1、本 科 毕 业 设 计新建 2*1000MW 机组电厂电气部分设计所在学院 专业班级 电气工程与自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I摘 要本毕业设计论文是对 2*1000MW 机组火力发电厂电气部分设计。随着我国经济的不断发展，对电能的消耗也日益增大，每千瓦投资相对较省的大容量1000MW 燃煤机组也将越来越多地投入电力市场,同时这些大容量的发电机组今后将成为电力系统的主力。对发电厂电气部分的设计也提出了更高的要求。本文对电气主接线部分及继电保护的相关设计过程进行了主要的阐述。首先从原始资料分析开始，并根据自然条件和技术经济条件，确定全厂和整个系统的电气主接线的设计。其
2、中主要包括比较以及选择电气的主接线；主变压器、启动/备用变压器和高压厂用变压器具体相关参数的选择；计算短路电流和选择以及校验主要的电气设备；并作了变压器保护。二次接线则以发电机的继电保护的设计为专题，对继电保护的整定计算做了深入细致的介绍。 继电保护的配置是考虑到发电机变压器、发电机变压器组及母线出线出现各种短路故障或异常情况可能有几种不同的保护方式，通过比较选出既接线简单又安全可靠的保护。同时，在保证设计结果可靠性的前提下，还要通过与现行火电厂运行情况的相比较下，保证设计的合理性和经济性。采用 OUTOCAD 绘图软件对大量的电气图进行了绘制，得以进一步完善本设计。关键词： 发电厂；变压器；
3、电力系统；继电保护；电气设备IIAbstractThis paper is the graduation design for 2 * 1000MW units coal-fired power plants and the parts design of electric. With the development of Chinas economic, for electric power consumption is growing, every kw investment relatively provincial high-capacity 1000MW coal-fired uni
4、ts will increasingly input power market, at the same time these high-capacity generator will become the main unit power system. The design of the electric parts of plants also puts forward a higher request.This paper describes the 2 * 1000MW coal-fired power plants and the electric parts and relay p
5、rotection design process. First, from the original material analysis according to start natural conditions and technology and economic condition, to determine the plant and the whole system design of main electrical wiring. Including the main electrical wiring forms of comparison, choice; The main t
6、ransformer, start/standby transformers and high-pressure factory with the transformer capacity calculation, the number and type of choice; Short-circuit current calculation and high voltage electrical equipment choice and calibration; And make a brief for automatic device expatiated; And transformer
7、 protection. The secondary circuit criterion with generator relay protection design of relay protection for project, the whole plan was a thorough introduction. Relay protection configuration is to consider the generator transformer, generator transformer group and bus qualify appear all sorts of sh
8、ort-circuit fault or abnormal conditions may have several different protection way, by comparing both wiring simple and safe selected reliable protection.Meanwhile, in guarantee the reliability of the design results, but also through premise of power with the current operation, in contrast, guarante
9、e the rationality of the design of and economy. With Using OUTOCAD drawing software for large electrical diagram, to further improve the drawing design.Keywords: power plant; transformer; power system; protection; electrical equipmentIII目 录第一章 绪论 .11.1 电力系统概述 .11.2 设计的原始资料及主要技术指标 .11.3 设计的主要内容及要求 .2
10、第二章 2*1000MW 火力发电厂电气主接线的设计 .32.1 概述 .32.1.1 电气主接线设计的基本要求 .32.1.2 主接线的基本形式及使用范围 .32.2 主接线的设计 .52.2.1 主接线的方案 .52.3 厂用电系统的设计 .72.3.1 厂用电率 .72.3.2 厂用负荷分类 .72.3.3 厂用电接线设计 .82.3.4 厂用变压器的选择 .8第三章 火电厂发电机、主变压器的选择 .103.1 主变压器的选型 .103.1.1 主变压器容量台数的选择 .103.1.2 主变压器型式的选择 .103.1.3 主变压器的具体选择 .103.1.4 启动/备用变压器的选择 .
11、113.2 发电机的选型 .113.3 电气主接线中的设备配置 .11第四章 火力发电厂短路电流的计算 .134.1 短路概述 .13IV4.1.1 短路原因 .134.1.2 短路的后果 .134.1.3 短路的形式 .134.2 短路电流的计算方法 .134.2.1 短路电流计算时一般规定 .134.2.2 计算步骤 .144.3 各短路电流的计算 .144.3.1 计算电路中各元件参数 .144.3.2 各元件电抗换算为同一基准的标幺电抗值 .144.3.3 短路点的选择、短路电流以及冲击电流的计算 .164.3.4 各短路点电流计算 .17第五章 火电厂一次设备的选择 .215.1 选
12、择电气一次设备遵循的条件 .215.1.1 按正常工作条件选择 .215.1.2 按短路情况校验 .225.2 电气设备的具体选择 .235.2.1 系统回路的最大工作电流 .235.2.2 高压断路器的选择 .245.2.3 高压隔离开关的选择 .255.2.4 互感器的选择 .275.2.5 导线及电缆的选择及校验 .305.2.6 避雷器的选择 .32第六章 继电保护配置 .336.1 概述 .336.2 变压器的继电保护配置 .336.2.1 纵联差动保护的整定计算 .336.2.2 过电流保护的整定计算 .366.3 发电机继电保护配置 .37V6.3.1 纵联差动保护的整定计算 .
