毕业设计开题报告1.doc

电信学院毕业设计开题报告姓 名闫毓龙专业电气工程及其自动化 班级电气（3）班学 号07230324指导教师陈玉武题目类型工程设计题 目2100MW火电厂电气一次部分设计及发变组保护设计 1、 选题背景及依据（简述题目的技术背景和设计依据，说明选题目的、意义，列出主要参考文献）1.1 课题背景1.1.1 社会背景电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。因此，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。 电能是经济发展最重要的一种能源，可以方便、高效地转换成其他能源形式。提供电能的形式有水利发电，火力发电，风力发电，随着人类社会跨进高科技时代又出现了太阳能发电，磁流体发电等。但对于大多数发展中国家来说，火力发电仍是今后很长一段时期内的必行之路。火力发电是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、 控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。火力发电是现在电力发展的主力军，在现在提出和谐社会，循环经济的环境中，我们在提高火电技术的方向上要着重考虑电力对环境的影响，对不可再生能源的影响，虽然现在在我国已有部分核电机组，但火电仍占领电力的大部分市场，近年电力发展滞后经济发展，全国上了许多火电厂，但火电技术必须不断提高发展，才能适应和谐社会的要求。1.1.2火电厂设计研究的国内外发展概况在我国乃至全世界范围，火电厂的装机容量占总装机容量的70左右，发电量占总发电量的80左右。截止目前为止，我国火力发电厂单机容量以30万千瓦和60万千瓦机组为主，浙江省温州市玉环县的华能玉环电厂正在投建4台100万千瓦发电机组，首台机组预计今年投产发电。其100万千瓦超超临界火力发电机组主蒸汽压力为25兆帕，主蒸汽和再热蒸汽温度均为600度，这不仅在我国是最高参数，在世界上也处于最前沿水平。此前，上海电气与西门子合作制造的上海外高桥2台90万千瓦火力机组是我国第一个超临界百万级项目，首台机组已于2006年开始发电。我国是发展中国家，我国的电力工业长期以来依靠多家办电的政策，吸引了投资，促进了我国电力工业的发展；并通过引进、消化和吸收和技术创新，极大地提高了电力的技术水平和装备水平；通过十年的坚持不懈的达标、创一流工作，大大提高了电力企业的管理水平，很多电力企业，尤其是一些发电厂的管理水平可以与发达国家的电厂的管理一比高低。但是，我国人均用电水平还很低，面临着继续快速发展的巨大压力。自从加入了以后，国家电网公司已经确定了“建成控股型、经营型、集团化、现代化、国际一流的电力公司”的战略目标，并已在2000年跻身世界500强，2001年在世界500强中位居77位。中国加入WTO对电力工业来说，是机遇与挑战并存，机遇大于挑战。火电厂是利用燃烧燃料（煤、石油及其制品、天然气等）所得到的热能发电的工厂。其能量转换过程是：燃料的化学能 机械能 电能。火电厂按原动机可分为凝气式汽轮发电厂、燃气轮机发电厂、内燃机发电厂和蒸汽 燃气轮机发电厂；按作用可分为凝气式火电厂和热电厂。火电厂与其他类型电厂比较，具有以下特点：（1） 火电厂布局灵活，装机容量大小可按需要决定。（2） 火电厂的一次性建造投资少，建造工期短，发电设备年利用小时数较高。（3） 火电厂耗煤量大，单位发电成本比水电厂高34倍。（4） 火电厂动力设备繁多，控制操作复杂。（5） 火电厂大型机组停机到开机并带满负荷所需时间长，附加耗用大量燃料。（6） 火电厂担负急剧升降负荷时，需要付出附加燃料消耗的代价。（7） 火电厂若担任调峰、调频、事故备用，则相应事故增多，强迫停运率增高，厂用电率增高。 ( 8 ) 火电厂对空气、环境污染大。本次设计的可以归类为凝气式火电厂，这种电厂只向外提供电能，一般火电厂是指凝汽式火电厂。发电机发出的电能，大部分经过主变压器升压后进入电力系统，小部分作为厂用电。本设计的主要内容包括：通过原始资料分析和方案比较，确定发电厂的电气主接线。计算短路电流，并根据计算结果来选择和效验主要电气设备。