1、 （ 20_ _届） 本科毕业 设计 某 4*300MW 火力发电厂电气初步设计 所在学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘 要 电从被发明之日起就开始于人们的生活工作紧密相连，经过 100 多年的发展，现代电力工业已经成为一门专门的行 业，而且关系着国民生计。我国电力系统已经进入大机组、大容量、大电厂、超高压、自动化、信息化发展的新时代，对于电力系统设计的要求也越来越高，因此选择了大型的发电厂电气设计。 本课题设计从电力工业在国民经济中的重要作用以及火力发电厂在电力系统中的重要性，论述了发电厂电气部分设计在电力系统设计中的重要地位。针对发
2、电厂电气部分设计中的核心 发电厂电气主接线设计做了重点阐述，另外对电气主接线的设计要求、接线种类、厂用电接线的设计、发电厂主变压器的选择设计、设备的选择、继电保护以及发电厂电气主接线图的绘制等做了讨论。 然后谈到了发电厂厂用电系统的设计，发电厂主要电气设备的选择以及为其选择设计做准备的短路电流计算，最后还简要提到了发电厂电气二次系统的设计。 关键词 ：电力工业 发电厂 主接线 电气设计 II Preliminary design of electrical power plants Abstract The invention of electricity since the date of
3、the work started in peoples lives is closely linked.After development of 100 years , the modern power industry has become a specialized industry, but also been relative to the national livelihood. Power system in China has entered a new time of the large units, large capacity, large power plants, hi
4、gh pressure, automation and information technology development.so requirements of power system design become higher and higher, and I choose the design of large electric power plants. The subject of design from the power industrys important role in the national economy and the thermal power plant in
5、 the importance of the power system, discusses some of the design of electrical power plants in power system design in an important position. Electrical part of power plant design for the core - the main electric power plant focuses on the wiring design done, the other on the main electrical wiring
6、design, wiring type, the design of auxiliary power cable, power plants, the choice of main transformer design, equipment Choice, protection and power plant main electrical wiring diagram of the drawing is done and discussed. Then talked about the power plant auxiliary power system design, power plan
7、ts, electrical equipment mainly for its selection of design choices and to prepare short-circuit current calculation and, finally, a brief reference to the second power plant electrical system design. Key words： power industry power plants main electrical wiring electric design III 摘 要 . ABSTRACT .
