火电厂电气部分设计

1、发电厂电气部分 课程设计课程设计标准评分模板课程设计成绩评定表学期2012/2013 第一学期姓名专业班级课程名称发电厂电气部分设计题目火力发电厂电气主接线设计成绩评分项目优良中及格不及格设 计 表 现1、设计态度非常认真认真较认真一般不认真2、设计纪律严格遵守遵守基本遵守少量违反严重违反3、独立工作能力强较强能独立设计 完成基本独立设 计完成不能独立设 计完成4、上交设计时间提早或按时按时迟交半天迟交一天迟交一天以 上设 计 说 明 书5、设计内容设计思路清 晰 , 结构方案 良好 , 设计参 数选择正确 , 条理清楚 , 内 容完整 , 结果 正确设计思路清 晰 , 结构方案 合理 , 设

2、计参 数选择正确 , 条理清楚 , 内 容较完整 , 极 少量错误设计思路较 清晰 , 结构方 案基本合理 , 设计参数选 择基本正确 , 调理清楚 , 内 容基本完整 , 有少量错误设计思路基 本清晰 , 结构 方案基本合 理, 设计参数 选择基本正 确,调理清 楚 , 内容基本 完整 , 有些错 误设计思路不 清晰 , 结构方 案不合理 , 关 键设计参数 选择有错误 , 调理清楚 , 内 容不完整 , 有 明显错误6、设计书写、字体、排版规范、整洁、 有条理 , 排版较规范、整 洁、有条理 ,基本规范、 整 洁、有条理 ,基本规范、 整 洁、有条理 ,不规范、 不整 洁、无条理 ,很好个

3、别排版有 问题个别排版有 问题排版有问题 较多排版有问题 很大7、封面、 目录、 参 考文献完整较完整基本完整缺项较多不完整图 纸8、绘图效果很出色较出色一般较差很差9、布局合理、美观较合理基本合理有些混乱布局混乱10、绘图工程标准符合标准较符合标准基本符合标 准个别不符合 标准完全不符合 标准评定说明 : 不及格标准 :设计内容一项否决制 ,即5为不及格,整个设计不及格 ,其她 4项否决; 优、良、中、及格标准 : 以设计内容为主体 ,其她项超过三分之一为评定标准,否则评定为下一等级 ; 如优秀评定 ,设计内容要符合 5,其余九项要有 4项符合才能评定为优 , 否则评定为良好 ,以此类推。最

4、终成绩 : 评定教师签字 :发电厂电气部分课程设计任务书一、设计题目火力发电厂电气主接线设计二、设计任务根据所提供得某火力发电厂原始资料 （详见附 1）,完成以下设计任务1、对原始资料得分析2、主接线方案得拟定3、方案得经济比较4、主接线最终方案得确定三、设计计划本课程设计时间为一周 ,具体安排如下 :第 1 天 : 查阅相关材料 ,熟悉设计任务第 2 3 天 : 分析原始资料 ,拟定主接线方案第 4 天 : 方案得经济比较第 5 6 天 : 绘制主接线方案图 , 整理设计说明书第 7 天 : 答辩四、设计要求1、设计必须按照设计计划按时完成2、设计成果包括设计说明书 (模板及格式要求详见附

5、2与附3)一份、主接线方案图 (A3) 一张3、答辩时本人务必到场 指 导 教师: 教研室主任 : 时间:2013 年 1 月 13 日设计原始数据及主要内容一、原始数据某火力发电厂原始资料如下 :装机 4台,分别为供热式机组 2 50MW( UN = 10、5kV),凝 汽式机组 2 300MW( UN = 15、75kV),厂用电率 6%,机组年利用小时 Tmax = 6500h。系统规划部门提供得电力负荷及与电力系统连接情况资料如下 :(1) 10、5kV 电压级最大负荷 23、93MW,最小负荷 18、93MW,cos = 0、8,电缆馈线 10 回;(2) 220kV 电压级最大负荷

6、 253、93MW,最小负荷 203、93MW,cos = 0、 85,架空线 5 回;(3) 500kV 电压级与容量为 3500MW 得电力系统连接 ,系统归算到本电厂 500kV 母线上 得电抗标么值 xS* = 0、021(基准容量为 100MVA),500kV 架空线 4 回,备用线 1 回。 二、主要内容1、对原始资料得分析2、主接线方案得拟定(1) 10kV 电压级(2) 220kV 电压级(3) 500kV 电压级3、方案得经济比较(1) 计算一次投资(2) 计算年运行费4、主接线最终方案得确定电气主接线就是发电厂、变电站电气设计得首要部分 , 也就是构成电力系统得主要环节,它

