【正文】 .................... 46 保安電源的配置 ......................................................................................................... 46 中性點接地設(shè)計 .................................................................................................................... 48 北京工商大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 高低壓廠用電系統(tǒng)設(shè)計圖 .................................................................................................... 49 第五章 結(jié)束語 .................................................................................................................................... 49 致謝 ...................................................................................................................................................... 51 參考文獻 .............................................................................................................................................. 52 附錄 A 設(shè)計圖紙 ................................................................................................................................ 53 附錄 B 外文翻譯文獻 ........................................................................................................................ 53 北京工商大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 第一章 緒論 課題研究的目的和意義 電能是一種清潔的二次能源，由于電能不僅便于輸送和 分配，易于轉(zhuǎn)換為其它的能源，而且便于控制、管理和調(diào)度 ,易于實現(xiàn)自動化。電力工業(yè)是我國民經(jīng)濟發(fā)展中最重要的基礎(chǔ)行業(yè)，是國民經(jīng)濟的第一基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是關(guān)系國計民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是世界各國經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略中的優(yōu)先發(fā)展重點，隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，對電的需求量不斷擴大，電力銷售市場的擴大又刺激了整個電力生產(chǎn)的發(fā)展。 建立火電廠就是將不容易、不方便被人們利用的能量，通過火電廠轉(zhuǎn)化為易被人們利用的電能。在這個過程中，提高了能量的利用率，節(jié)約能源，對人類的可持續(xù)發(fā)展有重要的意義，而火力發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)的設(shè)計是電力工業(yè)建設(shè)中必不可少的 一個項目。 火電廠廠用電是發(fā)電廠本身的用電，是非常重要的負荷，其電能主要取自于發(fā)電廠本身發(fā)出的能量，因此廠用電設(shè)計對于火電廠有著很重要的影響。 對本課題的設(shè)計，是對已學知識的整理和進一步的理解、認識，學習和掌握火電發(fā)電廠廠用電設(shè)計的基本方法， 培養(yǎng)運用專業(yè)知識解決實際問題的能力、查詢資料的能力以及分析問題的能力，熟悉工程設(shè)計規(guī)范，掌握實際工程設(shè)計的基本技能，提高運用 CAD 繪圖能力，鍛煉了自己的操作能力，為進入實際工作時打下基礎(chǔ)。電力工業(yè)的迅速發(fā)展，各種類型的大、中、小型發(fā)電廠正在全國各地如火如荼地建設(shè)中 ，對各種類型的發(fā)電廠廠用電的設(shè)計提出了更高的要求，更需要我們提高知識理解應(yīng)用水平，認真對待。 電力行業(yè)發(fā)展的趨勢和研究現(xiàn)狀 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 目前我國火力發(fā)電廠發(fā)電量占全國總發(fā)電量的 70%以上，而凝汽式火電廠是其中的主力軍。