【正文】 XX 大學(xué)電力學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)14200MW 火力發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)畢業(yè)論文第一章 緒 論本章首先闡述我國電力工業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展遠(yuǎn)景，介紹當(dāng)前電力工業(yè)開發(fā)的方針，還簡要介紹發(fā)電廠和變電所的各種類型和生產(chǎn)過程，以及主要電器作用。同時，還指出本次設(shè)計(jì)的目的。 第 節(jié) 電力系統(tǒng)發(fā)展. 建設(shè)大型礦口電廠，搞好煤、電、運(yùn)平衡目前，我國一次能源主要是煤炭，火電仍為主要電源。煤炭產(chǎn)地主要在山西、內(nèi)蒙古、河南等省，為了變輸煤為輸電，把建設(shè)大型礦口電廠和港口電廠作為電廠建設(shè)的重點(diǎn)。. 政企分開，省為實(shí)體，聯(lián)合電網(wǎng)，統(tǒng)一調(diào)度，集資辦電為了適應(yīng)社會主義市場經(jīng)濟(jì)和社會化大生產(chǎn)的需要，我國在原有電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，已成立了華北、東北、華東、華中、西北等電力集團(tuán)，遵循社會主義市場經(jīng)濟(jì)的準(zhǔn)則，形成電力市場，互相調(diào)劑、共同發(fā)展。. 因地制宜，多能互補(bǔ)，綜合利用，講究效益 在邊遠(yuǎn)農(nóng)村和沿海島嶼，因地制宜建設(shè)小水電、風(fēng)力發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電和太陽能發(fā)電以解決無電、缺電地區(qū)的用電問題，重視和做好農(nóng)村電氣化建設(shè)。. 節(jié)約能源，降低消耗 減少自身消耗，降低煤耗和水耗、廠用電和線損，發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)。新建電廠應(yīng)采用高參數(shù)、高效率的大機(jī)組。 . 重視環(huán)境保護(hù)，積極防止對環(huán)境的污染 發(fā)展能源應(yīng)與環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)。積極貫徹“預(yù)防為主，綜合治理”的方針，合理布局,合理利用資源。新建和擴(kuò)建電力項(xiàng)目，要達(dá)到國家或地方制定的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。我國電力工業(yè)自動化水平正在逐年提高。20 萬 KW 及以上大型機(jī)組已采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，許多變電所已裝設(shè)微機(jī)綜合自動化系統(tǒng)，有些已實(shí)現(xiàn)無人值班，電力系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動化。迄今，我國電力工業(yè)已進(jìn)入了大機(jī)組、大電廠、大電力系統(tǒng)、高自動化的新階段。XX 大學(xué)電力學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)2第 節(jié) 發(fā)電廠類型 發(fā)電廠是把各種天然能源，如煤炭、水能、核能等轉(zhuǎn)換成電能的工廠。電能一般還要由變電所升壓，經(jīng)高壓輸電線路送出，再由變電所降壓才能供給用戶使用。下面簡要介紹發(fā)電廠類型。 (1) 火力發(fā)電廠這是指用煤（包括用油和天然氣）為燃料的發(fā)電廠。火力發(fā)電廠的原動機(jī)，大都為氣輪機(jī)，也有個別地方采用柴油機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)。火力發(fā)電廠又可分為： ① 凝汽式火電廠 鍋爐產(chǎn)生蒸汽，送到汽輪機(jī)，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)出電能。已作過功的蒸汽，排入凝汽器中冷卻成水，又重新送回鍋爐。在凝汽器中，大量的熱量被循環(huán)水帶走，所以凝汽式火電廠的效率較低，只有 30% ~ 40%。凝汽式火電廠，通常簡稱火電廠。② 熱電廠 熱電廠與凝汽式火電廠不同之處在于：汽輪機(jī)中一部分作過功的蒸汽，從中間段抽出供給熱用戶，或經(jīng)熱交換將水加熱后，再把熱水供給用戶。這樣，可減少被循環(huán)水帶走的熱量損失，現(xiàn)代熱電廠的效率高達(dá) 60% ~ 70%。(2) 水力發(fā)電廠水力發(fā)電廠把水的位能和動能轉(zhuǎn)變成電能，通常簡稱水電廠或水電站。根據(jù)水利樞紐布置的不同，水電廠又可分為堤壩式、引水式等。(3) 核電廠核電廠是利用核裂變能轉(zhuǎn)化為熱能，再按火電廠的發(fā)電方式，將熱能轉(zhuǎn)換為電能，它的原子核反應(yīng)堆相當(dāng)于鍋爐。