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文檔簡介
1、<p><b> 畢業(yè)設(shè)計開題報告</b></p><p><b> 電氣工程及其自動化</b></p><p> 某4*300MW火力發(fā)電廠電氣初步設(shè)計</p><p><b> 1選題的背景、意義</b></p><p> 我國電力工業(yè)的發(fā)展概況:我國自
2、1882年以來至1949年底,經(jīng)過67年發(fā)展裝機容量只達到185萬千瓦,年發(fā)電量43億千萬時,分別居世界第21位和25位。</p><p> 新中國成立以后,電力工業(yè)的發(fā)展可以分為1950-1978年以后的兩個階段。在1950-1978年期間,新中國的建立為電力工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。1978年后,中國開始實行改革開放政策,電力工業(yè)更是以前所未有的速度向前發(fā)展。目前,比較完備的電力工業(yè)體系已經(jīng)初步建立,,技術(shù)
3、裝備水平正在逐步提高。2003年全國總裝機容量達到38450萬千瓦,年發(fā)電量19080億千瓦,從1996年其起,我國發(fā)電機裝機容量和年發(fā)電量均居世界第二位,2004年全國總裝機容量達到44700萬千瓦,2004年電力彈性系數(shù)達到1.6。[1]</p><p> 目前我國的電力網(wǎng)還不夠完善。正如在文獻[2]中研究的,我國的電網(wǎng)正在向智能型的多目標(biāo)方向發(fā)展,也有許多新型的電網(wǎng)公司被建立。對于控制技術(shù),文獻[3]談到
4、的我國發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的綜合自動化時,其中涉及的有傳統(tǒng)地分布式控制技術(shù),還有新型的以微型計算機為基礎(chǔ)的控制技術(shù)。</p><p> 火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計是發(fā)電廠的重要組成部分,合理的電氣設(shè)計既能安全運行,又能有效地節(jié)省資源,使得發(fā)出的電能有效的輸送給最終用戶。</p><p> 發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的重要組成部分,它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟。發(fā)電廠的作用是將其他形式的能量轉(zhuǎn)化成電能
5、。按能量轉(zhuǎn)化形式大體分為火力發(fā)電廠, 水力發(fā)電廠, 核能發(fā)電廠, 風(fēng)力發(fā)電場??紤]發(fā)電廠中的地位和作用, 電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠有大型主力發(fā)電廠, 中小型地區(qū)發(fā)電廠及企業(yè)自備發(fā)電廠三種類型。無論是那種形式的電發(fā)廠它們的電氣部分設(shè)計的主要內(nèi)容及基本思想都是相通的。[4]</p><p> 因此,發(fā)電廠電氣部分設(shè)計關(guān)系著整個電力系統(tǒng)的,合理的設(shè)計能有效地保持電力系統(tǒng)的正常運行,使其發(fā)揮最大效率。</p>
6、<p> 2 相關(guān)研究的最新成果及動態(tài) </p><p> 隨著科學(xué)技術(shù)的進步,電子技術(shù)和信息技術(shù)也得到長足的發(fā)展,火電廠在自動化技術(shù)的應(yīng)用方面也是進步神速,廠網(wǎng)分開后,價格競爭導(dǎo)致電廠需要積極提高效率和降低成本,通過技術(shù)的更新和產(chǎn)品的自動化程度提高來實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的現(xiàn)代化。。容量為300 MW 及以上的大型火電機組,由于采用了集散控制系統(tǒng)(DCS) 、廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)( SIS) 、廠級管理信息系
