发电厂电气论文

1、发电厂电气论文院系：信息与控制专业：电气工程及及其自动化姓名：顾蓉班级：中,气一班学号： 学1313930363» 22哨芮才-20刈24912A4 IM 4B 2-5FP7-30C 220/T酬MQ0 2摘要电力系统以发电、变电、输电、配电和 用电等环节组成的电能生产与消费的一个 完整的系统。它主要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

2、回路中电气设备的连接关系及发电机、变压器与输电线路、负荷间以怎样的方式连接，直接关系到电力系统的可靠性、灵活性和安全 性，直接影响发电厂、变电所电气设备的选 择，配电装置的布置，保护与控制方式选择 和检修的安全与方便性。而且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300MM 轮发电机的大型火电厂电气一次部分的初 步设计，主要完成了整个电气一次部分主接 线的设计。包括电气主接线的形式的比较、 选择；主变压器、高压厂用变压器台数、容 量和型号的选择；短路电流计算和高压电气 设的选择与校验；以及相关的配电装置设 计及选择。

3、关键词： 发电厂，主接线，变压器，电气 设备一、应用背景 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

4、、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。1.2原始资料1、课题名称：800M心域性发电厂电气部分 设计2、原始资料：(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

5、，全部以5回220kV线路送入系统。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 C, 最高气温+38C,最低气温-36 C, 土壤电阻 率500 。(2)机组参数:锅炉：1-140/670-汽机： 535/535/1302002 发 电 机： 2-200-4QFQS(3)电力系统接线图，如图 1-1发电J1.3 电力系统规划设计的任务和基本要求电力系统包括发电、 送电、 变电、 配电、用电以及与之相适应的通信，安全自动装置、继电保护、调度自动化等设

6、施，电气系统规划设计及运行的任务是： 在国民经济发展计划的统筹安排下， 合理开发、 利用动力资源，用较少的投资和运行成本， 来满足国民经济各部门及人民生活不断增长的需要，提供充足可靠和质量合格的电能。电力系统规划是根据国民经济发展计划和现有电力系统实际情况， 结合能源和交通条件， 分析负荷及其增长速度， 预计电力电量的发展， 提高电源建设和系统网架的设想拟定、勘测、设计以及新设备试制的任务。1.4 课程设计的目的和要求1.4.1 课程设计的目的发电厂电气部分课程设计是学生在学习电力系统课程后的一次综合性训练， 复习巩固本课程及其他课程的有关知识， 增强工程观念， 通过设计， 加强学生对所学知识

7、的理解，掌握理论联系实际的思路与方法，培养学生独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。1.4.2 课程设计的要求（ 1 ）熟悉国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则等，树立供电必须安全、可靠、经济的观念。（ 2 ）掌握电气部分设计的基本方法和主要内容。（ 3 ） 熟悉电气部分设计的基本计算。（ 4 ）学习工程设计的说明书得撰写。1.5 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，以大带小，装设烟气脱硫及降

8、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 ） 、重点发展电网，促进全国联网。（ 4 ） 、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、地热发电和太阳能

9、发电等。二、主变压器的选择2.1 主变压器选择原则2.1.1 主变压器容量、台数的选择主变压器容量和台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构， 它的选择除依据基础资料外， 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等因素， 并至少考虑5 年内负荷的发展需要。如果容量选的过大，台数选得过多，则会增加投资、 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；如果容量选的过小，台数选的过少，则可能封锁发电厂剩余功率的传送，或限制变电所符合的需要， 影响系统不同电压等级之间的功率变换及运行的可靠性等。因此，应合理选择其容量和台数。2.1.2 主变压器形式的选择

10、1 、相数的确定在 330Kv 及以下发电厂和变电所中， 一般都选用三相变压器， 因为一台三相式较同容量的三台单项式投资少、 占地小、 损耗小，同时配电装置结构简单，运行维护较方便。在500KV 及以上的发电厂中，应按其容量、可靠性要求、制造水平、运输条件、负荷和系统情况等，经技术比较后确定。2、绕组的确定（ 1 ）只有一种升高电压向用户供电或系统连接的发电厂，以及只有两种电压的变电所，采用双绕组变压器。（ 2 ）有两种升高电压向用户供电或与系统连接的发电厂，以及有三种电压的变电所，可以采用双绕组变压器或三绕组变压器。2.2主变压器台数和型号的计算2.2.1 主变压器台数的选择根据原始资料，该

11、厂除了本厂的厂用电 外，其余向系统输送功率，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。2.2.3 主变压器型号的选择1、主变压器容量的选择：根据设计手册， 发电机与变压器为单元连接式，主变压器的容量为 238.12MVA。2、型式的选择：根据主接线的设计，主变 压器选用双绕组变压器；3、相数：因为母线电压等级为 220KV,故选 用三相变压器。故选择三相双绕组变压器，型号为 SFPL-240000/220的主变压器，参数如表2-1 表2-1型号额定(KV)电压阻 抗 电 压空 截 电 流X/R高压侧低压 侧Ud%I o