(4) 其它發(fā)電方式 利用其它一次能源發(fā)電的，尚有風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、太陽能發(fā)電等。此外，還有直接將熱能轉(zhuǎn)換成電能的磁、流體發(fā)電等。. 本廠類型 本廠屬于大型凝汽式火力發(fā)電廠，利用內(nèi)蒙古地區(qū)豐富的煤炭資源，采用空冷機(jī)組，并且裝設(shè)最先進(jìn)的除塵設(shè)備，做到保護(hù)環(huán)境的要求。 第 節(jié) 廠用電氣設(shè)備簡述XX 大學(xué)電力學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)3. 廠用電設(shè)備概括為滿足生產(chǎn)需要，發(fā)電廠中安裝有各種電氣設(shè)備。通常把生產(chǎn)和分配電能的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、變壓器和斷路器等稱為一次設(shè)備。它們包括：（1）生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備 如發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，變壓器將電壓升高或降低，以滿足輸配電需要。這些都是發(fā)電廠中最主要的設(shè)備。（2）接通或斷開電路的開關(guān)電器 例如：斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器、接觸器之類，它們用語正?；蚴鹿蕰r，將電路閉合或斷開。（3）限制故障電流和防御過電壓的電器 例如：限制短路電流的電抗器和防御過電壓的避雷器等。（4）接地裝置 無論是電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的工作接地或是保護(hù)人身安全的保護(hù)接地，均同埋入地中的接地裝置相連。（5）載流導(dǎo)體 如裸導(dǎo)體、電纜等，它們按設(shè)計(jì)的要求，將有關(guān)電氣設(shè)備連接起來。另外，還有一些設(shè)備是對上述一次設(shè)備進(jìn)行測量、控制、監(jiān)視和保護(hù)用的，故稱為二次設(shè)備。它們包括：（1）儀用互感器 如電壓互感器和電流互感器，可將電路中的電壓或電流降至較低值，供給儀表和保護(hù)裝置使用。（2）測量表計(jì) 如電壓表、電流表、功率因數(shù)表等，用于測量電路中的參量值。（3）繼電保護(hù)及自動裝置 這些裝置能迅速反應(yīng)不正常情況并進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)，例如：作用于斷路器跳閘，將故障切除。（4）直流電源設(shè)備 包括直流發(fā)電機(jī)組、蓄電池等，供給保護(hù)和事故照明的直流用電。本次設(shè)計(jì)的主要目的和任務(wù)是：通過設(shè)計(jì)樹立工程觀點(diǎn)，掌握發(fā)電廠設(shè)計(jì)的方法，并在分析、計(jì)算和解決實(shí)際工程等方面得到訓(xùn)練，為今后從事設(shè)計(jì)、運(yùn)行和科研工作，奠定必需的理論基礎(chǔ)。 本廠廠用電設(shè)備介紹 本廠廠用電設(shè)備有：高壓廠用工作變壓器、高壓廠用啟動/備用變壓器、廠用高壓電動機(jī)（機(jī)、電、爐） 、事故保安電源、低壓廠用工作變壓器。XX 大學(xué)電力學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)4第二章 電氣主接線設(shè)計(jì)第 節(jié) 主接線的設(shè)計(jì)原則和要求發(fā)電廠電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。它表明了發(fā)電機(jī)、變壓器、線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù)量和連接方式及可能的運(yùn)行方式，從而完成發(fā)電、變電、輸配電的任務(wù)。它的設(shè)計(jì)，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，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。由于電能生產(chǎn)的特點(diǎn)是：發(fā)電、變電、輸電和用電是在同一時刻完成的，所以主接線設(shè)計(jì)的好壞，也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線的設(shè)計(jì)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。設(shè)計(jì)主接線的基本要求是：（1）可靠性 供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個要求。衡量主接線運(yùn)行可靠性的標(biāo)志是：① 斷路器檢修時，能否不影響供電。