2×300MW火电厂电气部分毕业设计毕业设计说明书

1、内蒙古科技大学煤炭学院毕业设计说明书（论文）- PAGE 3 -2300MW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2013年底，火电发电量达到5558万兆瓦，越占总容量89.72%。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汽轮发电机、电气主接线设计、电力变压器选择、330KV高压电气设备及主接线运行、电气设备的选择、母线的继电保护等方面做详尽的

2、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；变压器的选择；电气设备选择；继电保护 2300MW An Electrical Power Plant DesignAbstractWith the developing of economy in our country,we need more and more Electricity energy.The Electricity is the most important e

3、nergy of economic development which can be conveniently and efficiently converted into other forms of energy. The Electricity industry as a advanced produced energy. It is the most important basic energy industry.And thermoelectricity is the main energy in the Electricity industry .Until the end of

4、2013,power Electricity produce is 5558MILLION megawatt occupied. 89.72 percent in the entire capacity.So thermoelectricity energy plays an important role in our country which is a developing country.In this design, I will mainly discuss main electric connection design, electric equipment choice, ele

5、ctric equipment layout, lightning strike defending design, electrical machine, transformer and generatrix protective relaying detailedly in theory and comparing with the power plant, while ensuring the reliability of the design, under the premise we should also take into account economic and flexibi

6、lity demonstrated by calculating the effective thermal power plant design and reasonable economy.During my counting and demonstrating,in order to consummate my design, I will protract a great lot of electric engineering-pictures following the new criterion of electric engineering-enchiridion.Key Wor

7、ds：main electric connection design ; choice voltage transformer ;choice electric equipment layout；protective relaying目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc389594045 2300MW火电厂电气部分毕业设计 PAGEREF _Toc389594045 h 1 HYPERLINK l _Toc389594046 摘要 PAGEREF _Toc389594046 h 1 HYPERLINK l _Toc389594047 Abstract PAGE

8、REF _Toc389594047 h 2 HYPERLINK l _Toc389594048 1 绪论 PAGEREF _Toc389594048 h 1 HYPERLINK l _Toc389594049 1.1 课题来源 PAGEREF _Toc389594049 h 1 HYPERLINK l _Toc389594050 1.2 课题研究的目的与意义 PAGEREF _Toc389594050 h 2 HYPERLINK l _Toc389594051 1.3 原始资料 PAGEREF _Toc389594051 h 2 HYPERLINK l _Toc389594052 1.3.1

9、环境条件 PAGEREF _Toc389594052 h 3 HYPERLINK l _Toc389594053 2 火力发电厂 PAGEREF _Toc389594053 h 5 HYPERLINK l _Toc389594054 2.1 火力电厂概述 PAGEREF _Toc389594054 h 5 HYPERLINK l _Toc389594055 2.2 基本原理 PAGEREF _Toc389594055 h 6 HYPERLINK l _Toc389594056 2.2.1 汽水系统 PAGEREF _Toc389594056 h 6 HYPERLINK l _Toc389594

10、057 2.2.2 燃烧系统 PAGEREF _Toc389594057 h 7 HYPERLINK l _Toc389594058 2.2.3 发电系统 PAGEREF _Toc389594058 h 7 HYPERLINK l _Toc389594059 2.3 锅炉参数 PAGEREF _Toc389594059 h 7 HYPERLINK l _Toc389594060 2.3.1 锅炉参数简介 PAGEREF _Toc389594060 h 7 HYPERLINK l _Toc389594061 2.3.2 锅炉组成 PAGEREF _Toc389594061 h 8 HYPERLI

11、NK l _Toc389594062 2.3.3 锅炉型号分类 PAGEREF _Toc389594062 h 8 HYPERLINK l _Toc389594063 2.4 汽轮机参数 PAGEREF _Toc389594063 h 8 HYPERLINK l _Toc389594064 2.4.1 汽轮机参数简介 PAGEREF _Toc389594064 h 8 HYPERLINK l _Toc389594065 2.4.2 汽轮机组成 PAGEREF _Toc389594065 h 9 HYPERLINK l _Toc389594066 2.5 汽轮发电机 PAGEREF _Toc38

12、9594066 h 10 HYPERLINK l _Toc389594067 2.5.1 同步发电机的基本结构 PAGEREF _Toc389594067 h 10 HYPERLINK l _Toc389594068 2.5.2 主要参数 PAGEREF _Toc389594068 h 11 HYPERLINK l _Toc389594069 2.5.3 同步发电机工作原理 PAGEREF _Toc389594069 h 12 HYPERLINK l _Toc389594070 2.5.4 同步发电机的工作特性 PAGEREF _Toc389594070 h 13 HYPERLINK l _T