8、1.绪论 . 1 1.1 概述 . 1 1.2 电气设计的内容和深度 . 1 1.3 设计方向 . 1 1.4 厂址概括 . 2 1.5 厂区整体布局 . 2 1.6 设计叙述 . 2 2.发电厂电气主接线的设计 . 2 2.1 概述 . 2 2.2 电气主接线的基本要求 . 3 2.3 电气主接线的类型及比较 . 3 2.3.1 单母线接线 . 3 2.3.2 单母线分段接线 . 4 2.3.3 双母线接线 . 4 2.3.4 双母线分段 . 5 2.3.5 双母线带旁路 . 6 2.3.6 一台半断路器接线 . 6 2.4 确定方案 . 7 2.5 负荷计算 . 8 3 发电厂厂用电接线的
9、设计 . 8 3.1 概述 . 8 3.2 厂用负荷的分类 . 9 3.2.1 一级负荷 . 9 3.2.2 二级负荷 . 9 3.2.3 三级负荷 . 9 3.2.4 事故保安负荷 . 10 3.3 厂用电电压等级的确定 . 10 3.4 厂用电源及其引接方式 . 10 3.4.1 厂用电源的分类 . 10 3.4.2 厂用工作电源的引接 . 10 3.4.3 备用电源的引接 . 11 3.4.4 事故保安电源 . 11 3.5 厂用电接线方式 . 11 3.6 中性点接地方式 . 12 3.7 设计方案 . 12 4 短路电流计算 . 13 4.1 概述 . 13 4.1.1 短路的种类
10、. 13 4.1.2 短路的原因 . 14 IV 4.1.3 短路的后果 . 15 4.2 短路电流计算 . 15 4.2.1 基本假定 . 15 4.2.2 基准值计算 . 15 4.2.3 k 1 点 短路计算 . 17 4.2.4 k 2 点短路计算 . 17 4.2.5 k 3 点短路计算 . 18 5 电气设备的选择 . 18 5.1 电气设备选择的一般条件 . 18 5.1.1 按正常工作条件选择设备 . 18 5.1.2 按短路条件校验热稳定 . 18 5.1.3 按短路条件校验动稳定 . 19 5.2 断路器的选择 . 19 5.2.1 种类和形势的选择 . 19 5.2.2
11、高压侧断路器的选择 . 19 5.2.3 厂用 10kV 低压侧断路器的选择 . 20 5.2.4 厂用 6.3kV 低压侧断路器的选择 . 20 5.2.5 厂用 0.4kV 低压侧断路器的选择 . 21 5.3 隔离开关的选择 . 21 5.3 1 220kV 高压隔离开关的选择 . 21 5.3.2 10.5kV 隔离开关的选择 . 22 5.3.3 6.3kV 隔离开关的选择 . 23 5.3.4 0.4kV 隔离开关的选择 . 24 5.4 电流互感器的选择 . 25 5.4.1 220kV 侧 . 25 5.4.2 10kV 侧 . 26 5.5 电压互感器的选择 . 28 5.5
12、.1 电压互感器的使用范围 . 28 5.5.2 220kV 母线侧 . 28 5.5.3 10kV 母线侧 . 29 6. 220KV 配电装置设计 . 29 6.1 配电装置的类型 . 29 6.1.1 屋内配电装置 . 29 6.1.2 屋外配电装置 . 29 6.2 配电装置的型式选择 . 30 6.3 拟定配置图 . 30 6.4 设计配电装置的平面图和断面图 . 30 7. 300MW 机组继电保护及自动装置的规划设计 . 31 7.1 继电保护的作用 . 31 7 2 继电保护的基本任务： . 31 7.3 电力变压器保护 . 31 7.3.1 电力变压器的故障类型和不正常工作状
13、态 . 31 V 7.3.2 后备保护 . 31 7.4 发电机保护 . 31 7.5 过电流保护的整定 . 32 8.小结 . 33 致 谢 . 34 参考文献 . 35 附 录 某 4*300MW 火力发电厂电气初步 1 1 绪论 1.1 概述 一设计在工程建设中的作用 设计工作是工程建设的关键环节。做好设计工作，对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。设计是工程建设的灵魂。 二设计工作应遵循的主要原则 要遵循国家的法律法规，贯彻执行国家经济建设的方针、 政策和基本程序，特别应贯彻执行提高经济效益和促进技术进步的方针。要运用系统工
14、程的方法从全局出发，正确处理中央与地方、农业与工业、沿海与内地、城市与乡村、近期与长期、平时与战时、技改与新建、生产与生活、安全与经济等方面的关系。要根据国家规范、标准与有关规定，结合工程的不同性质、不同要求，从我国实际情况出发，采用中等实用的先进技术，合理地确定设计标准。要实行资源的综合利用，要节约能源、水源，要保护环境，要注意专业化和写作，要节约用地，要合理使用劳动力。 三设计的基本程序 设计要执行国家规定的基本建设程序。火电 厂设计的一般程序是：初步可行性研究 项目建议书编制 可行性研究 设计任务书编制 初步设计 施工图设计。 1.2 电气设计的内容和深度 初步设计阶段电气设计的说明书中
15、包括概述、电气主接线、短路电流计算、设备选择、厂用电接线和布置、几点保护等。图纸包括地区电力系统地理接线图、地区电力系统单接线图、电厂接入系统方案比较图、电气主接线及方案比较图、短路电流计算接线及等效阻抗图、高低压厂用电接线图，厂区电气建构物平面布置图、各级电压配电装置平断面图、主控制楼各层平面布置图、机电炉集中控制室布置图、发电机出线 小室布置图、发电变压器组继电保护配置图等。 1.3 设计方向 从所给的原始资料分析可以知道 ,所设计的电厂总容量为 4300MW，总容量在 1000MW 以上， 属于大型火力发电厂，并且在电力系统中连接了水电厂和负荷系统，成为一枢纽电厂，因而此电厂在系统中占有
