火力發(fā)電廠電氣接線設(shè)計(jì)

1、4x200MW火力發(fā)電廠電氣部分及繼電保護(hù)設(shè)計(jì)摘 要 本文通過(guò)對(duì)原始資料的分析，了解本廠的具體情況及其在系統(tǒng)申的地位，作用:依據(jù)可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性，對(duì)電氣主接線進(jìn)行分析，從而選擇最適合本廠情況的主掃線方案，為選擇最適合的電器設(shè)備及繼電保護(hù)裝置進(jìn)行了短路電流保護(hù)的配置及整定，從面滿足可靠、靈敏、快速且有選擇的要求。 關(guān)鍵詞:電氣主接線 電氣設(shè)備 繼電保護(hù)目 錄緒 論第一章 電氣主接線設(shè)計(jì)11 原始資料分析12主接線方案的確定第二章 主設(shè)備的選擇第三章 發(fā)電機(jī)變壓器及發(fā)一變組保護(hù)方式的選擇及整定第四章 短路計(jì)算第五章 全廠繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置配置 緒 論一·設(shè)計(jì)在工程建設(shè)中的作用 設(shè)計(jì)

2、是工程建設(shè)的重要組成部分，是先進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的組帶。合理的設(shè)計(jì)對(duì)工程建設(shè)的工期、質(zhì)量、投資費(fèi)用以及投產(chǎn)的運(yùn)行安全和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益起著決定性的作用。 設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是，在工程建設(shè)中貫徹國(guó)家的基本建設(shè)方針和技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，做出切合實(shí)際，安全適用、技術(shù)先進(jìn)、綜合經(jīng)濟(jì)效益好的設(shè)計(jì)，有效地為電力建設(shè)服務(wù)。二·設(shè)計(jì)工作應(yīng)遵循的度原則 (1)遵守國(guó)家得法律、法規(guī)，貫徹執(zhí)行國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策和基本建設(shè)程序，特別應(yīng)貫徹執(zhí)行提高綜合經(jīng)濟(jì)效益和促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的方針。 （2）要運(yùn)用系統(tǒng)工程的方法從全局出發(fā)，正確處理中央與地方、工業(yè)與農(nóng)業(yè)、沿海與內(nèi)地、城市與鄉(xiāng)村、遠(yuǎn)期與近期、平時(shí)與戰(zhàn)時(shí)，技改與新建、生產(chǎn)

3、與生活、安全與經(jīng)濟(jì)等方面的關(guān)系。 （3）要根據(jù)國(guó)家規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)與有關(guān)規(guī)定，結(jié)合工程的不同性質(zhì)，不同要求，從國(guó)情出發(fā)，采用中等適用的技術(shù)，合理的確定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)生產(chǎn)工藝，主要設(shè)備和主體工程要做到可靠、適用、先進(jìn)、對(duì)非生產(chǎn)性的建設(shè)，應(yīng)堅(jiān)持適用、經(jīng)濟(jì)，在可能條件下注意美觀的原則。 (4 )要實(shí)行資源的綜合利用，要節(jié)約能源、水源、要保護(hù)環(huán)境，注意專業(yè)化和協(xié)作，節(jié)約用地，合理利用勞動(dòng)力，產(chǎn)足于自力更生。三·設(shè)計(jì)內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是4*200MW火力發(fā)電廠的電氣部分及繼電保護(hù)部分，包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容: 1·電氣主接線的設(shè)計(jì) 電氣主接線是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)，關(guān)系到系統(tǒng)的供電的可靠

4、性、運(yùn)行調(diào)度的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。為了保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，必須提高大機(jī)組超高壓電氣主接線的可靠性。 2.短路電流計(jì)算及設(shè)備的選擇 短路電流計(jì)算是電器設(shè)計(jì)重的主要環(huán)節(jié)能，本設(shè)計(jì)中短路電流的計(jì)算方法采用標(biāo)么值折算法，在網(wǎng)絡(luò)的等值變換與化簡(jiǎn)利用分布系數(shù)法化簡(jiǎn)。 電氣設(shè)備的選擇是國(guó)家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地的前提下的正常運(yùn)行情況選擇，按短路條件驗(yàn)算其動(dòng)熱穩(wěn)定，并按環(huán)境條件校驗(yàn)電器的條件。 3·繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)與配置 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)與配置是否合理直接影響到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，設(shè)計(jì)在選擇保護(hù)方式時(shí)，希望能全面滿足可靠性、選擇性、靈敏性和

