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1、四、设计题目及选题要求1. 发电厂情况 装机四台，容量2 x 100MW，2x50MW, 发电机额定电压10.5KV，功率因数分别为cos=0.85，cos=0.8，机组年利用小时数4800h，厂用电率7%，发电机主保护时间0.05s，后备保护时间3.9s，环境条件可不考虑。2. 接入电力系统情况（1）、 10.5KV电压等级最大负荷10MW，最小负荷8MW，cos=0.8，架空线路6回，二级负荷。通过发电机出口断路器的最大短路电流： （2）、 剩余功率送入220KV电力系统，架空线路4回，系统容量1800MW，通过并网断路器的最大短路电流： ，3、厂用电采用6kv及380/220三级电压。摘
2、要本次设计最重要的任务是一次系统中的接线形式、变压器形式的选择、母线的选择和校验及电气设备的选择；主变压器的继电保护，母线继电保护防雷规划，配电装置设计等主要内容。设计本着使电力供应和传输安全可靠灵活经济的原则。发电厂是电力系统的重要组成部分。它直接影响整个电力系统的安全与经济。发电厂的作用是将其他形式的能量转化成电能。按能量转化形式大体分为火力发电厂，水力发电厂，核能发电厂，风力发电场。考虑发电厂中的地位和作用，电力系统中的发电厂有大型主力发电厂，中小型地区电厂及企业自备电厂三种类型。无论是那种形式的电厂它们的电气部分设计的主要内容及基本思想都是相通的。关键词：电力系统 变电所 变压器 电气
3、设备目录第1章 绪论11.1 设计意义11.2 设计原则11.3 发电厂生产过程11.4 火力发电厂的电气一次设计2第2章 电气主接线设计42.1 电气主接线的基本要求和设计步骤42.2 电气主接线的基本要求4第3章 主接线方案的选择63.1 方案一： 采用双母线接线63.2 方案二：采用双母线带旁路母线接线73.3 方案三：采用多角形接线73.4 方案比较及结论8第4章 电气设备的选择94.1 发电机组选择94.2 变压器选择94.3 断路器选择94.4 隔离开关选择104.5 电流互感器的选择11第5章 厂用变压器主接线设计135.1 厂用电接线要求135.2 厂用电接线的设计原则135.
4、3 采用不设公用负荷母线接线14结论15参考文献16附录17第1章 绪论在高速发展的现代社会中，电力工业在国民经济中有着重要作用，它不仅全面地影响国民经济其他部门的发展，同时也极大的影响人民的物质与文化生活水平的提高。1.1 设计意义设计工作是工程建设的关键环节。做好设计工作对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性作用。设计是工程建设的灵魂。设计的基本任务是，在工程建设中贯彻国家的基本建设方针和技术经济政策，做出切合实际、安全实用、技术先进、综合效益好的设计，有效的为电力建设服务。1.2 设计原则（1）遵守国家的法律、法规，贯彻执行国家的经济
5、建设方针、政策和基本建设程序，特别应贯彻执行提高综合经济效益和促进技术进步的方针。（2）要运用系统工程的方法从全局出发，正确处理中央与地方、工业与农业、城市与乡镇、近期与远期、技改与新建、生产与生活、安全与经济等方面的关系。（3）要根据国家规范、标准与有关规定，结合工程的不同性质、要求，从实际情况出发，合理确定设计标准。（4）要实行资源的综合利用，节约能源、水源，保护环境，节约用地等。1.3 发电厂生产过程原煤从产地运进电厂后，先储入原煤仓，然后经输煤皮带送进原煤斗并落入磨煤机中，煤被磨成煤粉后，由煤粉机抽出，随同热空气经喷燃器送入锅炉的燃烧室内燃烧。燃烧时产生的热量，一部分被燃烧室四周的水冷