13、oc389594071 2.5.5 发电机的并列 PAGEREF _Toc389594071 h 14 HYPERLINK l _Toc389594072 2.5.6 发电机励磁体统 PAGEREF _Toc389594072 h 15 HYPERLINK l _Toc389594073 2.6 火力发电厂的电气部分设计内容 PAGEREF _Toc389594073 h 15 HYPERLINK l _Toc389594074 3 电气主接线设计 PAGEREF _Toc389594074 h 18 HYPERLINK l _Toc389594075 3.1 电气主接线的基本要求 PAGER

14、EF _Toc389594075 h 18 HYPERLINK l _Toc389594076 3.2 设计步骤 PAGEREF _Toc389594076 h 19 HYPERLINK l _Toc389594077 3.3 电气主接线分析 PAGEREF _Toc389594077 h 19 HYPERLINK l _Toc389594078 3.4 对原始资料的分析 PAGEREF _Toc389594078 h 19 HYPERLINK l _Toc389594079 3.5 电气主接线方案 PAGEREF _Toc389594079 h 20 HYPERLINK l _Toc3895

15、94080 4 变压器的选择 PAGEREF _Toc389594080 h 21 HYPERLINK l _Toc389594081 4.1 变压器概述 PAGEREF _Toc389594081 h 21 HYPERLINK l _Toc389594082 4.2 主变压器的选择原则 PAGEREF _Toc389594082 h 21 HYPERLINK l _Toc389594083 4.3 厂用变压器容量选择的基本原则 PAGEREF _Toc389594083 h 22 HYPERLINK l _Toc389594084 4.4 确定变压器台数及容量 PAGEREF _Toc389

16、594084 h 22 HYPERLINK l _Toc389594085 5 电气设备的选择 PAGEREF _Toc389594085 h 24 HYPERLINK l _Toc389594086 5.1 电气设备选择的一般原则及短路校验 PAGEREF _Toc389594086 h 24 HYPERLINK l _Toc389594087 5.2 电气设备的整定计算 PAGEREF _Toc389594087 h 26 HYPERLINK l _Toc389594088 5.3 断路器的选择 PAGEREF _Toc389594088 h 26 HYPERLINK l _Toc3895

17、94089 5.4 隔离开关的选择 PAGEREF _Toc389594089 h 27 HYPERLINK l _Toc389594090 5.5 母线的选择 PAGEREF _Toc389594090 h 29 HYPERLINK l _Toc389594091 5.6 电缆的选择 PAGEREF _Toc389594091 h 31 HYPERLINK l _Toc389594092 5.7 电压互感器的选择 PAGEREF _Toc389594092 h 31 HYPERLINK l _Toc389594093 5.8 电流互感器的选择 PAGEREF _Toc389594093 h

18、32 HYPERLINK l _Toc389594094 5.9 避雷器的选择 PAGEREF _Toc389594094 h 34 HYPERLINK l _Toc389594095 5.10 接地开关的选择 PAGEREF _Toc389594095 h 35 HYPERLINK l _Toc389594096 6 发电机-变压器组继电保护 PAGEREF _Toc389594096 h 37 HYPERLINK l _Toc389594097 6.1 发电机的保护原理及整定计算 PAGEREF _Toc389594097 h 37 HYPERLINK l _Toc389594098 6.

19、2 主变压器保护原理及整定计算 PAGEREF _Toc389594098 h 37 HYPERLINK l _Toc389594099 结论 PAGEREF _Toc389594099 h 43 HYPERLINK l _Toc389594100 参 考 文 献 PAGEREF _Toc389594100 h 44 HYPERLINK l _Toc389594101 致谢 PAGEREF _Toc389594101 h 45内蒙古科技大学煤炭学院毕业设计说明书（论文）- PAGE 45 -绪论课题来源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

20、电能这个二次能源的工业，其发展水平是反映国家经济发达程度的重要标志，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30万兆瓦、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

21、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

22、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2596kWh，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。课题研究

23、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。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

24、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。原始资料发电厂建设规模类型：凝气式热电厂最终容量、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()瞬变电抗（Xd%）同步电抗（Xd%）超瞬变电抗(Xd%)QFSN-300-

25、230018113200.8531.93236.3517.1表1-1 300MW汽轮发电机的主要技术参数年利用小时数：6000h/年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：12000MVA 3）电力负荷水平（1）220kV电压等级：架空线6回,输送距离80，级负荷，最大输送400MW，Tmax=5000h/a（2）6kV电压等级：无架空线，级负荷，最大输送6MW，Tmax=4300h/a （3）厂用电率：5%环境条件1、厂址特点及自然环境本工程位于本工程位于内蒙古锡林郭勒盟锡林浩