7、直接影响着整个系统得安全与经济运行。电气主接线又称为电气一次接线, 它就是将电气设备以规定得图形与文字符号 , 按电能生产、传输、分配顺及相关要求绘制得单相接 线图。主接线代表了发电厂或变电站高电压、大电流得电气主体结构 , 就是电力系统网络 结构得重要组成部分。它直接影响电力生产运行得可靠性、灵活性 , 同时对电气设备选择、 配电装置布置、继电保护、自动装置与控制方式等诸多方面都有决定性得关系。因此 , 主 接线设计必须经过技术与经济得充分论证比较 , 综合考虑各个方面得影响因素 , 最终得到 实际工程确认得最佳方案 , 满足电气主接线可靠性、灵活性、经济性得基本要求。关键字:电气主接线 ;

8、设计;可靠性;灵活性;经济性。目录1 前言 . 12 对原始资料得分析 . 13 主接线方案得拟定 . 23、1 10kV 电压级 23、2 220kV 电压级 . 23、3 500kV 电压级 . 24 方案得经济比较 . 34、1 计算一次投资 34、2计算 年 运 行 费35 主接线最终方案得确定. 46 结论 . 77 参考文献 . 81 前言电气主接线得设计就是发电厂或变电站电气设计得主体。它与电力系统、电厂动能参 熟、基本原始资料以及电厂运行可靠性、 经济性得要求等密切相关 ,并对电气设备选择与布 置 ,继电保护与控制方式都有较大得影响。因此 ,设计主接线必须结合电力系统与发电厂或

9、 变电站得具体情况 ,全面分析有关影响因素 ,正确处理它们之间得关系 ,经过技术、经济比较 , 合理选择主接线方案。本次设计就是对某火力发电厂得主接线设计 , 根据原始资料及相关参数分析 , 考虑电 气主接线得基本要求 , 进行方案得经济比较 ,电气主接线得形式得比较 ,进行正确得主接线 设计,并计算一次投资与年运行费用。2 对原始资料得分析1)工程情况 :发电厂得运行方式及年利用小时 ,都直接影响着主接线设计。一般 ,承担基 荷为主得电厂年利用小时数在 5000h以上 ;承担腰荷烦人发电厂在 30005000h;承担峰荷得发 电厂在 3000h 以下。设计内容中火力发电厂得年利用小时为 65

10、005000h。设计电厂得容量 :2 502300=700MW,本设计中就是火电厂 ,所以优先承担基荷。2)电力系统情况 :电厂容量占系统总容量为 700/(3500+700) 100%=16、 7%,超过系统检 修备用容量 8%15%,也超过了事故备用容量 10%得限额。综上,在设计电气主接线时应以供电可靠性为主选择接线形式。从负荷特点及电压等级可知 ,10kV 电压等级上得地方负荷容量不大 ,共有 10 回电缆馈 线 ,与 50MW 得机端电压相等 ,采用直馈线为宜。 300MW 发电机组得出口电压为 15、75kV, 既无直配负荷 ,又无特殊得要求 ,应该采用单元接线得形式 ,可以节省价

11、格昂贵得发电机出口 短路器,又利于配电装置得布置 ;220kV 电压级出线回路数为 5 回,为了保证检修出线短路器 不致对该回路停电 ,采用带旁路母线形式为宜 ;500kV 与系统有 4 回馈线 ,呈强联系形式并送 出本厂最大可能得电力为 70018、93203、937006%=435、14MW 。可见,该厂 500kV 级得接线对可靠性要求很高。3 主接线方案得拟定3、1 10kV 电压级单母线接线适用于小容量发电厂得发电机电压配电装置,一般每段母线上所接发电容量为 12MW 左右,每段母线上出线不多于 5回。本设计中 10KV 电压级上接有 50MW 得供 热机组,远大于 12MW,应确定

12、为双母线分段接线形式。 2台50MW 机组分别接在两段母线 上,剩余功率通过主变压器送往高一级电压 220kV。2台50MW机组接于 10kV母线上,有较 大得短路电流 ,应在分段处加装母线电抗器 ,各条电缆馈线上装设出线电抗器。选择变压器 时,应保证当接在发电机母线上得最大一台机组检修或者因供热机组热负荷变动而需限制 本厂输出功率时 ,发电机母线上最大负荷得需要。设计内容中 10kV 电压得最大负荷为 23、 93MW,远小于 100MW 发电机组装机容量 ,即使在发电机检修或升压变压器检修得情况下 , 也可保证该电压等级负荷要求 ,因而 10kV 电压级与 220kV 电压之间按弱联系考虑

