1、毕业设计开题报告 电气工程及其自动化 新建 2*1000MW 机组电厂电气部分设计 一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通 过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。由于电源点与负荷 中心多数处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制 约 了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层
2、次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、 控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。 电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度 ,易于实现自动化。因此，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。电力自从应用于生产以来，已成为现 代化生产、生活的主要能源，在工农业、交通运输业、国防、科学技术和人民生活等方面都得到了广泛的应用。电力工业发展水平和电气化程度是衡量一个国家国民经济发展水平的重要
3、标志。在实现社会主义四个现代化中，要求电力先行，电力工业要有较高的发展速度。 我国电力工业从 1882 年有电以来，已经走过了 120 多年历程。解放前，我国电力工业和其他工业一样，处于极端落后的状态，并带有明显的半殖民地的特点。 1949 年全国仅有发电设备容量为 185 万 kw，其中火电 169 万 kw，年发电且仅 43 1 亿度。发电厂大部分集中在东北和沿海几个大城 市，设备陈旧、效率低，而且类型庞杂，电能的规格也不统一。 新中国成立后的 50 多年中， 国家大力发展电力工业 ，电力工业以很高的速度发展，取得了世人瞩目的成就。 到 1978 年底装机容量为解放时的 40 余倍平均每年
4、增长 14。年发电量为解放时的 59 5 倍，平均每年增长 15 7，由世界第二十三位跃居到第七位。各省、区都建立了一定规模的电网，容量在一百万千瓦以上的电网有 16个。 110 千伏及以上的输电线已达七万余公里，到 1988 年全国发电设备容量已达 11000万 kw，其中火电占 75，与 1949 年相比增长了 58 倍。 我国电力工 业已经进入了大机组、大电厂、大电网、超高压、自动化、信息化发展的新时期。 同时， 我国电力工业的技术水平和管理水平 也 正在逐步提高，现在已有许多电厂实现了集中控制和采用计算机监控电力系统也实现了分级集中调度，所有电力企业都在努力增产节约，降低成本，确保安全
5、远行。随着我国国民经济的发展，电力工业将逐步跨入世界先进水平的行列。 尤其是 火力发电厂 ， 是生产工艺系统严密、土建结构复杂、施工难度较大的工业建筑。 火力发电厂 ，其 利用煤、石油、天然气或其他燃料的化学能来生产电能，简称火电厂。从能量转换的观点分析，其基本过 程是：化学能 热能 机械能 电能。世界上多数国家的火电厂以燃煤为主。煤粉和空气在电厂锅炉炉膛空间内悬浮并进行强烈的混合和氧化燃烧，燃料的化学能转化为热能。热能以辐射和热对流的方式传递给锅炉内的高压水介质，分阶段完成水的预热、汽化和过热过程，使水成为高压高温的过热水蒸气。水蒸气经管道有控制地送入汽轮机，由汽轮机实现蒸气热能向旋转机械能
6、的转换。高速旋转的汽轮机转子通过联轴器拖动发电机发出电能，电能由发电厂电气系统升压送入电网。 电力工业的发展 ,单机容量的增大、总容量在百万千瓦以上火电厂的建立促使火电厂建筑结构和 设计不断地改进和发展。电厂结构的改进、新型建材的采用、施工装备的更新、施工方法的改进、代管理的运用、队伍素质的提高、使火电厂土建施工技术及施工组织水平也相应地随之不断提高。 能源是经济社会发展的基本保障。当前，世界范围内的以发展清洁能源为中心的“能源革命”正蓬勃展开，我国电力工业已进入到了一个全新的发展时期。加快建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网，对于推动我国从电力大国走向电力强国，服务经济
7、社会又好又快发展具有非常重要的意义。电力行业作为国民经济重要的基础性行业，转变电力发展方式是转 变经济发展方式的重要内容，事关经济社会发展的全局。 随着电力系统的增大，大容量的发电机组不断增多，在电力设备上装设完善的继电保护装置，不仅对电力系统的可靠性运行有重大意义，而且对防止重要且昂贵的设备在各种短路和异常运行时可减少造成的损坏，在经济上也有显著的效果，因此在主设备的保护设计中，应要求保护在配置，原理接线和设备选型等方面，根据主设备的运行工况及结构特点，达到可靠，灵敏，快速和选择性的综合要求。 最早的火力发电是 1875 年在巴黎北火车站的火电厂实现的。随着发电机、汽轮机制造技术的完善，输变
