2X350MW热电厂电器部分设计.doc

1、吉 林 大 学 远 程 教 育本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ）中 文 题 目 2X350MW 热电厂电器部分设计学 生 姓 名 王 文 耀 专 业 电 气 工 程 及 其 自 动 化 方 向 层 次 年 级 10 年 春 专 升 本 学 号 201303591677 指 导 教 师 马 彦 职 称 副 教 授 学 习 中 心 上 海 中 心 成 绩 2015 年 3 月 29 日吉林大学远程教育 2015 届本科生毕业论文（设计）摘 要电力系统是以发电、变电、输电和用电环节组成的电能生产与消费的一个完整的系统。电气主接线也称为电气主系统一次接线，它是发电厂、变电所电气设计的主体，也是

2、电力系统网络的重要组成部分。电气主接线反映了发电机、变压器、线路、断路器和隔离开关等有关电气设备的数量、各回路中电气设备的连接关系及发电机、变压器与输电线路、负荷间的连接方式，直接关系到电力系统的可靠性、灵活性和安全性。本设计依据原始资料、设计手册以及国家和行业规程规定，对某 2350MW 热电厂的电气部分进行了初步设计。主要完成了电气主接线设计，厂用电设计，主变压器的选择，短路电流计算，导体与设备选择，配电装置的布局，直流系统，继电保护和自动装置，防雷接地设计等内容。最后采用软件绘制了相关图纸，并给出了相关设备清单。关键词：主接线设计；厂用电设计；电气设备选择；继电保护吉林大学远程教育 20

3、15 届本科生毕业论文（设计）目 录一、绪论 .11.1 社会背景 .11.2 设计目的和意义 .1二、设计总体方案 .22.1 设计规划 .22.1.1 设计依据 .22.1.2 设计内容 .22.1.3 设计成品与要求 .22.2 原始资料分析 .32.3 电压等级的确定 .3三、电气主接线 .43.1 电气主接线的重要性 .43.2 电气主接线设计的原则及基本要求 .43.2.1 设计原则 .43.2.2 基本要求 .43.3 主变压器的选择 .53.3.1 主变压器容量和台数的选择 .53.3.2 绕组连接方式的确定 .6四、 厂用电系统 .74.1 厂用电的概述 .74.2 对厂用电

4、接线的要求 .7五、结论 .9参考文献 .10致谢 .11吉林大学远程教育 2015 届本科生毕业论文（设计）第 1 页 共 11 页一、绪论1.1 社会背景电能是现代社会中最重要、最方便的能源。电能具有许多优点，它可以方便地转化为其他形式的能源，例如机械能、热能、光能、化学能等；它的输送和分配易于实现；它的应用规模也很灵活。因此，电能被日益广泛地应用于工农业、交通运输业以及人民的日常生活中。水力发电厂的建设和生产都要受到河流的地形、水量及季节气象条件的限制，因此，发电量也受到水文气象条件的制约，发电不均衡。绿色能源发电在我国也开始应用，比如风力发电，太阳能发电，核能发电等。但这些新兴能源的发

5、电量远远不能满足我国国民经济快速发展得需求。所以，在我国火力发电仍是主力军。1.2 设计目的和意义电能是现代社会中最重要、最方便的能源。电能具有许多优点，它可以方便地转化为其他形式的能源，例如机械能、热能、光能、化学能等；它的输送和分配易于实现；它的应用规模也很灵活。热电厂能够在满足供热需求的同时，将热能转换为电能，节约能源。 电力系统是以发电、变电、输电和用电环节组成的电能生产与消费的一个完整的系统。电气主接线也称为电气主系统一次接线，它是发电厂、变电所电气设计的主体，也是电力系统网络的重要组成部分。故对热电厂电器部分设计具有重要的意义。热电厂能够在满足供热需求的同时，将热能转换为电能，节约

6、能源；而小型热电厂能够减少电能距离的传输，对当地居民和工厂供电；此外，小型热电厂还能就地调节电力系统的电压、频率等，保证电能质量。上述都是小型热电厂存在的实际意义。本次设计就是针对一个 2X350MW 热电厂的设计，设计的范围为电厂新建厂区内所有相关电气部分设计。吉林大学远程教育 2015 届本科生毕业论文（设计）第 2 页 共 11 页二、设计总体方案2.1 设计规划2.1.1 设计依据(1) 2X350MW 热电厂扩建工程任务书(2)各专业提供的用电负荷及有关资料。(3)与本专业有关的现行标准、规范和规定。2.1.2 设计内容(1)本工程的设计范围为 2X350MW 热电厂新建厂区内所有相