6、壁所吸收，一部分加热燃烧室顶部和烟道入口处的过热器中的蒸汽，其余的热量则被烟气携带穿过省煤器、空气预热器,继续把热量传给蒸汽、水和空气。烟气经除尘器净化处理后，由引风机从烟囱排入大气。燃烧时生成的灰渣和由除尘器收集下来的细灰，用水冲进冲灰沟排出厂外。燃烧用的助燃空气，由送风机送入空气预热器加热，加热后的热空气一部分进入磨煤机用于干燥和输送煤粉，大部分热空气则进入燃烧室助燃。水和蒸汽是将热能转换成机械能的主要物质。经净化后的给水，先送入省煤器内预热，然后进入锅顶部的汽包内再降入水冷壁管中，待吸收了燃烧室的热能后蒸发成蒸汽，此蒸汽流经过热器时，进一步吸收烟气的热量而变为高温高压的过热蒸汽，然后经过
7、主蒸汽管道进入汽轮机，进入汽轮机的热蒸汽在喷管里膨胀而高速冲动汽轮机的转子转动，将热能转换成机械能。汽轮机带动转子旋转，将机械能转换成电能。汽轮机内做功后的蒸汽，在冷凝器中被冷却凝结成水。凝结水经除氧器除氧，再经加热器加热后，用给水泵重新送进省煤器预热。上述过程循环往复，周而复始，发电厂便连续不断地生产出电能。1.4 火力发电厂的电气一次设计火力发电厂是一座发、变电设施。它通过磨煤机、锅炉、汽轮机等设备将化学能转变为机械能，再通过发电机将机械能转变为电能，并由升压变压器将发电机出口电压升高后，经输电线路将电能输送到用户或电网中。火力发电厂的电气设备可分为电气一次设备和电气二次设备。通常把生产和
8、输送、分配电能的设备称为一次设备。包括:（1）生产和转换电能的设备:如发电机将机械能转变成电能，电动机将电能转变成机械能变压器使电压升高或降低，以满足输配电需要。这些都是发电厂中最主要的设备；（2）接通或断开电路的开关电器：如：断路器、隔离开关、熔断器、接触器之类。它们用于正常或事故时，将电路闭合或断开；（3）限制故障电流和防御过电压的电器：如避雷器；（4）接地装置:无论是电力系统中性点的工作接地还是保护人身安全的保护接地，均采用金属接地体埋入地中(或连成接地网)。（5）载流导体：如母线、电缆等，它们按设计的要求，将有关电气设备连接起来。还有一些电气设备,是对上述设备进行测量、控制、监视和保护
9、用的，称为二次设备，包括:（1）仪用互感器：如电压互感器和电流互感器，可将电路中的电压或电流降至较低的值，供给仪表和保护装置使用；（2）测量表计：如电压表、电流表、功率因数表等，用于测量电路中的参量值；（3）继电保护及自动装置：这些装置能迅速反映不正常情况并进行调节或作用于断路器跳闸，使故障切除；表示一次设备电气连接关系的高压电气回路称为一次回路。在火力发电厂电气部分设计中，一次回路的设计是主体，它是保证供电可靠性、经济性和电能质量的关键，并直接影响着电气部分的投资。同时，它与继电保护、自动装置和二次接线的设计有密切关系。当火力发电厂接入电网时，它对于电力系统运行的安全性、稳定性和经济性也将发
10、生直接影响。一次回路设计需根据该地区的社会经济、动力资源、电网现状、电网远期规划、近区负荷和邻近电源情况进行；在设计中，必须严格遵守国家有关法律法规、方针政策，按照现行规程规范的要求进行；应积极慎重地推广国内外先进技术,因地制宜地采用新设备、新材料和新布置；必须从实际出发，按照需要与可能，近期与远期相结合的原则，合理布局。电气一次部分设计，通常包括以下几方面的内容：（1）发电厂与电网的连接：根据地方的电力系统规划设计及发电厂接入系统设计，确定本发电厂的送电地区、输电电压等级、出线回路数目、输电容量，以及电网对本发电厂的运行方式、稳定措施等方面的要求；（2）电气主接线：论证、选定电气主接线；（3
11、）厂用电系统：确定厂用电源的取得方式与厂用电电压等级，统计厂用电高低压负荷，选择高压、低压厂用变压器容量、台数，确定厂用电接线；（4）电气设备选择：计算短路电流，按照短路电流计算结果选择变压器、断路器、隔离开关和互感器等电气设备的型式、规格及有关技术参数；（5）设备布置：包括主厂房内、外的电气设备平面布置和升压站布置；（6）过电压保护和接地：选定主厂房及电气设备的过电压保护方式、保护设备型式、规格及其布置位置；计算接地电阻及敷设接地装置等。第2章 电气主接线设计2.1 电气主接线的基本要求和设计步骤发电厂和变电所电气主接线，是由高压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路，也称为一次接线；
