2×300MW级火力发电厂电气设计毕业设计论文.doc
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1、2300MW级火力发电厂电气设计毕业设计(论文)任务书一、设计题目:1、题目名称 2300MW级火力发电厂电气设计 2、题目来源 国电长治热电厂 二、目的和意义 本课题的目的是“火力发电厂电气部分”。通过本次设计,我们能够巩固所学的基本理论、专业知识、并结合运用所学知识来解决实际的工程问题,学习工程设计的基本技能,基本程序和基本方法。 在设计中,我们要对所给的原始资料进行详细的分析、研究、并确定研究方法及工程设计程序,这培养我们具有初步的科研和设计能力。在查阅资料和分析的过程中,也将大大拓宽我们的专业知识领域,独立的分析问题、解决问题,使理论知识与工程实际相联系,并达到对知识的融会贯通及合理运
2、用。 通过这次设计,我们进一步领会电力工业建设中的政策观念和经济技术观念,以及对工程技术中的技术和经济问题,能够进行比较全面的综合分析。使我们对电力系统有了一个整体和具体的了解,这对我们今后工作中有积极的意义。三、原始资料1.1工程概况本工程规划容量4300MW级供热机组,本期工程建设规模为2300MW级供热机组。本期采用220KV电压等级接入系统,出线两回,接至长治大堡头220KV变电站。根据系统专业提供的资料,2020年,长治热电厂220KV系统三相和单相短路电流分别为18.3KA和14.1KA。1.2主机概述 按照本工程主机设备的定货合同和技术协议,北京北重汽轮电机有限责任公司供货,主要
3、参数如下: 型号T255-460型 冷却方式水氢氢 额定功率自并励静止励磁 额定功率 330MW 最大功率3471MW额定转速3000r/min额定频率50Hz额定电压24kV额定电流9339A功率因数0.85(滞后) 1.3厂址的环境条件 该地区的水文气象条件见下表:水文气象条件表序号项 目单 位统计值备 注1极端最高气温37.32极端最低气温-22.23多年平均气温9.74年平均湿度%615多年年平均风速m/s2.16极端最大风速m/s267全年主导风向SE8年平均降水量mm549.29一日最大降水量mm100.310最大降雪厚度cm1711土壤最大冰结深度m0.6312履冰厚度mm13年
4、平均雷暴日数d4014海拔高度m1000以下1.4 按中国地震动峰值加速度区划图(GB18306-2001)电厂厂址的地震动峰值加速度为0.1g,相应地震基本烈度为7度。电气设备按8度设防。四、设计说明书应包括的内容 1、电厂主系统设计 2、发电厂厂用电系统设计 3、短路电流计算 4、电气设备选择 5、高压配电装置 6、防雷设计 7、继电保护配置 8、控制系统设计五、设计应完成的图纸 1、电气一次主接线图,1张 2、厂用电系统图,1张 3、220kV屋外配电装置平面布置图 4、220kV屋外配电装置断面图 5、继电保护配置图,1张 6、控制系统电路图,1张六、主要参考资料 1、火力发电厂设计技
5、术规定 2、火力发电厂厂用电设计术规定 3、导体和电器选择设计技术规定 4、高压配电装置设计技术规程 5、电力工程电气设计手册(电气一次部分) 6、电力工程电气设备手册(上、下册) 7、电力系统分析 8、发电厂电气部分七、进度要求1、实习阶段 第15 周至第18周共3周2、设计阶段 第1周至第 14周共14周3、答辩日期 第 14 周( 2012 年 5月26日) 2300MW级火力发电厂电气设计摘 要本课题的目的是“火力发电厂电气部分”。通过本次设计,我们能够巩固所学的基本理论、专业知识、并结合运用所学知识来解决实际的工程问题。本论文主要介绍了2300MW级火力发电厂电气主接线设计,根据对火
6、力发电厂原始资料的进行详细分析,拟定了两种电气主接线方案,并依据电力工程设计手册确定了最后设计方案;采用双母线接线形式,具有足够的可靠性和经济性;厂用电接线方面,采用高压6kV,低压380/220V的单母线分段接线型式,对电动机进行了自启动校验和电压调整的计算;在采用运算曲线法进行了短路电流计算后,根据已知参数和计算结果分析,进行了电气设备选择,最后对高压配电装置、防雷保护的设计、发变组继电保护装置和控制系统的设计做详尽的论述,进一步完善了设计。关键词:主接线设计; 短路电流; 电气设备选择; 高压配电装置; 防雷保护Subsystem Design On Electricity Of Coa
7、l-Fired Power Plants In 2350MWAbstractThe purpose of this topic is electrical parts in thermal power plants. In this design, we are able to consolidate the basic theory, application expertise, combined with the knowledge to solve practical engineering problems. This paper mainly introduces the 2x300
