【正文】 北京工商大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）編號：1104010106畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目 火電廠廠用電系統(tǒng)一次設(shè)計(jì) 院 （系） 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及自動化 學(xué)生姓名 成 績 指導(dǎo)教師 （職稱） 講師 2015年5月摘 要隨著電力行業(yè)不斷的發(fā)展，我國發(fā)電機(jī)、變壓器單機(jī)容量不斷增大，電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)正朝著“大機(jī)組、超高壓、大電網(wǎng)”的方向發(fā)展，對電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行尤為重要，保證機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行的廠用電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)越發(fā)顯得重要。本設(shè)計(jì)為4660MW火力發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)一次設(shè)計(jì)，根據(jù)廠用電設(shè)計(jì)規(guī)范，廠用電電氣主接線采用發(fā)電機(jī)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母線經(jīng)一個半斷路器接至10KV高壓系統(tǒng)，高低壓側(cè)（）選擇母線形式都為單母線，使電廠電氣主接線充分體現(xiàn)出安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性。對于廠用電變壓器的選擇，首先對火電廠各工藝設(shè)備進(jìn)行負(fù)荷分類，其次進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，以此為依據(jù)選擇合適的變壓器容量與臺數(shù)。在進(jìn)行高壓廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，根據(jù)供電要求，確定廠用電源的取得方式與廠用電電壓等級、廠用配電裝置布置形式、設(shè)備選型等，利用浩辰CAD實(shí)現(xiàn)高壓廠用電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行低壓廠用電設(shè)計(jì)時，統(tǒng)計(jì)所有低壓廠用電的負(fù)荷，選擇合適的低壓電氣設(shè)備，利用浩辰CAD完成低壓廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的繪制。通過本課題的研究，掌握了廠用電設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)規(guī)范，掌握了浩辰CAD繪圖軟件的使用與操作，提高了自己的工程實(shí)踐能力。關(guān)鍵字：廠用電系統(tǒng)、負(fù)荷計(jì)算、變壓器、CAD繪制第一章 緒論 7 課題研究的目的和意義 7 電力行業(yè)發(fā)展的趨勢和研究現(xiàn)狀 8 8 8 9第二章 火電廠廠用電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和原則 10 10 10 11 11 13 13 15 15 16 16 17 19 20 20 21 21 接地設(shè)計(jì)原則 23 23 24第三章 廠用負(fù)荷的分類及計(jì)算 25 25 25 26 26 27 27 28 30第四章 高低壓廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 42 42 43 43 46 46 47 47 50 50第五章 結(jié)束語 50致謝 52參考文獻(xiàn) 53附錄A 設(shè)計(jì)圖紙 54附錄B 外文翻譯文獻(xiàn) 54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(shí)現(xiàn)自動化。電力工業(yè)是我國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最重要的基礎(chǔ)行業(yè)，是國民經(jīng)濟(jì)的第一基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是關(guān)系國計(jì)民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略中的優(yōu)先發(fā)展重點(diǎn)，隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對電的需求量不斷擴(kuò)大，電力銷售市場的擴(kuò)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(jì)是電力工業(yè)建設(shè)中必不可少的一個項(xiàng)目?；痣姀S廠用電是發(fā)電廠本身的用電，是非常重要的負(fù)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(jì)對于火電廠有著很重要的影響。 對本課題的設(shè)計(jì)，是對已學(xué)知識的整理和進(jìn)一步的理解、認(rèn)識，學(xué)習(xí)和掌握火電發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)的基本方法， 培養(yǎng)運(yùn)用專業(yè)知識解決實(shí)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(jì)規(guī)范，掌握實(shí)際工程設(shè)計(jì)的基本技能，提高運(yùn)用CAD繪圖能力，鍛煉了自己的操作能力，為進(jìn)入實(shí)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(jì)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(rèn)真對待。 電力行業(yè)發(fā)展的趨勢和研究現(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(dān)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(yùn)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(jì)是電力工業(yè)建設(shè)中必不可少的一個項(xiàng)目?；痣姀S廠用電接線設(shè)計(jì)首先應(yīng)保證對廠用負(fù)荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠安全滿發(fā)、運(yùn)行可靠，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(yùn)行方式的要求，要考慮廠用電源的對應(yīng)供電性，本機(jī)、爐的廠用負(fù)荷由本機(jī)組供電，這樣當(dāng)廠用電系統(tǒng)發(fā)生故障時只會影響一臺發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行，縮小了故障范圍，接線也簡單方便，應(yīng)適當(dāng)注意經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(jī)、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(jì)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(dú)立段，凡屬同一臺鍋爐的廠用負(fù)荷均接在同一段母線上，與鍋爐同組的汽輪機(jī)的廠用負(fù)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(jī)組供電。全廠公用負(fù)荷應(yīng)根據(jù)負(fù)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(fù)荷應(yīng)盡可能均勻分配。當(dāng)公用負(fù)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]。