1、开 题 报 告4100MW 发电厂电气部分（附继电保护）设计开题报告一、选题依据1、设计目的及意义随着工业时代的发展，电力已成为人类历史发展的主要动力资源，要科学合理的驾驭电力必须从电力工程的设计原则和方法上理解和掌握其精髓，提高电力系统的安全可靠性和运行效率。从而达到降低生产成本提高经济效益的目的。众所周知，电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源。电能的发、变、送、配电和用电，几乎是在同一时间完成的，须相互协调与平衡。电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密
2、切相关。并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。电能的使用已经渗透到社会、经济、生活的各个领域，而在我国电源结构中火电设备容量占总装机容量的 75%。本文是对配有 4 台 100MW 发电机的大型火电厂电气部分的初步设计。包括确定发电厂电气主接线的最佳方案；发电机和主变的型号的选择，确定发电厂测量仪表、电流、电压互感器、避雷针、继电保护、自动装置的配置方案。为了在火力发电厂(以下简称发电厂) 设计中，贯彻国家的基本建设方针、政策，优先实行热电联产，讲求经济效益、社会效益，节约能源，节省工程投开 题 报 告资，节约原材料，缩短建设周期；因地制宜地利用煤炭资源，实行
3、综合利用，节约用地、用水，保护环境，执行劳动安全和工业卫生等现行的国家标准的规定，做到符合国情、技术先进、经济合理、运行安全可靠。2.设计拟解决的工程实际问题在进行火电厂电气主接线设计时，需要重点考虑以下一些问题：1.首先需要考虑发电厂在电力系统中的位置，发电厂在电力系统中的地位和作用是决定电气主接线的主要因素。根据发电厂的规模和大小进行主接线的可靠性、灵活性和经济性的考虑也不同。2.要考虑近期和远期的发展规模，发电厂的电气主接线设计，应该根据 5-10 年的电力发展规划进行。根据负荷的的大小、分布、增长速度，分析各种可能运行的方式，来确定电气主接线的形式及连接发电机数和出线回路。3.考虑备用
4、容量的有无和大小对电气主接线的影响，发、送、变的备用容量是为了可靠的供电，适应负荷的突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求等等。4.考虑主变台数对主接线的影响，变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性要求也高。二容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。5.考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响。对一级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大开 题 报
5、告部分二级负荷供电；对三级负荷，一般只需一个电源供电。3.设计拟应用的文献综述本次设计的是 4100MW 发电厂电气部分设计，发电厂是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济。它主要的生产过程为：在锅炉中，燃料的化学能转变为蒸汽的热能；在汽轮机中，蒸汽的热能转变为轮子旋转的机械能；在发电机中机械能转变为电能。现代火电厂大致分为五个系统：燃料系统、燃烧系统、汽水系统、电气系统、控制系统。建国以来，火电占总发电量的比重一直在 75%以上，从 1995 年到 2006年以来，更是保持在 80%以上。火力发电是指利用煤、石油、天然气等自然界蕴藏量极其丰富的化石燃料发电。目前，国内的火
6、力发电厂大多数是燃煤汽轮机发电。尽管国家大力发展水电和核电，但是火力发电仍将占我国电力的主导地位。当前。火电发电机组正沿着大容量、高参数、单元化的方向发展火电生产系统日益走向复杂化、大型化。火电生产中的过程控制、管理和决策任务越来越繁重，要求也越来越高。现代火电生产已不仅仅满足于生产过程自动控制的单一自动化方式火电厂迫切需要对生产过程的物资流、管理过程的信息流、决策过程的决策流进行全面有效地控制和协调，实现集过程控制、信息管理、生产决策为一体的综合自动化。4.设计相关技术的国内外现状为了在电力建设中贯彻国家的基本建设方针，体现国家的经济政策和技术政策，统一和明确建设标准，保证新建、扩建的火力发
7、电厂（以下简称发电厂）安全可靠、经济适用、符合国情和满足可持续发展要求，以合理的投资获得最佳的开 题 报 告经济效益和社会效益，特制定本规程。发电厂的设计，必须按国家规定的基本建设程序进行。设计文件应按规定的内容和深度完成批准手续。 对成套引进设备和直接利用外资的工程，其建设标准应参照本规程，并应考虑国际通用标准和供货方所在国的标准。在扩建和改建发电厂的设计中，应结合原有总平面布置、原有生产系统的设备布置、原有建筑结构和运行管理经验等方面的特点，全面考虑，统一协调。防治污染的工程设施必须和主体工程同时设计、同时施工、同时投产。发电厂的抗震设计必须贯彻预防为主的方针，对于按规定需要设防的发电厂，