12、它反映各设备的作用、连接方式和各回路间相互关系，从而构成发电厂或变电所电气部分的主体。电气主接线是保证出力，连续供电和电能质量的关键环节，它直接影响着配电装置的布置、继电保护的配置、自动装置和控制方式的选择，它必须满足工作可靠、调度灵活、运行检修方便、且具有经济性和发展的可能性等基本要求。发电厂和变电所电气主接线，是由高压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路，也称为一次接线；它反映各设备的作用、连接方式和各回路间相互关系，从而构成发电厂或变电所电气部分的主体。电气主接线是保证出力，连续供电和电能质量的关键环节，它直接影响着配电装置的布置、继电保护的配置、自动装置和控制方式的选择，它必须
13、满足工作可靠、调度灵活、运行检修方便、且具有经济性和发展的可能性等基本要求。2.2 电气主接线的基本要求（1）保证必要的供电可靠性和电能质量安全可靠是电力生产的首要任务，停电不仅使发电厂造成损失，而且对国民经济各部门带来的损失将更严重，往往比少发电能的价值大几十倍，至于导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、城市生活混乱等经济损失和政治影响，更是难以估量。因此，主接线的接线形式必须保证供电可靠。1电压、频率和供电连续可靠，是表征电能质量的基本指标,主接线应在各种运行方式下都能满足这方面的要求。（2）具有一定的灵活性和方便性主接线不仅正常运行时能安全可靠地供电，而且在系统故障或设备检修及故障时，也能适
14、应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。（3）具有经济性在主接线设计时，在满足供电可靠的基础上，尽量使设备投资费和运行费为最少，注意节约占地面积和搬迁费用，在可能和允许条件下应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。（4）具有发展和扩建的可能性在设计主接线时应留有余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到分期过渡接线的可能和施工的方便。电气主接线的一般设计步骤如下：（1）对设计依据和基础资料进行综合分析；（2）选择发电机台数和容量，拟定可能采用的主接线形式；（3）确定主变压器的台数和容量；（4） 厂用电源的引接；（5）论证是否需要限制短路电流
15、，并采取什么措施；（6）来的方案进行技术和经济综合比较，确定最佳主接线方案。第3章 主接线方案的选择3.1 方案一： 采用双母线接线图3.1 双母线接线图（1）适用场所：该接线适用于：220KV配电装置出现到4回及以上，中等容量机组，所以满足设计要求。（2）优缺点优点：供电可靠性大，可以轮流检修母线而不使供电中断，当一组母线故障时，只要将故障母线上的回路倒换到另一组母线，就可迅速恢复供电，另外还具有调度、扩建、检修方便的优点2。缺点： 每一回路都增加了一组隔离开关，使配电装置的构架及占地面积、投资费用都相应增加；同时由于配电装置的复杂，在改变运行方式倒闸操作时容易发生误操作，且不宜实现自动化；尤其当母线故障时，须短时切除较多的电源和线路，这对特别重要的大型发电厂和变电站是不允许的。3.2 方案二：采用双母线带旁路母线接线图3.2 双母线带旁路接线图（1）适用场合不允许因检修断路器而长时间停电的场所，均需要设置旁路母线。适应于110KV出线在6回以上、220KV在4回及
