xMW大型火电厂毕业设计

第页摘要：发电厂是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济。其中火力发电厂更是占据着非常重要的地位，是电力发展的主力军。本次毕业设计严格遵循火力发电厂的设计规范，通过对电气主接线的设计、厂用电的设计、短路电流的计算、电气设备的选择和校验以及配电装置、防雷装置的设置，简要完成了对所给4×200MW火力发电厂电气一次部分的设计。本次设计中将四台发电机全部升压接入220kV电网，简化了电网结构及电气主接线，省去了升高电压级之间的联络变压器，降低了变压器损耗。在电气设备选择方面尽量选取占地面积小的电气设备，节约土地资源。关键词：火力发电厂，电气主接线，电气设备AbstractPowerplantsplayanimportantroleinpowersystemforthedirectlyinfluenceonthesecurityandeconomyofthewholepowersystem.Includingcoal-firedpowerplantsoccupiesthekeyposition,itisthemainforceinpowerdevelopment.Thegraduationdesignstrictlyfollowedthestandardofthecoal-firedpowerplantdesign.Throughthedesignofthemainelectricalconnection,thecalculationofshort-circuitcurrent,theselectionandcalibrationofelectricalequipmentsandthedesignofdistributiondevice,lightningprotectionequipment,completingtheelectricaldesignofthe4x200MWcoal-firedpowerplant.Thisdesignsendallelectricalenergyto220kVpowergrids,simplifiedthestructureofpowergrids,savingthecontactingtransformerbetweentherisinglevelofvoltageandreducingthelossoftransformer.Inelectricalequipmentselection，trytoselectareasmallelectricalequipmentasfaraspossibletosavethesourceofland.Keywords:coal-firedpowerplants,themainelectricalconnection,electricalequipment目录1绪论 51.1发电厂概述 51.2毕业设计的主要内容、技术指标 52电气主接线设计 62.1概述 62.1.1电气主接线基本要求 62.1.1220kv电压等级常用主接线 62.2拟定主接线方案 72.2.1方案一 72.2.1方案二 72.2.3方案比较 72.3发电机型号选择 82.4变压器选择 93设计标幺值的计算及短路电流计算 103.1设计的基本内容与要求 103.2系统的参数以及待设的火电厂主要电气元件的参数 113.2.1系统的参数 113.2.2设计的火电厂主要电气元件参数 123.3短路电流的计算 133.3.1f1点短路（看电厂内部） 143.3.2f2点短路（看整个系统） 163.3.3发电机母线短路（f2点短路看电厂） 223.3.4f3点短路（矿区母线短路） 243.3.4f4点短路（发电机G1G2短路） 293.3.5f5点短路（发电机G3G4短路） 324电气设备的选择与效验 354.1概述 354.2电气设备的选择与效验 354.2.1各线路最大工作电流确定 354.2.2高压断路器选择与效验 364.2.3隔离开关选择与效验 404.2.4电压互感器选择与效验 434.2.5电压互感器选择与效验 464.2.6线路选择与效验 495防雷保护规划 525.1概述 525.2架空线路防雷保护 525.3电机防雷保护 535.4变压器防雷保 535.5母线防雷保 546配电装置设计 566.1配电装置选择原则 566.2配电装置类型 567设计总结 578致谢 589参考文献 5910附录 601绪论1.1发电厂概述发电厂是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济。发电厂的作用是将其他形式的能量转化成电能。按能量转化形式大体分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、风力发电场；考虑发电厂中的地位和作用电力系统中的发电厂可分为大型主力发电厂、中小型地区电厂、及企业自备电厂三种类型。无论是哪种形式的电厂它们的电气部分设计的主要内容及基本思想都是相通的，本文是对某火力发电厂电气部分的设计。1.2毕业设计的主要内容、技术指标系统及原始数据见附图。某北方矿区附近25km处建设一座装机容量为4×200MW的火电厂，工程分两期完成，第一期投2×200MW，此时矿区负荷为80MW，二期工程再投入2×200MW，而矿区负荷则增至140MW，其余功率经160km的220~500kV线路送入系统。站内空气清洁，最高日平均气温32℃，最低0℃，海拔800m，非地震区，6、7、8月有雷雨，建设场地充裕。矿区最大负荷同时系数0.85，最小负荷系数0.7，55%Ⅰ类负荷，30%Ⅱ类负荷,Tmax=5500h。2电气主接线设计2.1概述2.1.1电气主接线基本要求电气主接线的选择正确与否对电力系统的安全、经济运行，对电力系统的稳定和调度的灵活性，以及对发电厂的电气设备选择，配电装置的布置，继电保护及控制方式的拟定等都有重大的影响。在选择电气主接线时，应注意发电厂在电力系统中的地位、进出线回路数、电压等级、设备特点及负荷性质等条件，并应满足下列基本要求[2]。(1)运行的可靠性。(2)具有一定的灵活性。(3)操作应尽可能简单、方便。(4)经济上合理。(5)应具有扩建的可能性。