26、特市工业园区。锡林浩特市深居内陆，极端大陆性气候显著。冬季干燥寒冷漫长；盛夏雨热同季，凉爽短促；春秋两季风大沙多，风向多西北风和偏西风。2 、气象特征值锡林浩特市深居内陆，极端大陆性气候显著。冬季干燥寒冷漫长；盛夏雨热同季，凉爽短促；春秋两季风大沙多，风向多西北风和偏西风。多年平均气温68，极端最高气温40.2，极端最低气温-34；一月平均气温最低为-13，七月平均气温最高为25；10积温为25003500，干燥指数从东部到西部515递增，西部部分地区大于15。日照充足，年日照时数为27003200h，日照率6172，太阳辐射能力为145千卡d；无霜期一般97天，早霜一般出现在9月下旬，晚霜一

27、般结束在5月中旬，最长无霜期149天，最短无霜期95天；相对湿度西部不足50，其他平均在5256之间；年平均八级以上大风日数40天以上，平均风速2.04.5ms，最大风速28 ms，沙尘暴日数20天左右，扬沙日数约40天，风向多西北风和偏西风。3、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

28、。火力发电厂火力电厂概述火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。而热电是指烧煤或油或天然气，来供工业用或取暖用气，为了提高效率节省能源，一般是发电与供热联合方式。既是在气轮机某一级抽出一部分气来供热，其余的仍冲转气轮机带动发电机发电，两者可调整，可供热多发电少，也可供热少发电多。其生产过程是：燃煤，用输煤皮带从煤场运至煤斗中。大型火电厂为提高燃煤效率都是燃烧煤粉。因此，煤斗中的原煤要先送至磨煤机内磨成煤

29、粉。磨碎的煤粉由热空气携带经排粉风机送入锅炉的炉膛内燃烧。煤粉燃烧后形成的热烟气沿锅炉的水平烟道和尾部烟道流动，放出热量，最后进入除尘器，将燃烧后的煤灰分离出来。洁净的烟气在引风机的作用下通过烟囱排入大气。助燃用的空气由送风机送入装设在尾部烟道上的空气预热器内，利用热烟气加热空气。这样，一方面使进入锅炉的空气温度提高，易于煤粉的着火和燃烧外，另一方面也可以降低排烟温度，提高热能的利用率。从空气预热器排出的热空气分为两股：一股去磨煤机干燥和输送煤粉，另一股直接送入炉膛助燃。燃煤燃尽的灰渣落入炉膛下面的渣斗内，与从除尘器分离出的细灰一起用水冲至灰浆泵房内，再由灰浆泵送至灰场。火力发电厂在除氧器水箱

30、内的水经过给水泵升压后通过高压加热器送入省煤器。在省煤器内，水受到热烟气的加热，然后进入锅炉顶部的汽包内。在锅炉炉膛四周密布着水管，称为水冷壁。水冷壁水管的上下两端均通过联箱与汽包连通，汽包内的水经由水冷壁不断循环，吸收着煤受燃烧过程中放出的热量。部分水在冷壁中被加热沸腾后汽化成水蒸汽，这些饱和蒸汽由汽包上部流出进入过热器中。饱和蒸汽在过热器中继续吸热，成为过热蒸汽。过热蒸汽有很高的压力和温度，因此有很大的热势能。具有热势能的过热蒸汽经管道引入汽轮机后，便将热势能转变成动能。高速流动的蒸汽推动汽轮机转子转动，形成机械能。汽轮机的转子与发电机的转子通过连轴器联在一起。当汽轮机转子转动时便带动发电

31、机转子转动。在发电机转子的另一端带着一台小直流发电机，叫励磁机。励磁机发出的直流电送至发电机的转子线圈中，使转子成为电磁铁，周围产生磁场。当发电机转子旋转时，磁场也是旋转的，发电机定子内的导线就会切割磁力线感应产生电流。这样，发电机便把汽轮机的机械能转变为电能。电能经变压器将电压升压后，由输电线送至电用户。释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排汽口排出，称为乏汽。乏汽在凝汽器内被循环水泵送入凝汽器的冷却水冷却，重新凝结成水，此水成为凝结水。凝结水由凝结水泵送入低压加热器并最终回到除氧器内，完成一个循环。在循环过程中难免有汽水的泄露，即汽水损失，因此要适量地向循环系统内补给一些水，以保证循环的正常进

