火電廠電氣部分設(shè)計(jì).

1、發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)設(shè) 計(jì)題目火力發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師 院（系、部）專(zhuān)業(yè)班級(jí) 學(xué)號(hào)姓名 日期 課程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分模板課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)期2012/2013 第一學(xué)期姓名專(zhuān)業(yè)班級(jí)課程名稱(chēng)發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)題目火力發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)分項(xiàng)目、一優(yōu)良中及格不及格設(shè) 計(jì) 表 現(xiàn)1.設(shè)計(jì)態(tài)度非常認(rèn)真認(rèn)真較認(rèn)真一般不認(rèn)真2.設(shè)計(jì)紀(jì)律嚴(yán)格遵守遵守基本遵守少量違反嚴(yán)重違反3.獨(dú)立工作能力強(qiáng)較強(qiáng)能獨(dú)立設(shè)計(jì) 完成基本獨(dú)立設(shè) 計(jì)完成不能獨(dú)立設(shè) 計(jì)完成4.上交設(shè)計(jì)時(shí)間提早或按時(shí)按時(shí)遲交半天遲交一天遲交一天以 上設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)5.設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)思路清 晰，結(jié)構(gòu)方案 良好，設(shè)計(jì)參 數(shù)選擇正確， 條理清楚

2、，內(nèi) 容完整，結(jié)果 正確設(shè)計(jì)思路清 晰，結(jié)構(gòu)方案 合理，設(shè)計(jì)參 數(shù)選擇正確， 條理清楚，內(nèi) 容較完整，極 少量錯(cuò)誤設(shè)計(jì)思路較 清晰，結(jié)構(gòu)方 案基本合理，設(shè)計(jì)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(cuò)誤設(shè)計(jì)思路基 本清晰，結(jié)構(gòu) 方案基本合 理，設(shè)計(jì)參數(shù) 選擇基本正 確，調(diào)理清 楚，內(nèi)容基本 完整，有些錯(cuò) 誤設(shè)計(jì)思路不 清晰，結(jié)構(gòu)方 案不合理，關(guān) 鍵設(shè)計(jì)參數(shù) 選擇有錯(cuò)誤， 調(diào)理清楚，內(nèi) 容不完整，有 明顯錯(cuò)誤6.設(shè)計(jì)書(shū)寫(xiě)、字體、 排版規(guī)范、整潔、 有條理，排版 很好較規(guī)范、整 潔、有條理， 個(gè)別排版有 問(wèn)題基本規(guī)范、整 潔、有條理， 個(gè)別排版有 問(wèn)題基本規(guī)范、整 潔、有條理， 排版

3、有問(wèn)題 較多不規(guī)范、不整 潔、無(wú)條理， 排版有問(wèn)題 很大7.封面、目錄、參 考文獻(xiàn)完整較完整基本完整缺項(xiàng)較多不完整圖 紙8.繪圖效果很出色較出色一般較差很差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(biāo)準(zhǔn)符合標(biāo)準(zhǔn)較符合標(biāo)準(zhǔn)基本符合標(biāo) 準(zhǔn)個(gè)別不符合 標(biāo)準(zhǔn)完全不符合 標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定說(shuō)明：不及格標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)內(nèi)容一項(xiàng)否決制，即5為不及格，整個(gè)設(shè)計(jì)不及格，其他 4項(xiàng)否決；優(yōu)、良、中、及格標(biāo)準(zhǔn)：以設(shè)計(jì)內(nèi)容為主體，其他項(xiàng)超過(guò)三分之一為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，否則評(píng)定為下一等級(jí)； 如優(yōu)秀評(píng)定，設(shè)計(jì)內(nèi)容要符合 5，其余九項(xiàng)要有4項(xiàng)符合才能評(píng)定為優(yōu)，否則評(píng)定為良好，以此類(lèi)推。最終成績(jī):評(píng)定教師簽字:發(fā)電廠電氣部分課程