本次设计的可以归类为凝气式火电厂，这种电厂只向外提供电能，一般火电厂是指凝汽式火电厂。发电机发出的电能，大部分经过主变压器升压后进入电力系统，小部分作为厂用电。1.2选题目的及意义建火电厂就是将不容易、不方便被人们利用的能量（煤炭），通过火电厂转化为易被人们利用的电能。在这个过程中，提高了能量的利用率，节约能源，对人类的可持续发展有重要的意义。电能有许多的优点：首先，它可以简便的转换成另一种能量。其次，电能经过高压输电线路可以输送很远的距离，供给远方用电。再次，许多生产部门利用电能进行控制，容易将实现自动化。总之，电能的优点很多，对我国的国民经济有重要的影响。在这次设计中，通过电厂的设计，把我们以前所学的电路、电气工程、电力系统、继电保护、电机学、高电压等各科进行一个综合，这在我们加深理论理解的同时，又增加了实际运用的操作，使理论与实际较好的结合。同时要求对AUTOCAD等电脑知识进行初步的了解和掌握。本次设计是在掌握变电站生产过程的基础上完成的。通过它我不仅复习巩固了专业课程的有关内容，而且拓宽了知识面，增强了工程观念，培养了变电站设计的能力。同时对能源、发电、变电和输电的电气部分有个详细的概念，能熟练的运用有些知识，如短路计算的基本理论和方法、主接线的设计、导体电气设备的选择以及变压器的运行等。本次设计是大学四年知识的总结，这为我们以后继续学习或进入工作岗位，打下一个坚实的基础。1.3主要参考文献1弋东方等.电力工程电气设计手册（电气一次部分）M.北京:水利电力出版社,1994.2卓乐友等.电力工程电气设计手册（电气二次部分）M.北京:水利电力出版社,1992. 3范锡普等.发电厂电气部分M.北京:中国电力出版社,1995.4张保会,尹项根.电力继电保护原理M. 北京:中国电力出版社,2005.5丁敏山,雷振山.中小型变电所实用设计手册M.北京:中国水利水电出版社,2000.6牟道槐,李玉盛,马良玉.发电厂变电站电气部分M.重庆:重庆大学出版社,2003.7变电所设计技术规程（SDJ279）M.北京:水利电力出版社,1999.8高压配电装置设计技术规程（SDJ279）M.北京:水利电力出版社,1999.9电气测量仪表装置设计技术规程（SDJ279）M.北京:水利电力出版社,1999.10何首贤,葛延友,姜秀玲.供配电技术M.北京:中国水利水电出版社,2005. 11刘学军.电力继电保护原理M.北京:中国水利电力出版社,2004.12王锡凡.电力工程基础M.西安:西安交通大学出版社,1998.二、主要设计内容、设计思想、解决的关键问题、拟采用的技术方案及工作流程。2.1、主要内容2.1.1、毕业设计的主要内容设计一个2100MW发电厂电气一次部分，发电机出线电压级10.5kV,220KV电压级，架空出线4回，每回出线输送容量为30MVA。系统阻抗值在最大运行方式下（Sj=100MVA），与220KV系统的联系阻抗为0.025。系统可视为无穷大容量系统。电厂的起动/备用电源由110KV系统引入。2.1.2、设计实现的主要功能该电厂可向电网供给220KV电压等级的电能，其单机容量为100MW，一期设计2台。2.1.3、主要技术指标发电机参数型号为： QFS-100-2 Pe=100MW Ue=10.5KVIe=6150A Cos=0.85 Xd”=0.18 高压电动机计算负荷之和约为14000KVA； 低压厂用计算负荷之和约为5000KVA。2.2、设计思想 毕业设计的基本思想及设计工作步骤2.2.1、主接线的设计 发电厂的主接线是保证电网的安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置、选择、自动化水平和二次回路设计的原则和基础。 电气主接线的设计原则是：应根据发电厂在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。电气主接线的主要要求为：（1）可靠性：衡量可靠性的指标，一般根据主接线的型式及主要设备操作的可能方式，按一定的规律计算出“不允许”事件发生的规律，对几种主接线型式中择优。（2）灵活性：投切发电机、变压器、线路断路器的操作要可靠方便、调度灵活。（3）经济性：通过优化比选，工程设计应尽力做到投资省、占地面积小、电能损耗少。