《计算机控制技术》
课程论文.
用DCS来实现发电厂电气监控的设计
班级：电气09-2
学号：
姓名：
时间：2012/12/30
《计算机控制技术》课程设计任务书
题目：用DCS来实现发电厂电气监控的设计
设计要求：
1、简述DCS原理
2、简述发电厂电气监控原理
3、对DCS的系统结构进行初步设计
4、对发电厂电气监控系统进行初步设计
5、选择电气监控系统接入DCS的方式
6、对用DCS实现发电厂电气监控进行初步的总体方案设计
时间安排：
2012/12/24 确定设计题目
2012/12/25 进行相关资料收集
2012/12/26 对收集的资料进行整理
2012/12/27 开始着手设计
2012/12/28 完善设计
2012/12/29 完成设计论文
2012/12/30 对论文进行差错，上交论文
用DCS来实现发电厂电气监控的设计
广东石油化工学院电气09级2班张鹏
摘要：DCS系统在火电厂发电机组控制中的应用已近二十来年，而且正在越来越多地得到应用。本文对DCS和发电厂的电气监控系统进行了初步的介绍，然后对其分别初步进行系统结构的设计。最后通过采用硬接线+现场总线的方式将电气监控系统接入DCS，初步设计了总体的用DCS实现发电厂电气监控的结构方案。
关键词：DCS 发电厂电气监控
一、DCS的简介
集散控制系统(DCS，Distributed Control System)是相对于计算机集中控制系统而言的计算机控制系统,它是在对计算机局域网的研究基础上发展起来的,是过程控制专家们借用计算机局域网研究成果,把局域网变成一个实时性,可靠性要求很高的网络型控制系统,运用于过程控制领域。它集计算机、通信、图形显示和控制四大技术于一体的自动化综合系统，他基于控制功能分散、操作管理集中、信息共享的原则，具有运算能力强、实时、可靠和精度高、操作简单、检修维护方便、人机界面友善等的特点，可以方便地用于工业装置的生产控制和经营管理，在电力、化工、冶金等流程自动化领域的应用已经十分普及。近20多年来，由于微电子技术和计算机技术的飞速发展以及工业自动化要求的逐步提高，DCS经历了几个阶段的发展过程，结构日臻完善，技术更加成熟，已经成为生产自动化不可缺少的自控装置。DCS硬件方面广泛采用技术指标更先进的高档工业PC，有的甚至采用了RISC工作站；软件方面引入了通用的商业化软件包，系统互连方面采用国际标准的通用网络，逐步向信息集成的方向发展DCS系统在热工专业多年来已积累了丰富的经验，现行的“2000年燃煤示范电厂”自动化设计和目标也要求大型火力发电厂电气控制系统全面进入DCS，因此在火力发电厂中电气监控系统采用DCS已成为今后发展的方向。
二、发电厂电气系统监控系统（ECS）介绍
应用计算机、测量保护与控制、现场总线技术及通信技术，实现发电厂电气系统的运行、保护、控制、故障信息管理及故障诊断、电气性能优化等功能的综合自动化叫电气系统监控系统（ECS）。
电气系统监控的组成：从大的方面来划分，电气设备监控系统可以分为两大监控单元组：即发电机—变压器监控单元组和厂用电源监控单元组，而检测范围除包括此两大单元组外，还应包括单元机组直流系统、UPS和保安电源系统等。
两大监控单元组的功能
1、发电机—变压器监控单元组：发电机—变压器监控单元组应能实现程序控制和软手操控制，使发动机由零起升速、升压直到并网带初始负荷。根据实际运行水平和设备可靠性，机组顺控并网应该设置间断点，分步进行，即：第一步由DEH零起升速至额定；第二步，启动并网，主要完成并网前的准备工作，如投退相关保护压板，投入灭磁开关等；第三步，升压过程，DCS将投入AVR，通过AVR自动励磁调节器完成发电机零起升压至额定电压；第四步，完成并网，主要检查定转子的接地情况，投入ASS自动准同步装置(发电机与电网的同步是由同步装置自动实现的)，在同步过程中通过DCS控制AVR、DEH，当同步条件满足时，向发电机断路器发合闸指令，在同步合闸成功、发电机电负荷达到一定值之后，DCS将高压厂用电系统快速从起／备变切换到高压工作厂变上。机组顺控解列操作大致与此相反：即机组正常停运时，DCS 控制降低机组负荷，当机组负荷降到某一定值时，DCS将高压厂用电系统快速切换到起／备变系统供电；当机组负荷继续降到零，跳开主开关，联跳汽轮机(主汽门关闭)，发电机灭磁。
2、厂用电源监控单元组：厂用电源监控单元组主要包括高压厂用电源系统、低压厂用电源系统及保
