【正文】 ......................... 35 第 7 章 總結和展望 .................................................................................................................... 37 致 謝 .............................................................................................................................................. 38 參考文獻 ......................................................................................................................................... 39 附錄 A............................................................................................................................................. 41 畢業(yè)論文（設計）用紙 佳木斯大學教務處 1 第 1 章 緒 論 課題背景 社會背景 電力工業(yè)是國民經濟的重要部門之一，是一種將煤，石油，天然氣，水能，核能，風能等一次能源轉換成電能這個二次能源的工業(yè)，作為國民經濟的其他各部門的快速，穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動力，其發(fā)展水平是反映國家經濟發(fā)達程度的重要標志，又和廣大人民群眾的日常 生活有著密切的關系。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，整個國民經濟才能不斷前進。 近幾年隨著我國工業(yè)的高速發(fā)現，我國電力工業(yè)超常規(guī)發(fā)展，每年裝機容量超過 6000萬千瓦， 30 萬千瓦、 60 萬千瓦亞臨界火電機組成為我國電網的主力機組。目前，我國 30萬千瓦、 60 萬千瓦的火力發(fā)電機組， 70 萬千瓦的水力發(fā)電機組，在國際招標中中標成功率大于 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，為中國電力市場提供的火力發(fā)電設備主要立足于國內生產。這一觀點得到國內各發(fā)電公司以及電廠老總們的認同。今 天電氣制造企業(yè)的國內用戶率已達到 75%以上。 火力發(fā)電是現在電力發(fā)展的主力軍，在現在提出和諧社會，循環(huán)經濟的環(huán)境中，我們在提高火電技術的方向上要著重考慮電力對環(huán)境的影響，對不可再生能源的影響，雖然現在在我國已有部分核電機組，但火電仍占領電力的大部分市場，近年電力發(fā)展滯 后經濟發(fā)展，全國上了許多火電廠，但火電技術必須不斷提高發(fā)展，才能適應和諧社會的要求。 目前，我國的電力工業(yè)已經進入“大電網”，“大機組”，“超高壓，交直流輸電”，“電網調度自動化”，“狀態(tài)檢修”等新技術發(fā)展新階段，一些世界水平的先進技術，已在我 國電力系統(tǒng)得到了廣泛的應用。 隨著近年來我國國民經濟的高速發(fā)展與人民生活用電的急劇增長，電力工業(yè)的發(fā)展仍不能瞞足整個社會發(fā)展的需要。另外，由于我國人口眾多，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。 2021 年人均用電量2596kW h，人均占用發(fā)電裝機容量僅為 ；我國第二產業(yè)用電比重為 %，第三產業(yè)為 %，生活用電比重為 11%。由此可見，我國人均用電水平遠低于發(fā)達國家，與完成其工業(yè)化進程國家的電力指標相比，我國經濟發(fā)展正處于工業(yè)化進程的中后期， 我國用電遠低于國際水平。 畢業(yè)論文（設計）用紙 佳木斯大學教務處 2 因此我國電力工業(yè)必須持續(xù)，穩(wěn)步地大力發(fā)展，一方面要加強電源建設，搞好“西電東送”，確保電力現行，另一方面要深化電力體制改革，實施廠網分家。 . 專業(yè)學習背景 本課題設計者在大學期間認真地修完了電氣工程專業(yè)的所有課程，掌握了使電力系統(tǒng)安全運行以及如何排除其不正常運行故障的知識，能運用電機，發(fā)電廠、變電所電氣部分，高電壓技術，電力系統(tǒng)自動化，電力系統(tǒng)繼電保護等專業(yè)知識解決實際問題，為本次畢業(yè)設計做了充分的知識原料準備。 