7、統(tǒng)(MIS) 和輸煤、化水等系統(tǒng),使管理進入新的時期,火電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)( ECS) 應(yīng)運而生,接入DCS 后,達到機電爐一體化管理?!坝步泳€+ 通信”方式的ECS 是首次把網(wǎng)絡(luò)與火電廠電氣系統(tǒng)聯(lián)合,改變了DCS 中電氣信息的接入模式,電壓、電流、電量和保護動作信號等通過通信方式輸入DCS ,僅僅留下和熱工聯(lián)鎖有關(guān)聯(lián)的電動機回路的硬接線,廠用電源回路可以控制通信接口。通過這樣的模式給電廠的電氣運行和維護提供</p><
8、;p> 了新的介質(zhì),進一步使新型系統(tǒng)維護方式和企業(yè)管理模式得以應(yīng)用。[5]</p><p> 在電力系統(tǒng)中的繼電保護也是相當(dāng)受注視,當(dāng)然在發(fā)電廠電氣部分設(shè)計也少不了繼電保護。于是,繼電保護技術(shù)也飛速向多化發(fā)展。a.計算機化:隨著計算機硬件的迅猛發(fā)展,微機保護硬件也在不斷發(fā)展。電力系統(tǒng)對微機保護的要求不斷提高,除了保護基本功能外,還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間,快速的數(shù)據(jù)處理功能,強大的通信功
9、能,與其他保護、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以供享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力等。b.網(wǎng)絡(luò)化:計算機網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時代的技術(shù)支柱,它深刻影響著各工業(yè)領(lǐng)域,也為各工業(yè)領(lǐng)域提供了強有力的通信手段。c. 多功能一體化:在實現(xiàn)繼電保護的計算機化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下, 保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機,是整個電力系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)上的一個智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運行和故障的任何信息和數(shù)據(jù),也可將它所獲得的被保護元件的任
10、何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。因此,每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能,而且在無故障正常運行情況下還可完成保護測量、控制、數(shù)據(jù)通信等功能。d.智能化:20世紀(jì)90年代,人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)</p><p> 3課題的研究內(nèi)容及擬采取的研究方法(技術(shù)路線)、研究難點及預(yù)期達到的目標(biāo)</p><p> 本課題研究的是發(fā)電廠電氣的設(shè)
11、計,其主要內(nèi)容:</p><p><b> 主接線的設(shè)計</b></p><p> 根據(jù)可靠性、靈活性和經(jīng)濟性,其步驟分為,a.原始資料分析。根據(jù)下達的設(shè)計任務(wù)書的要求,在分析原始資料的基礎(chǔ)上,各電壓等級擬訂可采用的數(shù)個主接線方案。b.對擬訂的各方案進行技術(shù)、經(jīng)濟比較,選擇最好的方案。各主接線方案都應(yīng)該滿足系統(tǒng)和用戶對供電可靠性的要求,最后確定和種方案,要通過經(jīng)濟
12、比較,選用年運行費用最小的作為最終方案,當(dāng)然,還要兼顧到今后的擴容和發(fā)展。c.繪制電氣主接線圖。按工程要求,繪制工程圖,圖中采用新國標(biāo)圖形符號和文字代號,并將所有設(shè)備的型號、主要參數(shù)、母線及電纜截面等標(biāo)注在圖上。</p><p> 通常電氣主接線的方案有單母線、雙母線和單母線分段。[7]還有在文獻[8]中詳細(xì)發(fā)電廠電氣一次設(shè)計的內(nèi)容,步驟和具體要注意的。而且,在文獻[9]中研究討論了各種主接線的優(yōu)缺點,為我們的
