火電廠電氣部分設計

發(fā)電廠電氣部分課程設計設計題目火力發(fā)電廠電氣主接線設計指導教師院（系、部）專業(yè)班級學號姓名日期課程設計標準評分模板

課程設計成績評定表學期2012/2013第一學期姓名專業(yè)班級課程名稱發(fā)電廠電氣部分設計題目火力發(fā)電廠電氣主接線設計^^一成績評分項目優(yōu)良中及格不及格設計表現(xiàn)1、設計態(tài)度非常認真認真較認真不認真2、設計紀律嚴格遵守遵守基本遵守少量違反嚴重違反3、獨立工作能力強較強能獨立設計完成基本獨立設計完成不能獨立設計完成4、上交設計時間提早或按時按時遲交半天遲交一天遲交一天以上設計說明書5、設計內(nèi)容設計思路清晰，結(jié)構(gòu)方柔良好,設計參數(shù)選擇正確，條理清楚，內(nèi)容完整，結(jié)果正確設計思路清晰，結(jié)構(gòu)方柔合理，設計參數(shù)選擇正確，條理清楚，內(nèi)容較完整，極少量錯誤設計思路較清B,結(jié)構(gòu)方案基本合理，設計參數(shù)選擇基本正確，調(diào)理清楚，內(nèi)容基本完整，有少量錯誤設計思路基本清晰，結(jié)構(gòu)方案基本合理，設計參數(shù)選擇基本正確，調(diào)理清楚，內(nèi)容基本完整，有些錯誤設計思路不清晰，結(jié)構(gòu)方案不合理，關鍵設計參數(shù)選擇宿錯誤,調(diào)理清楚，內(nèi)容不完整，有明顯錯誤6、設計書寫、字體、排版規(guī)范、整潔、有條理，排版較規(guī)范、整潔、有條理，基本規(guī)范、整潔、有條理，基本規(guī)范、整潔、有條理,不規(guī)范、不整潔、無條理,很好個別排版有問題個別排版有問題排版有問題較多排版有問題很大7、封面、目錄、參考文獻完整較完整基本完整缺項較多不完整圖紙8、繪圖效果很出色較出色較差很差9、布局合理、美觀較合理基本合理有些混亂布局混亂10、繪圖工程標準符合標準較符合標準基本符合標準個別不符合標準完全不符合標準評定說明：不及格標準：設計內(nèi)容一項否決制,即5為不及格,整個設計不及格,其她4項否決；優(yōu)、良、中、及格標準：以設計內(nèi)容為主體，其她項超過三分之一為評定標準，否則評定為下一等級；如優(yōu)秀評定，設計內(nèi)容要符合5,其余九項要有4項符合才能評定為優(yōu)，否則評定為良好，以此類推。最終成績：評定教師簽字：發(fā)電廠電氣部分課程設計任務書一、設計題目火力發(fā)電廠電氣主接線設計二、設計任務根據(jù)所提供得某火力發(fā)電廠原始資料（詳見附1）,完成以下設計任務1、對原始資料得分析2、主接線方案得擬定3、方案得經(jīng)濟比較4、主接線最終方案得確定三、設計計劃本課程設計時間為一周，具體安排如下：第1天:查閱相關材料，熟悉設計任務第2~3天:分析原始資料，擬定主接線方案第4天:方案得經(jīng)濟比較第5~6天:繪制主接線方案圖，整理設計說明書第7天:答辯四、設計要求1、設計必須按照設計計劃按時完成設計成果包括設計說明書(模板及格式要求詳見附2與附3)一份、主接線方案圖(A3)一張答辯時本人務必到場指導教師:教研室主任:時間:2013年1月13日設計原始數(shù)據(jù)及主要內(nèi)容一、原始數(shù)據(jù)某火力發(fā)電廠原始資料如下：裝機4臺，分別為供熱式機組250MW(Un=10、5kV),凝汽式機組2300MW(Un=15、75kV),廠用電率6%,機組年利用小時Tmax=6500h。系統(tǒng)規(guī)劃部門提供得電力負荷及與電力系統(tǒng)連接情況資料如下:10、5kV電壓級最大負荷23、93MW,最小負荷18、93MW,cos=0、8,電纜饋線10回;220kV電壓級最大負荷253、93MW,最小負荷203、93MW,cos=0、85,架空線5回;500kV電壓級與容量為3500MW得電力系統(tǒng)連接，系統(tǒng)歸算到本電廠500kV母線上得電抗標么值xS*=0、021(基準容量為100MVA),500kV架空線4回,備用線1回。二、主要內(nèi)容對原始資料得分析主接線方案得擬定10kV電壓級220kV電壓級500kV電壓級方案得經(jīng)濟比較計算一次投資計算年運行費主接線最終方案得確定電氣主接線就是發(fā)電廠、變電站電氣設計得首要部分，也就是構(gòu)成電力系統(tǒng)得主要環(huán)節(jié)，它直接影響著整個系統(tǒng)得安全與經(jīng)濟運行。電氣主接線又稱為電氣一次接線，它就是將電氣設備以規(guī)定得圖形與文字符號，按電能生產(chǎn)、傳輸、分配順及相關要求繪制得單相接線圖。主接線代表了發(fā)電廠或變電站高電壓、大電流得電氣主體結(jié)構(gòu)，就是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)得重要組成部分。它直接影響電力生產(chǎn)運行得可靠性、靈活性，同時對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置與控制方式等諸多方面都有決定性得關系。