13、 ,只装设 1 台主变压器。3、2 220kV 电压级出线回路数为 5 回, 为了使其出现断路器检修时不停电 ,应该采用单母线分段带旁路母 线接线或双母线带旁路母线接线 , 以保证供电得可靠性与灵活性。其进线从 10kV送来剩余 容量 250 1006%+23、93=70、07MW,不能满足 220kV 最大负荷 253、93MW 得 要求。因此,采用 1台 300MW机组按照发电机变压器单元接线形式接至 220kV母线上, 其剩余容量或机组检修时不足容量由联络变压器与 500kV 接线连接 ,彼此之间相互交换功 率。3、3 500kV 电压级500kV 负荷容量大 , 其主接线就是本厂向系统

14、输送功率得主要接线方式 , 为保证可靠性 , 可能有多种接线方式 , 经定性分析筛选后 , 可以选用得方案有双母线带旁路母线接线与一 台半断路器接线 ,通过联络变压器与 220kV 连接,并通过一台三绕组变压器联系 220kV 与 10kV电压,以提高可靠性,一台 300MW机组与变压器构成单元接线 ,直接将功率送到 500kV 电力系统。因此,通过以上组合 ,共有4种可能得接线方案。方案 1为220kV侧采用双母线带旁路母线接线 ,500kV 侧采用一台半断路器接线 ;方案 2为220kV侧采用单母线分段带旁路母线接线 ,500kV 侧采用双母线带旁路母线接 线;方案 3为220kV侧采用双

15、母线带旁路母线接线 ,500kV 侧采用双母线带旁路母线接线 ;方案 4为220kV侧采用单母线分段带旁路母线接线 ,500kV 侧采用一台半断路器接线。 通过筛选,分析,方案 3所用得设备比其它几种得多 ,500kV 采用双母线分段接线与一台 半断路器接线相比 ,经济上也无优势 ,且占地面积大 ;而方案 4中 220kV侧采用单母线分段 带旁路母线接线得可靠性与灵活性不够高 , 所以保留前两种可能得接线方案。4 方案得经济比较采用最小费用法对拟定得两个方案进行经济比较,两方案中得相同部分不参与比较计算,只对相异部分进行计算。计算内容包括一次投资、年运行费。4、1 计算一次投资(1) 综合总投

16、资得计算式为主体设备得综合投资 ,包括变压器、开关设备、母线、配电装置及明显得增修桥梁、 公路与拆迁等费用。不明显得附加费用比例系数 ,如基础加工、电缆沟道开挖费用等。 220kV 系统取 70,110kV 取 90。方案1参与比较部分得设备折算到施工年限得总投资为 6954、7万元,方案 2参与比 较部分得设备折算到施工年限得总投资为 6720、4 万元。4、2 计算年运行费i=0 、1, 则方案 1 得年费用为火电厂使用年限按 n=25年, 电力行业预期投资回报率 同理,在计算出第 2 方案得折算年总投资及年运行费用之后 ,可得到方案 2得年费用为万AC1Im1iCm6954.70.110

17、.1 251 0.1251016.29 1781.3 万元元。5 主接线最终方案得确定通常,经过经济比较计算 ,求得年费用 AC 最小方案者 ,即为经济上最优方案 ;然而,主接 线最终方案得确定还必须从可靠性、 灵活性等多方面综合评估 ,包括大型电厂、 变电站对主 接线可靠性若干指标得定量计算 ,最后确定最终方案。通过经济计算 ,方案 2 占优势。但本设计中可靠性指标占有重要地位 ,所以 ,必须进行可 靠性比较。10kV侧: 两种方案均采用双母线分段式接线方案 1: 220kV 侧采用双母线带旁路母线接线 ,500kV 侧采用一台半断路器接线 :220kV 侧采用双母线带旁路母线接线 ,双母线

18、接线得供电可靠性高 , 通过两组母线隔离 开关得倒换操作 , 可以检修一组母线而不致使供电中断 ,双母线可以带旁路母线 , 用旁路断 路器替代检修中得回路断路器工作 , 使该回路不致停电 ; 各个电源与各回路负荷可以任一 分配到某一组母线上 ,灵活性很高 ;500KV 采用3/2断路器接线方式 ,运行可靠 ,运行时,两组母线与同一串得 3个断路器都 投入工作 ,称为完整串运行 ,任一母线故障或检修 , 均不致停电 , 任一断路器检修也不引起 停电; 甚至于两组母线同时故障得极端情况下 ,功率仍能继续传送。方案 1得可靠性非常高。 如图 5、1所示。图 5、1 设计得火电厂主接线方案 1 示意图方案 2: 220kV 侧采用单母线分段带旁路母线接线 , 500kV侧采用双母线带旁路母线