某1000mw机组电厂循环水泵设计及某110kv变电站综合自动化及继电保护设计

某1000MW机组电厂循环水泵设计THEDESIGNFORWATERCIRCULATINGPUMPINAPOWERPLANTOF1000MWUNITAbstract:Takinga1000MWunitpowerplantinanorthernareaasanexample,theconfiguration,operationmodeandlayoutofthewatercirculatingpump,etc.arediscussedinthispaper,andtherecommendationsareputforward.Keyword:watercirculatingpump；configuration；open-airlayout摘要：本文以某北方地区1000MW机组电厂为例，对循环水泵的配置、运行及布置方式等进行了探讨，并提出了推荐方案。关键词：循环水泵；配置；露天布置

1前言循环水泵是电厂“能耗大户”，循环水泵形式的选择、布置方式的确定、循环水泵的运行方式等，将直接影响到循环水系统的技术经济性。甚至影响到冷却塔、凝汽器等冷端设备的选型，最终影响到凝汽器的背压和机组效率。正确选择循环水泵的配置方式及布置形式，将会对电厂的初期投资、运行维护等产生积极影响。2设计方案的选择本文以某采用二次循环供水系统的1000MW机组为例，在循环水系统优化的基础上重点对循环水泵的选型、泵房布置、运行方式及检修维护等进行研究，提出了经济合理的设计方案。2.1循环水泵配置方案的比较选择2.1.1水泵配置方案的拟定结合循环水系统优化及工程实际运行经验，对1机2泵和1机3泵2个方案进行技术经济比较。1机2泵方案即每台机组配置2台50%容量的循环水泵。2台和1台水泵运行时的水量百分数分别为100%和60%，不同季节分别采用这2个不同水量。1机3泵方案即每台机组配置3台循环水泵。3台、2台和1台水泵运行时的水量百分数分别为100%、75%和40%，不同季节分别采用这3个不同水量。以上2种方案均按循环水泵露天布置进行比较（循泵露天布置与室内布置的比较见第2.2节）。2.1.2各方案循环水泵设计流量设计流量计算见表1：表1循环水泵流量计算Tab1Thecalculationflowofthewatercirculatingpump方案1机2泵1机3泵季节夏季、春秋季冬季夏季、春秋季冬季凝汽量（t/h）1663166316631663冷却倍率55335542凝汽器冷却水量（t/h）91465548799146569846辅机冷却水量（t/h）3244324432443244总循环水量（t/h）94709581239470973090单泵设计流量（m3/s）13.1516.158.7710.152.1.3 各方案水泵运行方式的选择（1）1机2泵方案的水泵运行方式有以下两种：a、夏季、春秋季、冬季水泵运行台数之比为2:2:1b、夏季、春秋季、冬季水泵运行台数之比为2:1:1结合循环水系统优化计算，循环水泵在夏季、春秋季、冬季水泵运行台数之比以2:2:1最经济，具体的比较见表2。表2水泵运行方式比较表Tab2ThecomparisontableofWaterpumpoperationmode水泵运行方式2∶2∶12∶1∶1夏季-31.61-31.61春秋季-5.81-16微增出力(MW)冬季0.190.19年微增电量(万度)-6454.6-9511.9年微增电费(万元)9821447.3水泵年耗电费(万元)802.4531.8年运行费用(万元)1784.41979.1（2）1机3泵方案的水泵运行方式有以下3种：a、夏季、春秋季、冬季水泵运行台数之比为3:2:1b、夏季、春秋季、冬季水泵运行台数之比为3:2:2c、夏季、春秋季、冬季水泵运行台数之比为3:3:2通过优化计算，循环水泵在夏季、春秋季、冬季水泵运行台数之比以3:3:2最经济，具体的比较见表3。表3水泵运行方式比较表Tab3ThecomparisonofWaterpumpoperationmode水泵运行方式3∶2∶13∶:2∶23∶:3∶2微增夏季-31.61-31.61-31.61出力春秋季-10.19-10.19-5.81(MW)冬季-15.812.462.46年微增电量(万度)-10172-7430.6-6114年微增电费(万元)1547.71130.6930.3水泵年耗电费(万元)590.2672.9854.7年运行费用(万元)2137.91803.417852.1.4 方案的技术经济比较（1）经济比较的方法经济比较的计算方法采用“年费用最小法”，经计算的年固定费用率为13.08%。