課題研究的目的和意義 我國是發(fā)展中國家，我國的電力工業(yè)長期以來依靠多 家辦電的政策，吸引了投資，促進了我國電力工業(yè)的發(fā)展；并通過引進、消化和吸收和技術創(chuàng)新，極大地提高了電力的技術水平和裝備水平；通過堅持不懈的達標、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)達國家的電廠的管理一比高低。 因此，研究火電廠設計有著重大意義，像我國某些二期發(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 自主設計、自主施工，具有自主知識產權的先進工藝技術。二期工程建設引進國內外先進的環(huán)保技術和設施，實現一期已建成機組 與二期工程同步進行 100％煙氣脫硫；在采用低氮燃燒技術的基礎上，二期鍋爐采用 100％煙氣脫硝系統(tǒng)和采用高效除塵器， 排放指標較低。 引進污水處理廠提供的中水，作為發(fā)電冷卻用補充水，每年可節(jié)約優(yōu)質水資源，促進循環(huán)經濟和社會的可持續(xù)發(fā)展。鍋爐采用干除灰、干排渣技術?；摇⒃懊摿蚴?100％綜合利用和深加工，變廢為寶，實現零排放。 國內外研究現狀 . 電力系統(tǒng)的國內外發(fā)展狀況 新中國成立以后，特別是改革開放以來，我國電力工業(yè)得到了迅速發(fā)展。在黨中央、國務院的正確領導下，廣大電力職工奮發(fā)圖強，辛勤耕耘，中國的電力工業(yè)取得 了令人矚目的成就。 1987 年，全國電力裝機容量邁上 1 億千瓦臺階； 1995 年突破 2 億千瓦；到 2021年底，全國電力裝機容量已達 億千瓦。從 1949 年到改革開放前的 1978 年，我國電畢業(yè)論文（設計）用紙 佳木斯大學教務處 3 力裝機由 185 萬千瓦增加到 5712 萬千瓦，增長了 倍；年發(fā)電量由 43 億千瓦時增加到 2566 億千瓦時，增長了 倍。而從 1978 年到二十世紀末，我國電力裝機和年發(fā)電量又分別增長了 和 倍。目前，我國的電力裝機容量和年發(fā)電量均居世界第 2 位；我國的電力工業(yè)也已從大電網、大機組、超高壓、高自動化階段，進入了優(yōu)化資 源配置、實施全國聯網的新階段 [3]。 我國是發(fā)展中國家，我國的電力工業(yè)長期以來依靠多家辦電的政策，吸引了投資，促進了我國電力工業(yè)的發(fā)展；并通過引進、消化和吸收和技術創(chuàng)新，極大地提高了電力的技術水平和裝備水平；通過十年的堅持不懈的達標、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)達國家的電廠的管理一比高低。但是，我國人均用電水平還很低，面臨著繼續(xù)快速發(fā)展的巨大壓力。 自從加入了ＷＴＯ以后，國家電力公司已經確定了“建成控股型、經營型、集團化、現代化、國際一流的電力公 司”的戰(zhàn)略目標，并已在 2021 年躋身世界 500 強， 2021 年在世界 500 強中位居 77 位。中國加入 WTO 對電力工業(yè)來說，是機遇與挑戰(zhàn)并存，機遇大于挑戰(zhàn)。 . 火電廠設計研究的國內外發(fā)展狀況 在我國乃至全世界范圍，火電廠的裝機容量占總裝機容量的 70％左右，發(fā)電量占總發(fā)電量的 80％左右。截止目前為止，我國火力發(fā)電廠單機容量以 30 萬千瓦和 60 萬千瓦機組為主，浙江省溫州市玉環(huán)縣的華能玉環(huán)電廠正在投建 4 臺 100 萬千瓦發(fā)電機組，首臺機組預計今年投產發(fā)電。其 100 萬千瓦超超臨界火力發(fā)電機組主蒸汽壓力為 25 兆帕，主蒸汽和再熱蒸汽 溫度均為 600度，這不僅在我國是最高參數，在世界上也處于最前沿水平。此前，上海電氣與西門子合作制造的上海外高橋 2 臺 90 萬千瓦火力機組是我國第一個超臨界百萬級項目，首臺機組已于 2021 年開始發(fā)電 [4]。 課題的主要研究工作 . 設計內容 擬訂主接線的方案：分析原始資料、確定主接線、主變形式、設計經濟比較并確定最佳方案、合理的選擇各側的接線方式、確定所用電接線方式。 計算短路電流：選擇計算短路點、計算各點的短路電流、并列出計算結果表。 合理地選擇主要的電氣設備：選擇 220KV、 500KV 電氣的主接線、主變雙側的斷 路器畢業(yè)論文（設計）用紙 佳木斯大學教務處 4 和刀閘、限流電抗器、避雷針、避雷器、避雷線和各個電壓等級主母線上的電壓互感器。 配置主要的電氣設備：配置各級電壓互感器、配置避雷器和各個支路的電流互感器和屋內屋外配電裝置。 