發(fā)電廠電氣論文

1、 發(fā)電廠電氣論文院系: 信息與控制 專業(yè): 電氣工程及及其自動化 姓名: 顧蓉 班級: 電氣一班 學號: 20131393036 摘要  電力系統(tǒng)以發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費的一個完整的系統(tǒng)。它主要是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應到各負荷中心。 電氣主接線也稱為電氣主系統(tǒng)一次接線，它是發(fā)電廠、變電所電氣設計的主體，也是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡的重要組成部分。電氣主接線反映了發(fā)電機、變壓器、線路、斷路器和隔離開關等有關電氣設備的數(shù)量、各回路中電氣設備的連接關系及發(fā)電機、變壓器與輸電線路、負荷間以怎樣

2、的方式連接，直接關系到電力系統(tǒng)的可靠性、靈活性和安全性，直接影響發(fā)電廠、變電所電氣設備的選擇，配電裝置的布置，保護與控制方式選擇和檢修的安全與方便性。 而且電能的使用已經(jīng)滲透到社會、經(jīng)濟、生活的各個領域，而在我國電源結(jié)構中火電設備容量占總裝機容量的75%。本文是對配有6臺300MW汽輪發(fā)電機的大型火電廠電氣一次部分的初步設計，主要完成了整個電氣一次部分主接線的設計。包括電氣主接線的形式的比較、選擇；主變壓器、高壓廠用變壓器臺數(shù)、容量和型號的選擇；短路電流計算和高壓電氣設的選擇與校驗; 以及相關的配電裝置設計及選擇。關鍵詞： 發(fā)電廠，主接線，變壓器，電氣設備一、應用

3、背景1.1課題背景由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置（主要包括鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等）轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應到各負荷中心。由于電源點與負荷中心多數(shù)處于不同地區(qū)，也無法大量儲存，電能生產(chǎn)必須時刻保持與消費平衡。因此，電能的集中開發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應與負荷的隨機變化，就制約了電力系統(tǒng)的結(jié)構和運行。據(jù)此，電力系統(tǒng)要實現(xiàn)其功能，就需在各個環(huán)節(jié)和不同層次設置相應的信息與控制系統(tǒng)，以便對電能的生產(chǎn)和輸運過程進行測量、調(diào)節(jié)、 控制、保護、通信和調(diào)度，確保用戶獲得安全、經(jīng)濟

4、、優(yōu)質(zhì)的電能。 電能是一種清潔的二次能源。由于電能不僅便于輸送和分配，易于轉(zhuǎn)換為其它的能源，而且便于控制、管理和調(diào)度,易于實現(xiàn)自動化。因此，電能已廣泛應用于國民經(jīng)濟、社會生產(chǎn)和人民生活的各個方面。絕大多數(shù)電能都由電力系統(tǒng)中發(fā)電廠提供，電力工業(yè)已成為我國實現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎，得到迅猛發(fā)展。本設計的主要內(nèi)容包括：通過原始資料分析和方案比較，確定發(fā)電廠的電氣主接線。1.2原始資料 1、課題名稱：800MW區(qū)域性發(fā)電廠電氣部分設計 2、原始資料：   (1)廠址概況：本廠在一大型煤礦區(qū)內(nèi)，為坑口電廠，所有燃料由煤礦直接供給。電廠生產(chǎn)的電能除用于廠

5、用外，全部以5回220kV線路送入系統(tǒng)。廠區(qū)地勢較不平坦，地質(zhì)條件好，有新的公路、鐵路通向礦區(qū)，交通方便。廠址附近有大河通過，水量豐富，屬于6級地震區(qū)，凍土層1.5米深，覆冰厚10mm；最大風速20m/s；年平均溫度+6，最高氣溫+38，最低氣溫-36，土壤電阻率>500 。   (2)機組參數(shù)：鍋爐：1-140/670-汽機：535/535/1302002-發(fā)電機：2-200-4QFQS´  (3)電力系統(tǒng)接線圖，如圖1-11.3電力系統(tǒng)規(guī)劃設計的任務和基本要求 電力系統(tǒng)包括發(fā)電、送電、變電、配電、用電以及與之相適應