（2）方案经济比较两方案的经济比较见表4；表4方案经济对比表（1台机组）Tab4Theeconomiccomparisontableofthescheme(1unit)方案名称循环水泵站投、资(万元)年固定费用(万元)循泵年运行费用（万元）年微增电费（万元）年总费用（万元）1机2泵1585.5207.4802.4982.01991.81机3泵1561.0204.2854.7930.31989.23）方案综合比较及结论两方案综合比较见表5表5循环水泵配置方案综合比较表（1台机组）Tab5Thecomprehensivecomparisontableofthecirculatingwaterpumpconfiguration(1unit)序号内容或项目1机2泵方案1机3泵方案1泵站流道尺寸设计深度11.3m，2个流道，单宽6.4m设计深度8.75m，3个流道，单宽5.0m2泵房布置方式塔区露天布置塔区露天布置3循环水泵配置Q=13.15～16.15m3/s，H=28.44～23.27m，η≥85%Q=8.77～10.15m3/s，H=28.44～25.10m，η≥85%4电机配置N=5300kW，U=10kV，户外型电机，防护等级IP55，采用水冷却方式。N=3500kW，U=10kV，户外型电机，防护等级IP55，采用水冷却方式。5年总费用高，1991.8万元低，1989.2万元6施工难度泵站深，宽度小，两方案基本相当泵站浅，宽度大，两方案基本相当7运行工况2种运行工况，运行工况简单3种运行工运行工况简单，水量调节方便8检修条件采用汽车吊泵站两边起吊，因机组较3泵方案高、重，需较大吨位吊车中间的1台泵需吊车从流道上起吊，但吊车吨位较小9可靠性国产水泵无运行经验运行经验较多，能保证安全稳定运行采用1机3泵方案时，单台泵组的参数与600MW机组的两泵方案的参数接近。从已建和在建600MW机组循环水泵看，大部分为国内制造。实际运行也表明，该参数的国产循环水泵运行平稳，性能先进，满足主机配套的要求。目前国内已建和在建的1000MW机组的配置，1机3泵方案均采用国产水泵，1机2泵方案均采用进口水泵。目前国内主要泵厂均有1机2泵方案配套水泵的设计制造能力，但无运行经验。1机2泵与1机3泵方案施工及检修难度相当，1机2泵方案占地少、但运行工况不及1机3泵方案灵活，1机2泵进口泵方案造价很高，1机2泵国产水泵方案无生产和运行经验，且年总费用也比1机3泵高，1机3泵方案有丰富的生产及运行经验，能确保电厂安全稳定运行。经上述综合比较，推荐采用1机3泵方案。2.2循环水泵布置方案比较2.2.1 循环水泵露天布置的研究目前在我国南方已有很多循环水泵露天布置的工程实例，在北方地区循环水泵露天布置的工程相对较少,究其原因，主要是考虑到露天布置的防冻问题。目前国内已有较多循环水泵露天布置的设计及运行经验。为满足循环水泵露天布置对防雨、防尘、防雾、防冻及起吊检修等的要求，露天布置采取的工程措施如下。（1）目前国内生产的此类循环水泵电机防护等级最高可达IP55，采用防护等级为IP55的循环水泵电机完全可以满足机组露天布置的要求，目前国内已有很多工程实例。另外与室内电机相比，露天布置机组的电机的防腐油漆工艺及电机的防潮都有所改进，为保护设备，电机上加设人字形简易顶棚。（2）露天布置的循环水泵冷却可采用空冷及水冷两种方式，考虑到空冷电机的冷却受室外环境（如风向等）影响较大，同时价格较高。因此推荐采用水冷却方式，根据电机冷却水水量、水压的要求，冷却水可接自循泵出水管。为防止冷却水管在冬季冻住，在冷却水管上设置防冻保温层，在长时间停机的时候将电机冷却水箱放空。（3）循泵电机上机架润滑油采用防冻润滑油，并配有润滑油加热装置及相应的电控系统。当环境温度较低时，电控部分应支持润滑油温度控制在5℃（4）考虑到循环水泵检修几率很小，为节省投资，泵站处可不设起吊设备，循泵的安装及检修采用汽车吊进行。汽车吊采用租用方式，以节省投资。循环水泵的检修起吊可采用两台50t汽车吊抬吊或一台80t以上的汽车起吊的方式，当起吊中间的一台循环水泵时，汽车吊可行驶至流道上，支腿架设在流道隔墩上起吊。另外采用250t的履带吊可在泵站外起吊所有的循环水泵。50t和80t汽车吊在各地区很普遍，各火电建设和检修单位也都配置有250t的履带吊，因此循环水泵的检修采用临时汽车吊比较方便。