8、MW-level electrical design of thermal power plants, based on raw data for detailed analysis of thermal power plants, developed two kinds of electric main wiring scheme, and is based on electric power design manual to determine the final design; Double Busbar system, with sufficient reliability and a
9、ffordability; Auxiliary power connection, the use of high-voltage 6kV, low voltage single bus segment connecting to 380/220V type, since the motor starting voltage adjustment calculation of the checksum; Operation curve method for short-circuit current calculation, calculation and result analysis ba
10、sed on known parameters, selection of electrical equipment, last on the high-voltage distribution equipment, lightning protection design, protection of generator-transformer unit relay device and control system design of a detailed exposition, further improved the design.Keywords:main electric; shor
11、t current; electric equipment choice;High-voltage power distribution unit; Lightning protection137目 录前 言1第1章 电气主系统设计 21.1初步方案的提出21.2可靠性比较31.3经济性比较31.4 主接线的评定31.5 确定主接线41.6 主变的选择4第2章 发电厂厂用电系统设计 42.1 厂用电系统接线52.1.1 确定厂用电系统接线的电压等级52.1.2 厂用电源及其引接52.1.3 6kV母线是否设公用段52.1.4 高压厂用电接线72.1.5 低压厂用电接线72.1.6 对厂用负荷进
12、行负荷分配82.1.7 高压厂用变压器和启动/备用变压器容量选择102.2 电动机自启动校验112.3 电压调整计算122.3.1一般要求122.3.2分接位置及调压开关的选择12第3章短路电流的计算143.1 短路电流的计算目的和基本假设条件153.1.1 短路电流的计算目的153.1.2 短路电流使用计算的基本假设条件153.2 一般规定和计算步骤153.2.1. 一般规定153.2.2. 计算步骤163.3本次设计短路电流的计算163.3.1三相短路电流计算:163.3.2 单相短路电流计算17第4章 电气设备选择 174.1 选择220kV电气设备184.1.1. 断路器和隔离开关的选
13、择184.1.2 汇流母线的选择184.1.3 电流互感器的选择194.1.4. 电压互感器的选择194.2 选择机端电气设备194.3 厂用电气设备的选择19第5章 高压配电装置 215.1配电装置的设计原则215.2配电装置的设计要求215.3 本厂的220KV高压配电装置21第6章 防雷保护设计 226.1 直击雷保护226.2 入侵雷保护236.2.1 220kV配电装置避雷器选择236.2.2 发电机防雷保护25第7章 发-变组继电保护配置257.1 大容量机组保护配置的特点及其对继电保护的要求267.2 300MW级发电机-双绕组变压器的保护配置267.3各保护的保护范围和作用28
14、第8章 控制系统设计 298.1控制系统的简介298.2 发电厂的断路器控制信号电路308.2.1 220kV发电机变压器组断路器的控制信号电路(=S1=E1=AC=AC1)308.2.2 6KV厂用工作电源开关的控制信号电(=S1=E1-AC-AC2)33附录:2300MW级火力发电厂电气设计计算书 36一 单母分段接线与双目接线主接线方案的可靠性比较36二 单母分段接线与双母线接线主接线方案的经济性比较43三 电动机自启动时母线电压的校验45四、 短路电流的计算47五. 电气设备选择56六、 厂用电气设备的选择60结 论67参考文献 67英文原文 68中文译文 73指导教师评语 77前 言