安电源系统以及需要在集控室控制的和参加机炉辅机程控的高、低压电动机等的控制。厂用电系统在起动停止阶段和正常运行阶段应能实现程序控制和软手操控制，即在机组启动时通过起动／备用变压器向厂用负荷供电；在机组正常用电时，由高压工作厂变供电并经低压厂变向400V MCC低压负荷供电以启动机组所必须的辅机；在厂用电消失时，为了保护设备和系统的安全，厂用电快速切换装置应快速将厂用工作负荷自动切换至起／备变；当确认保安段母线失压后，应启动事故备用柴油机供电以保证设备安全。
三、DCS系统结构设计
电气系统纳入DCS应达到的控制水平及技术要求
1、机组整套启动时从锅炉点火至发电机并网带初始负荷够实现全过程的自动程序控制或机组停机时DCS能安全停机。
2、机组自肩停控制的要求：机组正常起动时，当发电机达到额定转速时，DCS将投入AVR。当发电机电压达到额定值时，DCS将投入同期装置。发电机与电网的同期是由同期装置自动实现，在同期过程中通过DCS控制AVR、DEH，当同期条件满足时，向发电机断路器发合闸指令。在同期合闸成功，发电机电负荷达到一定值之后，DCS将高压厂用电系统快速从启备变切换到高压厂变上。机组正常停机时，DCS控制降低机组负荷，当机组负荷降到某一定值时，DCS将高压厂用电系统快速切换到启／备变系统供电；当机组负荷继续降到零，跳开主开关，联跳汽轮机(主汽门关闭)，发电机灭磁。
3、对于厂用电源系统控制的要求：在机组启动时通过启／备变向厂用负荷供电；在机组正常用电时，由厂变供电并经低压厂变向400VMCC低压负荷供电以启动机组所必需的轴机；在厂用电消失时，为了保护设备和系统的安全，厂用电快切装置应快速将厂用工作负荷自动切换至启／备变；当确认保安段母线失压后，应启动事故备用柴油机供电以保证设备安全。
4、依据以上控制水平的要求，电气监控纳入DCS技术的要求是：
1)发电机系统能实现程序控制和软手操控制使发电机由零起升速、升压直到并网带初始负荷。
2)厂用电系统能按启动／停止阶段和正常运行阶段的要求程序控制和软手操来实现。
3)能实时显示和记录上述发变组系统和厂用电系统的正常运行、异常运行和事故状念下的各种数据和状念，并提供操作指导和应急处理措施。．
4)单元机组(炉机电．)实现全CRT监控。
5、对DCS软件、硬件要求
为了较好地说明电气纳入DCS对软件、硬件的要求，特别是为了对软件作进一步的详细说明，拟定工程规模为2台单元机组，电气主接线采用发电机一变压器组单元接线，接至220kV／500kV配电系统，主厂房6kV高压厂用母线采用设两工作段及专用公用段的接线方式。
6、对硬件配置的要求
按传统功能划分，电气纳入DCS监控之后，其功能可分为数据采集(DAS)和顺序控制(SCS)两部分，由于电气量同热工量相比并没有特别的要求，而相对动作速度快、可靠性高的控制功能通过保留的电气专用装置来实现，因此原则上对DCS的硬件无特殊要求。对硬件的配置要求同热工一致，其功能分别融入DCS的功能之中。但基于历史的原因DCS由热工人员负责，而热工人员对电气的控制原理知之不多，在设计、调试、生产维护等各个环节中，这部分工作仍需电气人员来完成。加上在工程建设过程中电气有关厂用电受电部分需提前调试投入运行，在电气的控制功能部分即顺序控制(SCS)仍建议设置电气单独的控制器，便于实际工作的顺利进行。其数据采集部分要求同热工融为一体。
5、对软件功能描述：主要对数据采集系统DAS功能和顺序控制系统SCS(G／A)功能的描述。
6、DCS系统结构设计如图1
图1 DCS系统结构设计
四、电气监控系统的设计
第一层：间隔层。这一层主要要求为完成各种专业化功能的智能装置，需要包括：厂用电中压6KV／10KV系统系列保护测控装置、厂用电低压400V系统系列智能控制器及测控装置、厂用电源快速切换装置、低压备用电源自投装置、自动准同期控制装置、小电流接地选线装置、直流接地选线装置等。这些智能装置通常都以嵌入式软硬件技术开发，有CPU、A／D、RAM、EEPROM、现场总线或以太网对外通信接口等。
第二层：通信管理层。这一层要求包括通信网络及通信管理装置，主要要求完成与上述各种智能装置、DCS系统、电气后台监控系统、发电厂其他智能设备(如发电机保护、励磁调节装置等)、发电厂其他系统(如厂级监控系统SIS)的通信。通信方式采用工业以太网和现场总线，如PROFIBUS、CAN等，通信管理装置实现不同现场总线接口标准的互联以及不同通信规约的转换。
第三层：站控层。这一层主要要求包括后台监控系统计算机硬件和各种专业应用软件，硬件有服务器、工作站等，应用软件包括SCADA(数据采集和监控)、厂用电抄表、录波分析、电动机故障诊断等各种基础应用及高级应用功能软件，以及后台系统与发电厂其他管理系统间的通信接口软件。