7、关的电气部分设计。(2)系统简况：本热电厂位于某市正在筹建中的某开发区内东部，现有装机容量为 2X350MW 抽凝发电机组。主要用于某镇的供热，发电通过 10kV 的二回电缆送入隔壁的马山 35kV 变电所。由于开发区用热的需要，本工程建 3x130t/h 循环流化床锅炉 2x6MW 背压机组和1x12000kW 抽凝发电机组。(3)电气主接线的确定级主变压器的选择以电厂终期总装机容量较小，按简单、经济、可靠的要求，来考虑电气主接线方案。发电机组为 2 台 6MW 背压式汽轮发电机和 1 台 12MW 抽凝汽轮发电机(4)厂用电系统厂用电压等级的确定厂用负荷计算及变压器选择厂用电接线2.1.3

8、 设计成品与要求(1)编写说明书与计算书：说明书：选择的依据；计算与选择结果；计算书：主要的计算公式及计算过程。(2)绘制图纸变电所主接线图。吉林大学远程教育 2015 届本科生毕业论文（设计）第 3 页 共 11 页2.2 原始资料分析（1）根据原始资料分析，本次设计的热电厂的发电机容量为2x6MW+1x12MW,属于小型热电厂，而小型热电厂主要用于工厂和当地居民的供电。（2）根据原始资料分析，本次设计的包括热电厂和变电所两个部分，热电厂的电压等级是10kV，并且通过两回电缆，送入25KV等级变电所，再通过变电所两回出线，送入系统。2.3 电压等级的确定众所周知，电力系统的能量输送是靠电力线

9、路来完成的，当输送一定的功劳时，输电电压越高，电流越小，相应的导线载流部分的截面积越小，相应的导线投资越小；但电压越高，对耐压的绝缘要求越高，杆塔、变压器、断路器等的投资也越大。并且电力网电压等级的选择应符合国家规定的标准电压等级。我国现行规定的额定电压标准为：220、380V，3、6、10、35、110、220、330、500、750、10000kV。一般来说，输电网的主干线和相邻电网间的联络线多采用500、330和220KV等级，二级输电网采用220和110KV等级。35KV即用于城市和农村的配电网，也用于大工业企业内部电网。10KV是最常用的较低一级高压配电电压。综合经济技术比较，对应一

10、定的输送功率和输送距离有一最适合的线路电压。各级电压送电线路的合理输送能力如表2-1所示：表21 各级电压送电线路的合理输送能力额定电压/KV 输送容量/MW 输送距离/KM 额定电压/KV 输送容量/MW 输送距离/KM3 0.11.0 1-3 110 10-50 50-1506 0.1-1.2 4-5 220 100-500 100-30010 0.2-2.0 6-20 330 200-1000 200-60035 2.0-10.0 20-50 500 800-2000 150-85060 3.5-30.0 30-100 700 2000-2500 500以上根据原始资料，本次设计属于小型

11、热电厂，且输送距离很短，所以确定该热电厂的电压等级为：厂用电侧6kV 发电机侧：10kV系统并网侧35kV吉林大学远程教育 2015 届本科生毕业论文（设计）第 4 页 共 11 页三、电气主接线3.1 电气主接线的重要性首先，电气主接线是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据，因此电气运行人员必须熟悉本厂电气主接线图，了解电路中各种电气设备的用途、性能及维护、检察项目和运行的步骤。其次，电气主接线表明了发电机、变压器、断路器和线路等电气设备的数量、规格、连接方式及可能的运行方式。电气主接线直接关系着全场电气设备的选择、配电装置、几点保护和自动装置的确定，是发电厂电气部分投资大小的决定性

12、因素。再次，由于电能生产的特点是：发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线的好坏，直接影响着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，也直接影响到工农业生产和人民的生活。3.2 电气主接线设计的原则及基本要求3.2.1 设计原则发电厂和变电所的电气主接线是保证电网安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置和选择、自动水平及二次回路设计的原则和基础。电气主接线选择的主要要求是根据发电厂和变电所在系统中的地位和作用确定对主接线的可靠性、灵活性和经济性的要求。电气主接线的设计原则一要以设计任务书为依据，二要以国家经济建设的方针、政策、技术规范和标准为准则。（1）主接线的设计除考虑电网安全稳定运