2.1.1220kv电压等级常用主接线表2.1220kV电压级常用接线方式及适用范围电压接线方式适用范围220双母线或单母线采用SF6全封闭组合电器时，不设旁路措施；采用SF6断路器时，不宜设旁路措施；采用少油断路器出线在4回及以上时，采用带专用旁母断路器的旁路母线双母线分段安装200MW及以下机组，电厂容量在800MW及以上，进出线10~14回；采用双母线双分段配置困难的配电装置双母线双分段安装200MW及以下机组，电厂容量在1000MW及以上，进出线15回及以上2.2拟定主接线方案2.2.1方案一采用双母线分段，将双回路分别接于不同的母线段上，可缩小母线故障的影响范围2.2.1方案二采用双母线接线2.2.3方案比较表2.2方案比较及结果方案一方案二结论可靠性将双回路分别接于不同的母线段上，保证了系统的供电可靠性，减小了停电的几率，缩小了母线的故障范围。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至使供电中断。在检修任意线路断路器时，该回路需短时停电。断路器采用SF6断路器，检修周期长，不需要经常检修，减小了断路器检修停电的几率。方案一略高于方案二经济性多装了价高的断路器及隔离开关，投资增大，占地面积增加。设备相对少，投资小，年费用小，占地面积相对较小。方案二明显高于方案一经比较，由于此设计火电厂出线只有两回，方案二优势明显高于方案一，综合考虑，选择方案二，主接线如图4*200MW火电站电气主接线图2.3发电机型号选择1.发电机主要参数：装机容量已给200MW，端电压，功率因素2.电抗：我国国标规定200MW及以上发电机不小于0.40。电抗的选择上，需注意和的相容性，即的上限值不能太靠近的下限值，一般情况下不小于0.15，不大于0.30。3.冷却方式：大型汽轮发电机冷却方式有水氢氢、全氢冷、水水氢、水水空、全水冷和油水油冷等等综上考虑，确定发电机机型为QFQS-200-2，其型号含义为Q—汽轮机；F—发电机；Q—氢冷；S—转子绕组水内冷；200—额定功率；2—2极。有功功率：P=200MW视在功率：S=235MVA端电压:功率因素：次暂态电抗：=0.1442.4变压器选择本次设计中变压器为单元接线形式，单元接线时变压器容量应按发电机的额度容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。发电机的额定容量为200MW，扣除厂用电后经过变压器的容量为：综上确定主变压器为SFP3-240000/22参数为：三绕组变压器为SSPS-240000/220参数为：，，3设计标幺值的计算及短路电流计算3.1设计的基本内容与要求系统及原始数据见附图。某北方矿区附近25km处建设一座装机容量为4×200MW的火电厂，工程分两期完成，第一期投2×200MW，此时矿区负荷为80MW，二期工程再投入2×200MW，而矿区负荷则增至140MW，其余功率经160km的220~500kV线路送入系统。站内空气清洁，最高日平均气温32℃，最低0℃，海拔800m，非地震区，6、7、8月有雷雨，建设场地充裕。矿区最大负荷同时系数0.85，最小负荷系数0.7，55%Ⅰ类负荷，30%Ⅱ类负荷,=5500h。待设计火电厂与系统的接线图4*200MW火电厂的电气一次接线图3.2系统的参数以及待设的火电厂主要电气元件的参数3.2.1系统的参数火电站G1:4*100MW水电站G2:6*60MW水电站A3:4*125MW远放系统：X=0.02变压器T1：变压器T2：变压器T3：选取，计算的标幺值如下：,,,,,，，3.2.2设计的火电厂主要电气元件参数发电机G（4台相同）：型号QFQS-200-2变压器T1，T2：型号SSPS-240000/220，，变压器T3，T4：型号SFP3-240000/220选取，计算的标幺值如下：变压器T1，T2：变压器T3，T4：同理：，，发电机G：3.3短路电流的计算在进行电气设备和载流导体的选择时，为了保证各种电气设备和导体在正常运行时和故障情况下都能安全、可靠的工作，同时又要力求节约、减少投资，需要根据短路电流对电气设备进行动、热稳定的校验。在进行继电保护装置及进行整定计算时，必须以各种不同类型短路时的短路电流作为依据。要计算的短路点标注在图中：3.3.1f1点短路（看电厂内部）t=0s时:有名值：每条线路：t=0.2s时:有名值：每条线路：t=4s时有名值：每条线路：3.3.2f2点短路（看整个系统）t=0s时：，，有名值:每条线路：t=0.2s时：，有名值：每条线路：t=4s时：,有名值：每条线路：3.3.3发电机母线短路（f2点短路看电厂）t=0s时：，有名值：每台发电机：t=0.2s时：，有名值：每台发电机：t=4s时：，有名值每台发电机：3.3.4f3点短路（矿区母线短路）t=0s时：，,有名值：每条线路：折算到110KV侧电流：t=0.2s时：，,有名值：每条线路：折算到110KV侧电流：t=4s时：，,有名值：每条线路：折算到110KV侧电流：3.3.4f4点短路（发电机G1G2短路）t=0s时：，,有名值：t=0.2s时：，,有名值：t=4s时：，,有名值：3.3.5f5点短路（发电机G3G4短路）t=0s时：，，有名值：t=0.2s时：，,有名值：t=4s时：，,有名值：4电气设备的选择与效验4.1概述尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但是它们的基本要求是一致的。正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。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应力求技术先进和经济合理4与整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选用的新产品均应有可靠的实验数据，并经过证实鉴定合格4.2电气设备的选择与效验4.2.1各线路最大工作电流确定1220KV出线架空线路2220KV变压器高压侧线路315.75KV变压器低压侧线路4110KV矿区架空线路5母线联络回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的额定电流，本次计算中取变压器的额定电流4.2.2高压断路器选择与效验1.变压器高压侧断路器：拟定选择高压六氟化硫断路器，不检修间隔期长，运行稳定，安全可靠，寿命长。额定电流额定电压：开断电流选择：高压断路器的额定开断电流不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量，简化计算可用进行选择。短路关合电流的选择：断路器的额定关合电流不应小于短路电流最大冲击值。根据以上所列条件，拟选LW-220型高压六氟化硫断路器，LW-220型高压六氟化硫断路器能进行快速自动重合闸，并带有LRB-220型电流互感器，供测量保护之用断路器在最高工作电压下，能开断120~360MVA变压器的电感电流。