【正文】 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 摘要 Ⅰ I 摘要 發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)。其中火力發(fā)電廠更是占據(jù)著非常重要的地位，是電力發(fā)展的主力軍。 本次畢業(yè) 設(shè)計嚴(yán)格遵循 火力發(fā)電廠的設(shè)計規(guī)范 ，通過對電氣主接線的設(shè)計、廠用電的設(shè)計、短路電流的計算、電氣設(shè)備的選擇和校驗以及配電裝置 、防雷裝置的設(shè)置 ，簡要完成了對所給 4 200MW 火力發(fā)電廠 電氣一次部分的設(shè)計。 本次設(shè)計中將四臺發(fā)電機(jī)全部升壓接入 220kV 電網(wǎng)，簡化了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及電氣主接線，省去了升高電壓級之間的聯(lián)絡(luò)變壓器，降低了變壓器損耗。在電氣設(shè)備選擇方面盡量選取占地面積小的 電氣設(shè)備，節(jié)約土地資源。 關(guān)鍵詞 ：火力發(fā)電廠，電氣主接線，電氣設(shè)備 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） Abstract Ⅱ II Abstract Power plants play an important role in power system for the directly influence on the security and economy of the whole power system. Including coalfired power plants occupies the key position, it is the main force in power development. The graduation design strictly followed the standard of the coalfired power plant design. Through the design of the main electrical connection, the calculation of shortcircuit current, the selection and calibration of electrical equipments and the design of distribution device, lightning protection equipment, pleting the electrical design of the 4 x 200MW coalfired power plant. This design send all electrical energy to 220kV power grids, simplified the structure of power grids, saving the contacting transformer between the rising level of voltage and reducing the loss of transformer. In electrical equipment selection， try to select area small electrical equipment as far as possible to save the source of land. Key words: coalfired power plants, the main electrical connection, electrical equipment 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 緒論 1 第一部分 設(shè)計說明書 1 緒論 電力系統(tǒng)概述 由 發(fā)電 、 變電 、 輸電 、 配電 和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。它的功能是將自然界的 一次能源 通 過發(fā)電動力裝置（主要包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等）轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心。由于電源點(diǎn)與負(fù)荷 中心多數(shù)處于不同地區(qū)，也無法大量儲存，電能生產(chǎn)必須時刻保持與消費(fèi)平衡。因此，電能的集中開發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應(yīng)與負(fù)荷的隨機(jī)變化，就制約 了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行。據(jù)此，電力系統(tǒng)要實現(xiàn)其功能，就需在各個環(huán)節(jié)和不同層次設(shè)置相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，以便對電能的生產(chǎn)和輸運(yùn)過程進(jìn)行測量、調(diào)節(jié)、 控制、保護(hù) 、通信和調(diào)度，確保用戶獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。 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。因此，電能已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)、社會生產(chǎn)和人民生活的各個方面。絕大多數(shù)電能都由電力系統(tǒng)中發(fā)電廠提供，電力工業(yè)已成為我國實現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，得到迅猛發(fā)展。到 2020年底，我國發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量達(dá) 38450 萬千瓦，發(fā)電量達(dá) 19080 億度，居世界第 2位。工業(yè)用電量已占全部用電量的 50～ 70%，是電力系統(tǒng)的最大電能用戶，供配電系統(tǒng)的任務(wù)就是企業(yè)所需電能的 供應(yīng)和分配。 電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，使高效、無污染、使用方便、易于調(diào)控的電能得到廣泛應(yīng)用，推動了社會生產(chǎn)各個領(lǐng)域的變化，開創(chuàng)了電力時代，發(fā)生了第二次技術(shù)革命。電力系統(tǒng)的規(guī)模和技術(shù)水準(zhǔn)已成為一個國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。 現(xiàn)在，我國最大的火電機(jī)組容量為 90 萬千瓦（外高橋第二發(fā)電廠），最大的水電機(jī)組容量為 70 萬千瓦（三峽工程），最大的核電機(jī)組容量為 100 萬千瓦（嶺澳核電廠），最大的火力發(fā)電廠容量為 300 萬千瓦（北侖港電廠， 5 600兆瓦），最大的水電廠為 330 萬千瓦 (二灘水電廠， 6 550 兆瓦 )，最大的核能發(fā)電廠為 200 萬千瓦 (嶺澳核電廠， 2 1000 兆瓦 )，最大抽水蓄能電廠為 240萬千瓦（廣東抽水蓄能電廠， 8 300 兆瓦），這也是目前世界上最大的抽水蓄能電廠。 華東、華北、東北和華中四大電力系統(tǒng)的容量均已超過 400 萬千瓦 . 畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容及基本思想 本次畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容是一個 4 200MW火力發(fā)電廠的電氣部分設(shè)計。在河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 緒論 2 這次設(shè)計中一共分通過以下幾個步驟來完成本次的設(shè)計任務(wù)。 畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容、功能及成果 ?