5、速動(dòng)性的要求:設(shè)計(jì)各種電器設(shè)備的保護(hù)時(shí)，對(duì)下列各項(xiàng)作了綜合考慮: (1)電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和運(yùn)行特性; (2)故障出現(xiàn)了概率及可能造成的后果; (3)電力系統(tǒng)的近期發(fā)展情況; (4)經(jīng)濟(jì)上的合理性; (5)國(guó)內(nèi)外的成熟經(jīng)驗(yàn)。 所選用的保護(hù)方式要滿足電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和發(fā)電廠主接線的要求。并宜考慮電力系統(tǒng)和發(fā)電廠運(yùn)行方式的靈活性。 第一章 電氣主接線設(shè)計(jì)11 原始資料分析 一· 發(fā)電廠設(shè)計(jì)總則 1·發(fā)電廠的規(guī)劃和設(shè)計(jì)必須樹(shù)立全局觀點(diǎn)，依靠技術(shù)進(jìn)步，認(rèn)真勘測(cè)、精心設(shè)計(jì)、不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和極慎重地，有步驟地推廣國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，因地制宜地采用新材料、新設(shè)備、新工藝、新結(jié)構(gòu)、從實(shí)際出發(fā)，努力提

6、高機(jī)械性、自動(dòng)化水平、改善職工的工作條件和體后條件，做出 最優(yōu)方案，為提高發(fā)電廠的可靠性，可用充，勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低造價(jià)、煤耗、廠用電率、節(jié)約電能、縮短工期打下基礎(chǔ)。 2發(fā)電廠的設(shè)計(jì)必須按國(guó)家規(guī)定的基本建設(shè)程序進(jìn)行，發(fā)電廠設(shè)計(jì)的一般程序是:初步可行性研究，項(xiàng)目建議書編制，可行性研究，設(shè)計(jì)任務(wù)書編制，初步設(shè)計(jì)施工圖設(shè)計(jì)。 3·在發(fā)電廠設(shè)計(jì)中，除應(yīng)執(zhí)行 火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程外，還應(yīng)執(zhí)行有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)程的確定。 二·設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的主要原則 1要遵守國(guó)家的法律、法規(guī)。貫徹執(zhí)行國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策和基本建設(shè)程序，特別應(yīng)貫徹執(zhí)行提高綜合經(jīng)濟(jì)效益和基本建設(shè)促進(jìn)技術(shù)進(jìn)

7、步的方針。 2 要運(yùn)行系統(tǒng)工程的方法從全局出發(fā)，正確處理中央與地方、工業(yè)與農(nóng)業(yè)、沿海與內(nèi)地、城市與鄉(xiāng)村、遠(yuǎn)期與近期，平時(shí)與戰(zhàn)時(shí)、技改與新建、生產(chǎn)與生活、安全與經(jīng)濟(jì)等全面的關(guān)系。 3要根據(jù)國(guó)家規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)下有關(guān)規(guī)定，結(jié)合工程的不同性質(zhì)、不同要求，從我國(guó)實(shí)際情況出發(fā)，采用中等適用的先進(jìn)技術(shù)，合理地確定設(shè)計(jì)標(biāo) 準(zhǔn)，對(duì)生產(chǎn)工業(yè)，主要設(shè)備和主體工程要做到可靠、適用、先進(jìn)、對(duì)非生產(chǎn)性的建設(shè)，應(yīng)堅(jiān)持適用、經(jīng)濟(jì)，在可靠條件下，注意美觀的原則。 4要實(shí)行資源的綜合利用，要節(jié)約能源、水源、要保護(hù)環(huán)境，要注意專業(yè)化協(xié)作化，要節(jié)約用地，要合理作用勞動(dòng)力，要立足于自力更生。 三·原始資料 1·廠址概況

8、: 廠址在一大型煤礦區(qū)內(nèi)，為一坑口電站，所用燃料由煤礦直接供給。電廠生產(chǎn)的電力除廠用電外，全部由5回220KV線路送到系統(tǒng)。廠區(qū)地勢(shì)不平坦，地址條件較好，有新建公路、鐵路，通往礦區(qū)，廠址附近有大河通過(guò)，水量豐富，屬于六級(jí)地震區(qū)，凍土屋1·5米，履冰層厚度lOmm，最大風(fēng)速20M/S，年平均氣溫+6。C，最高溫度+38。C，土壤電阻率500歐。 2·機(jī)組參數(shù): 鍋爐:4XHG-670/140-1 汽輪機(jī):4KN2O0-130/535/535 發(fā)電機(jī):4XQFQS-200-2 3·系統(tǒng)情況 其申:火電廠:2XQFS-300-2 2XTSS1264/160-48 2XS