在最高工作电压下，能开断200~400km空载架空线路的电容电流。断路器在不检修情况下，能承受满容量开断不大于10次或开断累计电流500kA以上。表4-1LW-220断路器技术数据额定工作电压（kV）额定电流（A）3s热稳定电流（kA）额定动稳定电流峰值（kA）固有分闸时间（s）额定闭合电流(kA)额定开断电流(kA)2201600401000.0410040动稳定校验：动稳定校验式为；满足动稳定校验式，校验合格。热稳定校验：热稳定校验式为满足热稳定校验式，校验合格2.220KV架空线路断路器：拟选定高压六氟化硫断路器。额定电流额定电压：开断电流选择：高压断路器的额定开断电流不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量，简化计算可用进行选择。短路关合电流的选择：断路器的额定关合电流不应小于短路电流最大冲击值。根据以上条件，拟选LW-220型高压六氟化硫断路器表4-2LW-220断路器技术数据额定工作电压（kV）额定电流（A）3s热稳定电流（kA）额定动稳定电流峰值（kA）固有分闸时间（s）额定闭合电流(kA)额定开断电流(kA)2202500401000.0410040动稳定校验：动稳定校验式为；满足动稳定校验式，校验合格。热稳定校验：热稳定校验式为满足热稳定校验式，校验合格3.矿区线路断路器：拟选定高压六氟化硫断路器。额定电流额定电压：开断电流选择：高压断路器的额定开断电流不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量，简化计算可用进行选择。短路关合电流的选择：断路器的额定关合电流不应小于短路电流最大冲击值。根据以上条件，拟选LW-220型高压六氟化硫断路器表4-3LW-126断路器技术数据额定工作电压（kV）额定电流（A）3s热稳定电流（kA）额定动稳定电流峰值（kA）固有分闸时间（s）额定闭合电流(kA)额定开断电流(kA)1263150401000.0410040动稳定校验：动稳定校验式为；满足动稳定校验式，校验合格。热稳定校验：热稳定校验式为满足热稳定校验式，校验合格4.母联断路器：拟选定高压六氟化硫断路器额定电流额定电压：开断电流与关合电流选择同上根据以上条件，拟选LW-220型高压六氟化硫断路器表4-4LW-220断路器技术数据额定工作电压（kV）额定电流（A）3s热稳定电流（kA）额定动稳定电流峰值（kA）固有分闸时间（s）额定闭合电流(kA)额定开断电流(kA)2202500401000.0410040动稳定与热稳定校验过程与变压器回路相似，此处不再做详细叙述。4.2.3隔离开关选择与效验1.变压器线路：拟选GW6系列高压隔离开关GW6系列户外隔离开关为剪刀式结构。静触头悬挂在母线上，产品分闸后形成垂直的绝缘断口。在变电站中作母线隔离开关，具有占地面积小的优点，而且断口清晰可见，便于运行监视。可以附装一个II型接地开关，供下层母线接地用。隔离开关与接地开关之间设有机构联锁。GW6-500型的户外隔离开关为折叠式，缩小产品外占空间。本产品触头钳夹范围大，适用于软母线和硬母线。额定电压和电流：，，根据以上所列条件，拟选GW6-220D型隔离开关表4-5GW6-220D型隔离开关技术数据额定工作电压（kV）额定电流（A）3s热稳定电流（kA）动稳定电流峰值（kA）220200040100(3)动稳定校验；满足动稳定校验式，校验合格。(4)热稳定校验满足热稳定校验式，校验合格。2.连接系统220KV线路：拟选GW6系列高压隔离开关额定电压和电流：，，根据以上所列条件，拟选GW6-220D型隔离开关表4-6GW6-220D型隔离开关技术数据额定工作电压（kV）额定电流（A）3s热稳定电流（kA）动稳定电流峰值（kA）220200040100(3)动稳定校验；满足动稳定校验式，校验合格。(4)热稳定校验满足热稳定校验式，校验合格。3.矿区110KV线路：拟选GW6系列高压隔离开关额定电压和电流：，，根据以上所列条件，拟选GW4-110D型隔离开关表4-7GW4-110D型隔离开关技术数据额定工作电压（kV）额定电流（A）4s热稳定电流（kA）动稳定电流峰值（kA）110125031.580(3)动稳定校验；满足动稳定校验式，校验合格。(4)热稳定校验满足热稳定校验式，校验合格。4.母联隔离开关：拟定GW6-220D隔离开关额定电压和电流选择：，，根据以上所列条件，拟选GW6-220D型隔离开关表4-8GW6-220D型隔离开关技术数据额定工作电压（kV）额定电流（A）3s热稳定电流（kA）动稳定电流峰值（kA）220200040100动稳定与热稳定校验过程同变压器回路相似，此处不再做详细说明。4.2.4电压互感器选择与效验1．电压互感器的配置原则发电机一般在出口处装设两组电压互感器，一组(三只单相、双绕组)用于自动电压调整装置，另一组采用三相五柱式或三台单相式三绕组互感器，结成Yyd接线，用于测量仪表，同期和保护装置用。变压器低压侧有时为了满足同期或继电保护的要求，设有一组电压互感器。6～220kV电压等级的每组主母线上的三相上装设电压互感器，用于同期装置、测量仪表和保护装置。110kV及以上的电压等级，每回线路配置一组单相电容式电压互感器，用于监视电路有无电压、进行同期操作和设置重合闸。2．电压互感器二次绕组电压的确定二次绕组额定电压通常是供额定电压为100V的仪表和继电器的电压绕组使用，单个单相式电压互感器的二次绕组电压为100V，而其余可获得相间电压的接线方式，二次绕组电压为V，电压互感器开口三角形的辅助绕组电压用于35kV及以下中性点不接地系统的电压为100/3V，而用于110kV及以上的中性点接地系统的为100V。3．电压互感器的选择与校验(1)发电机出口：种类和型式的选择：发电机出口处一般设两组电压互感器，一组采用三相五柱式或三台单相式三绕组互感器。一组(三只单相、双绕组)用于自动电压调整装置。一次额定电压和二次额定电压的选择一次绕组额定电压按下列原则选取发电机出口电压互感器一次额定电压三台单相式三绕组互感器，二次绕组电压为V，三只单相双绕组互感器，二次绕组电压为100V。3)容量和准确级的选择三台单相式三绕组互感器用于测量仪表，同期和保护装置用,其准确等级为0.5级。三只单相双绕组用于自动电压调整装置，其准确等级为0.5级。三台单相式电压互感器拟选定JDZX11-15G型电压互感器，三只单相双绕组电压互感器拟选定JDZX11-15电压互感器。技术数据分别见表4-9和4-10。