【正文】 5 發(fā)電機(jī)的繼電保護(hù)配置 ............................................................................................ 35 變壓器的繼電保護(hù)配置 ............................................................................................ 36 8 配電裝置 ............................................................................................................................ 38 屋內(nèi)配電裝置 ............................................................................................................ 39 屋外配電裝置 ............................................................................................................ 39 9 鍋爐概況 ............................................................................................................................ 41 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 44 1 1 緒論 課題背景 電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要部門之一，是一 種將煤、石油、天然氣、水能、核能、風(fēng)能等一次能源轉(zhuǎn)換成電能這個(gè)二次能源的工業(yè)，其發(fā)展水平是反映國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志，和廣大人民群眾的日常生活有著密切的關(guān)系。電力是工業(yè)的先行，電力工業(yè)的發(fā)展必須優(yōu)先于其他的工業(yè)部門，整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)才能不斷前進(jìn)。 近幾年隨著我國(guó)工業(yè)的高速發(fā)展，我國(guó)電力工業(yè)超常規(guī)發(fā)展，每年裝機(jī)容量超過(guò) 30萬(wàn)千瓦、 60 萬(wàn)千瓦亞臨界火電機(jī)組成為我國(guó)電網(wǎng)的主力機(jī)組，百萬(wàn)千瓦的超超臨界火電機(jī)組已經(jīng)在建。目前，我國(guó) 30 萬(wàn)千瓦、 60 萬(wàn)千瓦的火力發(fā)電機(jī)組， 70 萬(wàn)千瓦的水力發(fā)電機(jī)組，在國(guó)際招標(biāo)中中標(biāo)成功率大 于 90%以上。這幾年電力工業(yè)之所以能飛速發(fā)展，其重要原因是，為中國(guó)電力市場(chǎng)提供的火力發(fā)電設(shè)備主要立足于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。這一觀點(diǎn)得到國(guó)內(nèi)各發(fā)電公司以及電廠老總們的認(rèn)同。今天電氣制造企業(yè)的國(guó)內(nèi)用戶率已達(dá)到 75%以上。 火力發(fā)電是現(xiàn)在電力發(fā)展的主力軍，在現(xiàn)在提出和諧社會(huì)，循環(huán)經(jīng)濟(jì)的環(huán)境中，我們?cè)谔岣呋痣娂夹g(shù)的方向上要著重考慮電力對(duì)環(huán)境的影響，對(duì)不可再生能源的影響，雖然現(xiàn)在在我國(guó)已有部分核電機(jī)組，但火電仍占領(lǐng)電力的大部分市場(chǎng)，近年電力發(fā)展滯后經(jīng)濟(jì)發(fā)展，全國(guó)上了許多火電廠，但火電技術(shù)必須不斷提高發(fā)展，才能適應(yīng)和諧社會(huì)的要求 。 目前，我國(guó)的電力工業(yè)已經(jīng)進(jìn)入“大電網(wǎng)”、“大機(jī)組”、“超高壓，交直流輸電”、“電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化”、“狀態(tài)檢修”等新技術(shù)發(fā)展新階段，一些世界水平的先進(jìn)技術(shù)，已在我國(guó)電力系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。 隨著近年來(lái)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展與人民生活用電的急劇增長(zhǎng)，電力工業(yè)的發(fā)展仍不能瞞足整個(gè)社會(huì)發(fā)展的需要。