13、行的要求外，还应满足电网出现故障时应急处理的要求。（2）各种配电装置接线的选择，要考虑配电装置所在发电厂或变电所的性质。电压等级、进出线回路数、采用的设备情况、供电负荷的重要性和本地区的运行习惯等因素。（3）近期接线与远期接线相结合，方便接线的过度。（4）进行必要额技术经济比较。3.2.2 基本要求对主接线的基本要求，概括地说应该包括可靠性、灵活性和经济性三方面。吉林大学远程教育 2015 届本科生毕业论文（设计）第 5 页 共 11 页(1)可靠性发、供电的安全可靠，是电力生产的第一要求，主接线必须首先给予满足。主接线可靠性可从以下几个方面考虑：断路器检修时是否影响供电。断路器、母线或线路故

14、障时以及母线或母线侧隔离开关检修时，停电线路数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。有没有使发电厂或变电所全部停止工作的肯能性。大型机组突然停运时，对电力系统稳定运行的影响与后果等。(2)灵活性主接线的灵活性主要体现在正常运行或故障情况下都能迅速改变接线方式，它包括调度灵活、检修灵活、扩建灵活、事故处理灵活。(3)经济性 主接线在保证安全可靠、操作方便的基础上，尽可能地减少与接线方式有关的投资，使发电厂或变电站尽快地产生经济效益。3.3 主变压器的选择发电厂和变电所中，用于向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种升高电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器

15、；只供本厂（所）用电的变压器，称为厂（所）用变压器。主变压器容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的悬着除依据基础资料外，主要取决于输送功率的大小、与系统联系的紧密程度、运行方式及负荷的增长速度等因素，并至少要考虑 510 年负荷的发展需要。如果变压器容量选得过大、台数过多，则会增加投资，增大占地面积和损耗，不能充分发挥设备的效益，并增加运行和检修的工作量；如果容量选得过小、台数过少，则可能封锁发电厂剩余功率的输送，或限制变电所负荷的需要，影响系统不同电压等级之间的功率交换运行的可靠性。因此，应合理选择变压器的容量和台数。3.3.1 主变压器容量和台数的选择本次设计的热电厂发电机是

16、出线是直接接入 10KV 母线，不是发电机单元接线，所以发电机出线不需要接变压器。本次设计要对变电所主变压器进行选择。变电所主变压器的容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷选择。为保证供电的可靠性，变电所一般装设 2 台主变压器。本次设计热电厂有 10KV 和 35KV 两个电压等级，且需要从 35KV 系统母线上接出一回备用电源，用作电厂扩建部分的启动和备用电源，所吉林大学远程教育 2015 届本科生毕业论文（设计）第 6 页 共 11 页以本次设计需要 3 台主变压器。主变压器容量的计算公式为 SN=1.1PN（1-K P）/ ，K P 为厂用电率，热电厂为 8%10%，K P 这里

17、取 8%cos(3-1)1.26(8%)15.0.NSMW3.3.2 绕组连接方式的确定变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式之一 Y 型和 型，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。三相变压器的一组相绕组或连接成三相组的三相变压器的相同电压的绕组连接成星型、三角型、曲折型时，对高压绕组分别以字母 YD 或 Z 表示，对中压或低压绕组分别以字母 y、d 或 z 表示。如果星型连接或曲折型连接的中性点是引出的，则分别以YN、 ZN 表示，带有星三角变换绕组的变压器，应在两个变换间用“-”隔开。我国 110kV 以上电压，变压器的绕组都采用

18、Y 连接。35KV 以下电压，变压器绕组都采用 连接。综上考虑 10KV 和 35KV 电压等级及发电机容量，本次设计选用的主变压器型号为 SF7-16000/35。35kV 级 SF7 系列三相油浸风冷式铜线电力变压器，供交流 50Hz 输配电系统中作为分配电能、交换电压之用，可供户内外连续使用。该系列产品选用优质晶粒取向冷轧硅钢片，采用 45全斜接缝铁芯，芯柱采用环氧扎带冲孔。该系列产品绕组根据容量大小和电压等级，连续式和螺旋式两种，油箱采用钟罩式结构，即可方便用户检查器身，又增加了油箱的机械强度。冷却方式采用管式散热器和风扇冷却装置，用户可根据变压器负载大小，开启或关闭风扇冷却装置。该系列产品为无载调压电力变压器，调压范围为22.5，其主要参数如表 3-3 所示：表 3-3 主变压器 SF7-16000/35 参数电压组合（KV）型号额定容量（KVA）高压 低压连接组标号空载损耗（KW）负载损耗（KW）空载电流（%）短路阻抗（%）SF7-16000/351600038.522.5%10.5 Ynd11 19 77 0.7 8吉林大学远程教育 2015 届本科生毕业论文（设计）第 7 页 共 11 页