因此，主接線設計必須經(jīng)過技術與經(jīng)濟得充分論證比較，綜合考慮各個方面得影響因素，最終得到實際工程確認得最佳方案，滿足電氣主接線可靠性、靈活性、經(jīng)濟性得基本要求。關鍵字:電氣主接線；設計;可靠性；靈活性;經(jīng)濟性。目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1前言12對原始資料得分析13主接線方案得擬定23、110kV電壓級23、2220kV電壓級23、3500kV申，壓級2\o"CurrentDocument"4方案得經(jīng)濟比較34、1計算一次投資34、2計算年運行費35主接線最終方案得確定4\o"CurrentDocument"6結(jié)論7\o"CurrentDocument"7參考文獻81前言電氣主接線得設計就是發(fā)電廠或變電站電氣設計得主體。它與電力系統(tǒng)、電廠動能參熟、基本原始資料以及電廠運行可靠性、經(jīng)濟性得要求等密切相關,并對電氣設備選擇與布置,繼電保護與控制方式都有較大得影響。因此,設計主接線必須結(jié)合電力系統(tǒng)與發(fā)電廠或變電站得具體情況,全面分析有關影響因素,正確處理它們之間得關系,經(jīng)過技術、經(jīng)濟比較,合理選擇主接線方案。本次設計就是對某火力發(fā)電廠得主接線設計,根據(jù)原始資料及相關參數(shù)分析,考慮電氣主接線得基本要求,進行方案得經(jīng)濟比較,電氣主接線得形式得比較,進行正確得主接線設計,并計算一次投資與年運行費用。對原始資料得分析1)工程情況:發(fā)電廠得運行方式及年利用小時,都直接影響著主接線設計。一般,承擔基荷為主得電廠年利用小時數(shù)在5000h以上；承擔腰荷煩人發(fā)電廠在30005000h承擔峰荷得發(fā)電廠在3000h以下。設計內(nèi)容中火力發(fā)電廠得年利用小時為6500>5000h。設計電廠得容量:2>50+2>^00=700MW,本設計中就是火電廠，所以優(yōu)先承擔基荷。2)電力系統(tǒng)情況：電廠容量占系統(tǒng)總?cè)萘繛?00/(3500+700)100%=16、7%,超過系統(tǒng)檢修備用容量8%15%,也超過了事故備用容量10%得限額。綜上,在設計電氣主接線時應以供電可靠性為主選擇接線形式。從負荷特點及電壓等級可知,10kV電壓等級上得地方負荷容量不大,共有10回電纜饋線,與50MW得機端電壓相等,采用直饋線為宜。300MW發(fā)電機組得出口電壓為15、75kV,既無直配負荷,又無特殊得要求,應該采用單元接線得形式,可以節(jié)省價格昂貴得發(fā)電機出口短路器,又利于配電裝置得布置;220kV電壓級出線回路數(shù)為5回,為了保證檢修出線短路器不致對該回路停電,采用帶旁路母線形式為宜;500kV與系統(tǒng)有4回饋線,呈強聯(lián)系形式并送出本廠最大可能得電力為700—18、93—203、93—700X6%=435、14MW?？梢?，該廠500kV級得接線對可靠性要求很高。3主接線方案得擬定、110kV電壓級單母線接線適用于小容量發(fā)電廠得發(fā)電機電壓配電裝置,一般每段母線上所接發(fā)電容量為12MW左右,每段母線上出線不多于5回。本設計中10KV電壓級上接有50MW得供熱機組，遠大于12MW,應確定為雙母線分段接線形式。2臺50MW機組分別接在兩段母線上,剩余功率通過主變壓器送往高一級電壓220kV。2臺50MW機組接于10kV母線上,有較大得短路電流,應在分段處加裝母線電抗器,各條電纜饋線上裝設出線電抗器。選擇變壓器時,應保證當接在發(fā)電機母線上得最大一臺機組檢修或者因供熱機組熱負荷變動而需限制本廠輸出功率時,發(fā)電機母線上最大負荷得需要。設計內(nèi)容中10kV電壓得最大負荷為23、93MW,遠小于100MW發(fā)電機組裝機容量，即使在發(fā)電機檢修或升壓變壓器檢修得情況下,也可保證該電壓等級負荷要求,因而10kV電壓級與220kV電壓之間按弱聯(lián)系考慮,只裝設1臺主變壓器。3、2220kV電壓級出線回路數(shù)為5回,為了使其出現(xiàn)斷路器檢修時不停電,應該采用單母線分段帶旁路母線接線或雙母線帶旁路母線接線,以保證供電得可靠性與靈活性。其進線從10kV送來剩余容量2X50—[(100X6%)+23、93]=70、07MW,不能滿足220kV最大負荷253、93MW得要求。因此,采用1臺300MW機組按照發(fā)電機—變壓器單元接線形式接至220kV母線上,其剩余容量或機組檢修時不足容量由聯(lián)絡變壓器與500kV接線連接,彼此之間相互交換功率。3、3500kV電壓級500kV負荷容量大,其主接線就是本廠向系統(tǒng)輸送功率得主要接線方式,為保證可靠性,可能有多種接線方式,經(jīng)定性分析篩選后,可以選用得方案有雙母線帶旁路母線接線與一臺半斷路器接線,通過聯(lián)絡變壓器與220kV連接,并通過一臺三繞組變壓器聯(lián)系220kV與10kV電壓，以提高可靠性，一臺300MW機組與變壓器^^成單元接線，直接將功率送到500kV電力系統(tǒng)。