6、的通信，安全自動裝置、繼電保護、調(diào)度自動化等設施，電氣系統(tǒng)規(guī)劃設計及運行的任務是：在國民經(jīng)濟發(fā)展計劃的統(tǒng)籌安排下，合理開發(fā)、利用動力資源，用較少的投資和運行成本，來滿足國民經(jīng)濟各部門及人民生活不斷增長的需要，提供充足可靠和質(zhì)量合格的電能。 電力系統(tǒng)規(guī)劃是根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展計劃和現(xiàn)有電力系統(tǒng)實際情況，結(jié)合能源和交通條件，分析負荷及其增長速度，預計電力電量的發(fā)展，提高電源建設和系統(tǒng)網(wǎng)架的設想擬定、勘測、設計以及新設備試制的任務。1.4 課程設計的目的和要求 1.4.1 課程設計的目的 發(fā)電廠電氣部分課程設計是學生在學習電力系統(tǒng)課程后的一次綜合性訓練，

7、復習鞏固本課程及其他課程的有關知識，增強工程觀念，通過設計，加強學生對所學知識的理解，掌握理論聯(lián)系實際的思路與方法，培養(yǎng)學生獨立分析和解決問題的工作能力及實際工程設計的基本技能。1.4.2 課程設計的要求 （1）熟悉國家能源開發(fā)策略和有關的技術規(guī)程、規(guī)定、導則等，樹立供電必須安全、可靠、經(jīng)濟的觀念。 （2）掌握電氣部分設計的基本方法和主要內(nèi)容。   （3）熟悉電氣部分設計的基本計算。   （4）學習工程設計的說明書得撰寫。1.5 我國電力行業(yè)發(fā)展方針 目前我國人均擁有裝機容量和人均占有

8、發(fā)電量較低，技術經(jīng)濟指標平均水平不高，火電廠的污染物排放量高，電網(wǎng)相對薄弱，供電可靠性偏低。為了提高效率和保護環(huán)境，及時關閉低效率、煤耗高、污染嚴重的小火電機組，以大帶小，裝設煙氣脫硫及降低氮氧化物設施，開展?jié)崈裘喝紵夹g的研究及應用。主要的發(fā)展方針有： （1）、積極發(fā)展水電，水能資源是可再生的、清潔的能源；在電力系統(tǒng)中，有一定比重的水電裝機容量對系統(tǒng)調(diào)峰和安全經(jīng)濟運行極為有利；水電站的發(fā)電成本低，水庫可以綜合利用。我國水電裝機容量目前僅開發(fā)了少部分，所以要積極發(fā)展水電。 （2）、優(yōu)化發(fā)展火電，我國有豐富的煤炭、石油和天然氣，火電廠的廠址不受限制，建設周期短，能較快發(fā)揮效益

9、。 （3）、重點發(fā)展電網(wǎng)，促進全國聯(lián)網(wǎng)。 （4）、因地制宜發(fā)展新能源發(fā)電，做好農(nóng)村電氣化建設，在邊遠農(nóng)村和沿海島嶼，因地制宜建設小水電、風力發(fā)電、潮汐發(fā)電、地熱發(fā)電和太陽能發(fā)電等。二、主變壓器的選擇 2.1主變壓器選擇原則 2.1.1主變壓器容量、臺數(shù)的選擇   主變壓器容量和臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構，它的選擇除依據(jù)基礎資料外，主要取決于輸送功率的大小與系統(tǒng)聯(lián)系的緊密程度、運行方式及負荷的增長等因素，并至少考慮5年內(nèi)負荷的發(fā)展需要。如果容量選的過大，臺數(shù)選得過多，則會增加投資、占地面積和損耗，不能充分發(fā)揮設備

10、的效益，并增加運行和檢修的工作量；如果容量選的過小，臺數(shù)選的過少，則可能封鎖發(fā)電廠剩余功率的傳送，或限制變電所符合的需要，影響系統(tǒng)不同電壓等級之間的功率變換及運行的可靠性等。因此，應合理選擇其容量和臺數(shù)。2.1.2主變壓器形式的選擇 1、相數(shù)的確定  在330Kv及以下發(fā)電廠和變電所中，一般都選用三相變壓器，因為一臺三相式較同容量的三臺單項式投資少、占地小、損耗小，同時配電裝置結(jié)構簡單，運行維護較方便。 在500KV及以上的發(fā)電廠中，應按其容量、可靠性要求、制造水平、運輸條件、負荷和系統(tǒng)情況等，經(jīng)技術比較后確定。 2、繞組的確定  &