另外，由于我國(guó)人口眾多，因此在按人口平均用電方面，仍只處于中等水平，尚不能及全世界平均人口用電量的一半。 2020 年人均用電量2596kWh，人均占用發(fā)電裝機(jī)容量?jī)H為 ；我國(guó)第二產(chǎn)業(yè)用電比重為 %，第三 產(chǎn)業(yè)為 %，生活用電比重為 11%。由此可見(jiàn)，我國(guó)人均用電水平遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家，與完成其工業(yè)化進(jìn)程國(guó)家的電力指標(biāo)相比，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展正處于工業(yè)化進(jìn)程的中后期，我國(guó)用電遠(yuǎn)低于國(guó)際水平。 2 因此我國(guó)電力工業(yè)必須持續(xù)，穩(wěn)步地大力發(fā)展，一方面要加強(qiáng)電源建設(shè)，搞好“西電東送”，確保電力先行，另一方面要深化電力體制改革，實(shí)施廠網(wǎng)分家。 課題研究的目的與意義 本設(shè)計(jì)要求能運(yùn)用電機(jī)、發(fā)電廠、變電所電氣部分，高電壓技術(shù)，電力系統(tǒng)自動(dòng)化，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)等專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。 我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家，我國(guó)的電力工業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)依 靠多家辦電的政策，吸引了投資，促進(jìn)了我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展；并通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收和技術(shù)創(chuàng)新，極大地提高了電力的技術(shù)水平和裝備水平；通過(guò)堅(jiān)持不懈的達(dá)標(biāo)、創(chuàng)一流工作，大大提高了電力企業(yè)的管理水平，很多電力企業(yè)，尤其是一些發(fā)電廠的管理水平可以與發(fā)達(dá)國(guó)家的電廠的管理一比高低。 因此，研究火電廠設(shè)計(jì)有著重大意義，像我國(guó)某些二期發(fā)電工程，發(fā)電能夠滿足廣大寒冷地區(qū)冬季的采暖供熱，采用水塔排煙 (煙塔合一 )新工藝是自主設(shè)計(jì)、自主施工、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)工藝技術(shù)。二期工程建設(shè)引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的環(huán)保技術(shù)和設(shè)施，實(shí)現(xiàn)一期已建成機(jī)組 與二期工程同步進(jìn)行 100％ 煙氣脫硫；在采用低氮燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上，二期鍋爐采用 100％ 煙氣脫硝系統(tǒng)和采用高效除塵器，排放指標(biāo)較低。引進(jìn)污水處理廠提供的中水，作為發(fā)電冷卻用補(bǔ)充水，每年可節(jié)約優(yōu)質(zhì)水資源，促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。鍋爐采用干除灰、干排渣技術(shù)。灰、渣及脫硫石膏 100％ 綜合利用和深加工，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)零排放。 原始資料 原始數(shù)據(jù) 發(fā)電廠建設(shè)規(guī)模 類型：凝氣式火電廠 最終容量、機(jī)組的型式和參數(shù)： 3 表 300MW汽輪發(fā)電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 額定功率 （ MW） 額定電壓 (KV) 額定電流 (A) 功率因數(shù) (cos? ) 瞬變電抗 （ X’d%） 同步電抗 （ Xd%） 超瞬變電抗 (X”d %) QFSN3002 300 18 11320 年利用小時(shí)數(shù)： 6000h/年 電力系統(tǒng)與本廠的連接情況 （ 1） 電廠在電力系統(tǒng)中的作用于地位：地區(qū)電廠 （ 2） 發(fā)電機(jī)連入系統(tǒng)的電壓等級(jí)： 220kV （ 3） 電力系統(tǒng)總裝機(jī)容量： 8000MW，短路容量： 12020MVA 電力負(fù)荷水平 （ 1） 220kV 電壓等級(jí)：架空線 6回 ,輸送距離 80 ㎞，Ⅰ級(jí)負(fù)荷，最大輸送 400MW，Tmax=5000h/a （ 2） 110kV 電壓等級(jí)：架空線 4 回，Ⅰ級(jí)負(fù)荷，最大輸送 161MW， Tmax=4300h/a （ 3） 廠用電率： % 環(huán)境條件 廠址特點(diǎn)及自然環(huán)境 某電廠位于某市區(qū)以西約 20km 的昭平湖水渠西岸的四山村，靠近鐵路，能夠運(yùn)用鐵路運(yùn)輸，地勢(shì)有農(nóng)田、丘陵和群山。