12、 %一SFPL-2400242415.714017.00/2202.55.0.85三、电气主接线设计原理分析3.1 电气主接线的设计原则应根据发电厂和变电所在电力系统的 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 统的线路容量、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。3.2 电气主接线的要求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，由文献 1可知； 它的设计直接关系到全厂电气设

13、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。概括地说包括以下三个 方面：3.2.1 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。主要表现在以下几个方面：1、线路检修时，是否影响连续供电；2、线路、断路器或母线故障，

14、以及在母线 检修时，造成停电馈线停运的回路多少和停 电时间的长短，能否满足I、n类负荷对供电的要求；3、本发电厂有无全厂停电的可能性；4、大型机组全部停电，对电力系统特定运 行的影响与产生的后果等因素；5、可靠性的客观衡量标准是运行实际，故 应充分考虑长期积累的运行时间经验； 6、综合性，因此不仅要考虑一次设备(母 线、断路器、隔离开关、互感器等) 的故障 率及其对供电的影响， 还要考虑继电器保护 等二次设备的故障率及其对供电的影响。当然，可靠性并不是绝对的，分析和评估主接线的可靠性时，不能脱离发电厂和变 电所在系统中的地位合作用，所以对大、中 型发电厂主接线，除一般定性分析其可靠性 外，尚需

15、进行可靠性定量计算。3.2.2 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。主要有以下 几方面：和数量，避免两次变压而增加电能损失。3.3 对原始资料的分析表3-1优点缺点力某一1、供电可靠，通过两组母线开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而/、使断电；2、调度灵活性，各个电流或各个回路可以任意分

16、 配到某一组上；3、扩建方便，向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源负荷的分配。1、 增加一组母线和使每回路增加一组母线隔离开关；2、当母线故障检修时，隔离开关作为倒闸操作电器容易 误操作，需要在隔离开关与断路器 之间装设连锁装置。力某一1、可以轮流检修母线而不致供电中断；2、检修任一回路的母线隔离开关时，只停该回路；3、母线故障后能迅速恢复供电；4、调度灵活；5、检修任一回路的母线隔离开关，无需中断其余回路的供电；6、扩建方便，便于实现。当进出线断路器检修时，就要用母 联断路器代替旁路断路器，双母线 变成了单母线，破坏了双母线固定 的链接运行方式，增加了进出线回 路母线隔离开

17、关的倒闸操作。运行供电。3、应能容易地从初期过渡到最终接线，在 扩建时，一次和二次设备所需要改造很少。3.2.3经济性输送距离远，因此，本电厂在系统有重要作 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。3.4拟定可行的主接线方案1、应能灵活的投入（或切除）一些机组或 线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故, 检修及特殊方式下的调度要求。2、能方便的停运断路器，母线及继电保护 设备进行安全检修且不影响电力网的正常从原始资料可以知道，本电厂属于地区性火力发电厂，建成后总容量为 800MWV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

18、电力向系统供电。出线回路为5回，电压高，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。1、投资省：主接线应简单清晰，以节约断 路器，隔离开关电压和电流互感器，避雷器 等一次设备的投资，要能使控制保护，不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和控制 电缆投资，要能限制短路电流，以便合理的 选择电气

19、设备或轻型电器；2、占地面积小，主接线要为配电装置创造 条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘 子几安装费用；3、电能损失小，主接线要为配电装置创造 条件，经济合理地选择主变压器的型式容量3.4.1 主接线方案根据变压器的组合方案拟定主接线的 初步方案，并依据对主接线的基本要求，从 技术上进行论证各方的优、缺点，淘汰了一 些较差的方案，保留了两个技术上相对较好 的方案，即双母线接线和双母线带旁路接 线，如图2.1和图2.2所示。3.4.2 比较主接线方案比较内容如表3-1经分析比较，本厂采用方案一3.5主电路图A.短路电流的计算条件:皿 (1)容量与接线 (2)短路和种类f (3)短路计算点“

20、B.短路时间的计算,(1)检验热稳定的短路计算时间，即计算7然怛：短 路 电 流 热 效 应 时 间。一.一式中：后备继电保护动作，二时间断路四、电气设备的选择4.1电气设备选择概述由于各种电气设备的具体工作条件并器全断开时间五、应用场合5.1、线路变电所组接线不完全相同，所以，它们的具体选择方法也 不完全相同，但基本要求是相同的。即，要 保证电气设备可靠的工作，必须按正常工作条件选择，并按短路情况校验其热稳定和动 稳定。4.2 电气设备选择的一般要求1、电气设备选择的一般原则(1)应满足正常运行、检修、短路和过电 压情况下的要求，并考虑远景发展。(2)应按当地环境条件校核。(3应力求技术先进