13、分析,作出最后選擇奠定的基礎(chǔ)。</p><p><b> 主變壓器選擇</b></p><p> 主變壓器容量選擇原則: a.按電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃選擇主要變壓器容量。主變壓器容量一般按變電所建成后5~10 年的發(fā)展規(guī)劃負(fù)荷選擇,并適當(dāng)考慮到遠期10~20 年的負(fù)荷發(fā)展。對于城市郊區(qū)變電所,選擇的主變壓器容量應(yīng)與城市發(fā)展規(guī)劃相結(jié)合。b.按電壓等級選擇主變壓器容量。變電所主
14、變壓器容量選擇的一般原則為電壓等級高,變電所密度低,主變壓的容量就要選擇大些。電壓等級低、變電所密度高,一般變壓器的容量可選擇小些。c.根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來選擇主變壓器的容量。對于有重要負(fù)荷的變電所,應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停運時,其余變壓器容量在計及過負(fù)荷能力時,在允許時間內(nèi)應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷;對于一般性變電所,當(dāng)一臺主變壓器停運時,其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70%~80%。d.同級電壓的單臺變壓器容量的級別
15、。同級電壓的單臺變壓器容量的級別不宜太多,應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā),推行主變壓器容量的系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化。在一個地區(qū)的電網(wǎng)中,同一級電壓的主變壓器單臺容量不宜超過三種。一般在同一變電所中同一級電壓的主變壓器宜采用相同容量規(guī)格。否則將會給變電所的運行管理和檢修帶來麻煩。[10]</p><p> 主變壓器臺數(shù)選擇原則:(1)安全運行。主變臺數(shù)過多將導(dǎo)致接線復(fù)雜、投資成本高、占地面積大等問題。主變壓器臺數(shù)的下限應(yīng)滿足( n - 1
16、) 安全準(zhǔn)則,主變壓器在正常運行時的負(fù)荷率為:</p><p> k = ( n - 1) St / ( nS t ) </p><p> 式中, St 為單臺主變壓器容量; n 為主變壓器的實際安裝臺數(shù)。(2)容載比和供電靈活性。過大或過小的電網(wǎng)容載比均將使電網(wǎng)缺乏靈活性;過大將導(dǎo)致投資增加,反之將造成電網(wǎng)魯棒性變差、調(diào)度不靈活。從電網(wǎng)運行靈活性來看,2 臺主變壓器將導(dǎo)致每臺各
17、帶50 %的負(fù)荷,否則無抗故障能力,電網(wǎng)靈活性差;而3~4 臺主變壓器無論檢修或故障均可靈活適應(yīng),極大減少倒閘操作,降低停電概率。(3) 投資成本。在滿足相同負(fù)荷需求前提下,規(guī)劃3~4 臺主變壓器投資成本差異小,而一個變電站擁有3~4 臺主變壓器相比2 臺更節(jié)約占地面積,將極大節(jié)省城市電網(wǎng)建設(shè)開支。[11]</p><p><b> 短路電流的計算</b></p><p
18、> 短路電流的計算方法通常使用的一種方法是標(biāo)幺值法計算方法。</p><p> 下面是具體的計算步驟:</p><p> ①由供電系統(tǒng)圖得出等效的電路圖,在圖上標(biāo)明元件參數(shù)。</p><p> ?、谶x定基準(zhǔn)值,包括基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓,按公式求取基準(zhǔn)電流和基準(zhǔn)電抗。</p><p> ?、塾嬎阆到y(tǒng)中各個元件電抗的標(biāo)么值。</p
19、><p> ?、苡嬎汶娫粗炼搪伏c的總阻抗X*。</p><p> ?、莅凑誌*=1/X*計算短路電流的標(biāo)么值,如果是無限大電源容量系統(tǒng),那么短路電流周期分量將會保持不變,即I″*=I*0.2=I*∞。</p><p> ?、抻嬎愣搪冯娏鳌⒍搪窙_擊電流和短路容量。[12-13]</p><p><b> 電氣設(shè)備的選擇</b>