表4-9JDZX11-15G型电压互感器额定电压(kV)二级负荷最大容量初级绕组次级绕组剩余电压绕组0.5级(VA)(VA)15.7/0.1/0.1/360400表4-10JDZX11-15型电压互感器额定电压(kV)二级负荷最大容量初级绕组次级绕组0.5级(VA)(VA)15.70.180300(2)变压器回路1)种类和型式的选择低压侧设置一组电压互感器，拟选定单相双绕组电压互感器。2)一次额定电压和二次额定电压的选择一次绕组额定电压二次绕组额定电压3)容量和准确级的选择用于估计电压数值和周期，其准确等级为3级。根据上述条件，拟选定JDZX11-15G型电压互感器。其技术数据如表4-11所示。表4-11JDZX11-15G型电压互感器额定电压(kV)二级负荷最大容量初级绕组次级绕组3.0级(VA)(VA)15.70.180300(3)出线回路1)种类和型式的选择，拟采用电容式电压互感器。2)一次额定电压和二次额定电压的选择一次绕组额定电压二次绕组额定电压3)容量和准确级的选择用于估计电压数值和周期，其准确等级为3级。根据上述条件，选择型电容式电压互感器，TYD-220系列电容式电压互感器是户外型产品，适用于交流50Hz、中性点接地系统，做电压、电能测量及继电保护用，并兼作电力线载波耦合电容器用。其技术数据如表4-12所示。表4-12型电容式电压互感器技术数据额定电压(kV)二级负荷最大容量初级绕组次级绕组剩余电压绕组3.0级(VA)(VA)6001200(4)220kV母线1)种类和型式采用串联绝缘油浸式电压互感器，作电压、电能测量及继电保护用，并兼作电力线载耦合电容器用。2)一次额定电压和二次额定电压的选择一次绕组额定电压二次绕组额定电压3)准确等级用于同期装置、测量仪表和保护装置用，其准确等级为0.5级。拟选定YDR-220型电压互感器，其技术数据如表4-13所示。表4-13YRD-220电压互感器技术数据额定电压(kV)二级负荷最大容量初级绕组次级绕组剩余电压绕组0.5级(VA)(VA)15012004.2.5电压互感器选择与效验1．电流互感器的配置凡装有断路器的回路均应安装电流互感器，其数量应满足测量仪表，保护和自动装置。未装设断路器的变压器的中性点变压器出口桥形接线的跨条上也装设电流互感器。对直接接地系统一般按三相配置，对非直接接地系统以具体要求按两相或三相配置。用于线路和变压器的电流互感器，对于220kV者，电流互感器通常可设5~6个二次绕组。2．电流互感器二次额定电流的选择一般弱电系统用1A，强电系统用5A。当采用弱电控制系统或配电装置距离控制室较远时，尽量采用1A。3．电流互感器的选择与校验(1)变压器回路1)种类和型式的选择采用户外型电流互感器。2)一次额定电压和二次额定电压的选择一次额定电压，一次额定电流，3)容量和准确级的选择用于测量和保护用，其准确等级为0.5级。根据上述条件，拟选定LCWD3-220型电流互感器。其技术数据如表4-14所示。表4-14LCWD3-220型电流互感器技术数据额定电流比1s热稳定倍数动稳定倍数750/5352.5×254)热稳定校验经计算，，满足校验条件。5)动稳定校验动稳定校验式为经计算，，满足校验条件。(2)母线联络回路1)种类和型式的选择采用户外型电流互感器。2)一次额定电压和二次额定电压的选择一次额定电压,一次额定电流，3)容量和准确级的选择用于测量和保护用，其准确等级为0.5级。根据上述条件，拟选定LCWD3-220型电流互感器。其技术数据如表4-15所示。表4-15LCWD3-220型电流互感器技术数据额定电流比1s热稳定倍数动稳定倍数750/5352.5×25热稳定与动稳定校验过程与变压器回路相似，此处不再做详细说明。(3)发电机出口1)种类和型式的选择采用户外型电流互感器。2)一次额定电压和二次额定电压的选择一次额定电压，一次额定电流，3)容量和准确级的选择用于测量和保护用，其准确等级为0.5级。根据上述条件，拟选定LMZ1-20型电流互感器额定电流比为12000/5。热稳定与动稳定校验过程与变压器回路相似，此处不再做详细说明。4.2.6线路选择与效验1.连接系统220KV架空线路(1)导体选型拟选用钢芯铝绞线。(2)按回路最大工作电流选择导体截面选择LGJ-630/45型钢芯铝绞线，允许载流量为1038A。(3)热稳定校验选用的钢芯铝绞线截面积为由此可知，满足校验条件。2.220KV母线(1)导体截面选择按回路最大工作电流选择导体截面选择圆管形铝锰合金导体S=539(2)热稳定校验所选导体截面积为539，满足要求。3.110KV矿区线路(1)导体选型拟选用钢芯铝绞线。(2)按回路最大工作电流选择导体截面选择LGJ-630/45型钢芯铝绞线，允许载流量为1038A。(3)热稳定校验选用的钢芯铝绞线截面积为由此可知，满足校验条件。4.变压器引出线(1)导体选型拟选用钢芯铝绞线。(2)按回路最大工作电流选择导体截面选择LGJ-240/55型钢芯铝绞线，允许载流量为657A。(3)热稳定校验选用的钢芯铝绞线截面积为由此可知，满足校验条件。5．发电机引出线200MW及以上容量发电机的引出线以及至高压厂用工作变压器、电压互感器和避雷器柜、中性点接地设备柜等的分支线均采用全连式分相封闭母线，有效地防止了相间短路和消除周围钢构件的涡流发热，也减少了母线短路时导体和外壳所受的电动力。本次设计中采用自冷式封闭母线，可安装微正压充气装置，向壳内提供干燥清洁的空气，其技术数据见表4-16。表4-16自冷式封闭母线技术数据额定电流/A绝缘子电压/kV导体直径/mm导体厚度/mm外壳直径/mm外壳厚度/mm相间中心距离/mm主回路10000204001285071200厂用分支1200201501060058505防雷保护规划5.1概述雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压，是造成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一。发电厂出现的雷电过电压主要有两个来源：雷电直击和沿输电线路入侵的雷电过电压波。(1)直击雷过电压雷电直接对电气设备、输电线、建筑物或其他物体直接放电，简称直击雷。直击雷过电压又引起数万安的强大雷电流通过被击物体而入地，产生破坏性很大的热效应和机械效应，击坏设备，引起火灾，甚至造成人身伤亡。利用避雷针和避雷线，可使各种建筑物、输电线路和电气设备免遭直击雷的危害。避雷针主要用于保护建筑物、发电厂变电所等免受直击雷的危害，避雷器主要用以保护架空输电线路。本次设计中，采用避雷线保护架空线路，采用避雷针对发电厂进行直击雷保护。(2)雷电波输电线路上遭受直接雷或感应雷后，电荷沿着输电线进入发电厂或变电所，这种由雷电流形成的电流称为雷电波。直接雷、感应雷及其形成的雷电波均对电气设备的绝缘构成严重威胁。