8、其工艺和土建设计必须按照有关抗震设计规范的要求，采取有效的抗震和减少震害的措施。在发电厂设计中，应对所需要的主设备、主要辅助设备和系统进行整体协调，提出技术要求，并根据同类设备的技术性能、可靠性、供货条件、价格以及制造厂的业绩和技术服务质量择优选用。在发电厂设计中，应积极采用最新的参考设计、典型设计，以及先进的设计方法和手段，以提高设计质量和控制工程造价，并结合工程特点不断有所创新。发电厂设计中，除应执行本规程的规定外，还应符合现行的有关国家标准和行业标准的规定。二、设计方案及技术路线1、设计的技术路线首先，要根据电网运行需要确定预建电厂的规模。包括装机容量。机组年利用小时数，气象条件及厂用电
9、率。 其次要明确主要技术指标。如保证供电安全、可靠、经济。最后要明确设计的主要内容。 (1) 确定主接线：根据设计任务书，分析原始资料与数据。列出技术上可开 题 报 告能实现的 23 个方案，经过技术经济比较，确定最优方案。 (2) 选择主变压器：选择变压器的容量、台数、型号等。 (3) 短路电流计算：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。 (4) 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。 (5) 电气设备的选择与校验。 (6) 高压配电装置的
10、设计。 三、可能存在的问题及解决措施选择主接线方式时注意满足系统稳定性和可靠性的要求，同时也应考虑电厂送出的可靠性、运行的灵活性和建设的经济性。进行短路计算时可能会有误差，我们需要最小程度的限制短路的危害和缩小故障的影响范围。三相短路是危害最严重的短路形式。因此，三相短路电流是选择和校验电器和导体的基本依据。变压器的选择应按电力设计手册准确的选择根据工程实际情况、在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥的采取新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。四、设计成果通过这次设计，对发电厂的了解以及设计内容的要求，在一期工程的基础上对二期工程的扩建力求更加完善，综合运用所学理论知识，结合电力工程设计手
11、册、设计规程、规范等资料，设计出电气主接线的几个方案。开 题 报 告然后从这些方案中经过初步的比较，选出较好的 2-4 个方案，最后进行各方面的技术、经济、安全可靠运行的比较，最终确定最佳设计方案。最后根据所设计发电厂的实际情况，如发电厂容量、规模、运行方式、电压等级、负荷性质、回路数及在系统中的作用等进行全面的分析论证。在此参考下计算短路电流；确定发电厂电流互感器、电压互感器、避雷器、避雷针、继电保护及自动装置的配置方案；电气设备的选择与校验；电气设备的选择与校验; 绘制有关图纸；编写设计文件（计算书、说明书及设备清单） 。五、进度计划进度计划安排：本次设计共十周，具体时间安排如下表：日期
12、内 容4 月 13 日4 月19 日接受设计任务书，查阅有关资料。4 月 20 日4 月26 日完成开题报告；翻译 5000 字左右的外文资料。4 月 27 日5 月3 日确定发电厂电气主接线的最佳方案；发电机和主变的型号的选择。5 月 4 日5 月10 日计算短路电流。5 月 11 日5 月17 日确定发电厂测量仪表、电流、电压互感器、避雷针、继电保护、自动装置的配置方案。5 月 18 日5 月 电气设备的选择与校验。开 题 报 告24 日5 月 25 日5 月31 日100MW 发电机变压器组保护整定计算。6 月 1 日6 月14 日绘制有关图纸。6 月 15 日6 月21 日完成论文。6
13、 月 22 日6 月26 日答辩。六、预期结果 通过一段时间的设计，分析原始资料、确定主接线、主变形式、设计经济比较并确定最佳方案、合理的选择各的接线方式、确定所用电接线方式。选择计算短路点、计算各点的短路电流、并列出计算结果表设计出的该电厂电气部分的比较合理的接线图。主发电机，厂用电，保护监测回路，进线系统，出线系统以及其他电气设备的设计和选择。确定发电厂电流互感器、电压互感器的配置，基本能满足实际的工作要求。七、参考资料1电力系统设计手册.电力工业部电力规划设计总院，中国电力出版社.1998年 2 月 .2电力工程电气设计手册 1 电气一次部分. 水利电力部西北电力设计院, 中国开 题 报
14、 告电力出版社,1989 年 12 月.3电力工程电气设备手册上.电力工业部西北电力设计院,中国电力出版社,1998.4熊信银.发电厂电气部分（第三版）,中国电力出版社,2004 年 8 月.5孟祥萍,高燕.电力系统分析, 高等教育出版社,2004 年 2 月.6王晓琪主编.电力互感器样品（66500kV）下册.北京: 中国电力出版社,2003 年 6 月.7崔家佩,孟庆炎,陈永芳, 熊炳耀编. 电力系统继电保护与安全自动化装置整定计算. 北京:水利水电出版社，1993 年 03 月.8孙国凯,霍利民,柴玉华主编. 电力系统继电保护原理 . 北京: 中国水利水电出版社，2002 年 01 月.9张保会,尹项根.电路系统继电保护.中国电力出版社,2004 年 11 月.10 贺家李，宋从矩 .高等学校教材,电力系统继电保护原理. 第 3 版.北京：中国电力出版社，1994.