大型火力發(fā)電廠的建設(shè)對承擔整個發(fā)電廠動力保證的發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)來說，對其運行穩(wěn)定和供電可靠性提出了很高的要求，因而火力發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)的設(shè)計是電力工業(yè)建設(shè)中必不可少的一個項目。 火電廠廠用電接線設(shè)計首先應(yīng)保證對廠用負荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠安全滿發(fā)、運行北京工商大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 6 可靠，其次接 線應(yīng)能靈活的適應(yīng)日常正常、事故、檢修等各種運行方式的要求，要考慮廠用電源的對應(yīng)供電性，本機、爐的廠用負荷由本機組供電，這樣當廠用電系統(tǒng)發(fā)生故障時只會影響一臺發(fā)電機組的運行，縮小了故障范圍，接線也簡單方便，應(yīng)適當注意經(jīng)濟型和將來發(fā)展的可能性，并慎重的采用新技術(shù)、新設(shè)備，使廠用電接線具有可行性和先進性。 火電廠廠用電源必須供電可靠，且能滿足各種工作狀態(tài)的要求，除應(yīng)具有正常工作電源外，還應(yīng)設(shè)備用電源、啟動電源和事故保安電源。一般電廠中都以啟動電源兼作備用電源。 火電廠廠用電接線形式大都采用單母線分段接線 ，并多以成套配電裝置接受和分配電能。在采用母線管理制的中、小型發(fā)電廠中，往往機、爐的數(shù)量是不對應(yīng)的，為了保證廠用電系統(tǒng)的供電可靠性和經(jīng)濟性，高壓廠用母線均采用“按鍋爐分段”的原則，即將高壓廠用母線按鍋爐臺數(shù)分成若干獨立段，凡屬同一臺鍋爐的廠用負荷均接在同一段母線上，與鍋爐同組的汽輪機的廠用負荷一般也接在該段母線上，而該段母線由其對應(yīng)的發(fā)電機組供電。全廠公用負荷應(yīng)根據(jù)負荷功率及可靠性的要求分別接到各段母線上，各段母線上的負荷應(yīng)盡可能均勻分配。當公用負荷大時，可設(shè)公用母線段。對于 400t/h 及以上的大型鍋爐，每 臺鍋爐設(shè)兩段高壓廠用母線。低壓廠用母線一般也按鍋爐分段 [5]。 國外研究現(xiàn)狀 目前關(guān)于火電廠廠用電研究已經(jīng)較為成熟，對廠用電設(shè)計已經(jīng)有了一套完整規(guī)范。但廠用電主接線的確定對發(fā)電廠本身的運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置、繼電保護和控制方式的擬定有很大的影響，因此全面考慮電廠的遠景規(guī)劃，結(jié)構(gòu)布局，運用新技術(shù)，新設(shè)備，對廠用電電氣部分進行優(yōu)化設(shè)計，以提高供電可靠性和穩(wěn)定性已成為國外研究的新課題。 在發(fā)電廠電氣設(shè)備如高壓開關(guān)方面，向高電壓、大開斷容量、智能化方向發(fā)展。 在發(fā)電機出口斷路器方面，已有 SF6 型（ GCB），它額定電流可達 24000A，開斷能力 160kA，而且結(jié)構(gòu)緊湊，故障率更低 (%)，還可以集成 CT、 PT、接地開關(guān)等設(shè)備，成為多功能的組合電器。 本文主要的工作 （ 1） 掌握火電廠主要工藝的流程 （ 2） 學習并熟練掌握浩辰 CAD 的繪圖工具及標注 （ 3） 收集技術(shù)資料和技術(shù)標準，掌握廠用電系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計原則。 北京工商大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 （ 4） 根據(jù)電廠機組容量，進行廠用電設(shè)計及負荷計算，負荷計算包括除塵、化水、機務(wù)、熱控等負荷計算，設(shè)計內(nèi)容包括：電力負荷的分類及變壓器的選擇、電壓等級的選擇、廠用電主接線 的選擇、高壓廠用電系統(tǒng)的接線和低壓廠用電系統(tǒng)的接線、高低壓廠用啟動 /備用變壓器的選擇。 （ 5） 使用浩辰 CAD 繪制高低壓廠用電系統(tǒng)圖。 北京工商大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 8 第二章 火電廠廠用電 系 統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容和原則 電氣主接線的設(shè)計和原則 電氣主接線的基本要求 電氣主接線是發(fā)電廠電氣的主體結(jié)構(gòu)，是火電廠廠用電的重要組成部分，直接影響電廠運行的可靠性、靈活性并對電氣選擇、配電裝置的布置、自動裝置和控制方式的擬訂都有決定性的關(guān)系。主接線的正確、合理設(shè)計，必須綜合各個方面的因素 ，經(jīng)過技術(shù)，經(jīng)濟論證后方可確定。因此，主接線必須滿足以下基本要求。 1. 可靠性 主接線的可靠性包括一次部分和相應(yīng)組成的二次部分在運行中可靠性的綜合，在很大程度上也取決于設(shè)備的可靠程度?？煽啃缘木唧w要求在于斷路器檢修時，不宜影響對電廠系統(tǒng)的供電；斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并要保證對一級負荷及全部或大部分二級負荷的供電。 2. 靈活性 主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。