利用保护间隙和避雷器，可保护电气设备免遭沿线入侵的雷电波的袭击。本次设计中，采用避雷器对电气设备进行雷电波防护。5.2架空线路防雷保护本次设计中对220kV架空输电线路采用双避雷线保护。避雷线的布置，应尽量避免在断落是造成全场停电或大面积停电事故，比如尽量避免母线与避雷线交叉布置，当避雷线附近有电气设备，导线时，应验算避雷线对以上设施的间隙距离。在工程上可以用相对简单的方式—保护角来表示避雷线对导线的保护程度。保护角是指避雷线和外侧导线的连接与避雷线的垂线之间的夹角。220kV双避雷线线路，一般采用保护角20度左右，即可认为导线已处于避雷线的保护范围之内。本次设计中设定保护角为20度，可认为架空输电线路已处于保护范围之内。5.3电机防雷保护本次设计四台发电机均属于非直配电机，受到的过电压必须经过变压器绕组传递，只要变压器低压绕组不空载，过电流就不会太大，只要发电机绝缘正常，就不会构成太大威胁，对于多雷区电机，装设一组氧化锌磁吹避雷器，如果再装上中性点避雷器，那就足够可靠了。金属氧化物避雷器的额定电压是其两端允许施加的最大工频电压有效值，在中性点接地系统中，最大工频电压等于电网电压的百分之八十定HY1.5WD-12/26复合外套金属氧化物避雷器，技术数据如表5-1表6-1HY5WD-20/45金属氧化物避雷器技术数据型号电动机额定电压（kV）避雷器额定电压（kV）避雷器持续运行电压（kV）直流参考电压值不小于（kV）8/20雷电残压不大于（kV）HY1.5WD-12/2615.752015.817.028.05.4变压器防雷保在110KV以上接地系统中，为了减小单线接地短路电流，有一部分变压器采用中性点不接地方式，因而要考虑其绝缘保护。对于中性点接地变压器，其绝缘水平有两种情况。(1)全绝缘，即中性点的绝缘水平与绕组首端的绝缘水平相同。当中性点为全绝缘时，一般不需采用专门的保护。(2)分级绝缘，即中性点的绝缘水平低于绕组首端的绝缘水平，在220kV及更高的变压器中，采用分级绝缘的经济效益是比较显著的。当中性点为分级绝缘时，必须选用与中性点绝缘等级相当的避雷器加以保护，避雷器的灭弧电压应始终大于中性点可能出现的最高工频电压。此设计中变压器均使用分级绝缘，在中性点家装避雷器以保护。变压器中性点选用复合外套金属氧化物避雷器。变压器额定电压为拟选HY1.5W-144/320金属氧化物避雷器，技术数据如表5-2所示。表6-2HY1.5W-144/320金属氧化物避雷器技术数据型号变压器额定电压（kV）避雷器额定电压（kV）避雷器持续运行电压（kV）直流参考电压值不小于（kV）8/20雷电残压不大于（kV）HY1.5W-144/3202201441162053205.5母线防雷保选用复合外套金属氧化物避雷器，主要用于保护电力系统输变电设备免受大气过电压和操作过电压损坏，具有保护特性好，耐污力强、结构简单、重量轻、可靠性高等优点，对输变电设备提供最佳保护。拟选HY10WZ-216/562型避雷器，其技术数据如表5-3所示。表5-3HY10WZ-216/562金属氧化物避雷器参数型号系统额定电压（kV）避雷器额定电压（kV）避雷器持续运行电压（kV）直流参考电压值不小于（kV）8/20雷电残压不大于（kV）HY10WZ-216/562220216168.53145626配电装置设计6.1配电装置选择原则高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，遵循上级颁发的有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统条件、自然环境特点和运行、检修以及施工方面的要求，合理指定布置方案和选用设备，积极慎重的采用新的布置、新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新，做到技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便。火力发电厂及变电所的培植形式的选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行、检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。配电装置应满足以下四点要求：(1)节约用地：我国人口众多，但耕地不多，因此节约用地是我国现代化建设的一项带战略性的方针。(2)运行安全和操作巡逻方便：配电装置要整齐清晰，并能在运行中满足对人身和设备的安全要求。使配电装置在一旦发生事故时，也能将事故限制在最小范围和最低程度，并使运行人员在正常的操作和处理事故中不致发生意外，以及在维修维护中不致损害设备。(3)便于检修和安装：对各种形式的配电装置，都要妥善考虑检修和安装的条件。(4)节约材料，降低造价：在保证安全的前提下，配电装置应采用布置紧凑，力求节约材料和降低造价。6.2配电装置类型配电装置按电气设备装设地点不同，分为屋内和屋外配电装置；按组装方式，可分为装配式和成套式。一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35kV以下的配电装置宜采用屋内式，其中3~10kV的大多采用成套配电装置；110kV及以上的多为屋外配电式。本次设计中，220kV配电装置采用屋外配电式7设计总结经过四年的专业知识的学习，培养了我独立做事的能力。在老师和同学的帮助下，完成了这次火电厂毕业设计。毕业设计不仅是对以前所学知识的总结，并且也是对自己学习与解决问题的能力的提高，通过这次毕业设计我发现我原来的知识还是有很多欠缺，比如配电装置还很不熟悉，并且连画电气接线图都有很大困难，以前老是觉得自己什么都懂了，有点眼高手低的感觉，通过这次毕业设计，我才发现学习是一个不断累积的过程，在以后的工作生活中应该不断学习，努力用知识充斥自己的大脑。在这次设计的过程中，我翻阅了许多的相关资料，最重要的是通过本次设计，我能巩固所学的基本理论及专业知识，填补知识漏洞，掌握了设计的基本技能、基本程序和基本方法。这次设计使我对火电厂及电力系统有了更为整体和具体的了解，这将对我今后毕业走向工作岗位产生深远的影响。虽然本次设计已完成，但仍然存在许多问题，因为这毕竟是理论设计和实际中的差别还很大，也只有以后在实际的工程中吸取经验，已达到理论与实际的完美结合。8致谢在这里，我对我们的带课老师邢运民老师表示衷心的感谢。邢老师对这次课程设计抱着认真负责的态度，他极力做好安排、指导、答辩等各个环节，只为我们能通过这几个月的毕业设计学到更多知识，更快地提高我们的能力。