② 線路、斷路器或母線檢修時，停運(yùn)出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。③ 發(fā)電廠全部停運(yùn)的可能性。④ 對大機(jī)組超高壓情況下的電氣主接線，應(yīng)滿足可靠性準(zhǔn)則的要求。（2）靈活性① 調(diào)度靈活，操作簡便：應(yīng)能靈活地投入某些機(jī)組、變壓器或線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。② 檢修安全：應(yīng)能方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不影響電力網(wǎng)的正常運(yùn)行及對用戶的供電。（3）經(jīng)濟(jì)性① 投資?。褐鹘泳€應(yīng)簡單清晰，控制、保護(hù)方式不過于復(fù)雜，適當(dāng)限制斷路器電流。② 占地面積小：電氣主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件。XX 大學(xué)電力學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)5③ 電能損耗少：經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的型式、容量和臺數(shù)，避免兩次變壓而增加電能損失。第 節(jié) 基本接線的適應(yīng)范圍及本廠的設(shè)計(jì) 大、中型發(fā)電廠及配電裝置的接線要求大型發(fā)電廠（總?cè)萘?1000MW 及以上，單機(jī)容量 200MW 以上） ，一般距負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，電能需用較高壓輸送，故宜采用簡單可靠的單元接線方式，直接接入高壓或超高壓系統(tǒng)。中型發(fā)電廠（總?cè)萘?200MW ~ 1000MW、單機(jī)容量 50 ~ 200MW）和小型發(fā)電廠（總?cè)萘?200MW 以下、單機(jī) 50MW 以下） ，一般靠近負(fù)荷中心，常帶有 6 ~10KV 電壓級的近區(qū)負(fù)荷，同時升壓送往較遠(yuǎn)用戶或與系統(tǒng)連接。發(fā)電機(jī)電壓超過 10KV 時，一般不設(shè)機(jī)壓母線而以升高電壓直接供電。對于 6 ~ 220KV 電壓配電裝置的接線，一般分為兩大類：其一為母線類，包括單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段和增設(shè)旁路母線的接線；其二為無母線類，包括單元接線、橋形接線和多角形接線等。對于 330 ~ 500KV 超高壓配電裝置接線，首先要滿足可靠性準(zhǔn)則的要求。常用的接線有：3 ~ 5 角形接線、一臺半斷路器接線、雙母線多分段接線、變壓器—母線接線、環(huán)形母線多分段接線及斷路器接線。 設(shè)計(jì)方案的介紹本廠為 220KV 與 兩個電壓等級，單機(jī)容量為 200MW，故宜采用可靠的單元接線，直接接入 220KV 系統(tǒng)。對于 220KV 配電裝置的接線，我們選擇了雙母線接線，與單母分段帶旁路兩種接線方案，目前大型電廠接線都采用雙母接線，具有很高的供電可靠性、調(diào)度靈活性，擴(kuò)建方便，適合目前電力發(fā)展需求，兩組母線同時工作，并且通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運(yùn)行，電源與負(fù)荷平均分配在兩組母線上，即稱之為固定連接方式運(yùn)行。這也是目前生產(chǎn)中最常用的運(yùn)行方式，它的母線繼電保護(hù)相對比較簡單。單母分段帶旁路接線具有簡單清晰、設(shè)備少、投資小、運(yùn)行操作方便，且有利于擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，但XX 大學(xué)電力學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)6可靠性和靈活性比較差。 兩種設(shè)計(jì)方案主接線圖如下：第 節(jié) 主變壓器的選擇 200MW 發(fā)電機(jī)組變壓器選擇要求對于 200MW 及以上發(fā)電機(jī)組：一般與雙繞組變壓器組成單元接線，主變壓器的容量和臺數(shù)與發(fā)電機(jī)容量配套選用。當(dāng)有兩種升高電壓之間裝聯(lián)絡(luò)變壓器，其容量按兩種電壓網(wǎng)絡(luò)的交換功率選擇。. 對于中、小型發(fā)電廠應(yīng)按下列原則選擇：（1）為節(jié)約投資及簡化布置，主變壓器應(yīng)選用三相式。（2）為保證發(fā)電機(jī)電壓出線供電可靠，接在發(fā)電機(jī)電壓母線上的主變壓器一般不少于兩臺。