图2 电气监控系统的设计
五、电气监控系统接入DCS的方式选择
硬接线十现场总线通信方式的电气监控系统（ECS）一般采用分层分布体系结构，系统分为站控层、通信层和间隔层3层，系统网络结构如图所示。
站控层一般采用客户服务器的分布式结构，由服务器、操作员工作站、维护工作站和通信网关等组成，构成电气系统监控、管理和与DCS等自动化系统互联的中心，虽然电气系统的大量信息通过通信方式接入DCS，但主要用于监控功能，DCS并没有开发针对电气的高级应用软件，这是由DCS的定位决定的。通过ECS的站控层相对独立地实现对电气系统的监控，不仅提供了DCS的后备控制手段，还通过对大量基础信息的分析处理，实现了诸如事故追忆、保护定值管理、录波分析等复杂的电气维护和管理工作，为电气系统的运行、维护和管理提供了专用的平台，这是ECS的重要价值之一。
图3 硬接线+现场总线通信方式
通信层一般以通信管理机为核心，对信息起到分组和上传下达的作用，通过100Mbit/s以太网接入站控层的实时主干网，厂用电综保装置通过RS-485或现场总线接入通信管理机，对于除厂用电综保装置外的第三方智能电气设备，一般通过通信管理机实现通信接口和协议格式的转换，从而实现完整的电气系统联网。同时，通信管理机可经串行接口与机组DCS的分布式处理单元(DPU)相连，进行信息交换。间隔层包括分散安装的厂用电综保装置(例如电动机保护测控装置、低压变压器保护测控装置等)、380V电动机控制器、发变组保护、厂用电快切装置等智能电气设备，完成对电气系统现场信息的采集、保护、控制和数据通信等功能。
硬接线十现场总线通信方式的优点：
1、DCS取消了单一硬接线大量的变送器、I0卡件、机柜和连接电缆，使成本降低。
2、接入DCS的信息全面、丰富，信息数量基本与投资无关，系统扩展性强。
3、综保装置可实现厂用电系统电能的高精度计量，不必单独配置电能表，并可通过网络上送ECS后台，实现自动抄表功能。
4、通过电气系统后台可实现事故追忆、保护定值管理、录波分析、操作票、防误闭锁等较复杂的电
气维护和管理工作，使电气系统的整体自动化水平有较大的提高。
5、在倒送厂用电时，通过ECS可实现对高压启备变、高低压厂用电源的远方操作。
六、总体方案设计
本设计没置机组电气自动化控制系统负责采集、处理电气系统信息，采用硬接线与
现场总线相结合的方式接入DCS。重要信号和控制指令采用硬接线与DCS连接；其它所有电气信息均通过通信方式输入DCS系统。电气自动化控制系单元机组电气自动化控制系统接入单元统经过双冗余通信服务器与DCS通讯高速公路连接，参与联锁、控制的重要信号和控制指令通过主控单元与DCS系统DPU直接通信，满足辅机顺控实时性要求。
电气自动化控制系统由单元机组电气自动化控制系统和公用电气自动化控制系统组成。DCS，公用电气自动化控制系统通过网桥与两台单元机组电气自动化控制系统连接，并通过软、硬件闭锁措施仅能接受其中一台机组监控系统的操作。
单元机组电气自动化控制系统应采用分层分布式结构，网络结构采用三层设备双层网形式。整个系统由主站层、通信子站层、间隔层和连接监控主站层与通信子站层的高速光纤以太网以及连接通信子站层与间隔层的现场总线构成。主站控层设备负责整个系统的集中监控，布置在单元控制室电气计算机室内。
间隔层负责各间隔就地监控，间隔层设备主要由6kV综合保护测控单元、400V智能仪表、400V综合保护测控装置、400V马达控制器及网络接口设备等组成。间隔层测控单元通过现场总线网络或工业以太网与通信管理单元连接。
站控层网络采用光纤以太网，双网配置，网络拓扑结构采用全交换星型网状拓扑，其网络通信速率应满足系统实时性要求，至少应不小于100Mbps，站控层所有设备之间(包括通信处理机)应能通过以太网传输信息。间隔层网络采用现场总线网，冗余配置。在同一配电室或继电器室内的设备间通信介质应根据现场条件在保证通信速率的前提下采用屏蔽五类线或光缆；而站控层与间隔层之间及不在同一地点的问隔层之间的通信介质采用光缆，为保证现场总线网络通信速率应满足系统实时性要求，总线通信方式应采取特殊措施，保证重要信号如控制信号、报警信号等的实时性。
电气自动化控制系统与DCS通信采用双冗余以太网通过交换机与DCS通讯高速公路接口：传输供运行监视用的如电流、功率、电度、各保护动作、控制凹路断线、装置故障等监视和报警信号和供顺控用的如选择开关位置、小车(或抽屉)位置、弹簧未储能等少量重要的控制用信号。对于电气自动化控制系统采集的供电气系统分析管理的信息如各保护整定值、故障时电流、电压波形等数据，送入电气自动化控制系统的工程师站进行分析处理，不送入DCS。站控层的系统服务器采用网络通讯协议标准的TCP／IP协议与DCS通讯，其网络通信速率应满足系统实时性要求，至少应不小于100Mbps。