32、行。高、低压加热器是为提高循环的热效率所采用的装置，除氧器是为了除去水含的氧气以减少对设备及管道的腐蚀。以上分析虽然较为繁杂，但从能量转换的角度看却很简单，即燃料的化学能蒸汽的热势能机械能电能。在锅炉中，燃料的化学能转变为蒸汽的热能；在汽轮机中，蒸汽的热能转变为转子旋转的机械能；在发电机中机械能转变为电能。炉、机、电是火电厂中的主要设备，亦称三大主机。与三大主机相辅工作的设备成为辅助设备或称辅机。主机与辅机及其相连的管道、线路等称为系统。火电厂的主要系统有燃烧系统、汽水系统、电气系统等。除了上述的主要系统外，火电厂还有其它一些辅助生产系统，如燃煤的输送系统、水的化学处理系统、灰浆的排放系统等。

33、这些系统与主系统协调工作，它们相互配合完成电能的生产任务。大型火电厂的保证这些设备的正常运转，火电厂装有大量的仪表，用来监视这些设备的运行状况，同时还设置有自动控制装置，以便及时地对主辅设备进行调节。现代化的火电厂，已采用了先进的计算机分散控制系统。这些控制系统可以对整个生产过程进行控制和自动调节，根据不同情况协调各设备的工作状况，使整个电厂的自动化水平达到了新的高度。自动控制装置及系统已成为火电厂中不可缺少的部分。基本原理汽水系统火力发电厂的汽水系统是由锅炉、汽轮机、凝汽器、高低压加热器、凝结水泵和给水泵等组成，其他包括汽水循环、化学水处理和冷却系统等。水在锅炉中被加热成蒸汽，经过热器进一步

34、加热后变成过热的蒸汽，再通过主蒸汽管道进入汽轮机。由于蒸汽不断膨胀，高速流动的蒸汽推动汽轮机的叶片转动从而带动发电机。为了进一步提高其热效率，一般都从汽轮机的某些中间级后抽出作过功的部分蒸汽，用以加热给水。在现代大型汽轮机组中都采用这种给水回热循环。此外，在超高压机组中还采用再热循环，既把作过一段功的蒸汽从汽轮机的高压缸的出口将作过功的蒸汽全部抽出，送到锅炉的再热汽中加热后再引入气轮机的中压缸继续膨胀作功，从中压缸送出的蒸汽，再送入低压缸继续作功。在蒸汽不断作功的过程中，蒸汽压力和温度不断降低，最后排入凝汽器并被冷却水冷却，凝结成水。凝结水集中在凝汽器下部由凝结水泵打至低压加热再经过除氧器除氧

35、，给水泵将预加热除氧后的水送至高压加热器，经过加热后的热水加入锅炉，在过热器中把水已经加热到过热的蒸汽，送至汽轮机作功，这样周而复始不断的作功。在汽水系统中的蒸汽和凝结水，由于疏通管道很多并且还要经过许多的阀门设备，这样就难免产生跑、冒、滴、漏等现象，这些现象都会或多或少地造成水的损失，因此我们必须不断的向系统中补充经过化学处理过的软化水，这些补给水一般都补入除氧器中。燃烧系统 燃烧系统是由输煤、磨煤、粗细分离、排粉、给粉、锅炉、除尘、脱硫等组成。是由皮带输送机从煤场,通过电磁铁、碎煤机然后送到煤仓间的煤斗内,再经过给煤机进入磨煤机进行磨粉，磨好的煤粉通过空气预热器来的热风，将煤粉打至粗细分离

36、器，粗细分离器将合格的煤粉（不合格的煤粉送回磨煤机），经过排粉机送至粉仓，给粉机将煤粉打入喷燃器送到锅炉进行燃烧。而烟气经过电除尘脱出粉尘再将烟气送至脱硫装置，通过石浆喷淋脱出硫的气体经过吸风机送到烟筒排入天空。发电系统发电系统是由副励磁机、励磁盘、主励磁机（备用励磁机）、发电机、变压器、高压断路器、升压站、配电装置等组成。发电是由副励磁机（永磁机）发出高频电流，副励磁机发出的电流经过励磁盘整流，再送到主励磁机，主励磁机发出电后经过调压器以及灭磁开关经过碳刷送到发电机转子，当发电机转子通过旋转其定子线圈便感应出电流，强大的电流通过发电机出线分两路，一路送至厂用电变压器，另一路则送到SF6高压断

37、路器，由SF6高压断路器送至电网。锅炉参数锅炉参数简介锅炉型号：HG1025/17.5YMHG：哈尔滨锅炉厂1025：在BMCR工况下，锅炉蒸发量为1025t/h17.5：设计主蒸汽出口压力为17.5MPa主、再热汽温设计温度为：541锅炉组成锅炉本体：燃烧器、炉膛、烟道、汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器、 省煤器及空气预热器等组成； 辅助设备：送引风机、给煤机、磨煤机、排粉机、除尘和脱硫设备、烟囟等。锅炉型号分类 锅炉容量：每小产生的蒸汽量（t/h） 蒸汽参数：锅炉出口过热蒸汽压力和温度 容量（t/h） 蒸汽参数 汽机功率(MW) 炉型 420 13.8Pa(540/540 ) 125