9、FPL-360/22OKV 水電力:3XTSS1264/160-48 3XSFPL-360-220 四·原始數(shù)據(jù)分析: 1·環(huán)境條件 廠址在一大型煤礦區(qū)內(nèi)，為一坑口電站，所用燃料由煤礦直接供給，礦內(nèi)地質(zhì)條件較好，在較好的公路、鐵路、交通方便，器材便于運(yùn)輸。廠址附近水量豐富，宜采用淡炎作為冷卻水水源，且不需進(jìn)行處理即可作為工業(yè)用水，以河網(wǎng)作為冷卻地和水源。廠址屬于六級(jí)地震區(qū)，規(guī)定裂皮低，在選擇電器時(shí)，可不考慮采用防震措施。冰土層1·5米，符合一般條件，可以不對(duì)屋外裝置作特殊考慮。履冰層為10MM，在選擇隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，應(yīng)考慮其破冰厚度應(yīng)大于安裝場(chǎng)所的最大履冰厚度。最大風(fēng)

10、帶25m/S，符合一般條件，可不做特殊考慮。年平均氣溫年+6，最高溫度+38，最低溫度-30，在選擇導(dǎo)體與電氣設(shè)備時(shí)應(yīng)考慮溫度修正系數(shù)。土壤電阻率50歐米。 2·本廠在電力系統(tǒng)中的地位，作用及其它電力系統(tǒng)的聯(lián)系。 本廠有4X200MW機(jī)組，總裝機(jī)容量為800MW，屬于大型發(fā)電廠，系統(tǒng)容量為4X300+2X100MW，總共1400MW，本廠占57.1%，所以本廠在系統(tǒng)中占有重要地位，且以220KV輸送，輸送距離長(zhǎng)、功率大、一旦停電，影響范圍大，22OKV出線5回，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格要求。 12 電氣主接線 電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，主接線的

11、確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備的選擇，配電裝置配置，繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響，本廠的電壓等級(jí)為22OKV，對(duì)22OKV配電裝置的接線方式應(yīng)按發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位，負(fù)荷情況，出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)、周圍環(huán)境以及發(fā)電廠的規(guī)劃容量等條件確定。 接在母線上的避雷器和電壓互感器，宜用1組隔離開(kāi)關(guān)，接在發(fā)電機(jī)、變壓器引線或中性點(diǎn)上的避雷器可裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)。 當(dāng)配電裝置變化大且出線回路較多時(shí)，宜采用雙母線或雙母線分段的接線，有條件時(shí)22OKV配電裝置也可采用一個(gè)半斷路器接線。采用單母線或雙母線的1lOKV-220KV配電裝置，當(dāng)斷路器為少油型

12、或少油型式壓縮空氣時(shí)型時(shí)，除斷路器有條件停電檢修時(shí)，應(yīng)設(shè)置旁路裝置，當(dāng)22OKV出線為4回及以上，宜采用專用旁路斷路器的旁路母線。一、原始資料分析 11在對(duì)原始資料分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合電氣主接線的可靠性，靈活性及經(jīng)濟(jì)性等基本條件，綜合考慮，在滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策的前提下，力爭(zhēng)使其技術(shù)先進(jìn)，供電安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理的主接線萬(wàn)案。發(fā)電、供電可靠性是發(fā)電廠生產(chǎn)的首要問(wèn)題，主接線的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)保證其滿發(fā)、滿供、不積壓發(fā)電能力，同時(shí)盡可能減少能量過(guò)程中的損失，以保證供電邊疆性，為此，對(duì)大、中型發(fā)電廠主接線的可靠性擬以下幾萬(wàn)面考慮: 1·線路檢修時(shí)，是否影響連續(xù)供電; 2·線路、斷路器或母線故

13、障，以及在母線檢修時(shí)，造成停電饋線停運(yùn)的 回路多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，能否滿足1、11類負(fù)荷對(duì)供電的要求; 3·本發(fā)電廠有無(wú)全廠停電的可能性; 4，大型機(jī)組全部停電，對(duì)電力系統(tǒng)特定運(yùn)行的影響與產(chǎn)生的后果等因素。 5·可靠性的客觀衡量標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)際，故應(yīng)考慮積累的運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn); 6，主接線的可靠性是它的機(jī)組或元件在運(yùn)行中的可靠性、綜合性，因此不僅要考慮一次設(shè)備 (母線、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)?；ジ衅鞯?的故障率及其對(duì)供電的影響，還要考慮繼電器保護(hù)等，二次設(shè)備的故障率及其對(duì)供電的影響。當(dāng)然，可靠性并不是絕對(duì)的，分析和評(píng)估主接線的可靠性時(shí)，不能脫離了發(fā)電廠和變電所在系統(tǒng)中的地位和作用，所