4、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)題目火力發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)所提供的某火力發(fā)電廠原始資料（詳見(jiàn)附1），完成以下設(shè)計(jì)任務(wù)：1. 對(duì)原始資料的分析2. 主接線方案的擬定3. 方案的經(jīng)濟(jì)比較4. 主接線最終方案的確定三、設(shè)計(jì)計(jì)劃本課程設(shè)計(jì)時(shí)間為一周，具體安排如下：第 1 天：查閱相關(guān)材料，熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)第 2 3 天：分析原始資料，擬定主接線方案第 4 天：方案的經(jīng)濟(jì)比較第 5 6 天：繪制主接線方案圖，整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第 7 天：答辯四、設(shè)計(jì)要求1. 設(shè)計(jì)必須按照設(shè)計(jì)計(jì)劃按時(shí)完成2. 設(shè)計(jì)成果包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（模板及格式要求詳見(jiàn)附 2 和附 3）一份、主接線方案圖（A3） 一張3. 答辯時(shí)本人務(wù)必到場(chǎng)

5、指 導(dǎo) 教師：教研室主任：時(shí)間： 2013 年 1 月 13 日設(shè)計(jì)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(jī)4臺(tái)，分別為供熱式機(jī)組2 50MW ( Un = 10.5kV), 凝汽式機(jī)組2 x 300MW( Un = 15.75kV)，廠用電率6%,機(jī)組年利用小時(shí)Tmax = 6500h。系統(tǒng)規(guī)劃部門(mén)提供的電力負(fù)荷及與電力系統(tǒng)連接情況資料如下：10.5kV電壓級(jí)最大負(fù)荷23.93MW，最小負(fù)荷18.93MW，cos = 0.8，電纜饋線10 回；(2) 220kV電壓級(jí)最大負(fù)荷253.93MW，最小負(fù)荷203.93MW，cos= 0.85,架空線5 回；(3) 500kV電

6、壓級(jí)與容量為3500MW的電力系統(tǒng)連接，系統(tǒng)歸算到本電廠500kV母線上的電抗標(biāo)么值xs* = 0.021 (基準(zhǔn)容量為100MVA)，500kV架空線4回，備用線1回。二、主要內(nèi)容1. 對(duì)原始資料的分析2. 主接線方案的擬定(1) 10kV電壓級(jí)220kV電壓級(jí)(3) 500kV電壓級(jí)3. 方案的經(jīng)濟(jì)比較(1) 計(jì)算一次投資(2) 計(jì)算年運(yùn)行費(fèi)4. 主接線最終方案的確定電氣主接線是發(fā)電廠、變電站電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)， 它直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。電氣主接線又稱(chēng)為電氣一次接線，它是將電氣 設(shè)備以規(guī)定的圖形和文字符號(hào)，按電能生產(chǎn)、傳輸、分配順及相關(guān)要求繪制的單

7、相接線圖 主接線代表了發(fā)電廠或變電站高電壓、大電流的電氣主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重 要組成部分。它直接影響電力生產(chǎn)運(yùn)行的可靠性、靈活性，同時(shí)對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝 置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式等諸多方面都有決定性的關(guān)系。因此，主接線設(shè) 計(jì)必須經(jīng)過(guò)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的充分論證比較，綜合考慮各個(gè)方面的影響因素，最終得到實(shí)際工 程確認(rèn)的最佳方案，滿(mǎn)足電氣主接線可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的基本要求。關(guān)鍵字：電氣主接線；設(shè)計(jì)；可靠性；靈活性；經(jīng)濟(jì)性。1 前言 . 12 對(duì)原始資料的分析 . 23 主接線方案的擬定 . 23.1 10kV電壓級(jí) 23.2 220kV 電壓級(jí) 33.3 500kV 電壓級(jí)

8、 34 方案的經(jīng)濟(jì)比較 44.1 計(jì)算一次投資 44.2 計(jì)算年運(yùn)行費(fèi) 45 主接線最終方案的確定 46 結(jié)論 77 參考文獻(xiàn) 8火力發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計(jì)1刖言電氣主接線的設(shè)計(jì)是發(fā)電廠或變電站電氣設(shè)計(jì)的主體。它與電力系統(tǒng)、電廠動(dòng)能參熟、 基本原始資料以及電廠運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求等密切相關(guān)，并對(duì)電氣設(shè)備選擇和布置， 繼電保護(hù)和控制方式都有較大的影響。因此，設(shè)計(jì)主接線必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠或變 電站的具體情況，全面分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系，經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比 較，合理選擇主接線方案。本次設(shè)計(jì)是對(duì)某火力發(fā)電廠的主接線設(shè)計(jì)，根據(jù)原始資料及相關(guān)參數(shù)分析，考慮電氣 主接線的基本要求，進(jìn)