1、 方案选择待设计电厂为中型火力发电厂（2x100MW）,最高电压等级为220kV。220kV出线4回，每回出线输送的容量为30MVA，根据各种基本接线的适用范围和特点，220kV级可采用单母线分段接线、双母线接线或双母线带旁母线。发电机船舷电压级（10.5kV）既不向周围地区直接提供符合，又无特殊要求，故采用单元接线形式。根据以上分析，提出以下三种可比接线方案：方案一：双母线接线；方案二：双母线带旁路母线；方案三：单母分段接线，如下图1-1所示。 方案方案单母线分段接线 方案双母线接 方案双母线带旁路母线接线TU 图1-1 电气主接线方案 通过分析，可以看出，虽然方案III的供电可靠性较高，但是其接线较为复杂，操作复杂，保护装置采用较多，其建设投资较大，经济性较低。方案二较之方案一有供电可靠、调度灵活、便于扩建等优点。另外采用高性能的GIS，可以不设置旁路母线。经过论证比较，在技术上（可靠性、灵活性）和经济上其方案二较为合理。故综合分析，决定采用方案二来进行初步设计。2、变压器选择对主变压器、厂用变压器和启动/备用变压器的容量和型式（相数、绕组数、电压组合、容量组合、绕组结构、调压方式、连接组别等）进行了选择。选用的变压器的具体型号为：主变:SFP7-120000/220，即三相油浸风冷式强迫油循环式双绕组无励磁调压电力变压器 厂用变：SF9-20000/10.5，即相油浸风冷无励磁调压电力变压器启动/备用变压器：SFZ8-20000/110,即三相油浸风冷有载调压分裂变压器3、主接线具体设计主要对发电机变压器接线、厂用电源的引出接线、220kV配电装置接线、启备变的引入接线以及高压设备（包括隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器和接地开关等）的配置进行了详细的设计和说明。2.2.2、短路电流的计算短路就是指不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。短路电流计算是发电厂和变电所电气设计的主要计算项目，它涉及接线方式及设备选择。工程要求系统调度或系统设计部门提供接入本电厂和变电所的各级电压的的综合阻抗值，由电气专业负责计算。 进行短路计算的目的是为了限制短路的危害和缩小故障的影响范围。三相短路是危害最严重的短路形式，因此，三相短路电流是选择和校验电器和导体的基本依据。2.2.3、电气设备的选择选择并校验断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、电缆、避雷器等，选用设备的型号。正确的选择电气设备的目的是为了事导体和电器无论在正常情况或故障情况下，均能安全、及经济合理的运行、在进行设备选择时，应根据工程实际情况、在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥的采取新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。2.2.4、主变压器继电保护的设计 继电保护是保证系统安全和设备可靠运行的关键装置之一。当电力系统和设备发生故障时，继电保护应准确、可靠快速的切出故障，保证系统和设备的安全发供电，并能保证其他设备的正常继续运行。 为防止变压器发生各类故障和不正常运行造成的不应有的损失以及保证电力系统安全连续运行，变压器应设置相应的保护。2.3拟解决的主要问题 （1）、火电厂一次主接线的设计相关问题； （2）、主变压器的选择及其他设备的选择的有关问题； （3）、发电机、变压器、线路的各种保护问题； （4）、有关AUTOCAD制图方面的问题。三、毕业设计（论文）工作进度安排第1、2 周： 了解设计内容及要求，熟悉设计题目。收集与设计有关的相关资料并 阅读第3、4 周：初步完成电气主接线设计，完成主接线、主变及启备变的选择（容量 计算、台数和型号的选择）。绘出主接线图。第5 周：完成短路计算第6、7 周：完成电气设备的选择第8、9 周：完成发变组主要保护设计第10 周：完成配电装置及防雷保护规划的简单设计第11 周：完成所要求英文资料的翻译第12 周: 完成毕业设计说明书及图纸的绘制指 导教 师意 见指导教师签字_ 年 月 日