20、;</p><p> 當(dāng)前面的工作都完成之后,根據(jù)計算出來的數(shù)據(jù),然后對比自己需求的電流最大值,電壓最大值,還有達到的溫度最大值,來設(shè)計繼電保護系統(tǒng)。其中包括斷路器和隔離開關(guān)的選擇,電流電壓互感器的選擇,這些都是通過計算所得。(5)變壓器保護</p><p> 變壓器保護是屬于主系統(tǒng)保護中的一種,也是相對而言重要的保護。其是通過電流電壓的整定來獲得需要保護的數(shù)據(jù)。[14]</p&
21、gt;<p> 本課題所采取的研究方法還是比較傳統(tǒng)的,通常首先是查閱文獻資料,增強自己的理論知識,了解發(fā)電廠電氣初步設(shè)計的一般過程、需要的資料和必須掌握的方法和技術(shù);接著通過分析自己所掌握的資料來建立自己的模塊,包括根據(jù)地形怎么選擇主接線的形式,變壓器的選擇和保護設(shè)備的指標(biāo)等等。在這過程中就需要自己精確的計算和多種選擇方案的討論研究,最終選擇最理想、最切合實際的方案,當(dāng)然通過這個路徑所采用的研究方法是最經(jīng)濟有效地。<
22、;/p><p> 在研究此課題的過程中,通常會碰到的難題一般有:</p><p> (1)在選擇主接線形式的時候,通常需要提出好幾種方案,最終選擇一個最合理的接線形式。然而,在這個過程中,你需要大量的計算和比較,相當(dāng)復(fù)雜,而且要求仔細(xì),精確,一個小小的錯誤就會導(dǎo)致你最后選擇結(jié)果的不同,這樣你后續(xù)的變壓器選擇,短路電流的計算都會不一樣,設(shè)計出來的發(fā)電廠電氣部分也是不符合實際需求的。</
23、p><p> ?。?)在選擇主變壓器的時候,相對比較復(fù)雜,要考慮的問題相對多,然而當(dāng)然你必須區(qū)分哪個哪個影響放在首位,哪個是次要的。</p><p> (3)在計算短路電流的時候,應(yīng)該有選擇的定下基準(zhǔn)值。當(dāng)你選擇不同的基準(zhǔn)值時,其計算過程也大有不同,但你一開始并不知道哪種方法是最簡便的,這就需要你一步一步的來,也使得過程變得復(fù)雜。</p><p> 研究此課題預(yù)想達
24、到的目標(biāo)當(dāng)然是能最可靠、最經(jīng)濟、最靈活的把發(fā)電廠投入使用到實際電力系統(tǒng)中。可靠:當(dāng)然是,斷路器檢修時,不宜影響對系統(tǒng)的供電;線路或母線發(fā)生故障時應(yīng)盡量減少線路的停運回路數(shù)和主變的停運臺數(shù),盡量保證對重要用戶的供電;盡量避免變電站全部停運的可能性;經(jīng)濟:主接線系統(tǒng)還應(yīng)保證運行操作的方便以及在保證滿足技術(shù)條件的要求下,做到經(jīng)濟合理,盡量減少占地面積,節(jié)省投資;靈活:應(yīng)滿足調(diào)度、檢修的靈活性,能靈活地投入或切除機組、變壓器或線路,靈活地調(diào)配電
25、源和負(fù)荷,滿足系統(tǒng)在正常、事故、檢修及特殊運行方式下的要求;在擴建時應(yīng)能很方便的從初期建設(shè)到最終接線。還有就是安裝的繼電保護系統(tǒng)能夠可靠、選擇、速動和靈敏的動作,這樣當(dāng)遇到不正常或故障運行時,及時的保護其它的設(shè)備和供電不受影響。</p><p> 4研究工作詳細(xì)進度和安排</p><p> 2010.11—2011.1.10 充分檢索資料的基礎(chǔ)上完成文獻綜述、外文翻譯。</p
26、><p> 2011.1—2011.2.24 充分檢索資料的基礎(chǔ)上完成課題開題報告</p><p> 2011.2.—2011.3 完成整體方案的設(shè)計</p><p> 2011.4 —2011.5 主接線設(shè)計、設(shè)備的選型、計算、保護的配置等設(shè)計。</p><p> 2011.5 —2011.6 整理畢業(yè)
27、設(shè)計的資料,完成畢業(yè)問題的初稿 </p><p> 2011.6 畢業(yè)答辯</p><p><b> 5參考文獻</b></p><p> [1]許珉,楊宛輝,孫豐奇.發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)[B].北京:機械工業(yè)出版社,2006.5</p><p> [2]鄭漳華,艾芊,徐偉華,施婕
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