公用电气自动化控制系统配置与单元机组电气自动化控制系统配置相似，不同之处为该系统不配置工程师站或操作员站等设备，站控层以太网通过通信网桥与单元机组电气自动化控制系统以太网连接，共用单元机组的工程师站，并通过软、硬件闭锁手段只能接受一台机组控制系统的操作。如图4
图4 DCS实现发电厂电气监控的总体设计
参考文献：
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西藏农牧学院发电厂电气部分课程设计 某小型水电站电气初步设计 姓名：潘涛 班级： 2014级电自一班学号： 2014601106 院系：电气工程学院 指导教师：李萍老师
摘要 本篇课程设计主要是对某水电站电气部分的设计，包括主接线方案的设计，发电机出口断路器选择，短路电流计算，母线型号、规格的确定。通过对水电站的主接线设计，主接线方案论证，短路电流计算，电气设备选择校验，母线型号及参数的确定，较为细致地完成电力系统中水电站设计。 限于本次课程设计的具体要求和时间限制，对其他方面的分析较少，这有待于在今后的学习和工作中继续进行研究。通过本次课程设计，我们小组也做出了自己的总结，以便于更好的完成接下来的学业任务。 关键字：电气主接线，短路电流计算，电气设备选择校验。
目录 第一章设计任务书--------------------------------------------------------------------------------- 2 一、设计题目 ----------------------------------------------------------------------------------- 2 二、设计原始材料----------------------------------------------------------------------------- 2 三、设计内容： -------------------------------------------------------------------------------- 2 四、设计要求： -------------------------------------------------------------------------------- 2 第二章主接线方案确定 -------------------------------------------------------------------------- 3 一、电气主接线 -------------------------------------------------------------------------------- 3 二、拟定主接线方案-------------------------------------------------------------------------- 4 三、确定主接线方案 ------------------------------------------------------------------------ 6 第三章短路电流计算------------------------------------------------------------------------------ 9 一、短路计算目的 --------------------------------------------------------------------------- 9 二、短路计算概述 --------------------------------------------------------------------------- 9 三、短路计算的一般规定 --------------------------------------------------------------- 10 四、短路计算-------------------------------------------------------------------------------- 11 第四章发电机出口端断路器选择 ----------------------------------------------------------- 15 一、断路器的选择 ------------------------------------------------------------------------- 15 第五章母线型号、规格的确定--------------------------------------------------------------- 19 一、6.3KV母线的选择 --------------------------------------------------------------------- 19 二、10KV母线的选择----------------------------------------------------------------------- 21 三、母线选择结果 ------------------------------------------------------------------------- 22 第六章结束语 ------------------------------------------------------------------------------------- 24 一、水电站电气部分设计结论----------------------------------------------------------- 24 二、设计要点及总结------------------------------------------------------------------------ 24 三、心得与收获 ------------------------------------------------------------------------------ 25
发电厂电气部分初步设计
188发电厂电气部分初步设计任务书 一、毕业设计的目的 电能有许多的优点，随着电力工业和国民经济的可持续发展,电力已成为国民经济建设中不可缺少的动力，并广泛应用于一切生产和日常生活方面。而电力的安全运行则是电力生产过程中的重中之重，本次设计主要考察学生对电站方面的认识，通过对可能问题的分析来加深学生对电站的理解和应用以及其在电力系统中的作用。 二、主要设计内容 1．电气主接线及高压厂用电接线设计； 2．短路电流计算及主要电气设备选择； 3．配电装置设计； 4．发电机、变压器、输电线路的保护配置设计； 5．发电机保护设计； 6．发电机保护整定计算。 三、重点研究问题 1、电气主接线及高压厂用电接线设计； 2、短路电流计算及主要电气设备选择； 3、配电装置设计。 四、主要技术指标或主要设计参数 本电厂拟采用1条110KV输电线路（厂系线）直接与系统联系；另一条110KV输电线路（厂甲线）经过变电站甲与系统构成环网。该电厂还以双回110KV线路（厂乙线I、厂乙线II）向变电站乙供电。甲、乙变电站的主要用户是煤矿、化肥厂、钢铁厂及一些乡镇工业、农副产品加工业、农业、居民生活用电等。
电厂装机容量 2×65MW+2×75MW，其中：QF 2 -65-2-10.5型2台，QFQ-75-2-10.5型2台。厂用电率：65MW机组取8%，75MW机组取8%。 五、设计成果要求 1. 完成电站电气主接线方案设计，并确定主变压器的台数和型号； 2. 根据设计资料计算短路电流； 3. 选择设计站110KV高压电气设备并进行动、热稳定计算； 4. 主变压器保护的配置； 5. 设计说明书、计算书一份；5. CAD绘制电气主接线图、开关站平面布置图、发电机保护原理接线图及展开图、10KV配电室平面布置图。 六、其他 负荷资料表 电压线路名称最大功率cosφ距离（km）Tmax(h/y) 其它 110KV 厂系线100 联络线厂甲线35MW 0.8 20 5100 东北方厂乙线40MW 0.8 90 5100 西方 10KV 棉I厂线2400KW 0.8 2 5500 棉II厂线2250KW 0.8 2 5500 钢铁厂线2230KW 0.8 4 4000 印染厂I线6100KW 0.8 3 52300 印染厂II 线 5150KW 0.8 3 5230 市区I线7500KW 0.8 4 4300 市区II线7340KW 0.8 8 4300 市区III线8370KW 0.8 10 3500 市区IV线6820KW 0.8 10 3500 备用I线6250KW