38、煤粉炉 670 13.8Pa(540/540 ) 200 煤粉炉 1025 16.8Pa(540/540 ) 300 煤粉炉（引） 2008 16.8Pa(540/540 ) 600 煤粉炉锅炉为亚临界参数汽包炉，燃用烟煤。采用自然循环、一次中间再热、单炉膛、四角切圆燃烧燃烧方式、燃烧器摆动调温、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构、紧身封闭布置燃煤，锅炉锅炉最大连续蒸发量(B-MCR)1250t/h，额定蒸发量(B-BRL)1213.3 t/h，锅炉运行方式：带基本负荷，并具有变负荷调峰能力。汽轮机参数汽轮机参数简介汽轮机的型号： N300-16.57/537/537亚临界参数、一次中间再热、单

39、轴、两缸两排汽冷凝式汽轮机，反动凝汽式，哈尔滨汽轮机厂：额定功率330MW额定排气压力5.39KPa最大保证功率316MW额定冷却水温度20主蒸汽压力16.57MPa额定转速3000r/min主蒸汽温度537额定给水温度273.5再热蒸汽压力3.18MPa回热抽汽段数7再热蒸汽温度537汽轮机级数（高/中/低）1+12/9 （27）=36额定主蒸汽流量909.8T/h末级动叶片高度900mm额定再热蒸汽流量747T/h额定工况热耗7928（1896）汽轮机总长17.269m汽轮机组成静止部分：汽缸、隔板、喷嘴、轴承和轴封等；转动部分：叶片、叶轮和轴等；配汽机构：主蒸汽导管、自动主汽门、调节阀等

40、高中压缸采用双层水平中分面结构。由高压外缸、中压外缸、高压内缸、中压内缸组成，降低了每层缸壁所承受的压差和温差以及法兰和每层缸的厚度，减小了机组在启停和运行过程中的热应力。高中压外缸通过四个下猫爪支撑在前轴承箱两侧及低压缸轴承箱两侧，采用下猫爪支撑方式，保证受热时汽缸中心保持不变。高中压内缸由外缸的中分面支承，并由外缸底部的定位销和外缸保证其横向定位。为保证机组正常运行和盘车运行时各轴承的润滑和冷却，在调速器端设有主轴拖动的离心式主油泵，在机组转速达到2850r/min时，主油泵开始正常工作，保证机组正常时润滑油系统和密封油系统的用油。低压外缸全部由钢板焊接而成，为了减少温度梯度设计成3层缸。

41、由外缸、1号内缸、2号内缸组成，减少了整个缸的绝对膨胀量。低压缸四周有框架式撑脚，增加低压缸刚性，撑脚座落在基架上承担全部低压缸重量，并使得低压缸的重量均匀地分布在基础上。转子：由高中压转子、低压转子组成。高中压转子、低压转子、发电机转子均通过刚性联轴器连接，形成一个轴系。轴承：本机组设有4个4瓦块可倾瓦轴承，可以保证机组很好的对中性能。另外为保证发电机滑环处轴端的稳定性设有一个圆筒型稳定轴承。1个独立结构的推力轴承位于汽轮机的调速器端，可以平衡转子的剩余轴向推力和确定转子的轴向位置，形成转子膨胀的死点。为保证发电机端部的严密性，发电机的轴承直接座落在发电机静止的两端盖内，没有专门的轴承座。机

42、组能在冷态、温态、热态和极热态等不同工况下启动，并可采用定压和定滑定压运行方式运行。调峰运行时宜采用定滑定压运行，滑压运行的范围是30%90%。本机组配置容量为汽机最大进汽量30%的高、低压串联旁路系统，可以缩短启动时间，减少工质损失。给水泵配置型式为250%BMCR汽动给水泵+1台30%BMCR电动调速给水泵。汽轮发电机同步发电机的基本结构 QFSN-3 00-2 - 20 型发电机通常采取卧式轴，轴系上带有三台同步发电机，即发电机、主励磁机、副励磁机。发电机定子绕组及其连接线、出线采用水内冷，转子绕组、定子铁芯及端部采用氢冷，密封系统采用双环流式油密封。发电机的励磁采用同轴交流励磁机带静止