16、非常重要的地位。在此次设计过程中，本人严格按照相关安全规程，并研究了多年运行的经验，以确保电厂运行的安全可靠，而且重点考虑了其可靠性、经济性和灵活性。在此次设计中，我某 4*300MW 火力发电厂电气初步 2 对原始资料进行分析，并对厂区的整体布局规划进行简单的说明。 1.4 厂址概括 本厂建在一大 型煤矿区，燃料由煤矿直接经铁路线运来，足以保证本厂用煤。本厂除一回 220KV 铁路向矿区供电，其余电力除厂用电外，全部升压至 220KV向系统供电。 厂区地势平坦，地质条件较好，属于六级地震区厂址附近有一大型水库，足够本厂用水，冻土层深达 1.7M。导线覆冰厚度 10mm。最大风速 25m/s，
17、年平均气温 15 度，最高为 35 度，最低 -35 度，土壤电阻率小于 500 欧米。 1.5 厂区整体布局 发电厂厂区整体的布置，除应符合现行的国家有关防火标准和规范的规定及有关环境保护的原则要求之外，还应该符合下列要求： (1)主厂房 应布置在厂区的适中地位，当采用直流供水时，宜靠近水源。主厂房和烟囱宜布置在土质均匀、地基承载力较高的地段。有条件时，主厂房的固定端和厂前区宜朝向城镇方向。采用直接空冷系统的空冷机组，主厂房的朝向应考虑夏季盛行风向对空冷凝汽器散热的影响。 (2)屋内、外配电装置的布置，应考虑进出线的方便，尽量避免线路交叉。 (3)冷却塔的布置，应根据地形、地质、相邻设施的布
18、置条件及常年的风向等综合考虑。工程初期冷却塔不宜布置在扩建端。 (4)贮煤场宜布置在厂区主要建筑物全年最小频率风向的上风侧。 (5)制氢站、乙炔站、供油和 卸油泵房以及点火油罐应与其他辅助生产建筑分开，单独布置或形成独立的区域。 (6)废水及生活污水经处理合格后的排水口应远离生活用水取水口，并在其下游，亦可将排水接入下水道总干管排出。 (7)发电厂厂区宜有两个出入口，其位置应使厂内外联系方便，并使人流、货流分开。在施工期间宜有施工专用的出入口。厂区的主要出入口宜设在厂区的固定端一侧。 1.6 设计叙述 本设计的主题是电气设计部分，对此必须进行详细的计算和说明，在后几章中的具体设计中将有顺序地完
19、整地介绍发电厂电气主接线的设计、发电厂厂用电接线的设计、短路电流计算 、电气设备的选择、 220kV 配电装置的设计和 300MV机组继电保护自动装置的规划设计。 2 发电厂电气主接线的设计 2.1 概述 电气主接线是发电厂、变电所电气部分的主体，也是构成电力系统的重要环节。它是由一次设备按一定要求和顺序连接起来的电路，它反应设备的作用、连某 4*300MW 火力发电厂电气初步 3 接关系和回路的相互关系。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、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着较大的影响。因此，必须处理好各方面的关系，全
20、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。 2.2 电气主接线的基本要求 （ 1） 可靠性：电气可靠性的要求与其在电力系统中的地位和作用有关，由其容量 、 电压等级 、 负荷大小和类别等因素决定 。 评价电气主接线可靠性的标志是：断路器检修时，不宜影响对系统的供电；线路或母线发生故障时应尽量减少线路的停运回路数和主变的停运台数，尽量保证对重要用户的供电；尽量避免变电站全部停运的可能性 。 （ 2） 灵活性：应满足调度 、 检修的灵活性，能灵活地投入或切除机组
21、 、 变压器或线路，灵活地调配电源和负荷，满足系统在正常 、 事故 、检修及特殊运行方式下的要求；在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线 。（ 3） 经济性：主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下，做到经济合理，尽量减少占地面积，节省投资 。 2.3 电气主接线的类型及比较 火电厂电气主接线包括发电机或变压器引出线和发电机电压配电装置接线以及 35 500kV 高压配电装置接线等。配电装置电气主接线有单母线及其母线分段、带旁路母线的单母线分段接线、双母线及其分段接线 、双母线带旁路母线、一个半或三分之四断路器接线等。 2.3.1 单母线接线 单母线接线最简单的主接线，所有电源进线和出线都接在一组母线上。其优点是接线简单清晰，设备少，操作方便，造价便宜，只要配电装置留有余地，母线可以像两端延伸，可扩性好。主要缺点是可靠性和灵活性都比较差，它只有一个运行方式，母线和母线隔离开关检修或故障时，全部贿赂均需停运，任一断路器检修时，其所在回路也将停运。 适用范围： 10KV 出线一般不超过 5 回， 35KV出线不超过 5 回， 110220KV 出线不超过 2 回 。 某 4*300MW 火力发电厂电气初步 4 图 1 单母线接线 2.3.2 单母线分段接线 单母线分段接线优点：该接线方式由双电源供电，故供电可靠性较高，同时具有接线简单、操