9、行方案的經(jīng)濟(jì)比較，電氣主接線的形式的比較，進(jìn)行正確的主接線 設(shè)計(jì)，并計(jì)算一次投資和年運(yùn)行費(fèi)用。102對(duì)原始資料的分析1) 工程情況：發(fā)電廠的運(yùn)行方式及年利用小時(shí)，都直接影響著主接線設(shè)計(jì)。一般，承擔(dān)基荷為主的電廠年利用小時(shí)數(shù)在 5000h以上；承擔(dān)腰荷煩人發(fā)電廠在 3000-5000h;承 擔(dān)峰荷的發(fā)電廠在3000h以下。設(shè)計(jì)內(nèi)容中火力發(fā)電廠的年利用小時(shí)為65005000h。設(shè)計(jì)電廠的容量：2X50+ 2X300=700MW，本設(shè)計(jì)中是火電廠，所以?xún)?yōu)先承擔(dān)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) X100%=16.7%,超過(guò) 系統(tǒng)檢修備用容量8%-15%，也

10、超過(guò)了事故備用容量10%的限額。綜上，在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)應(yīng)以供電可靠性為主選擇接線形式。從負(fù)荷特點(diǎn)及電壓等級(jí)可知，10kV電壓等級(jí)上的地方負(fù)荷容量不大，共有 10回電纜 饋線，與50MW 的機(jī)端電壓相等，采用直饋線為宜。300MW 發(fā)電機(jī)組的出口電壓為15.75kV，既無(wú)直配負(fù)荷，又無(wú)特殊的要求，應(yīng)該采用單元接線的形式，可以節(jié)省價(jià)格昂貴 的發(fā)電機(jī)出口短路器，又利于配電裝置的布置；220kV電壓級(jí)出線回路數(shù)為5回，為了保證檢修出線短路器不致對(duì)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(qiáng)聯(lián)系形式并送出本廠最大可能得電力為700 18.93 203.93 700 X 6%

11、=435.14MW。可見(jiàn)，該廠500kV級(jí)的接線對(duì)可靠性要求很高。3主接線方案的擬定3.1 10kV電壓級(jí)單母線接線適用于小容量發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)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(shè)計(jì)中10KV電壓級(jí)上接有50MW的 供熱機(jī)組，遠(yuǎn)大于12MW，應(yīng)確定為雙母線分段接線形式。2臺(tái)50MW機(jī)組分別接在兩段 母線上，剩余功率通過(guò)主變壓器送往高一級(jí)電壓220kV。2臺(tái)50MW機(jī)組接于10kV母線上，有較大的短路電流，應(yīng)在分段處加裝母線電抗器，各條電纜饋線上裝設(shè)出線電抗器。 選擇變壓器時(shí)，應(yīng)保證當(dāng)接在發(fā)電機(jī)母線上的最大一臺(tái)機(jī)組檢修或者因供熱機(jī)組熱負(fù)荷變 動(dòng)而

12、需限制本廠輸出功率時(shí)，發(fā)電機(jī)母線上最大負(fù)荷的需要。設(shè)計(jì)內(nèi)容中10kV電壓的最大負(fù)荷為23.93MW，遠(yuǎn)小于100MW發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量，即使在發(fā)電機(jī)檢修或升壓變壓器檢修的情況下，也可保證該電壓等級(jí)負(fù)荷要求，因而10kV電壓級(jí)與220kV電壓之間按弱聯(lián)系考慮，只裝設(shè)1臺(tái)主變壓器。3.2 220kV電壓級(jí)出線回路數(shù)為5回，為了使其出現(xiàn)斷路器檢修時(shí)不停電，應(yīng)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，以保證供電的可靠性和靈活性。其進(jìn)線從10kV送來(lái)剩余容量 2X 50- ( 100X 6%)+23.93=70.07MW,不能滿(mǎn)足 220kV 最大負(fù)荷 253.93MW 的 要求。因此，采用

13、1臺(tái)300MW機(jī)組按照發(fā)電機(jī)一變壓器單元接線形式接至220kV母線上，其剩余容量或機(jī)組檢修時(shí)不足容量由聯(lián)絡(luò)變壓器與500kV接線連接，彼此之間相互交換功率。3.3 500kV電壓級(jí)500kV負(fù)荷容量大，其主接線是本廠向系統(tǒng)輸送功率的主要接線方式，為保證可靠性，可能有多種接線方式，經(jīng)定性分析篩選后，可以選用的方案有雙母線帶旁路母線接線和一 臺(tái)半斷路器接線，通過(guò)聯(lián)絡(luò)變壓器與 220kV連接，并通過(guò)一臺(tái)三繞組變壓器聯(lián)系 220kV和 10kV電壓，以提高可靠性，一臺(tái)300MV機(jī)組與變壓器構(gòu)成單元接線，直接將功率送到500kV 電力系統(tǒng)。因此，通過(guò)以上組合，共有4種可能的接線方案。方案1為220kV側(cè)