43、硅整流的励磁方式；交流励磁机的励磁采用同轴交流励磁机静止晶闸管整流励磁方式；副励磁机为稀土钻永磁交流发电机的副励磁机、主励磁机、发电机三机同轴有刷励磁系统。就发电机而言，其最基本的组成部件为定子和转子。定子主要由定子铁芯、定子绕组 ( 也叫电枢绕组 ) 、机座、端盖及挡风装置等部件组成；转子主要由转子铁芯、转子绕组 ( 也叫励磁绕组 ) 、滑环、转轴等部件组成。定子铁芯是电机磁路的一部分，同时也嵌放定子绕组；定子绕组是定子的电路部分，是实现机电能量转换的重要部件。定子机座主要用于固定定子铁芯，并和其他部件一起形成密闭的冷却系统。转子铁芯是电机磁路的一部分，又是固定励磁绕组的部件，大型汽轮发电机

44、的转子一般 采用导磁性能好、机械强度高的合金锻成，并和轴锻成一个整体。转子绕组是转子的电路部分，直流励磁电流一般是通过电刷和集电环引入转子绕组，形成转子的直流电路。主要参数发电机型号为 QFSN-300 -2 -20，其中 Q 表示汽轮 ，F 表示发电机 ，S 表示定子绕组水内冷 ，N 表示转子绕组氢内冷 ，300表示发电机额定有功功率为 3 00MW，2 表示有 2 个磁极 ，20 表示发电机额定端电压为 20KV 。其主要参数有：额定容量：SN=353MVA( 发电机连续运行时 , 所能输出的最大视在功率 )；额定功率：PN=300MW( 发电机正常运行时 , 所能输出的最大有功功率 )；

45、额定定子电压 ：UN=20KV( 发电机额定运行时 , 机端定子三相绕组的线电压 )；额定定子电流：IN=10190A( 发电机连续运行时 , 定子绕组允许通过的最大线电流 )；额定功率因数：cos N=0.85( 滞后 )额定频率：f=50Hz；额定转：n=3000r/min；定子绕组接线方式：双Y（并联）；额定励磁电压：U fN=463V；额定励磁电流：IfN=2203A；额定氢压：0.3MPa；定子绕组直流电阻(15 )：0.001917/相；转子绕组直流电阻 (15 )：0.15610；定子每相对地电容：A 、 B 、 C 三相各为 0.2242F；直轴同步电抗 Xd：204.7%；横

46、轴同步电抗 Xq：193%；直轴暂态电抗 Xd：26.61%；横轴暂态电抗 Xq：37%；直轴次暂态电抗 X d：16.18%；横轴次暂态电抗 Xq： 17.50%；负序电抗 X2：19.74%；零序电抗 Xo：7.37%；短路比 SCR：0.552。同步发电机工作原理 同步发电机的工作原理是利用电磁感应原理将机械能转变为电能。按照电磁感应定律；导线切割磁力线能产生感应电动势，将导线连成闭合回路，就有电流流过，这就是发电机的基本工作原理。图 3 -1 -1 所示为同步发电机的工作原理示意图。在同步发电机的定子铁芯内 ；对称地安放着 A-X 、B-Y 、C-Z 三相绕组。所谓对称三相绕组，就是每

47、相绕组匝数相等，三相绕组的轴线在空间互差120电角度。汽轮发电机转子直接与汽轮机转子连接，当蒸汽推动汽轮机高速旋转时，发电机转子随着转动，在同步发电机的转子上装有励磁绕组，当直流电通过励磁绕组时会产生主磁场，它随着汽轮发电机转子旋转，其磁通如图中虚线所示。磁通自转子的一个极发出来，经过空气隙进入转子、另一个极（S极）构成回路。发电机转子旋转一周在定子绕组内感应的电动势正好变化一次，所以电动势每秒钟变化的次数恰好等于磁极每秒钟的旋转次数。所以，当原动机带动转子旋转时，就得到一个在空间按正弦规律分布的旋转磁场。定子三相绕组在空间互差 120电角度。因此，三相感应电动势在时间上也互差120电角度，发

48、电机发出的就是对称三相交流电，即 eA=Emsint eB=Emsin(t-120) （3-1-1） ec=Emsin(t-240) 感应电动势的频率取决于发电机磁极对数p和转子转速n。发电机转子为一对磁极时，转子旋转一周，定子绕组中的感应电动势正好交变一次，即一个周期；假如发电机转子有p对磁极时，转子旋转一周，感应电动势就交变了p个周期。设转子的转速为 n (r/min),，则感应电动势每秒钟交变 pn/60 次 ，即感应电动势的频率为 f=pn/60(Hz) (3 -1-2)式 (3 -1 -2) 表明，当同步发电机的极对数p 、转速 n一定时，则定子绕组感应电动势的频率一定，即转速与频率