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(jì)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(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很大的影響，因此全面考慮電廠的遠(yuǎn)景規(guī)劃，結(jié)構(gòu)布局，運(yùn)用新技術(shù)，新設(shè)備，對廠用電電氣部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(jī)出口斷路器方面，已有SF6型（GCB），它額定電流可達(dá)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。（1） 掌握火電廠主要工藝的流程（2） 學(xué)習(xí)并熟練掌握浩辰CAD的繪圖工具及標(biāo)注（3） 收集技術(shù)資料和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，掌握廠用電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)原則。（4） 根據(jù)電廠機(jī)組容量，進(jìn)行廠用電設(shè)計(jì)及負(fù)荷計(jì)算，負(fù)荷計(jì)算包括除塵、化水、機(jī)務(wù)、熱控等負(fù)荷計(jì)算，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：電力負(fù)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。第二章 火電廠廠用電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和原則電氣主接線是發(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(yùn)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(jì)，必須綜合各個方面的因素，經(jīng)過技術(shù)，經(jīng)濟(jì)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(yùn)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。可靠性的具體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(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時間，并要保證對一級負(fù)荷及全部或大部分二級負(fù)荷的供電。2. 靈活性主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)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(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)行方式以及特殊運(yùn)行方式的系統(tǒng)調(diào)度要求；在檢修時，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對用戶的供電；擴(kuò)建時，可以容易地從初期接線過渡到最終接線3. 經(jīng)濟(jì)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(hù)和二次回路不過于復(fù)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(jì)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(jì)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(kuò)建的可能性隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，火電廠可能需要擴(kuò)大機(jī)組容量，從主變壓器的容量、數(shù)量到饋電線路數(shù)均有擴(kuò)建的可能，有的甚至需要升壓，所以在設(shè)計(jì)主接線時應(yīng)留有發(fā)展余地，不僅要考慮最終接線的實(shí)現(xiàn)，同時還要兼顧到分期過渡接線的可能和施工的方便。在對設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)火電廠應(yīng)該考慮的首要問題，兼顧到經(jīng)濟(jì)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(jī)供給各自機(jī)、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(jī)組的影響，對發(fā)電機(jī)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(yùn)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(yùn)行費(fèi)用少。1. 原始資料分析（1） 火電廠廠用電一次設(shè)計(jì)。（2） 設(shè)計(jì)一個4660MW機(jī)組火電廠廠用電，發(fā)電機(jī)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4JL/G1A400導(dǎo)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；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(diǎn)按直接接地設(shè)計(jì)，低壓側(cè)按不接地設(shè)計(jì)。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(jī)—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(jī)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。圖 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 。圖 接線特點(diǎn)：所有電源及出線均接在同一母線上。優(yōu)點(diǎn)是簡單明顯，采用設(shè)備少，操作方便，便于擴(kuò)建，造價低；缺點(diǎn)是供電可靠性低。2. 單母線分段接線,圖 ,1. 接線特點(diǎn)（1） 分段斷路器閉合運(yùn)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(yùn)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(diǎn)分析優(yōu)點(diǎn)：提高了供電可靠性缺點(diǎn)：停電范圍較大 1. 高壓廠用電的電壓（1） 容量為600MW及以下機(jī)組，宜采用3KV、10KV；，宜采用6KV。（2） 容量125～300MW級的機(jī)組，宜采用6KV；（3） 容量為600MW及以上的機(jī)組，可根據(jù)具體條件采用6KV 1級或1KV、10KV 2級高壓廠用電壓。2. 低壓廠用電電壓容量為200MW及以上的機(jī)組，主廠房內(nèi)的低壓廠用電系統(tǒng)宜采用動力與照明分開供電方式，動力網(wǎng)絡(luò)的電壓宜采用380V。本課題機(jī)組為660MW容量，所以高壓廠用電宜采用10KV電壓，低壓廠用電采用400V電壓。根據(jù)《DL_T_51532002 火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》1. 高壓廠用電接線原則和方式高壓廠用電接線原則（1） 每臺機(jī)組的高壓廠用電應(yīng)該相對獨(dú)立，對200MW及以上的機(jī)組尤為重要，防止某一臺機(jī)組的廠用電母線故障時，不影響其他機(jī)組的正常運(yùn)行。200MW及以上的機(jī)組是電力的主力機(jī)組，一旦幾臺機(jī)組同時停運(yùn)，有可能造成電力系統(tǒng)的崩潰和瓦解，同時由于事故被限制在小的范圍，也便于處理事故，并使機(jī)組在短時間內(nèi)恢復(fù)運(yùn)行。（2） 高壓廠用電應(yīng)設(shè)有啟動/備用電源，電源設(shè)置方式根據(jù)機(jī)組容量大小和它在系統(tǒng)的重要性而異，但必須是可靠的。（3） 考慮全廠的發(fā)展規(guī)劃，各高壓廠用電系統(tǒng)的布置應(yīng)留有充分余地，容量上應(yīng)考慮足夠的裕度，以免在擴(kuò)建時造成重復(fù)性浪費(fèi)。（4） 應(yīng)盡量減少在數(shù)臺機(jī)組連續(xù)施工過程中多次停電改變接線和更換設(shè)備的幾率。高壓廠用母線應(yīng)采用單母線接線，鍋爐容量為125MW以下時，每臺鍋爐可由1段母線供電，鍋爐容量為125MW及以上時，每臺鍋爐每一級高壓廠用電壓應(yīng)不少于2段，并將雙套輔機(jī)的電動機(jī)分接在兩段母線上，2段母線可由1臺變壓器供電；2. 低