2×100MW发电厂电气部分设计毕业设计 引言 随着高速发展的现代社会,电力工业在国民经济中的作用已为人所共知,它不仅全面的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水平的提高，影响整个社会的进步,其中发电厂在电力系统中起着重要的作用.我国正在飞速发展，经济快速的增长使得对电能的需求量在不断提高，各类发电厂的数量随之而增加，特别是火力发电厂依然十分重要。 我本次设计的题目为“2 100MW发电厂电气部分设计”，设计的主要内容为：确定电气主接线图；选择主变压器的型号；对主接线上的短路点进行短路电流计算；设备选型及校验；发电机保护整定计算；防雷接地计算；屋外配置设计。 在佈仁图老师的认真辅导下使我在此次的毕业设计中对发电厂等方面的知识有了更多的了解,真是受益匪浅.
第一章绪论 随着我国经济发展速度的不断加快，特别是伴随西部大开发和振兴东北老工业基地的力度加大，我国的电力需求猛增。为了提高国家电力工业的效益，促进相关工业的技术水平的提高，增加新的经济增长点。近期的重点是：发展大容量、高效低污染的常规火电机组，积极开发洁净煤发电新技术，解决提高燃煤发电机组的效率和改善环境污染两大关键问题；开发水电站老机组的改造技术，提高机组效益和对水利资源的的效利用；加强电网关键技术的开发研究，积极推进跨大区电网互联，优化资源配置，建立有效电力市场体系；大力开发和推广节能降耗技术，加速对中小机组、老机组、城市和农村电网的技术改造，降低损耗，提高效益。 我国电力的发展将朝向“大机组、超高压、大电网、新能源”方向发展。 火力发电中的主要环节是热能的传递和转换，将初参数提高到超临界状态，提高了可用能的品位。使热能转换效率提高，这是大容量火电机组提高效率的主要方向。与同容量亚临界火电机组比较，超临界机组可提高效率2-2.5%，超临界机组可提高效率约5%。大型超临界机组的开发与应用，可以有效的改变我国电力工业目前能耗高和环境污染及依赖进口设备的局面，具有现实的经济、社会效益。 由于空冷电站的耗水量仅为湿冷电站的1/3，适合于我国富煤缺水的“三北”地区建设大型坑口电站，变输煤为输电。对减轻铁路运煤压力、促进“三北”及相邻地区的经济发展具有非常重要的现实意义。 设计为（2 100）MW发电厂电气部分设计，要任务是电气主接线，厂用电设计、短路计算、主要设备的选择和校验、防雷与接地装置设计、发电机保护的整定计算、配电装置设计。技术要求主接线可靠、灵活、经济、便于扩建。所有设计过程均需要考虑国家电力部门的技术规程和规范。
发电厂电气部分课程设计 设计题目火力发电厂电气主接线设计 指导教师 院（系、部） 专业班级 学号 姓名 日期
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发电厂电气部分 课程设计任务书 一、设计题目 火力发电厂电气主接线设计 二、设计任务 根据所提供的某火力发电厂原始资料（详见附1），完成以下设计任务： 1. 对原始资料的分析 2. 主接线方案的拟定 3. 方案的经济比较 4. 主接线最终方案的确定 三、设计计划 本课程设计时间为一周，具体安排如下： 第1天：查阅相关材料，熟悉设计任务 第2 ~ 3天：分析原始资料，拟定主接线方案 第4天：方案的经济比较 第5 ~ 6天：绘制主接线方案图，整理设计说明书 第7天：答辩 四、设计要求 1. 设计必须按照设计计划按时完成 2. 设计成果包括设计说明书（模板及格式要求详见附2和附3）一份、主接线方案图（A3）一张 3. 答辩时本人务必到场 指导教师： 教研室主任： 时间：2013年1月13日
设计原始数据及主要内容 一、原始数据 某火力发电厂原始资料如下：装机4台，分别为供热式机组2 ? 50MW（U N = 10.5kV），凝汽式机组2 ? 300MW（U N = 15.75kV），厂用电率6%，机组年利用小时T max = 6500h。 系统规划部门提供的电力负荷及与电力系统连接情况资料如下： (1) 10.5kV电压级最大负荷23.93MW，最小负荷18.93MW，cos?= 0.8，电缆馈线10回； (2) 220kV电压级最大负荷253.93MW，最小负荷203.93MW，cos?= 0.85，架空线5回； (3) 500kV电压级与容量为3500MW的电力系统连接，系统归算到本电厂500kV母线上的电抗标么值x S* = 0.021（基准容量为100MV A），500kV架空线4回，备用线1回。 二、主要内容 1. 对原始资料的分析 2. 主接线方案的拟定 (1) 10kV电压级 (2) 220kV电压级 (3) 500kV电压级 3. 方案的经济比较 (1) 计算一次投资 (2) 计算年运行费 4. 主接线最终方案的确定