综上所述，采取适当的工程措施后，循环水泵露天布置方案是可行的，并且已有工程运行经验，露天布置能节省占地及设备土建费用（见2.2的比较），因此循环水泵推荐采用露天布置。2.2.2 循环水泵露天布置与室内布置的经济比较（1）循环水泵露天布置与室内布置的主要差异部分见表6表6室内布置与露天布置差异表Tab6Thetableofthedifferencebetweenindoordecorateandoutdoordecorate编号项目室内布置露天布置1循环水泵电机防护等级IP44防护等级IP55，配有油系统加热器，防腐油漆工艺及防潮均有改进2液控蝶阀室内型，电磁阀电机等防护等级低户外型，电磁阀电机等防护等级高3起重机40/10t，LK=22.5m，H=18m无4地面建筑平面33×15m高18.4m无（2）方案的经济比较室内布置与露天布置经济比较见表7表7室内布置与露天布置经济比较表（2台机组）Tab7Theeconomiccomparisontableoftheindoordecorateandoutdoordecorate方案名称设备费用(万元)装置性材料费用(万元)安装费用(万元)土建费用(万元)合计(万元)露天布置21951771266243122室内布置21481771299333387循环水泵露天布置较室内布置节省投资约265万元，循环水泵检修频率低，且一般随机组大修进行，雇用汽车吊费用不高，因此在考虑检修的情况下，露天布置仍能节省不少投资，因此推荐水泵采用露天布置方案。3、结论（1）考虑到1机2泵方案的国产循环水泵尚无运行业绩，而进口水泵价格很高，1机3泵方案配套水泵有着丰富的运行经验，且1机3泵方案循环水泵运行方式灵活，年费用也低，因此建议1台1000MW机组配置3台循环水泵。（2）循环水泵露天布置能节省投资，并且也有了较多的运行经验，推荐循环水泵采用露天布置，本例的比较是针对因总图限制而采用单元泵房的方案进行，如果水泵集中布置，循环水泵的检修可考虑设专用的龙门吊车，检修方便，增加投资也不多。参考文献[1]DL/T5339-2006火力发电厂水工设计规范[s]收稿日期：高压电气设备的选择1高压断路器，隔离开关的选择高压断路器是高压供电系统中最重要的电气设备之一。它能在有负荷情况下接通和断开电路当系统发生短路故障时，能迅速切断短路电流。断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并经济技术方面都比较后才能确定。根据目前我国断路器的生产情况，电压等级在10KV~220KV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时，可以选用SF6断路器。隔离开关的主要用途是在检修高压电器时，将被修理的设备与其他带电的部分可靠地断开并构成明显的断开点，以保证修理时的安全。在一定条件下，允许用隔离开关接通或隔开刀：小功率电路，如容量不大的空载变压器或电压互感器等（1）主变高压侧断路器（35KV）（这里SN取变压器的额定容量）根据及断路器安装在屋内的要求查《电气设备手册》可选SN-10-35/1260-16（手车式）（自己重新列表）短路热稳定效验：=KA，查表可的（单位？）热稳定效验符合要求动稳定效验：动稳定效验符合要求（2）主变高压侧隔离开关（35KV）（这里SN取变压器的额定容量）可选择GN2-35/400（列表）短路热稳定效验=KAKV热稳定效验符合要求动稳定效验：（单位）动稳定效验符合要求下表列出断路器及隔离开关选择计算结果及相关技术参数进行比较SN-10-35/1260-16GN2-35/400(KV)353535Imax(A)82．1551250400I”(kA)4．13516————(kA)10．54440————(kA)10．5444050()20．517（3）母联断路器及主变出线断路器A（这里SN取变压器的额定容量）选择SN10-10/630-16型短路热稳定效验：（单位）热稳定效验符合要求动稳定效验：动稳定效验符合要求（4）母联隔离开关10KVA（这里SN取变压器的额定容量）选用GN1-10/400短路热稳定效验：热稳定效验符合要求动稳定效验：动稳定效验符合要求下表列出断路器及隔离开关选择计算结果及相关技术参数进行比较SN10-10/630-16GN1-10/400(KV)101010Imax(A)287．07630400I”(kA)3．0816————(kA)5．6740————(kA)5．