15、在电力系统中,大、中型电厂起着举足轻重的作用,一旦故障轻则引起大面积停电,重则可能引起电网崩溃。本次设计的电厂在电网占有重要位置,一旦发生事故将引起主网的解裂,所以对电厂主接线形式进行了详细的分析比较,以确定一种安全经济成熟的主接线形式。 现代电力工业在国际上已经迅速发展,其发展的特点是:采用大容量的发电机组,超高压输电线路和巨大的水、火、核电联合电力系统的形成,电力工业的迅速发展,对发电厂的设计提出了更高的要求,需要我们认真的研究对待。而现代化发电厂的设计是一门综合性的科学,它是在多种专业有机配合,密切协作下完成的一个统一整体,是在审议后的电力系统规划的基础上,为发电厂的发展制定具体方案,在
16、设计中,贯彻国家各项政策,遵照有关的设计技术规定,从整体出发,深入论证电源布置的合理性,提出网络设计方案,并论证安全可靠性和经济性,为此需进行必要的计算,考虑近期与远期的关系,并为发电厂及下一级电压的系统设计创造条件。本次设计是在学习基础课和专业课后的一次综合训练,在老师的认真指导下,有序进行复习巩固其相关的知识,增强工程概念。但是,由于本人对所学知识的掌握不够全面,水平十分有限,出现错误和不妥之处,希望各位老师给予批评、指正,以帮助我取得更大的进步。本设计主要讲2300MW级火力发电厂电气设计,主要完成电气主接线设计、厂用电系统的设计、短路电流的计算、电气设备的选择和配电装置的布局的等内容。
17、第1章 电气主系统设计电气主接线在发电厂及电力系统中的作用:主接线代表了发电厂高电压、大电流的电气部分主体结构,是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性,同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。因此,主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较,综合考虑各个方面的影响因素,最终得到实际工程确认的最佳方案。电气主接线的设计原则:以设计任务为依据,以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳,结合工程实际情况,在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下,兼顾运行、维护方便,尽可能地节省投资,就近取材,力争设
18、备元件和设计的先进性与可靠性,坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。本次主系统设计通过对原始资料的分析拟定了两种可能的设计方案,之后又分别进行了可靠性比较和经济性比较,之后确定出了一套合理的主接线方案。电气主系统设计 原始资料:规划容量为4300MW级供热机组,本期工程建设规模为2300MW级供热机组。本期采用220KV电压等级接入系统,出线两回,接至长治大堡头220KV变电站,输送距离为80KM。 分析:本次主接线设计有两回进线,两回出线,电压等级220KV。设计的电厂为大型的火力发电厂,建2台330MW发电机组,并留有今后再扩建2330MW机组的条件。从原始资料可知该电厂220kV系统有
19、两回出线,对可靠性的要求相当高,要保证检修或故障时不会大面积停电。1.1初步方案的提出 根据电力工程电气设计手册可知: (1) 单母线接线对于220KV配电装置的出线回路数不超过两回,但一般只适用于一台发电机或一台变压器的情况。 (2) 单母分段接线可适用于220KV配电装置34回及以上时。 (3) 双母线接线可适用于220KV配电装置5回及以上时。故本次电气主接线初步拟定为单母分段线接线和双母线接线两种方案(见下图)1.2可靠性比较两种方案各元件的停运时间及停运频次计算过程见附录一对两方案可靠性计算结果的分析:(1) 各回路每年停运频次及停运时间 表1-1 各回路每年停运频次及停运时间对比表
20、停运元件停运频次(f/a)停运频次比每年停运时间(h)停运时间比IIII/IIIIII/IIL10.151890.1194711.2713551.7814071.2038971.479701L20.151890.1194711.2713551.7814071.2038971.479701T10.1492720.1193911.2502781.3545440.899961.505116T20.1492720.1193911.2502781.3545440.899961.505116 由表1-1可见:元件的停运频次,单母分段接线相应比双母线接线高1.2502781.271355;元件每年停运时间高
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