2006-12-26 20:38:11 第一节原始资料 一、题目：200MW地区凝汽式火力发电厂电气部分设计 二、设计原始资料 1、设计原始资料： 1）某地区根据电力系统的发展规划，拟在该地区新建一座装机容量为 200MW的凝汽式火力发电厂，发电厂安装2台50MW机组，1台100MW机组，发电机端电压为10.5KV,电厂建成後以10KV电压供给本地区负荷，其中有机械厂、钢厂、棉纺厂等，最大负荷48MW,最小负荷为24MW，最大负荷利用小时数为4200小时，全部用电缆供电，每回负荷不等，但平均在4MW左右，送电距离为3-6KM，并以110KV电压供给附近的化肥厂和煤矿用电，其最大负荷为58MW,最小负荷为32MW，最大负荷利用小时数为4500小时，要求剩余功率全部送入220KV系统，负荷中Ⅰ类负荷比例为30%，Ⅱ类负荷为40%，Ⅲ类负荷为30%。 2）计划安装两台50MW的汽轮发电机组，型号为QFQ-50-2，功率因数为0.8，安装顺序为#1、#2机；安装一台100MW的起轮发电机组，型号为TQN-100-2，功率因数为0.85，安装顺序为#3机；厂用电率为6%，，机组年利用小时 Tmax=5800。 3）按负荷供电可靠性要求及线路传输能力已确定各级电压出现列于下表：10KV 110KV 220KV 名称 回路数 名称 回路数 名称 回路数 机械厂 2 化肥厂 2 系统 2
钢厂 4 煤矿 2 棉纺厂 2 市区 4 预留 2 预留 2 预留 1 合计 14 合计 6 合计 3 4）本厂与系统的简单联系如下图所示： 220KV 系统 220KV 新建电厂110KV 10KV 5）计算短路电流资料： 220KV电压级与容量为2000MW的电力系统相连，以100MVA为基数值归算到本厂220KV母线上阻抗为0.048，系统功率因数为0.85。 6）厂址条件：厂址位于江边，水源充足，周围地势平坦，具有铁路与外相连。 7）气象条件：绝对最高温度为400C；最高月平均温度为260C；年平均温
摘要：本设计是对4×600MW总装机容量为2400MW的凝汽式火力发电厂进行电气一次部分及其厂用电高压部分的设计，它主要包括了五大部分，分别为：电气主接线的选择、厂用电设计、短路电流的计算、主要电气设备的选择、完成主接线图与设计说明书。其中详细描述了短路电流的计算和电气设备的选择，从不同的短路情况进行分析和计算，对不同的短路参数来进行不同种类设备的选择，列出各设备选择结果表。并对设计进行了理论分析。最后的设计总图包括主接线，主要电气设备。 关键词：电气一次部分；电气主接线；短路计算；设备选择
Abstract:This design is for 4 × 600MW total installed capacity of the electrical powe r plant and a part of the high-pressu-re part of the design of 2400MW of condensing st eam power plant.Itincludes five parts, namely: the calculation of the main electrical co nnection options, power design, short-circuit current, the main electrical equipment se lection, complete the main wiring diagrams and design specification. Which describes in detail the selection of the short circuit current computing and electrical equipment for analysis and calculations from different short circuit, short circuit to different para meters to choose different types of devices, each device listed in the selection result ta ble.Theoretical analysis anddesign.The final master plan includes a main wiring,main electrical equipment. Keywords: Electrical primary part；Electrical main wiring；Short circuit calculations；Equipment selection