13、37第七章 结论 .38致谢 .39参考文献 .40东海科学技术学院本科生毕业论文1第一章 绪论1.1 电力系统概述电就是能量的一种表现形式。电能具有显著的优点：可以简便的转变成其他形式的能量，它的运输、分配也很方便，且容易操作及控制。所以，电力已经成为我们现代化社会中及其重要的能源之一。电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。电力系统的主体结构主要有电源、电力网络和负荷中心。电源指的是各类发电厂、站，它就将一次能源转换成电能。根据电力
14、系统中装机容量的不同与用电负荷的大小，以及电源点与负荷中心的相对位置，电力系统常采用不同的电压等级输电（如高压输电或超高压输电） ，以求得最佳的技术经济效益。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。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。对于本设计涉及的电气系统来说，其主要由电厂主接线、汽轮发电机、主变压器、配电设备、开关设备、发电机引出线
15、、厂用结线、厂用变压器和电抗器、厂用电动机、保安电源、蓄电池直流系统及通信设备、照明设备等组成。它的基本功能就是保证按电能质量要求向负荷或电力系统供电。供用电流程和厂用电流程是其主要流程。对电气系统来说有其最基本的要求，就是供电安全、可靠；调度灵活；具有良好的调整和操作功能；能够迅速将故障切断，以避免事故的扩大。火力发电厂电气部分建设的重点在于要采用高参数、大容量、高效率、高灵活性的设备；同时要大力开发环保清洁技术，以减轻对环境的压力。提高能源的综合利用率，从而发挥最大的经济效益规模。1.2 设计的原始资料及主要技术指标1.电厂规模装机容量：装机 2 台，容量分别为 2X1000MW， =10
16、.5KVNU机组年利用小时数： =6200hmaxT气象条件：年最高温度 40 度，平均气温 25 度，气象条件一般，无特殊要求。2.主要技术指标（1）.系统阻抗在最大运行方式下（S=100MVA） ，视为无穷大容量系统。（2）.发电机参数：（3）.厂用电率：8%2（4）.功率因数：0.9 及以上。3.配电装置（1）500KV 电压级 电缆出线 2 回。1.3 设计的主要内容及要求1.确定电气主接线对原始资料进行分析，确定主接线、主变形式，根据可靠性、灵活性和经济性的要求下确定最佳接线方案，且合理选择各侧的接线方式。厂用电的设计，对发电厂自用的厂用负荷进行分类和统计，与主接线的设计原则相同，对
17、厂用电接线进行设计，同时选择厂用变压器。2.选择主变压器主变压器应满足 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 ”。4.短路电流的计算通过电气设备选择和继电保护整定的要求，合理选择短路计算点，绘制具体元器件的等值网络图，计算短路点短路电流，并列表做出总结。5.电气设备的选择对高压断路器、高压隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线、电缆、避雷器等设备进行选择校验，将选用的设备型号、数量汇总做成设备一览表。6.继电保护的整定计算及配置主变的继电保护，发电机
18、的继电保护和相关线路保护。3第二章 2*1000MW 火力发电厂电气主接线的设计2.1 概述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。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线的方案。发电厂的电气主接线是保证电力网安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置、选择、自动化水平和二次回路设计的原则和基础。2.1.1 电气主接线设计的基本要求电气主接线的设计原则是：根据
19、发电厂在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。（1） 可靠性：衡量可靠的标准，一般是根据主接线型式机主要设备操 作的可能方式，按一定的规律计算出“不允许”事件发生的规律，停运的持续时间期望值等指标，对几种主接线型式中择优。所谓“不允许”事故，是指发生故障后果非常严重的事故，如全部电源进线停运、各变压器停运，全厂停电事故等。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满
20、足这个要求。（2） 灵活性：是指在调度时，可以灵活的投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统电度要求；在检修时，可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，而不致影响电力网的运行和对用户的供电；在扩建时，可以容易的从初期接线扩建到最终接线，在不影响连接供电或停电时间最短的情况下，投入新机组、变压器或线路，并对一次和二次部分的改建工作量最少。在操作时简便、安全、不易发生误操作的“方便性” 。（3） 主接线应在满足供电可靠性、灵活性要求的前提下做到经济性。主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器等一次设备，要使控
21、制、保护不过于复杂，要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。做到投资省。合理的选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变等）容量、台数，避免两次变压而增加电能的损失。电器主接线选择时要为配电装置的布置创造条件，尽量使占地面积减少。2.1.2 主接线的基本形式及使用范围1）单元接线只有一组母线的接线如图 2.1 所示是一个典型的单母线接线图。这种接线的特点是电源和供电线路都联在同一母线上。为了便于投入或切除任何一条进、出引线每条引线上都装有可以切除符合电流和故障电流的断路器。优点：接线简单、清晰、采用设备少，投资省，操作方便，便于扩建和采用成套配电4装置。单母线接线一般只适用于一台
22、发电机或一台变压器。缺点：母线停运（母线检修、故障，线路故障后线路保护或断路器拒运）将使全部支路停运，即停电范围为该母线段的 100%，且停电时间很长，若为母线自身损坏须待母线修复之后方能恢复各支路运行。本设计中单机组容量为 1000MW，所以发电机出口至主变压器低压侧之间采用封闭母线，发电机与主变压器可采用简单可靠的单元接线。GGGGG( a ) ( b ) ( c ) ( d ) ( e )GG图 2.1 单元接线2）双母线接线优点：供电很可靠，运行方式比较灵活，扩建方便。缺点：由于 220KV 电压等级的容量比较大，停电的影响范围较大，而且操作复杂，容易发生错误操作，所用设备也多，配电装置复杂。适用范围：出线回路数为 5 回及以上时，可采用 110220KV 配电装置，或出线回数在4 回以上时，可采用 110220KV 配电装置。电源 1 电源 2W 2W 1W L 4W L 3W L 2W L 1Q F c图 2.2 双母线接线3）桥形接线两个“变压器-线路”连接，便构成桥型接线。内桥接线和外桥接线组成了桥形接线，如图 2.3 所示。