8、电技术的改 进，特别是电力系统的出现以及社会电气化对电能的需求， 20 世纪 30 年代以后，火力发电进入大发展的时期。火力发电机组的容量由 200兆瓦级提高到 300 600 兆瓦级（ 50 年代中期），到 1973 年，最大的火电机组达 1300兆瓦。大机组、大电厂使火力发电的热效率大为提高，每千瓦的建设投资和发电成本也不断降低。到 80 年代后期，世界最大火电厂是日本的鹿儿岛火电厂，容量为 4400 兆瓦。但机组过大又带来可靠性、可用率的降低，因而到 90 年代初，火力发电单机容量稳定在 300 700 兆瓦。 设计本课题，是对已学知识的整理和进一步的 理解、认识，学习和 掌握 电厂电气
9、部分 的基本设计与计算方法，树立工程观点，初步 培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。电力工业的迅速发展，对发电厂的设计提出了更高的要求，更需要我们提高知识理解应用水平，认真对待。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 基本内容： （ 1）确定电气主接线 （ 2）选择发电机及主变压器 （ 3）短路电流计算 （ 4）电气设备的选择 （ 5）继电保护的整定计算及配置 拟解决的主要问题： 发电机、变压器、线路的各种保护问题；电气主接线的一二次设计问题 三、研究步骤、方法及措 施： （一）、制定具体实施计划。 （二）、主接线的设计： 分析原始资料、确定主接线、主变形式、设计比较经
10、济并确定最佳方案、合理的选择各侧的接线方式、确定所用电接线方式。 （三）、主变压器的选择：主变压器应满足 DL5000 2000火力发电厂设计技术规程的规定：“变压器容量可按发电机的最大连续容量扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组的平均温度或冷却水温度不超过 650C 的条件进行选择”。 （四）、短路电流的计算：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，选择短路计算点，绘制等值网络图，计算短路电流，并列表汇总 。 （五）、电气设备的选择：选择并校验断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、电缆、避雷器等，选用设备的型号、数量汇总成设备一览表。 （六）、继电保护的设计与配置： ：防
11、直击雷保护、主变的继电保护、发电机的继电保护和发电厂出线的线路的保护。 （七）、攥写毕业论文。 四、参考文献 1陈连编 .发电厂电气工程 M.北京 :水利电力出版社 ,1987. 2刘介才编 .工厂供电 M.北京 :机械工业出版社 ,1987. 3何仰赞编 .电力系统分析 M.第二版 .武汉 :华中理工大学出版社 ,1996. 4傅知兰编 .电力系统电气设备选择与实用计算 M.北京 :中国电力出版社 ,2004. 5西北电力设计院 .电力工程设计手册 M.北京 :中国电力出版社 ,2001. 6西北电力设计院 .电力工程电气设备手册 M.北京 :中国电力出版社 ,2003. 7姚春球编 .发电
12、厂电气部分 M.北京 :中国电力出版社 ,2007. 8刘天琪编 .现代电力系统分析理论与方法 M.北京 :中国电力出版社 ,2007. 9杨旭中 ,梁玉兰编 .火电厂综合设计技术 M.北京 :中国电力出版社 ,2007. 10张保会 ,尹 项根编 .电力系统继电保护 M.北京 :中国电力出版社 ,2009. 11王子午 ,徐泽植编 .常用供配电设备选型手册 M.第五分册 .北京 :煤炭工业出版社 , 2007. 12范锡普编 .发电厂电气部分 M.北京 :水利电力出版社 ,1995. 13中国电力企业联合会编 .电气与热工控制 M.北京 :中国电力出版社 ,2002. 14马志广 ,张磊，张
13、义刚编 .电气运行技术问答 M.北京 :化学工业出版社 ,2009. 15楼樟达 ,李扬 .发电厂电气设备 M.北京 :中国电力出版社 ,1998. 16戈东方编 .电力工程电气设计手册 M.北京 :中国电力出版社 ,1998. 17王士政 ,芮新花编 .电力工程课程设计与毕业设计指导教程 M.北京 :中国水利水电出版社 ,1997. 18AKIRA ONUKI.Phase Transition DynamicsM.CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS,2005. 19G.Orelind,“Optimal PID gain schedule for hydrogenerators design and application” J IEEE Trans. on Energy Conversion, Vol.4, No.3, Sept,1989.