14、以對(duì)大。中型發(fā)電廠主接線，除一般定性分析其可靠性外，尚需進(jìn)行可靠性定時(shí)計(jì)算。 主接線還應(yīng)具有足夠的靈活性，能適應(yīng)多種運(yùn)行方式的變化，且在檢修、事故等情況下操作方便，調(diào)度靈活，檢修安全，擴(kuò)建發(fā)展方便，具體要求如下: 1)應(yīng)能靈活的 (的切除)-引起機(jī)組或線路，調(diào)配電源和負(fù)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(yùn)斷路器，母線及繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修時(shí)不影響電 力網(wǎng)的正常運(yùn)行供電。 3)應(yīng)能容易地從初期過(guò)渡到最終接線，在擴(kuò)建時(shí)，一次和二次設(shè)備所需 改造很少。在滿足可靠的前提廠，盡量可能做到經(jīng)濟(jì)，應(yīng)按如下要求: 1投資省;主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，以節(jié)約斷路器，隔離開(kāi)關(guān)電流和電

15、壓互感器，避雷器等一次設(shè)備的投資，要能使控制保護(hù)，不過(guò)于復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)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(shè)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(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用。 3·電能損失小:主接線要為配電裝置創(chuàng)造條件，經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的形式容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。 此外在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，要避免建立復(fù)雜的操作本世紀(jì)為簡(jiǎn)化主接線，發(fā)電廠接入系統(tǒng)的電壓等級(jí)一般不過(guò)超過(guò)兩種。 二·據(jù)對(duì)原始資料的分析，現(xiàn)將各種電壓等級(jí)可能采用的最佳方案列出，以優(yōu)化組合，組成最佳方案。 A

16、3;由于本廠的機(jī)組為4X2OOMW，屬于大型機(jī)組，所以采用發(fā)電機(jī)變壓器單元接線。且發(fā)電機(jī)引出線和廠用分友，電壓互感器，應(yīng)采用全連式分相封閉母線。 B·主變壓器采用雙繞組變壓器，而不采用三繞組變壓器。1)采用三繞組變壓器時(shí)，發(fā)電機(jī)出口要求裝設(shè)斷路器，但由于額定電流及短路電流太大，使得出口斷路呂制造困難，造價(jià)高。2)機(jī)組要求避免在出口發(fā)生短路，除采用安全可靠的分相封閉母線外，主回路力求簡(jiǎn)單，盡量不裝設(shè)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，而采用雙繞組變壓器時(shí)，就可不裝設(shè)斷路器和隔離開(kāi)關(guān)。 3)布置在主廠房的主變壓器，廠用變壓器和備用變壓器的參量較多，若主變壓器為三繞組時(shí)，增加了中側(cè)引線的構(gòu)架，并且變壓器可能

17、為單相，將造成布置的復(fù)雜和困難。 容量為200MW及以上發(fā)電機(jī)與雙繞組變壓器為單元接線時(shí)，在發(fā)電機(jī)與變壓之間不應(yīng)裝設(shè)斷路器，也不宜裝隔離開(kāi)關(guān)，但可有可拆連接點(diǎn)。 本電廠僅有一個(gè)電壓等級(jí)等級(jí)22OKV，僅向系統(tǒng)供電，出線回路數(shù)5回，電壓調(diào)，輸送距離遠(yuǎn)，為保證其可靠性，可能有多種連接方式，經(jīng)定性分析，連線較可能為雙母線四分段，雙母帶旁路接線。 根據(jù)以上分析，經(jīng)篩選，可保留下面幾種可能的方案; 電氣主接線方案及確定根據(jù)規(guī)程可以擬訂以下幾種方案 方案進(jìn)行比較: 一·方案的可靠性由于22OKV電壓高，輸電線路長(zhǎng)，須對(duì)兩種可行的接線方案進(jìn)行可靠性比較，主要考慮以下幾個(gè)方面：1） 斷路器檢修時(shí)，不

18、宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電；2） 斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)運(yùn)，并要保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷及全部重要負(fù)荷的供電；3） 盡量避免發(fā)電廠、變電所全部停運(yùn)的可能性；220KV線路5條且線路較長(zhǎng)，輸送功率大，停電影響大并且斷路器檢修停電時(shí)間長(zhǎng)，因此，一般只考慮裝設(shè)雙母線以上接線方式：3/2斷路器接線在檢修和故障重合的情況下，停運(yùn)回路不超過(guò)兩回，具有高度的可靠性。雙母四分段任何一進(jìn)出斷路器故障或一段母線故障，停運(yùn)范圍為整個(gè)母線的1/4，一段母線故障、分段或母聯(lián)拒動(dòng)的雙重故障，停運(yùn)兩段母線，不過(guò)這種故障概率極低。根據(jù)以上要求選用雙母線、雙母線帶旁路和一臺(tái)半斷路器接線都能滿足要求，重要是進(jìn)行操作靈活性和經(jīng)濟(jì)性比較；靈活性