尽管说邢老师不像一些老师那样，每个设计细节都会精心指导，邢老师总是会告诉我们设计的大方向，正是这种不同于其他老师的指导方式，使我学到了很多平时没有学到的东西，尤其是学到了很多依托我们的专业知识在实际生活中广泛应用的东西。更重要的是让我们学会了遇到问题独立思考和查阅资料的能力，这为我以后的学习和工作有很大的帮助。最后，再一次衷心的感谢所有关心、支持和帮助过我的老师、同学、朋友和亲人们，祝你们一切顺利。9参考文献1、《发电厂电气部分》，熊信银，中国电力出版社，2004；2、《发电厂电气部分课程设计参考资料》，黄纯华，水利电力出版社，1972；3、《电力系统及课程设计毕业设计参考资料》，曹绳敏，中国电力出版社，1998；4、《电力工程设计手册》，中国电力出版社，1998；5、《电力工程设备手册》，中国电力出版社，1998；6、《火力发电厂设计技术规程》（DL5000-2000），中国电力出版社，2001；7、《高压配电装置设计技术规程》，中华人民共和国水利电力部，中国电力出版社，8、《变电所设计技术规程》，中华人民共和国水利电力部，中国电力出版社，9、《继电保护及安全自动装置设计技术规程》，中华人民共和国水利电力部，中国电力出版社，2000；10、《110~500kV架空送电线路设计技术规程》（DL/T5092），中国电力出版社，1999；11、《电力工程电气设计200例》，卓乐友，中国电力出版社，2004；12、《电力系统电气设备选择与实用计算》，傅知兰，中国电力出版社，2004；10附录英文翻译原文：DiscussionsonRelatedIssuesofSmartGridDevelopmentinChinaABSTRACT: Sinceenteringthe21stcentury,demandforelectricityinChinahasbeenveryhighduetotherapiddevelopmentofeconomy.Meanwhile,theproblemsrelatedtoclimatechange,environmentalprotectionandsustainabledevelopmenthavebecomeincreasinglynoticeable.Also,requirementsfromelectricityconsumersforhighersupplyreliability,excellentpowerqualityandsatisfactoryserviceshaveemerged.Inthisscenario,twomaincharacteristicsofChinesepowergridsarededuced.Thefirstoneisthatthegridswillremainthetrendofrapiddevelopmentforalongperiodoftime.ThesecondoneisthatChinesepowergridmusttaketheroadofconstructingstronggrids.ThesestronggridshaveUHVgridsastheirbackbonesandaresupportedbycoordinateddevelopmentofgridsatdifferentvoltagelevels.BasedontheanalysisofthenecessitiesandthebasicconditionsofsmartgriddevelopmentinChina,thepaperprovidesanin-depthunderstandingofthefourfollowingaspectsthatshouldbecorrectlydealtwith:constructingstrongandsmartgridwithChinesecharacteristics,scientificallyplanningthetemporalordersofintellectualizingtransmissionanddistributionsystems,designingtheintegrationofinformationprojectandsmartgridsinadvance,andensuringthecoordinateddevelopmentofsmartgrid,powersourcesandusers.Finally,thepaperpresentssomesuggestionsonconstructionofChinesesmartgrid.KEYWORDS: informationengineering；smartgrid；sustainabledevelopment；temporalorderIntroductionSinceenteringthe21stcentury,China’sdemandforelectricityhasbeenveryhighduetotherapiddevelopmentofitseconomy.Atthesametime,theproblemsrelatedtoclimatechange,environmentalprotectionandsustainabledevelopmenthavebeenincreasinglynoticeable.Asthebasicindustrythatcombinesproductionmaterialswithlivingessentials,electricityindustryisinevitablydrawingmuchattentionfromsociety,governmentandthepublic.Meanwhile,asthelargestuserofprimaryenergyresources,electricityindustrycannotshirkitsresponsibilityonloweringtheemissionsofgreenhousegasesandattenuatingitsnegativeimpactsonclimate,whichisparticularlytrueforChina.In2008,Chinarankedthesecondplaceintheworldintermsofthetotalemissionsofgreenhousegaseswithits16citiesjoiningtheworld’stop20most-pollutedones.Besides,thedirectlossesbroughtaboutbyacidrainsareover100billionyuan.So,itisanurgentmissiontosaveenergyandabateemissionsandturnthesocietyintoaresource-savingandenvironmentallyfriendlyone[1].Withthedevelopmentofdigitaleconomyandinformationera,therequirementsofconsumersforpowersupplyreliability,powerqualityandservicesbecomeincreasinglyhigh.Therefore,itturnstobeasocialproblemtoacceleratethemodetransitionofpowerproduction,transmission,andconsumptionandthatofelectricityindustrydevelopment.Inthisscenario,ChinaandsomeEuropeanandAmericancountrieshavemadesomeeffortsinsolvingtherelatedproblemsaccordingtotheirownconditions.TheachievementsmadeincludeapplicationofUHV,distributed generation, and powerelectronicstechnology,developmentofelectricitymarket,andrapiddevelopmentofrenewableenergysources.Impressively,fromtheseeffortsgerminatesandgrowstheconceptofsmartgrid.BycomparingthesmartgridsinChinawiththoseintheUSandEuropeandconsideringtheconditionsofenergyresourcesandtheinteriordrivingforcesofgridsinChina,thispaperpresentsthemaincharacteristicsofChina’sgrids,analyzesthefouraspectsthatneedmuchattentionwhileconstructingChina’ssmartgrids,andrevealsthatonlystrongandsmartgridcanmeettherequirementsforbuildingaresource-savingandenvironmentallyfriendlysocietyinChina.1ComparisonsofsmartgridsinChinaandthoseinUSandEuropeComparisonsofsmartgridsinChinaandthoseinUSandEuropearemadeasfollowsintermsofbackgrounds,goalsandmaincharacteristics.1.1SmartgridsinUS1.1.1Backgrounds1）Majorproblemsofgridsincludeagingelectricityinfrastructure,transmissioncongestion,lowmarketefficiency,poorreliabilityandgapbetweenthesecondarysystemsanddigitalandinformationtechnologies.2）Therearenumerouselectricityutilities,andvariousmanagementmodes.Mostbalancesbetweenpowergenerationandpowerconsumptionarerealizedlocally.Long-distancetransmissionisrarelyperformed.3）Permissionstoconstructpowerlinesarehardtogetbecausepublicconcernsoverenvironmentalprotectionareenormousandraisingmoneyisdifficultonelectricitymarket.4）Thoughthereisnationalinterconnection,someproblemsexistinmanagementandsecurityduetolackofnationwidebackbonenetworksanduniformdispatchcontrol.1.1.2Goals1） Digitallyupgradingtransmissionanddistribution(T&D)systems,optimizingoperationofT&Dsystems,openingmarketforalternativeenergiesandofferingdiverseoptionsforelectricityconsumers.2）Increasingreliability,securityandefficiencyofpowertransmissionandconsumptionwithadvancedtechnologiesofinformation,communicationandcontrol.3）Turningfuturenetworksintothesmartgridsofresilience,reliability,interactivityandself-balance.1.1.3Maincharacteristics1）Participationofconsumersbeginswithdistributionsystems.Installingadvancedmeteringsystemsforconsumersisinthefirstphase.2）Muchimportanceisattachedtodemandresponsesanddevelopmentofdemand-sideresourcesandhighefficientresources.Consumerscanbeprovidedwithreal-timeinformationandoptions.3）Beabletorealizeintegrationofintelligentelectricalapparatusanduser'sequipmentintogrids,andapplicationofadvancedenergystoragesystemsandpeak-loadshavingtechnologies.4）Thegridsareadaptabletodistributedgenerationandrenewableenergygeneration.1.2SmartgridsinEurope1.2.1Backgrounds1）GridsinEuropeancountriesareinterconnected,andtheinteroperationamongthemisincreasinglystrong.2）Theenergypoliciesaddresstheimportanceofenvironmentalprotectionanddevelopmentofrenewableenergysources.3）Duetothesaturatingelectricitydemandsandlimiteddevelopmentspace,thefinalgoalofenergydevelopmentisdistributedgeneration,nottheexpansionofthescalesofgrids.4）Theuser-centeredphilosophybecomespopularandthefreedomofelectricitymarketisenlarged.1.2.2Goals1）Adaptabletochangesandchallengesfacedbyfuturegridsandaccommodatingvariousdemandsofconsumers.2）Guaranteeingalluserstobeaccessibletogridsandtoeasilyobtainrenewable,efficientandcleanenergy.3）Makingpowersupplyreliableandsecureinaccordancewiththerequirementsofdigitalsocietyandinformationera.4）Improvingtheefficiencyofelectricitymarketbyinnovatingtechnologies,efficientlymanagingenergyresourcesandintroducingorderlycompetitionintomarket.1.2.3Maincharacteristics1）Theterminalusersplaymoreactiverolesinpowersupply.DemandSideManagement(DSM)becomesanindirectgenerationmeans,whichhighlightstheusersbeingrewardedfortheirparticipation.2）ThenewsystemswillcoverthewholeEuropeancontinentandmakesurethattheterminaluserscanaccesstoasmuchresourcesaspossibleandrealizehighefficientpowerexchanges.3）Problemsconcerningenvironmentalprotectioncanbesolvedwiththefulluseofrenewableenergy.1.3SmartgridsinChina1.3.1Backgrounds1）Thegridsdeveloprapidlywithlargecapacityforgrowthinelectricitydemandthankstotherapidincreaseinsocialeconomy.2）BreakthroughshavebeenmadeonUHVtransmissiontechnologies,whichlaythefoundationforimprovingthegrids’capabilityofwide-areaoptimalallocationofresources.3）Electricityoccupiesasmallpartinterminalenergyconsumption.Efficiencyinenergyapplicationislow,participationofusersisnotenough,andmarketizationofelectricityindustryshouldbeaccelerated.4）Problemsconcerninggrids’accommodatingcapability,receivingendmarkets,anddispatchandoperationhavebecomeprominentduetotheimpressivelyrapiddevelopmentofrenewableenergy.1.3.2Goals1）Servingthedevelopmentofsocialeconomy,helpingbuildaresource-savingandenvironmentallyfriendlysociety,andmakingpowersupplysecure,reliable,clean,andefficient.2）Servingbothpowersourcesandusers,contributingtothecoordinatedandsustainabledevelopmentofelectricitygeneration,transmission,distributionandconsumption.3）Enablingtheoptimaloperationofpowersystemsandimprovingthegrids’capabilityofoptimalallocationofresourcestorealizeefficientapplicationofsocialresourcesandmaximizethebenefits.4）Implementingthe“plug-and-play”integrationofrenewableenergygenerationanddistributedgenerationwithstrongnetworkstructuresandflexibleoperationmodes.1.3.3Maincharacteristic