674050()11．384（5）线路断路器10KV线路1：线路2：线路3：线路4：线路5：线路6：线路7：线路8：以上线路均选用SN10-10/630-16型参数？？？？？？？？短路电流热稳定效验：：热稳定效验符合要求动稳定效验：动稳定效验符合要求（3）线路隔离开关10KV线路1：线路2：线路3：线路4：线路5：线路6：线路7：线路8：选择GN1-10/200型短路热稳定效验：热稳定效验符合要求动稳定效验：动稳定效验符合要求下表列出断路器及隔离开关选择计算结果及相关技术参数进行比较SN10-10/630-16GN1-10/200(KV)101010Imax(A)287．07630200I”(kA)3．0816————(kA)5．6740————(kA)5．674025()11．3842电流互感器选择测量与计量厨电洗互感器的选择应满足一次团路的额定电压和镇定电概，以及短路时热稳定和动稳定的要求，此外尚应满足测量与计量仪表对准确度的要求。继电保护用电流互感器还应满足16％误差特吐曲线的要求。电流互感器的选择和配置应按下列条件：型式：电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6~20KV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35KV及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。一次回路电压：一次回路电流：准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。二次负荷：式中，动稳定：式中，是电流互感器动稳定倍数，塔等于电流互感器极限，过电流峰值与一次绕组额定电流峰值之比，即热稳定：为电流互感器的1s热稳定倍数。主变35KV侧：（这里SN取变压器的额定容量）选用LQZ-35型短路热稳定效验：（你的额定电流要大于工作电流且靠近）你额定电流取600？？？不可以小点？热稳定效验符合要求动稳定效验：动稳定符合要求母线10KV侧A（这里SN取变压器的额定容量）选用LA-10300-400/5型其参数如下：（列表）额定电流比：300-400/5级次组合：0.5/3准确级次：0.5二次负荷：1S热稳定倍数：动稳定倍数：短路热稳定效验：热稳定效验符合要求动稳定效验：动稳定符合要求3）线路10KV线路1：线路2：线路3：线路4：线路5：线路6：线路7：线路8：选用LA-10300-400/5型（电流没有更加小的？）其参数如下：额定电流比：300-400/5级次组合：0.5/3准确级次：0.5二次负荷：1S热稳定倍数：动稳定倍数：短路热稳定效验：热稳定效验符合要求动稳定效验：动稳定符合要求3电压互感器选择电压互感器的选择和配置应按下列条件：型式：6~20KV屋内互感器的型式应根据使用条件可以采用树脂胶主绝缘结构的电压互感器；35KV~110KV配电装置一般采用油浸式结构的电压互感器；220KV级以上的配电装置，当容量和准确等级满足要求，一般采用电容式电压互感器。在需要检查和监视一次回路单项接地时，应选用三项五柱式电压互感器或具有第三绕组的单项电压互感器。一次电压、，Un为电压互感器额定一次线电式。设备对准确等级的要求确定，规定如下：用于发电机、变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表，共所有计算的电度表，其准确等级要求为０.５级。供监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，其准确等级，要求一般为１级。用于估计被测量数值的标记，如电压表等，其准确等级要求较低，要求一般为３即可。在电压互感器二次回路，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求准确等级的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确度等级。二次负荷：（1）变压器35KV侧：选用JD6-35该型电压互感器为单相、双绕组、油浸式、户外型产品，适用于交流50Hz、35KV电路中，供电压、电能和功率测量以及继电保护用。（2）母线与变压器低压侧10KVA选用JDX-10型该型电压互感器为单相、四绕组、油浸式、户外型产品。该产品具有容量大、准确度高、计量与继电保护用次级分开等特点，适用于交流50Hz、35kv