自然地面標(biāo)高 75m~115m，由 II 級(jí)階地及 IV 級(jí)階地組成，呈階地丘陵地貌景觀。原始地形為階地丘陵，最高 115m，由于長(zhǎng)期的侵蝕，河谷較發(fā)育，地面標(biāo)高一般在 75m 以上，整個(gè)廠區(qū)相對(duì)高差 40m左右。 廠區(qū)工程地質(zhì)條件 該地區(qū)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，屬相對(duì)穩(wěn)定地塊，區(qū)域內(nèi)無(wú)孕地震構(gòu)造，根據(jù) 1990 年我國(guó)地震烈度區(qū)劃圖的劃分，地震基本烈度為小于 6度地震區(qū)，主廠房地段可利用強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖作為地基的主要持力層，煙窗地段利用中等風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖作為樁基的主要持力層，干煤棚地段利用卵石層作為地基的主要持力層，升壓站、凈化站、風(fēng)水處理站區(qū)利用下部沖積粉質(zhì)粘土作 為地基主要持力層。 水文氣象條件 廠址： P=1%,洪水位： ，取水口： P=97%，設(shè)計(jì)枯水位： ，氣溫：最高 4 ℃ 、最低 ℃ 、平均 ℃ ，濕度：年平均相對(duì)濕度 81％ ，降雨量：全年平均，氣壓 :全年平均 ,風(fēng)速：最大 、平均 。 5 2 電氣主接線設(shè)計(jì) 發(fā)電廠的電氣主接線，是由高壓電器設(shè)備通過(guò)連接線組成接受和分配電能的電路，也稱為一次接線。它反映各設(shè)備的作用，連接 方式和各回路間相互關(guān)系，從而構(gòu)成發(fā)電廠或變電所電氣部分的主體。電氣主接線是連續(xù)供電和電能質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直接影響著配電裝置的布置、繼電保護(hù)的配置、自動(dòng)裝置和控制方式的選擇，它必須滿足工作可靠、調(diào)度靈活、運(yùn)行檢修方便且具有經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展的可能性等基本要求。 電氣主接線的基本要求 保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，停電不僅使發(fā)電廠造成損失，而且對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門帶來(lái)的損失將更嚴(yán)重，往往比少發(fā)電能的損失大幾十倍，至于導(dǎo)致人身傷亡、設(shè)備損壞、產(chǎn)品報(bào)廢、城市生活混亂等經(jīng)濟(jì)損失和政 治影響，更是難以估量。因此，主接線的接線形式必須保證供電可靠。 具有一定的靈活性和方便性 主接線不僅正常運(yùn)行時(shí)能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或設(shè)備檢修及故障時(shí)，也能適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡(jiǎn)便、迅速地倒換運(yùn)行方式，使停電時(shí)間最短，影響范圍最小，具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性。 具有經(jīng)濟(jì)性 在主接線設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足供電可靠的基礎(chǔ)上，盡量使設(shè)備投資費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)為最少，注意節(jié)約占地面積和搬遷費(fèi)用，在可能和允許條件下應(yīng)采取一次設(shè)計(jì)，分期投資、投產(chǎn)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。 電氣主接線分析 單元接線 其是無(wú)匯流 母線接線中最簡(jiǎn)單的形式，也是所有主接線基本形式中最簡(jiǎn)單的一種，接線簡(jiǎn)單、開(kāi)關(guān)設(shè)備、操作簡(jiǎn)便。 本設(shè)計(jì)中機(jī)組容量為 300MW，所以發(fā)電機(jī)出口采用封閉母線，為了減少斷開(kāi)點(diǎn)，可不裝斷路器。