合理設計各種保護：防直擊雷保護、主變的繼電保護、發(fā)電機的繼電保護和發(fā)電廠出線的線路的保護。 . 擬解決的關鍵問題 發(fā)電機、變壓器、線路的各種保護問題；電氣主接線的一二次設計問題。 畢業(yè)論文（設計）用紙 佳木斯大學教務處 5 第 2 章 電氣主接線設計 電氣主接線的設計原則及要求 發(fā)電廠和變電所的電氣主接線是保證電網安全可靠﹑經濟運行的關鍵 ,是電氣設備布置﹑選擇﹑自動化水平和二次回路 設計的原則和基礎。 電氣主接線的設計原則是：應根據發(fā)電廠和變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經濟調度的要求。根據規(guī)劃容量、本期建設規(guī)模、輸送電壓等級、進出線回路數、供電負荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)的線路容量、電氣設備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)劃與要求等條件確定。應滿足可靠性、靈活性和經濟性的要求[5]。 電氣主接線的主要要求為： （ 1）可靠性：衡量可靠性的指標，一般根據主接線的型式及主要設備操作的可能方式，按一定的規(guī)律計算出“不允許”事件發(fā)生的規(guī)律，對幾種主接線型式中擇優(yōu)。 （ 2）靈活性：投切發(fā)電機、變壓器、線路斷路器的操作要可靠方便、調度靈活。 （ 3）經濟性：通過優(yōu)化比選，工程設計應盡力做到投資省、占地面積小、電能損耗少。 明確任務和設計原理 . 原始資料 裝機 4臺，分別為供熱式機組 2*50MW( KVUN 10? )、凝氣式機組 2*300MW( KVUN 20? ),廠用電率 6%，機組年利用小時數 hT 6500max ? 。系統(tǒng)規(guī)劃部門提供的電力符合及與電力系統(tǒng)連接情況資料： 10KV 電壓級最大負荷 20MW,最小負荷 15MW, ?? ,電纜饋線 10 回。220KV 電壓級最大負荷 250MW，最小負荷 200MW, ?? , hT 6500max ? ，架空線路 4回。 500KV 電壓級與容量為 3500MW 的電力系統(tǒng)連接，系統(tǒng)歸算到本電廠 500KV 母線上的標幺電抗 ?SX ，基準容量為 ,500KV 架空線 4回，備用線路 1 回。 此外，尚有相應的地理資料、氣候條件和其它資料。 畢業(yè)論文（設計）用紙 佳木斯大學教務處 6 . 原 始資料的分析 設計電廠為大﹑中型火電廠 ,其容量為 2*50+2*300=700(MW),占電力系統(tǒng)容量700/(3500+700)*100%=%,超過了電力系統(tǒng)的檢修備用容量 8%～ 15%和事故備用容量10%的限額 ,說明該廠在未來電力系統(tǒng)中的作用和地位至關重要 ,而且年利用小時數為6500h5000h,遠遠大于電力系統(tǒng)發(fā)電機組的平均最大負荷利用小時數（如 2021 年我國電力系統(tǒng)發(fā)電機組年最大負荷利用小時數為 5225h）。該廠為火電廠，在電力系統(tǒng)中將主要承擔基荷，從而該廠主接線設計務必著重考慮其可靠性 [6]。 從負荷特點及電壓等級可知， 10KV 電壓等級上的地方負荷容量不大，共有 10 回電纜饋線，與 50MW 發(fā)電機的機端電壓相等，采用直饋線為宜。 20KV 電壓為 300MW 發(fā)電機出口電壓，既無直配負荷，又無特殊的要求，擬采用單元接線的形式，可以節(jié)省價格昂貴的發(fā)電機出口斷路器，又利于配電裝置的布置； 220KV 電壓級出現回路數為 4 回，為了保證檢修出線斷路器不致對該回路停電，擬采用帶旁路母線接線形式為宜； 500KV 與系統(tǒng)有 4 回饋線，呈強聯系形式并送出本廠最大可能的電力為 70015200700*6%=443（ MV） ?？梢?，該廠 500KV 級的接線對可靠性要求應當很高 [7]。 方案的設計、論證和選擇 . 方案設計 根據對原始資料的分析 ,現將各電壓級可能采用的較佳方案列出，進而以優(yōu)化組合方式 ,組成最佳的方案。 （ 1） 10KV 電壓級。由于 10KV 出線回路多，而且發(fā)電機的單機容量為 50MW，遠大于有關設計規(guī)程對選用單母線分段接線不得超過 24MW 的規(guī)定，應確定為雙母線分段接線的形式， 2 臺 50MW 發(fā)電機分別接在兩段母線上，剩余功率通過主變壓器送往高一級電壓220KV?？紤]到 50MW 機組為供熱式機組，通?！耙詿岫姟保瑱C組的年負荷最大小時數較低，即 10KV 電壓級與 220KV 電壓級之間按弱聯系考慮，只設 1 臺主變壓器；同時，由于10KV 電壓最大負荷 20MW，遠遠小于 2*50MW 發(fā)