電廠規(guī)模： 裝機(jī)容量 : 裝機(jī) 4 臺，單機(jī)容量為 200MW，總裝機(jī)容量 4 200MW 發(fā)電機(jī)額定電壓： UN= 發(fā)電機(jī)電抗 線路阻抗 機(jī)組年利用小時數(shù) : Tmax=6200h 氣象條件：年最高溫度 40 度，平均氣溫 25度，氣象條件一般，無特殊要求 廠用電率： 8%。 ?主要技術(shù)指標(biāo)： 1）保證供電安全、可靠、經(jīng)濟(jì)； 2）功率因數(shù)達(dá)到 及以上 ?主要內(nèi)容及成果： 1）電氣主接線方案選擇。 2）短路電流計算。 3）主要電氣設(shè)備選擇及校驗。 4）防雷保護(hù)。 5）用計算機(jī)繪制主接線圖。 6）設(shè)計說明書一份。 7）設(shè)計計算書一份。 8）系統(tǒng)主接線圖一張。 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 4 200MW 火力發(fā)電廠電氣主接線的確定 3 2 4 200MW 火電廠電氣主接線的確定 概 述 電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身的運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)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(hù)和控制方式的擬定有較大的影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定主接線的方案。 發(fā)電廠的電氣主接線是保 證電力網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，是電氣設(shè)備布置、選擇、自動化水平和二次回路設(shè)計的原則和基礎(chǔ)。 電氣主接線設(shè)計的重要性 首先，電氣主接線圖示電氣運(yùn)行人員進(jìn)行各種操作和事故處理的重要依據(jù)，因此電氣運(yùn)行人員必須熟悉本廠電氣主接線土，了解電路中各種電器設(shè)備的用途、性能及維護(hù)、檢察項目和運(yùn)行的步驟。其次，電氣主接線表明了發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器和線路等電氣設(shè)備的數(shù)量、規(guī)格、連接方式及可能的運(yùn)行方式。電氣主接線直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動裝置的確定。是發(fā)電廠電氣部分投資大小的決 定性因素。再次，由于電能生產(chǎn)的特點(diǎn)是：發(fā)電、變電、書電荷用電視在同一時刻完成的，所以主接線的好壞，直接關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，也直接影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。 所以電氣主接線的擬定是一個綜合性的問題，必須在滿足國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策的前提下，力爭使其技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。 電氣主接線的設(shè)計依據(jù) ?發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用 電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠有大型主力電廠、中小型地區(qū)電廠及企業(yè)自備電廠三種類型。大型主力或電廠靠近煤礦或沿海、沿江，并接入 300500KV 超高壓系統(tǒng)；地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)，一般接入 110220KV 系統(tǒng)，也有接入 330KV 系統(tǒng)；企業(yè)自備電廠則以本企業(yè)供電供熱為主，并與地區(qū) 110220KV 系統(tǒng)相連。中小型電廠常有發(fā)電機(jī)電壓饋線向附近供電。 ?負(fù)荷大小和重要性 一級負(fù)荷：中斷供電將造成人身傷亡或重大設(shè)計損壞，且難以挽回，帶來極大的政治、經(jīng)濟(jì)損失者屬于一級負(fù)荷。一級負(fù)荷要求有兩個獨(dú)立電源供電。 二級負(fù)荷：中斷供電將造成設(shè)計局部破壞或生產(chǎn)流程紊亂，且較長時間才能修復(fù)或大量產(chǎn)品報廢，重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)，屬于二級負(fù)荷。二級負(fù)荷應(yīng)由兩回線河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 4 200MW 火力發(fā)電廠電氣主接線的確定 4 供電。但當(dāng)兩回線路 有困難時（如邊遠(yuǎn)地區(qū)），允許有一回專用架空線路供電。 三級負(fù)荷：不屬于一級和二級的一般電力負(fù)荷。三級負(fù)荷對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回線路供電。 電氣主接線的主要要求 電氣主接線的設(shè)計原則是：根據(jù)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級、進(jìn)出線回路數(shù)、供電負(fù)荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)線路容量、電氣設(shè)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(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求。 ?可靠性：衡量可靠的標(biāo)準(zhǔn)，一般是根據(jù)主接線型式機(jī)主要設(shè)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，停運(yùn)的持續(xù)時間期望值等指標(biāo)，對幾種主接線型式中擇優(yōu)。所謂“不允許”事故，是指發(fā)生故障后果非常嚴(yán)重的事故，如全部電源接線停運(yùn)、主變壓器停運(yùn)，全場停電事故等。供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線首先應(yīng)滿足這個要求。 ?靈活性：是指在調(diào)度時，可以靈活的投入和切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以極特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)電鍍要求；在檢修時，可以方便的 停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對用戶的供電；在擴(kuò)建時，可以容易的從初期接線擴(kuò)建到最終接線，在不影響連接供電或停電時間最短的情況下，投入新機(jī)組、變壓器或線路，并對一次和二次部分的改建工作量最少。在操作時間便、安全、不易發(fā)生誤操作的“方便性”。 ?主接線應(yīng)在滿足供電可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)性。即： 主接線應(yīng)力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器等一次設(shè)備，要是控制、保護(hù)不過于復(fù)雜，要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器。做到投資省。合理的選擇主變 壓器的種類（雙繞組、三繞組或自耦變等）容量、臺數(shù)，避免兩次變壓而增加電能的損失。電器主接線選擇時要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。 電氣主接線的選擇 發(fā)電廠的主接線的基本環(huán)節(jié)是電源（發(fā)電機(jī)或變壓器）和引出線。母線（又稱匯流母線）是中間環(huán)節(jié)，它起著匯總和分配電能的作用。由于多數(shù)情況下引出線數(shù)目要比電源數(shù)目多好幾倍，故在二者之間采用母線連接既有利于電能交換，還可以使接線簡單明了和運(yùn)行方便。 主接線的基本形式 ?單母線接線 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（ 論文 ） 4