49、保持不变的关系。我国电力系统的标准频率规定为50Hz，因此，当 n =3000r/min 时，发电机应为一对极；当 n =1500r/min 时，发电机应为两对极，依次类推。当同步发电机的三相绕组与负载接通时，对称三相绕组中流过对称三相电流 ，并产生一 个旋转磁场 ( 定子磁场 )，定子旋转磁场的转速 n=60fp 。即定子磁场与转子磁场以相同的方向、相同的速度转速旋转，故称为同步发电机。 同步发电机的工作特性 同步发电机带对称负载运行时，主要有负载电流 I 、功率因数 cos 、端电压 U，励磁电流 IL 等几个互相影响的变量，这些物理量每两个量之间的关系，称为同步发电机的运行特性。1. 空

50、载特性同步发电机的空载特性，是指发电机转速等于额定转速nN，定子绕组开路 (I=0) 时空载电动势E与励磁电流 IL 的关系曲线，如图 3-1-2 所示。由图 3 -1-2可见，空载特性曲线与发电机磁路的磁化曲线相同。空载特性是发电机的基本特性之一，它表征了发电机磁路的饱和情况，利用它可以求得同步发电机的参数 ，在实际生产中还可利用该曲线判断发电机的一些故障情况，如励磁绕组有无匝间短路故障。如果励磁绕组有匝间短路，在相同的励磁电流下，励磁磁通势减小，曲线下降。2. 短路特性所谓短路特性，是指发电机在额定转速下，定子三相绕组短路时，定子稳态短路电流 I 与励磁电流 IL 的关系曲线，即 I=f（

51、IL）如图 3-1-3 所示。在做短路特性试验时，要先将发电机三相绕组的出线端短路。然后，维持转速不变 ，增加励磁，读取励磁电流及相应的定子电流值，直到定子电流I达到额定电流值时为止。在试验过程中，调整励磁电流时不要往返调整。在做短路特性试验时，要先将发电机三相绕组的出线端短路。然后，维持转速不变 ，增加励磁，读取励磁电流及相应的定子电流值，直到定子电流I达到额定电流值时为止。在试验过程中，调整励磁电流时不要往返调整。短路试验测得的短路特性曲线，不但可以用来求取同步发电机的重要参数：饱和的同步电抗与短路比。在实际工作中，也常用它来判断励磁绕组有无匝间短路等故障。显然，励磁绕组存在匝间短路时，因

52、安匝数的减少，短路特性曲线是会降低的。3. 负载特性负载特性是当转速、定子电流为额定值，功率因数等于常数时，发电机电压与励磁电流之间的曲线，即 U =f(IL) 。不同功率因数时的负载特性曲线。当cos 值不同时，我们即可得到不同负荷种类的特性曲线。用负载特性曲线、空载特性曲线、短路特性可以测得发电机的基本参数，这是发电机设计、制造的主要技术数据。4. 外特性同步发电机的外特性，是指发电机在额定转速下，保持励磁电流和功率因数不变时，端电压U与负载电流 I 之间的关系曲线。图 3-1-5 所示为发电机带不同功率因数负载时的外特性曲线。曲线 1为感性负载时的外特性曲线 ，它是随 I 增大而下降的曲

53、线，这是因为，当感性负载电流增加时，由于电枢磁场对转子磁场呈去磁作用，同时漏抗压降随之增大 ，所以端电压随之下降；曲线 2 是纯电阻负载时的外特性曲线，这是一条略有下降的曲线，这是因为，当 cos =1 时，负载电流 I 仍滞后于 E ，其电枢磁场也有去磁作用，但去磁程度较小；曲线 3 是容性负载时的外特性曲线 ，它是随 I 增大而上升的曲线，这是因为，容性负载电流增加时，电枢磁场对转子磁场呈助磁作用，电枢磁场的助磁作用随电流增加而增强，感应电动势增大，所以端电压随之上升。发电机的并列发电机并列操作是电力系统中很重要的一项操作 , 必须认真对待 , 以便在并列操作以后 , 能很快达到同步运行的

54、目的。如操作不正常或发生误操作 , 将会对电力系统带来极其严重的后果 , 可能发生巨大的冲击电流 , 甚至比机端短路电流还大得多 , 会引起系统电压严重下降 , 使电力系统发生振荡甚至瓦解。为了使并列操作后发电机迅速进入同步运行 , 一般采用准同期并列。在实际操作过程中应符合下列规定 : 1）发电机电压与系统电压差不大于 10% 额定电压。2) 发电机频率与系统频率差小于0.2Hz。3) 发电机与系统相位相同。4) 安装或大修后的发电机还应检查与系统的相序一致。5) 同步表转动太快、跳动、停滞时禁止合闸。6) 同步表连续运行时间不应超过15mno7) 禁止其他同期回路的操作。发电机励磁体统同步