14、采用雙母線帶旁路母線接線，500kV側(cè)采用一臺(tái)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(tái)半斷路器接線。通過(guò)篩選，分析，方案3所用的設(shè)備比其它幾種的多，500kV采用雙母線分段接線與 一臺(tái)半斷路器接線相比，經(jīng)濟(jì)上也無(wú)優(yōu)勢(shì)，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的可靠性與靈活性不夠高，所以保留前兩種可能的接線方案。4方案的經(jīng)濟(jì)比較采用最小費(fèi)用法對(duì)擬定的兩

15、個(gè)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，兩方案中的相同部分不參與比較計(jì) 算，只對(duì)相異部分進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算內(nèi)容包括一次投資、年運(yùn)行費(fèi)。4.1計(jì)算一次投資(1) 綜合總投資的計(jì)算式為100I。一主體設(shè)備的綜合投資，包括變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備、母線、配電裝置及明顯的增修橋梁、公路和拆遷等費(fèi)用。a 不明顯的附加費(fèi)用比例系數(shù)，如基礎(chǔ)加工、電纜溝道開(kāi)挖費(fèi)用等。220kV系統(tǒng)取70,110kV 取 90。方案1參與比較部分的設(shè)備折算到施工年限的總投資為6954.7萬(wàn)元，方案2參與比較部分的設(shè)備折算到施工年限的總投資為6720.4萬(wàn)元。4.2計(jì)算年運(yùn)行費(fèi)火電廠使用年限按n=25年，電力行業(yè)預(yù)期投資回報(bào)率i=0.1 ,則方案1的年費(fèi)用為一

16、 i(1 +i n 0 1(1 +0 1 f5AC1 = lm | n+Cm =6954.7 I0 1 0,+1016.29 = 1781.3(萬(wàn)元)|_(1 +i $ -1一|_(1+0.1-1一同理，在計(jì)算出第2方案的折算年總投資及年運(yùn)行費(fèi)用之后，可得到方案2的年費(fèi)用為AC2 = 1638.4 萬(wàn)兀。5主接線最終方案的確定通常，經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)比較計(jì)算，求得年費(fèi)用AC最小方案者，即為經(jīng)濟(jì)上最優(yōu)方案；然而， 主接線最終方案的確定還必須從可靠性、靈活性等多方面綜合評(píng)估，包括大型電廠、變電 站對(duì)主接線可靠性若干指標(biāo)的定量計(jì)算，最后確定最終方案。通過(guò)經(jīng)濟(jì)計(jì)算，方案2占優(yōu)勢(shì)。但本設(shè)計(jì)中可靠性指標(biāo)占有重要地位

17、，所以，必須進(jìn) 行可靠性比較。10k V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(tái)半斷路器接線：220kV側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線，雙母線接線的供電可靠性高，通過(guò)兩組母線隔 離開(kāi)關(guān)的倒換操作，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的回路斷路器工作，使該回路不致停電；各個(gè)電源和各回路負(fù)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(yùn)行可靠，運(yùn)行時(shí)，兩組母線和同一串的3個(gè)斷路器都投入工作，稱(chēng)為完整串運(yùn)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

18、電；甚至于兩組母線同時(shí)故障的極端情況下，功率仍能繼續(xù)傳送。方案1的可靠性非常高。如圖5.1所示。圖5.1設(shè)計(jì)的火電廠主接線方案1示意圖sookV30OMW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(tái)斷路器時(shí)，由旁路斷路器代替 需要檢修的斷路器工作，可靠性較高，但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(tái)半斷路器的可靠性相比都很高，但是經(jīng) 濟(jì)上不占優(yōu)勢(shì)。所以比較起來(lái)，方案 2的可靠性與靈活性沒(méi)有方案1的好。綜合可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)，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(tái)半斷路器接線6結(jié)論電氣主接線是發(fā)電廠、變電站電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。在進(jìn)行電氣主接線