11、#160;（1）只有一種升高電壓向用戶供電或系統(tǒng)連接的發(fā)電廠，以及只有兩種電壓的變電所，采用雙繞組變壓器。 （2）有兩種升高電壓向用戶供電或與系統(tǒng)連接的發(fā)電廠，以及有三種電壓的變電所，可以采用雙繞組變壓器或三繞組變壓器。  2.2主變壓器臺數(shù)和型號的計算  2.2.1主變壓器臺數(shù)的選擇   根據(jù)原始資料，該廠除了本廠的廠用電外，其余向系統(tǒng)輸送功率，所以不設發(fā)電機母系，發(fā)電機與變壓器采用單元接線，保證了發(fā)電機電壓出線的供電可靠，本廠主變壓器選用三相式變壓器4臺。 2.2.3主變壓器型號的選擇 &#

12、160;   1、主變壓器容量的選擇：根據(jù)設計手冊，發(fā)電機與變壓器為單元連接式，主變壓器的容量為238.12MVA。 2、型式的選擇：根據(jù)主接線的設計，主變壓器選用雙繞組變壓器；    3、相數(shù)：因為母線電壓等級為220KV，故選用三相變壓器。 故選擇三相雙繞組變壓器，型號為SFPL-240000/220的主變壓器，參數(shù)如表2-1表2-1 型號額定電壓（KV）阻抗電壓 空截電流X/R 高壓側(cè)低壓側(cè)Ud%Io%SFPL-240000/22024242.515.75 1

13、4.00.817.5 三、電氣主接線設計原理分析 3.1電氣主接線的設計原則 應根據(jù)發(fā)電廠和變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經(jīng)濟調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設規(guī)模、輸送電壓等級、進出線回路數(shù)、供電負荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)的線路容量、電氣設備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)劃與要求等條件確定。應滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性的要求。3.2電氣主接線的要求 電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，它反映各設備的作用、連接方式和回路的相互關系。所以，由文獻1可知；它的設計直接關系到全廠電氣設備的選擇、配電裝置的布置，繼電保護、

14、自動裝置和控制方式的確定，對電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行起著決定的作用。概括地說包括以下三個方面： 3.2.1可靠性 在研究主接線可靠性時應重視國內(nèi)外長期運行的實踐經(jīng)驗和其可靠性的定性分析；主接線的可靠性要包括一次部分和相應組成的二次部分在運行中可靠性的綜合，在很大程度上也取決于設備的可靠程度?？煽啃缘木唧w要求在于斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并要保證對一級負荷及全部或大部分二級負荷的供電。主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 1、線路檢修時，是否影響連續(xù)供電； 2、線路、斷路器或母線故障，以及在母線

15、檢修時，造成停電饋線停運的回路多少和停電時間的長短，能否滿足、類負荷對供電的要求； 3、本發(fā)電廠有無全廠停電的可能性； 4、大型機組全部停電，對電力系統(tǒng)特定運行的影響與產(chǎn)生的后果等因素； 5、可靠性的客觀衡量標準是運行實際，故應充分考慮長期積累的運行時間經(jīng)驗； 6、綜合性，因此不僅要考慮一次設備（母線、斷路器、隔離開關、互感器等）的故障率及其對供電的影響，還要考慮繼電器保護等二次設備的故障率及其對供電的影響。 當然，可靠性并不是絕對的，分析和評估主接線的可靠性時，不能脫離發(fā)電廠和變電所在系統(tǒng)中的地位合作用，所以對大、中型發(fā)電廠主接線，除一般定性

16、分析其可靠性外，尚需進行可靠性定量計算。3.2.2靈活性  主接線應滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。在調(diào)度時，應可以靈活地投入和切除發(fā)電機、變壓器和線路，調(diào)配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以及特殊運行方式的系統(tǒng)調(diào)度要求；在檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電；擴建時，可以容易地從初期接線過渡到最終接線。主要有以下幾方面： 1、應能靈活的投入（或切除）一些機組或線路，調(diào)配電源和負荷，能滿足系統(tǒng)在事故，檢修及特殊方式下的調(diào)度要求。 2、能方便的停運斷路器，母線及繼電保護設備進行安全檢修

17、且不影響電力網(wǎng)的正常運行供電。 表3-1優(yōu)點缺點方案一1、供電可靠，通過兩組母線開關的倒閘操作，可以輪流檢修一組母線而不使斷電； 2、調(diào)度靈活性，各個電流或各個回路可以任意分配到某一組上； 3、擴建方便，向雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線的電源負荷的分配。1、 增加一組母線和使每回路增加一組母線隔離開關； 2、當母線故障檢修時，隔離開關作為倒閘操作電器容易誤操作，需要在隔離開關與斷路器之間裝設連鎖裝置。方案二1、可以輪流檢修母線而不致供電中斷； 2、檢修任一回路的母線隔離開關時，只停該回路； 3、母線故障后能迅