55、发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成。励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流，即励磁电流，励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出，整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。电力系统在正常运行时，发电机励磁电流的变化主要影响电网的电压水平和并联运行机组间无功功率的分配。因此，励磁控制系统的任务主要有以下几个方面：(l) 在正常运行条件下，供给同步发电机励磁电流，并根据发电机所带负荷的情况，相应地调整励磁电流，以维持发电机机端电压在给定水平上；(2) 使并列运行的各同步发电机所带的无功功率得到稳定而合理的分配；(3

56、) 增加并入电网运行的同步电机的阻尼转矩，以提高电力系统静态稳定性及输电线路的有功功率传输能力；(4) 在电力系统发生短路故障造成发电机机端电压严重下降时，进行强励，将励磁电流迅速增到足够的顶值，以提高电力系统的暂态稳定性；(5) 在同步发电机突然解列，甩掉负荷时，进行强减，将励磁电流迅速降到安全数值，以防止发电机电压的过分升高；(6) 在发电机内部发生短路故障时，进行快速灭磁，将励磁电流迅速减到零值以减小故障损坏程度；(7) 在不同运行工况下，根据要求对发电机实行过励磁限制和欠励磁限制，以确保同步发电机组的安全稳定运行。火力发电厂的电气部分设计内容火力发电厂的电气设备可分为电气一次设备和电气

57、二次设备。通常把生产、输送、分配电能的设备称为一次设备,包括:(1)生产和转换电能的设备:如发电机将机械能转变成电能，电动机将电能转变成机械能,变压器使电压升高或降低，以满足输配电需要。这些都是发电厂中最主要的设备；(2)接通或断开电路的开关电器:如断路器、隔离开关、熔断器、接触器之类,它们用于正常或事故时，将电路闭合或断开；(3)限制故障电流和防御过电压的电器:如避雷器；(4)接地装置:无论是电力系统中性点的工作接地还是保护人身安全的保护接地，均采用金属接地体埋入地中(或连成接地网)；(5)载流导体:如母线、电缆等，它们按设计的要求，将有关电气设备连接起来。还有一些电气设备，是对上述设备进行

58、测量、控制、监视和保护用的，称为二次设备，包括:（1)仪用互感器:如电压互感器和电流互感器，可将电路中的电压或电流降至较低的值，供给仪表和保护装置使用；(2)测量表计:如电压表、电流表、功率因数表等，用于测量电路中的参量值；(3)继电保护及自动装置:这些装置能迅速反映不正常情况并进行调节或作用于断路器跳闸，使故障切除；(4)直流设备:包括直流发电机组、蓄电池等，供给保护和事故照明的直流用电。表示一次设备电气连接关系的高压电气回路称为一次回路,在火力发电厂电气部分设计中，一次回路的设计是主体，它是保证供电可靠性、经济性和电能质量的关键，并直接影响着电气部分的投资。同时，它与继电保护、自动装置和二

59、次接线的设计有密切关系。当火力发电厂接入电网时，它对于电力系统运行的安全性、稳定性和经济性也将发生直接影响。一次回路设计需根据该地区的社会经济、动力资源、电网现状、电网远期规划、近区负荷和邻近电源情况进行。在设计中，必须严格遵守国家有关法律法规、方针政策，按照现行规程规范的要求进行。应积极慎重地推广国内外先进技术，因地制宜地采用新设备、新材料和新布置。必须从实际出发，按照需要与可能、近期与远期相结合的原则，合理布局。电气一次部分设计，通常包括以下几个方面的内容:(1)发电厂与电网的连接:根据地方的电力系统规划设计及发电厂接入系统设计，确定本发电厂的送电地区、输电电压等级、出线回路数目、输电容量

60、以及电网对本发电厂的运行方式、稳定措施等方面的要求；(2)电气主接线:论证、选定电气主接线；(3)厂用电系统:确定厂用电源的取得方式与厂用电电压等级，统计厂用电高低压负荷，选择高压、低压厂用变压器容量、台数，确定厂用电接线；(4)电气设备选择:计算短路电流，按照短路电流计算结果选择变压器、断路器、隔离开关和互感器等电气设备的型式、规格及有关技术参数；(5)设备布置:包括主厂房内、外的电气设备平面布置和升压站布置；(6)过电压保护和接地:选定主厂房及电气设备的过电压保护方式、保护设备型式、规格及其布置位置，计算接地电阻及敷设接地装置等。电气主接线设计发电厂和变电所的电气主接线，是由高压电器设备通