這種單元接線，避免了由于額定電流或短路電流過(guò)大，使得選擇斷路器時(shí)，受到制造條件或價(jià)格甚高等原因造成的困難。 6 單母線分段帶專用旁路斷路器的旁路母線接線 優(yōu)點(diǎn)：在正常工作時(shí)，旁路斷路器以及各出線回路上的旁路隔離開(kāi)關(guān)，都是斷開(kāi)的，旁路母線不帶電，通常兩側(cè)的開(kāi)關(guān)處于合閘狀態(tài)，檢修時(shí)兩兩互為熱備用；檢修 QF 時(shí)，可不停電；可靠性高，運(yùn)行 操作方便。 缺點(diǎn)：增加了一臺(tái)旁路斷路器的投資。 單母分段線分段斷路器兼作旁路斷路器的接線 優(yōu)點(diǎn)：可以減少設(shè)備，節(jié)省投資；同樣可靠性高，運(yùn)行操作方便。 雙母線接線 優(yōu)點(diǎn)：供電可靠， 優(yōu)點(diǎn)是供電可靠，通過(guò)兩組母線隔離開(kāi)關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷。一組母線故障后能迅速恢復(fù)供電，檢修任一回路母線的隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，只需斷開(kāi)此隔離開(kāi)關(guān)所屬的一條電路和與此隔離開(kāi)關(guān)相連的該組母線，其他線路均可通過(guò)另一組母線繼續(xù)運(yùn)行；調(diào)度靈活，各個(gè)電源和各個(gè)回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)中 各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化地需要，通過(guò) 倒換操作可以組成各種運(yùn)行方式；擴(kuò)建方便。 缺點(diǎn)：由于 220KV 電壓等級(jí)容量大，停電影響范圍廣，雙母線接線方式有一定局限性，而且操作較復(fù)雜，對(duì)運(yùn)行人員要求高。 增加一 組母線和多個(gè)隔離開(kāi)關(guān)，一定程度上增加一次投資。當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作，需裝設(shè)連鎖裝置。雙母線接線適合于出線回路為 5回及以上且在系統(tǒng)內(nèi)居重要地位時(shí)。 雙母線帶旁路母線的接線 優(yōu)點(diǎn)：增加供電可靠性，運(yùn)行操作方便，避免檢修斷路器時(shí)造成停電，不影響雙母線的正常運(yùn)行。 缺點(diǎn)：多裝了一 臺(tái)斷路器，增加投資和占地面積，容易造成誤操作。 內(nèi)橋接線 在線路故障或切除、投入時(shí)，不影響其余回路工作，并且操作簡(jiǎn)單。而在變壓器故障或切除、投入時(shí)，要使相應(yīng)線路短時(shí)停電，并且操作復(fù)雜。因而該接線一般適用于線路較長(zhǎng)（相對(duì)來(lái)說(shuō)線路的故障機(jī)率較大）和變壓器不需要經(jīng)常切換（如火電廠）的情況。內(nèi)橋接線的適用范圍為兩回進(jìn)線，兩臺(tái)主變，正常運(yùn)行方式下，橋開(kāi)關(guān)處于閉合狀態(tài)， 優(yōu)點(diǎn)：具有一定供電可靠性，使用高壓斷路器少，一次投資少。 缺點(diǎn)：沒(méi)有擴(kuò)建可能性，高壓進(jìn)線只有兩回，沒(méi)有出線可能，內(nèi)橋接線不適合有穿 7 越功率通過(guò)。 對(duì)原始資料的分析 從原始資料可以知道，本電廠屬于地區(qū)性火力發(fā)電廠，有兩臺(tái) 300MW 的發(fā)電機(jī)組成，建成后裝機(jī)總?cè)萘繛?8000MW，該電廠的發(fā)電容量除了本廠廠用電后剩余的電力向系統(tǒng)供電。因此，本電廠在系統(tǒng)中有重要作用。電廠是否安全、可靠運(yùn)行直接影響該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益，可見(jiàn)該電廠的重要性。 電氣主接線方案比較及確定 第一種方案是： 300MW 發(fā)電機(jī) G1， G2采用單元接線 通過(guò)雙繞組的變壓器與 220KV母線相連， 220KV電壓級(jí)出線為 6回，因此其供電要充分考慮其可靠性，所以我們采用雙母線接線。這樣一來(lái)就 避免了斷路器檢修時(shí)，不影響對(duì)系統(tǒng)的供電。斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，保證了可靠的供電。有原始資料可知發(fā)電機(jī)不與 110KV的母線相連，故在 220KV、 110KV 及廠用電 6KV 的三個(gè)等級(jí)上采用的聯(lián)絡(luò)變壓器為三相三繞組變壓器相連， 110KV母線采用雙母接線。如圖 所示： G 1G 22 2 0 K V 側(cè) 1 1 0 K V 側(cè)6 K V