2.6电流互感器的选择(357.2.7避雷器的选择(377.2.8接地开关的选择(38第八章发电机-变压器组继电保护原理及整定计算(408.1发电机的保护原理及整定计算(408.2主变压器保护原理及整定计算(43第九章配电装置(489.1屋内配电装置(499.2屋外配电装置(49致谢(51参考资料(52第一章前言1.1课题背景电力工业是国民经济的重要部门之一,是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业,作为国民经济的其他各部门的快速,稳定发展提供足够的动力,其发展水平是反映国家经济发达程度的重要标志,又和广大人民群众的日常生活有着密切的关系。电力是工业的先行,电力工业的发展必须优先于其他的工业部门,整个国民经济才能不断前进。近几年随着我国工业的高速发展,我国电力工业超常规发展,每年装机容量超过6000万千瓦,30万千瓦、60万千瓦亚临界火电机组成为我国电网的主力机组,百万千瓦的超超临界火电机组已经在建。目前,我国30万千瓦、60万千瓦的火力发电机组,70万千瓦的水力发电机组,在国际招标中中标成功率大于90%以上。这几年电力工业之所以能飞速发展,其重要原因是,为中国电力市场提供的火力发电设备主要立足于国内生产。这一观点得到国内各发电公司以及电厂老总们的认同。今天电气制造企业的国内用户率已达到75%以上。火力发电是现在电力发展的主力军,在现在提出和谐社会,循环经济的环境中,我们在提高火电技术的方向上要着重考虑电力对环境的影响,对不可再生能源的影响,虽然现在在我国已有部分核电机组,但火电仍占领电力的大部分市场,近年电力发展滞后经济发展,全国上了许多火电厂,但火电技术必须不断提高发展,才能适应和谐社会的要求。目前,我国的电力工业已经进入“大电网”、“大机组”、“超高压,交直流输电”、“电网调度自动化”、“状态检修”等新技术发展新阶段,一些世界水平的先进技术,已在我国电力系统得到了广泛的应用。随着近年来我国国民经济的高速发展与人民生活用电的急剧增长,电力工业的发展仍不能瞒足整个社会发展的需要。另外,由于我国人口众多,因此在按人口平均用电方面,仍只处于中等水平,尚不能及全世界平均人口用电量的一半。2008年人均用电量2596kW·h,人均占用发电装机容量仅为0.6kW;我国第二产业用电比重为76.49%,第三产业为9.78%,生活用电比重为11%。由此可见,我国人均用电水平远低于发达国家,与完成其工业化进程国家的电力指标相比,我国经济发展正处于工业化进程的中后期,我国用电远低于国际水平。因此我国电力工业必须持续,稳步地大力发展,一方面要加强电源建设,搞好“西电东送”,确保电力先行,另一方面要深化电力体制改革,实施厂网分家。1.2课题研究的目的与意义本设计要求能运用电机、发电厂、变电所电气部分,高电压技术,电力系统自动化,电力系统继电保护等专业知识解决实际问题,为本次毕业设计做了充分的知识原料准备。我国是发展中国家,我国的电力工业长期以来依靠多家办电的政策,吸引了投资,促进了我国电力工业的发展;并通过引进、消化、吸收和技术创新,极大地提高了电力的技术水平和装备水平;通过坚持不懈的达标、创一流工作,大大提高了电力企业的管理水平,很多电力企业,尤其是一些发电厂的管理水平可以与发达国家的电厂的管理一比高低。因此,研究火电厂设计有着重大意义,像我国某些二期发电工程,发电能够满足广大寒冷地区冬季的采暖供热,采用水塔排烟(烟塔合一新工艺是自主设计、自主施工、具有自主知识产权的先进工艺技术。二期工程建设引进国内外先进的环保技术和设施,实现一期已建成机组与二期工程同步进行100%烟气脱硫;在采用低氮燃烧技术的基础上,二期锅炉采用100%烟气脱硝系统和采用高效除尘器,排放指标较低。引进污水处理厂提供的中水,作为发电冷却用补充水,每年可节约优质水资源,促进循环经济和社会的可持续发展。锅炉采用干除灰、干排渣技术。灰、渣及脱硫石膏100%综合利用和深加工,变废为宝,实现零排放。1.3本课题的主要研究工作1.3.1原始资料1发电厂建设规模类型:凝气式火电厂最终容量、机组的型式和参数:型号额定功率(MW额定电压(KV额定电流(A功率因数(cos瞬变电抗(X’d%同步电抗(Xd%超瞬变电抗(X’’d%QFSN-300-230018113200.8531.93236.3517.1表1-1300MW汽轮发电机的主要技术参数年利用小时数:6000h/年2电力系统与本厂的连接情况a.电厂在电力系统中的作用于地位:地区电厂b.发电机连入系统的电压等级:220kVc.电力系统总装机容量:8000MW,短路容量:12000MVA3电力负荷水平a.220kV电压等级:架空线6回,输送距离80㎞,Ⅰ级负荷,最大输送,400MW,Tmax=5000h/ab.110kV电压等级:架空线4回,Ⅰ级负荷,最大输送161MW,Tmax=4300h/ac.厂用电率:6.5%1.3.2课题来源1厂址特点及自然环境某电厂位于某市区以西约20km的昭平湖水渠西岸的四山村,靠近铁路,能够运用铁路运输,地势有农田、丘陵和群山。自然地面标高75m~115m,由II级阶地及IV级阶地组成,呈阶地丘陵地貌景观。原始地形为阶地丘陵,最高115m,由于长期的侵蚀,河谷较发育,地面标高一般在75m以上,整个厂区相对高差40m左右。2厂区工程地质条件该地区构造比较简单,属相对稳定地块,区域内无孕地震构造,根据1990年我国地震烈度区划图的划分,地震基本烈度为小于6度地震区,主厂房地段可利用强风化粉砂岩作为地基的主要持力层,烟窗地段利用中等风化泥质粉砂岩作为桩基的主要持力层,干煤棚地段利用卵石层作为地基的主要持力层,升压站、净化站、风水处理站区利用下部冲积粉质粘土作为地基主要持力层。3水文气象条件厂址:P=1%,洪水位:84.11m,取水口:P=97%,设计枯水位:73.1m,气温:最高40.0℃、最低-7.7℃、平均18.0℃,湿度:年平均相对湿度81%,降雨量:全年平均1646.5mm,气压:全年平均1005.5HPa,风速:最大18.0m/s、平均2.1m/s。1.3.3设计内容1根据对原始资料的分析和本电厂的性质及其在电力系统的地位,拟定本电厂的电气主接线方案,经过初步技术经济比较,确定推荐方案;2厂用电系统设计;3对推荐方案进行短路电流计算;a.原始资料;b.网络变换;c.三相对称短路电流计算;d.不对称短路电流计算;4对推荐方案进行电气主设备选择和载流导体选择;a.各电压等级断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器的选择和校验;b.各级电压母线、引线的选择和校验;5投资概算和方案的技术经济比较,最终确定设计方案;6绘制电气主接线图,编写初步设计说明书;7各级电压配电装置及总体布置设计;8发、变组保护原理设计,母线保护原理设计9选择保护元