在調(diào)度時，可以靈活地投入和切除發(fā)電機、變壓器和線路，調(diào)配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以及 特殊運行方式的系統(tǒng)調(diào)度要求；在檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備，進行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電；擴建時，可以容易地從初期接線過渡到最終接線 3. 經(jīng)濟性 為了節(jié)省投資，主接線力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備；要節(jié)省繼電保護和二次回路不過于復雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜；要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設(shè)備；主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少；經(jīng)濟合理地選擇主變壓器的種類、容量、數(shù)量、要避免因兩次變壓而增加電能 損失。 4. 具有發(fā)展和擴建的可能性 北京工商大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 9 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，火電廠可能需要擴大機組容量，從主變壓器的容量、數(shù)量到饋電線路數(shù)均有擴建的可能，有的甚至需要升壓，所以在設(shè)計主接線時應(yīng)留有發(fā)展余地，不僅要考慮最終接線的實現(xiàn)，同時還要兼顧到分期過渡接線的可能和施工的方便。 主接線設(shè)計主要考慮因素 在對設(shè)計原始資料分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合對電力系統(tǒng)電氣主接線的可靠性、經(jīng)濟性及靈活性等基本要求綜合考慮。 （ 1） 可靠發(fā)電是本設(shè)計火電廠應(yīng)該考慮的首要問題，兼顧到經(jīng)濟性和火電廠自用電重要性等問題，主接線盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障影響范圍，避免 引起全廠停電事故。萬一發(fā)生全廠停電，盡快從系統(tǒng)取得啟動電源。 （ 2） 本火電廠有無全廠停電的可能性。高壓廠用母線一般按爐分段，即發(fā)電機供給各自機、爐的用電。低壓廠用變壓器由一般由高壓廠用母線段上引接。高低壓，廠用母線均采用單母線，雙電源供電，即設(shè)有備用電源。線路、斷路器、主變或母線故障或檢修時，對機組的影響，對發(fā)電機出力的影響。 （ 3） 主接線是否具有足夠的靈活性，能適應(yīng)各種運行方式的變化，且在檢修事故狀態(tài)下操作方便，調(diào)度靈活，檢修安全等。在滿足技術(shù)要求的前提下，盡可能考慮投資省、易操作，電能損失小和年運行費用少。 1. 原始資料分析 （ 1） 火電廠廠用電一次設(shè)計。 （ 2） 設(shè)計一個 4 660MW 機組火電廠廠用電，發(fā)電機出口電壓 22kV， 起動 /備用電源從500kV 母線引入， 電廠本期 500kV 出線 2 回，均接至177。 800kV 換流站，線路采用 4 JL/G1A400導線，長度約為 50km。 （ 3） 主變壓器選型 變壓器：雙繞組單相自耦無勵磁調(diào)壓變，額定容量 780MVA； 電壓比： (525177。 2 %)/kV/22 kV； 北京工商大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 10 調(diào)壓方式：無載調(diào)壓； 阻抗電壓 (%)： 16； 接線組別： YN， d11 升壓變壓器高壓側(cè)中性點按直接接地設(shè)計，低壓側(cè) 按不接地設(shè)計。 2. 電氣主接線 電氣一次主接線通常有雙母線接線、發(fā)電機 — 變壓器 — 線路組單元接線、一臺半斷路器接線等三種主要接線形式，本工程采用發(fā)電機 變壓器組單元接線直接接入電廠新建的 500kV 配電裝置，電廠升壓站 500kV 母線電氣主接線擬采用一個半斷路器接線形式。如圖 所示。 圖 電氣主接線圖 北京工商大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 11 高低壓廠用電系統(tǒng)接線設(shè)計與原則 廠用電接線基本形式和特點 廠用電接線形式包括單母線和 雙母線接線。單母線又分為單母線、單母線有分段、單母線分段帶旁路母線等形式；雙母線又分為雙母線、雙母線分段、帶旁路母線的雙母線和二分之三接線等形式，本電廠采用單母線接線形式。 1. 單母線接線形式，如圖 所示。 圖 單母線接線形式 接線特點：所有電源及出線均接在同一母線上。 優(yōu)點是簡單明顯，采用設(shè)備少，操作方便，便于擴建，造價低； 缺點是供電可靠性低。 2. 單母線分段接線 ,如圖 所示 北京工商大學畢業(yè)論文（設(shè)計） 12 圖 單母線分段接線 , 1. 接線特點 （ 1） 分段斷路器閉合運行 一個電源故障時，仍可以使兩段母線都有電，可靠性比較好，但線路故障時短路電流較大。 （ 2） 分段斷路器斷開運行 在 QF1 處裝設(shè)備自投裝置，重要用戶可以從兩段母線引接采用雙回路供電，還可以限制短路電流。 2. 優(yōu)缺點分析 優(yōu)點：提高了供電可靠性 缺點：停電范圍較大 廠用電電壓的選擇 1. 高壓廠用電的電壓 （ 1） 容量為