21、和经济合理。(4) 与正个工程的建设标准应协调一致。(5)同类设备应尽量减少品种。(6)用新的产品均应有可靠的试验数据， 并经正式鉴定合格。4.3 按正常工作条件选择4.3.1 按额定电压选择电气设备的额定电压就是其铭牌上标 的线电压，另外还有规定允许最高工作电 压，所选电气设备允许的最高工作电压不得 低于所在电网的最高运行电压，即 而对于电网，由于系统采取各种调压措施，电网的 最高运行电压通常不超过电网额定电压的10%4.3.2 按额定电流选择电气设备的额定电流是指在额定环境条件下，电气设备的长期允许电流。长期允 许电流不得低于所在回路在各种可能运行 方式下的持续工作电流。4.3.3 按短路

22、情况校验线路变压器组接线便是线路和变压器 直接相连，是一种最简略的接线要领。线路变压器组接线的好处是断路器少，接线简 略，造价省。相应220kV接纳线路变压器组， 110kV宜接纳单母分段接线，正常分段断路 器打开运行，对限定短路电流结果显着，较 得当于110kV开环运行的网架。但其可靠性 相对较差，线路妨碍检修停运时，变压器将被迫停运，对变电所的供电负荷影响较大。 其较得当用于正常二运一备的城区中间变 电所，如上海中间城区就有接纳。5.2 、桥形接线桥形接线接纳4个回路3台断路器和6 个隔离开关，是接线制止路器数量较少。也 是投资较省的一种接线要领。根据桥形断路 器的位置又可分为内桥和外桥两

23、种接线。由于变压器的可靠性宏大于线路，因此中应用较多的为内桥接线。若为了在检修断路器时 不影响和变压器的正常运行，偶然在桥形外 附设一组隔离开关，这就成了长期开环运行 的四边形接线。5.3 、多角形接线多角形接线便是将断路器和隔离开关 相互连接，且每一台断路器两侧都有隔离开 关，由隔离开关之间送出回路。多角形接线 所用配置少，投资省，运行的机动性和可靠 性较好。正常环境下为双重连接，任何一台 断路器检修都不影响送电，由于没有母线， 在连接的任一部门妨碍时， 对电网的运行影 响都较小。其最紧张的缺点是回路数受到限 定，因为当环形接线中有一台断路器检修时就要开环运行， 此时当别的回路产生妨碍就要造

24、成两个回路停电，扩大了妨碍停电范畴，且开环运行的时间愈长，这一缺点就愈大。环中的断路器数量越多，开环检修的机遇就越大，所一样平常只采四角（边）形接线和五角形接线， 同时为了可靠性，线路和变压器接纳对角连接原则。 四边形的掩护接线比力庞大，一。二次回路倒换操作较多。5.4 、单母线分段接线单母线分段接线便是将一段母线用断路器分为两段，它的好处是接线简略， 投资省， 操作方便； 缺点是母线妨碍或检修时要造成部门回路停电。5.5 、母线接线双母线接线便是将事情线。 电源线和出线议决一台断路器和两组隔离开关连接到两组（一次/ 二次）母线上，且两组母线都是事情线，而每一回路都可议决母线团结断路器并列运行

25、。与单母线相比， 它的好处是供电可靠性大， 可以轮番检修母线而不使供电制止，当一组母线妨碍时， 只要将妨碍母线上的回路倒换到另一组母线，就可敏捷光复供电，别的还具有调治。扩建。检修方便的好处；其缺点是每一回路都增长了一组隔离开关， 使配电装置的构架及占地面积。 投资费用都相应增长； 同时由于配电装置的庞大，在变化运行要领倒闸操作时容易产生误操作， 且不宜实现自动化；尤其当母线妨碍时，须短时切除较多的电源和线路， 这对特别紧张的大型发电厂和变电站是不容许的。5.6 、母线带旁路接线双母线带旁路接线便是在双母线接线的根本上，增设旁路母线。其特点是具有双母线接线的好处，当线路（主变压器）断路器检修时

26、，仍有连续供电，但旁路的倒换操作比力庞大， 增长了误操作的机遇，也使掩护及自动化体系庞大化， 投资费用较大，一样平常为了节省断路器及配置隔绝， 当出线到达 5 个回路以上时， 才增设专用的旁路断路器，出线少于5 个回路时， 则接纳母联兼旁路或旁路兼母联的接线要领。5.7 、母线分段带旁路接线双母线分段带旁路接线便是在双母线带旁路接线的根本上， 在母线上增设分段断路器，它具有双母线带旁路的好处，但投资费用较大，占用配置隔绝较多，一样平常接纳此种接线的原则为：（1）当配置连接的出入线总数为1216回时，在一组母线上设置分段断路器；（2） 当配置连接的出入线总数为 17 回及以上时，在两组母线上设置分段断器。5.8 、 3/2 （4/3 ）断路器接线3/2（ 4/3 ）断路器接线便是在每3（ 4）个断路器中间送出 2（ 3 ） 回回路， 一样平常只用于500kV （或紧张220kV）电网的母线主接线。它的紧张好处是：（1 ） 运行调治机动， 正常时两条母线和全部断路器运行，成多路环状供电；（ 2 ）检修时操作方便， 当一组母线停支时，回路不必要切换， 任一台断路器检修， 各回路仍按原接线要领霆，不需切换；（ 3 ）运行可靠，每一回路由两台断路器供