在計(jì)算通過主變壓器的總?cè)萘繒r，至少應(yīng)考慮 5 年內(nèi)負(fù)荷的發(fā)展需要，并要求：在發(fā)電機(jī)電壓母線上的負(fù)荷為最小時，能將剩余功率送入電力系統(tǒng)；發(fā)電機(jī)電壓母線上最大一臺發(fā)電機(jī)停運(yùn)時，能滿足發(fā)電機(jī)電壓的最大負(fù)荷用電需要；因系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行而需限制本廠出力時，亦應(yīng)滿足發(fā)電機(jī)電壓的最大負(fù)荷用電。（3）在發(fā)電廠有兩種升高電壓的情況下，當(dāng)機(jī)組容量為 125MW 及以下時，從經(jīng)濟(jì)上考慮，一般采用三繞組變壓器，但每個繞組的通過功率應(yīng)達(dá)該變壓器容量的 15%以上。三繞組變壓器一般不超過兩臺。（4）在高、中系統(tǒng)均為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的情況下，可考慮采用自耦變壓器。當(dāng)經(jīng)常由低、高壓側(cè)向中壓側(cè)送電或由低壓側(cè)向高、中壓側(cè)送電時，不宜使用自耦變壓器。（5）對潮流方向不固定的變壓器，經(jīng)計(jì)算采用普通變壓器不能滿足調(diào)壓要求是，可采用有載調(diào)壓變壓器。1. 根據(jù)接線方式,本廠選用四臺容量相等雙繞組變壓器,單機(jī)容量為 200MW，為了以后擴(kuò)建的可能和電壓等級的變動，高低壓之間采用自耦變壓器為系統(tǒng)之間聯(lián)絡(luò)變壓器，發(fā)XX 大學(xué)電力學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)9電機(jī)與變壓器為單元接線時,主變壓器的容量可按下列條件中的較大者選擇.（1）按發(fā)電機(jī)的額定容量和扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后留有 10%的裕度（2）按汽輪發(fā)電機(jī)組的最大連續(xù)輸出容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷.已知:PG =200WM, COSφ=雙繞組變壓器的選擇 SMAX= PG/ COSφ=200/=(MVA)因?yàn)樵诖笕萘堪l(fā)電廠，自耦變壓器用來作高低壓系統(tǒng)之間聯(lián)絡(luò)用的變壓器，它的阻抗小，對改善系統(tǒng)穩(wěn)定性有一定的作用，可以擴(kuò)大變壓器的制造容量，便利運(yùn)輸和安裝。在 220KV 的發(fā)電廠應(yīng)盡可能的選用三相變壓器。所以選擇的型號為 。校驗(yàn): 已知: 發(fā)電廠出線有兩個變電站,發(fā)電機(jī)機(jī)端的最大負(fù)荷為 90MW 1變負(fù)荷情況:110MW/95MW ( 1 回 ) 2變負(fù)荷情況:270MW/225MW ( 2 回 ) 當(dāng)一臺機(jī)組發(fā)生故障時,其余機(jī)組送出的負(fù)荷為: PL = 3 * 200 – (3*200 * %) –90 =471(MW)110+270(MW) 滿足負(fù)荷要求. 采用雙母線接線形式因?yàn)椴捎孟嗤淖儔浩魉耘c方案一的選擇要求一樣.雙繞組變壓器的選擇 SMAX= PG/ COSφ=200/=(MVA)選擇的型號為 SFP9240000 的三相自耦變壓器.校驗(yàn):已知: 發(fā)電廠出線有兩個變電站,發(fā)電機(jī)機(jī)端的最大負(fù)荷為 90MW 1變負(fù)荷情況:110MW/95MW ( 1 回 ) 2變負(fù)荷情況:270MW/225MW ( 2 回 ) 當(dāng)一臺機(jī)組發(fā)生故障時,其余機(jī)組送出的負(fù)荷為: PL = 3 * 200 – (3*200 * %) –90 =471(MW)110+270(MW) 滿足負(fù)荷要求 根據(jù)主接線和設(shè)計(jì)要求，需用四臺型號為 SFP9240000/220 的三相自耦主變壓器。表 21 變壓器參數(shù)表型號 變比 容量(KVA)短路電壓% 繞組形式 臺數(shù)相數(shù)SFP9240000 220/ 240000 13% Ynd11 四 三XX 大學(xué)電力學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)10備注 變壓器中性點(diǎn)全部接地。第 節(jié) 主接線設(shè)計(jì)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較經(jīng)濟(jì)計(jì)算是從國民經(jīng)濟(jì)整體利益出發(fā),計(jì)算電氣主接線各個比較方案的費(fèi)用和效益,為,一般有投資(包括主要設(shè)備及配電裝置的投資)和年運(yùn)行費(fèi)用兩大項(xiàng),計(jì)算時可只計(jì)算各放案中不同部分的投資和年運(yùn)行費(fèi)用. 本次設(shè)計(jì)的是 200MW 火電機(jī)組,結(jié)合本地區(qū)的實(shí)際環(huán)境情況，采用空冷機(jī)組發(fā)電機(jī)，所以 200MW 火電廠發(fā)電機(jī)的型號選擇為: QFSN32002 此型號發(fā)電機(jī)的參數(shù)為: PG =200WM, COSφ= , UN