18、速恢復供電； 4、調(diào)度靈活；5、檢修任一回路的母線隔離開關，無需中斷其余回路的供電； 6、擴建方便，便于實現(xiàn)。當進出線斷路器檢修時，就要用母聯(lián)斷路器代替旁路斷路器，雙母線變成了單母線，破壞了雙母線固定的鏈接運行方式，增加了進出線回路母線隔離開關的倒閘操作。3、應能容易地從初期過渡到最終接線，在擴建時，一次和二次設備所需要改造很少。3.2.3經(jīng)濟性   要節(jié)省投資，主接線應力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器、避雷器等一次設備；要節(jié)省繼電保護和二次回路不過于復雜，以節(jié)省二次設備和控制電纜；要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設備或輕型電器；

19、主接線設計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少；經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的種類、容量、數(shù)量、要避免因兩次變壓而增加電能損失。 1、投資?。褐鹘泳€應簡單清晰，以節(jié)約斷路器，隔離開關電壓和電流互感器，避雷器等一次設備的投資，要能使控制保護，不過于復雜，以利于運行并節(jié)約二次設備和控制電纜投資，要能限制短路電流，以便合理的選擇電氣設備或輕型電器； 2、占地面積小，主接線要為配電裝置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構架、導線、絕緣子幾安裝費用；  3、電能損失小，主接線要為配電裝置創(chuàng)造條件，經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的型式容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。3.3

20、對原始資料的分析   從原始資料可以知道，本電廠屬于地區(qū)性火力發(fā)電廠，建成后總?cè)萘繛?00MW，建成后與周邊的幾個電廠形成區(qū)域電網(wǎng)。該電廠的發(fā)電容量除了本廠廠用電后剩余的電力向系統(tǒng)供電。出線回路為5回，電壓高，輸送距離遠，因此，本電廠在系統(tǒng)有重要作用。電廠是否安全、可靠運行直接影響該地區(qū)的經(jīng)濟效益，可見該電廠的重要性。3.4擬定可行的主接線方案  3.4.1主接線方案   根據(jù)變壓器的組合方案擬定主接線的初步方案，并依據(jù)對主接線的基本要求，從技術上進行論證各方的優(yōu)、缺點，淘汰了一些較差的方案，保留了兩個技術上相對較

21、好的方案，即雙母線接線和雙母線帶旁路接線，如圖2.1和圖2.2所示。 3.4.2 比較主接線方案比較內(nèi)容如表3-1 經(jīng)分析比較，本廠采用方案一3.5主電路圖四、 電氣設備的選擇 4.1電氣設備選擇概述 由于各種電氣設備的具體工作條件并不完全相同，所以，它們的具體選擇方法也不完全相同，但基本要求是相同的。即，要保證電氣設備可靠的工作，必須按正常工作條件選擇，并按短路情況校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。4.2 電氣設備選擇的一般要求      1、電氣設備選擇的一般原則 

22、;（1）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展。 （2）應按當?shù)丨h(huán)境條件校核。 （3 應力求技術先進和經(jīng)濟合理。 （4） 與正個工程的建設標準應協(xié)調(diào)一致。 （5）同類設備應盡量減少品種。 （6）用新的產(chǎn)品均應有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。4.3 按正常工作條件選擇 4.3.1按額定電壓選擇 電氣設備的額定電壓就是其銘牌上標的線電壓，另外還有規(guī)定允許最高工作電壓，所選電氣設備允許的最高工作電壓不得低于所在電網(wǎng)的最高運行電壓，即 而對于電網(wǎng)，由于系統(tǒng)采取各種調(diào)壓措施，電網(wǎng)的最高運

23、行電壓通常不超過電網(wǎng)額定電壓的10%。4.3.2按額定電流選擇 電氣設備的額定電流是指在額定環(huán)境條件下，電氣設備的長期允許電流。長期允許電流不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流。4.3.3按短路情況校驗 A.短路電流的計算條件： （1）容量與接線 （2）短路和種類 （3）短路計算點 B短路時間的計算 （1）檢驗熱穩(wěn)定的短路計算時間，即計算短路電流熱效應時間。             

24、     式中:后備繼電保護動作時間            斷路器全斷開時間 五、應用場合5.1、線路變電所組接線線路變壓器組接線便是線路和變壓器直接相連，是一種最簡略的接線要領。線路變壓器組接線的好處是斷路器少，接線簡略，造價省。相應220kV接納線路變壓器組，110kV宜接納單母分段接線，正常分段斷路器打開運行，對限定短路電流結(jié)果顯著，較得當于110kV開環(huán)運行的網(wǎng)架。但其可靠性相對較差，線路妨礙檢修停運時，變壓