因此，通過以上組合，共有4種可能得接線方案。方案1為220kV側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線，500kV側(cè)采用一臺半斷路器接線；方案2為220kV側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線，500kV側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線；方案3為220kV側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線，500kV側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線；方案4為220kV側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線，500kV側(cè)采用一臺半斷路器接線。通過篩選，分析，方案3所用得設備比其它幾種得多，500kV采用雙母線分段接線與一臺半斷路器接線相比，經(jīng)濟上也無優(yōu)勢，且占地面積大；而方案4中220kV側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線得可靠性與靈活性不夠高，所以保留前兩種可能得接線方案。4方案得經(jīng)濟比較采用最小費用法對擬定得兩個方案進行經(jīng)濟比較，兩方案中得相同部分不參與比較計算，只對相異部分進行計算。計算內(nèi)容包括一次投資、年運行費。4、1計算一次投資(1)綜合總投資得計算式為一主體設備得綜合投資，包括變壓器、開關設備、母線、配電裝置及明顯得增修橋梁、公路與拆遷等費用。一不明顯得附加費用比例系數(shù)，如基礎加工、電纜溝道開挖費用等。220kV系統(tǒng)取70,110kV取90。方案1參與比較部分得設備折算到施工年限得總投資為6954、7萬元，方案2參與比較部分得設備折算到施工年限得總投資為6720、4萬元。4、2計算年運行費火電廠使用年限按n=25年，電力行業(yè)預期投資回報率i=0、1,則方案1得年費用為i1in?0.110.125AC1Imn一Cm6954.71016.291781.3萬兀1i110.11,在計算出第2方案得折算年總投資及年運行費用之后,可得到方案2得年費用為萬元。5主接線最終方案得確定通常,經(jīng)過經(jīng)濟比較計算,求得年費用AC最小方案者,即為經(jīng)濟上最優(yōu)方案;然而,主接線最終方案得確定還必須從可靠性、靈活性等多方面綜合評估,包括大型電廠、變電站對主接線可靠性若干指標得定量計算,最后確定最終方案。通過經(jīng)濟計算,方案2占優(yōu)勢。但本設計中可靠性指標占有重要地位,所以,必須進行可靠性比較。10kV側(cè)：兩種方案均采用雙母線分段式接線方案1:220kV側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線,500kV側(cè)采用一臺半斷路器接線:220kV側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線,雙母線接線得供電可靠性高,通過兩組母線隔離開關得倒換操作,可以檢修一組母線而不致使供電中斷,雙母線可以帶旁路母線,用旁路斷路器替代檢修中得回路斷路器工作,使該回路不致停電;各個電源與各回路負荷可以任一分配到某一組母線上,靈活性很高;500KV采用3/2斷路器接線方式,運行可靠,運行時,兩組母線與同一串得3個斷路器都投入工作,稱為完整串運行,任一母線故障或檢修,均不致停電,任一斷路器檢修也不引起停電;甚至于兩組母線同時故障得極端情況下,功率仍能繼續(xù)傳送。方案1得可靠性非常高。如圖5、1所示。

圖5、1設計得火電廠主接線方案1示意圖方案2:220kV側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線,500kV側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線；220kV側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線，檢修任一臺斷路器時，由旁路斷路器代替需要檢修得斷路器工作，可靠性較高，但就是靈活性卻不如雙母線接線；500kV側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線，與一臺半斷路器得可靠性相比都很高，但就是經(jīng)濟上不占優(yōu)勢。所以比較起來，方案2得可靠性與靈活性沒有方案1得好。綜合可靠性、靈活性、經(jīng)濟性得指標，確定方案1為最終方案，即220kV側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線,500kV側(cè)采用一臺半斷路器接線6結(jié)論電氣主接線就是發(fā)電廠、變電站電氣設計得首要部分，也就是構(gòu)成電力系統(tǒng)得主要環(huán)節(jié)。在進行電氣主接線得設計時，要