25、器將被迫停運，對變電所的供電負荷影響較大。其較得當用于正常二運一備的城區(qū)中間變電所，如上海中間城區(qū)就有接納。5.2、橋形接線橋形接線接納4個回路3臺斷路器和6個隔離開關，是接線制止路器數(shù)量較少。也是投資較省的一種接線要領。根據(jù)橋形斷路器的位置又可分為內(nèi)橋和外橋兩種接線。由于變壓器的可靠性宏大于線路，因此中應用較多的為內(nèi)橋接線。若為了在檢修斷路器時不影響和變壓器的正常運行，偶然在橋形外附設一組隔離開關，這就成了長期開環(huán)運行的四邊形接線。5.3、多角形接線多角形接線便是將斷路器和隔離開關相互連接，且每一臺斷路器兩側(cè)都有隔離開關，由隔離開關之間送出回路。多角形接線所用配置少，投資省，運行的機動性和可

26、靠性較好。正常環(huán)境下為雙重連接，任何一臺斷路器檢修都不影響送電，由于沒有母線，在連接的任一部門妨礙時，對電網(wǎng)的運行影響都較小。其最緊張的缺點是回路數(shù)受到限定，因為當環(huán)形接線中有一臺斷路器檢修時就要開環(huán)運行，此時當別的回路產(chǎn)生妨礙就要造成兩個回路停電，擴大了妨礙停電范疇，且開環(huán)運行的時間愈長，這一缺點就愈大。環(huán)中的斷路器數(shù)量越多，開環(huán)檢修的機遇就越大，所一樣平常只采四角（邊）形接線和五角形接線，同時為了可靠性，線路和變壓器接納對角連接原則。四邊形的掩護接線比力龐大，一。二次回路倒換操作較多。5.4、單母線分段接線單母線分段接線便是將一段母線用斷路器分為兩段，它的好處是接線簡略，投資省，操作方便；

27、缺點是母線妨礙或檢修時要造成部門回路停電。5.5、母線接線雙母線接線便是將事情線。電源線和出線議決一臺斷路器和兩組隔離開關連接到兩組（一次/二次）母線上，且兩組母線都是事情線，而每一回路都可議決母線團結(jié)斷路器并列運行。與單母線相比，它的好處是供電可靠性大，可以輪番檢修母線而不使供電制止，當一組母線妨礙時，只要將妨礙母線上的回路倒換到另一組母線，就可敏捷光復供電，別的還具有調(diào)治。擴建。檢修方便的好處；其缺點是每一回路都增長了一組隔離開關，使配電裝置的構架及占地面積。投資費用都相應增長；同時由于配電裝置的龐大，在變化運行要領倒閘操作時容易產(chǎn)生誤操作，且不宜實現(xiàn)自動化；尤其當母線妨礙時，須短時切除較

28、多的電源和線路，這對特別緊張的大型發(fā)電廠和變電站是不容許的。5.6、母線帶旁路接線雙母線帶旁路接線便是在雙母線接線的根本上，增設旁路母線。其特點是具有雙母線接線的好處，當線路（主變壓器）斷路器檢修時，仍有連續(xù)供電，但旁路的倒換操作比力龐大，增長了誤操作的機遇，也使掩護及自動化體系龐大化，投資費用較大，一樣平常為了節(jié)省斷路器及配置隔絕，當出線到達5個回路以上時，才增設專用的旁路斷路器，出線少于5個回路時，則接納母聯(lián)兼旁路或旁路兼母聯(lián)的接線要領。5.7、母線分段帶旁路接線雙母線分段帶旁路接線便是在雙母線帶旁路接線的根本上，在母線上增設分段斷路器，它具有雙母線帶旁路的好處，但投資費用較大，占用配置隔絕較多，一樣平常接納此種接線的原則為：（1）當配置連接的出入線總數(shù)為1216回時，在一組母線上設置分段斷路器；（2）當配置連接的出入線總數(shù)為17回及以上時，在兩組母線上設置分段斷器。5.8、3/2（4/3）斷路器接線 3/2（4/3）斷路器接線便是在每3（4）個斷路器中間送出2（3）回回路，一樣平常只用于500kV（或緊張220kV）電網(wǎng)的母線主接線。它的緊張好處是：(1）運行調(diào)治機動，正常時兩條母線和全部斷路器