发电厂电气部分课程设计设计题目火力发电厂电气主接线设计 指导教师 院（系、部） 专业班级 学号 姓名 日期
发电厂电气部分 课程设计任务书 一、设计题目 火力发电厂电气主接线设计 二、设计任务 根据所提供的某火力发电厂原始资料（详见附1），完成以下设计任务： 1.对原始资料的分析 2.主接线方案的拟定（至少两个方案） 3.变压器台数和容量的选择 4.所选方案的经济比较 5.主接线最终方案的确定 三、设计计划 本课程设计时间为一周，具体安排如下： 第1天：查阅相关材料，熟悉设计任务 第2~3天：分析原始资料，拟定主接线方案 第4天：选择主变压器的台数和容量，对方案进行经济比较 第5~6天：绘制主接线方案图，整理设计说明书 第7天：答辩 四、设计要求 1.按照设计计划按时完成 2.设计成果包括：设计说明书（模板及格式要求详见附2和附3）一份、主接线方案图（A3）一张 指导教师： 教研室主任： 时间：
发电厂是电力系统的重要组成部分,也直接影响整个电力系统的安全与运行。在发电厂中，一次接线和二次接线都是其电气部分的重要组成部分。 发电厂一次接线，即发电厂电气主接线。其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与灵活性，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有决定性的关系。 本设计是对配有2?50MW供热式机组，2?600MW凝汽式机组的的大型火力发电厂电气主接线的设计，包括对原始资料的分析、主接线方案的拟定、变压器台数和容量的选择、方案的经济比较、主接线最终方案的确定。 关键词：火力发电厂；电气主接线
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 φ=0.85，cos φ=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 φ=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：''40.2I KA = 238.6S I KA = 438.1S I KA = （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：''17.6I KA = 216.5S I KA = 416.1S I KA = ， 3、厂用电采用6kv 及380/220三级电压。
摘要 随着高速发展的现代社会，电力工业在国民经济中的作用已为人所共知，其中发电厂在电力系统中起着重要的作用，它不仅影响国民经济其他部门的发展，同时，也影响着整个社会的进步。电能是经济发展最重要的一种能源，火力发电在我国乃至全世界范围，其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。由此可见，电能在我国的国民经济中担任着主力军的作用。火力发电是我国乃至全世界范围内最主要的发电形式。 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设备
目录设计任务书（置于目录前） (1) 摘要 (3) 引言 (4) 1系统与负荷资料分析 (5) 2电气主接线 (6) 主接线方案的选择 (6) 主变压器的选择与计算 (9) 厂用电接线方式的选择 (11) 主接线中设备配置的的一般规则 (13) 3短路电流的计算 (14) 短路计算的一般规则 (14) 短路电流的计算 (15) 短路电流计算表 (16) 4电气设备的选择 (17) 电气设备选择的一般规则 (17) 电气选择的条件 (17) 电气设备的选择 (20) 电气设备选择的结果表 (22) 5*配电装置 (23) 配电装置选择的一般原则 (23)
配电装置的选择及依据 (25) 结束语 (26) 参考文献 (27) 附录Ⅰ：短路计算 (28) 附录Ⅱ：电气设备的校验 (33) 附录3：设计总图 (39) 1、系统与负荷资料分析 根据原始资料，本电厂是中型发电厂，比较靠近负荷中心。本电厂要向本地区的各工厂企业供电，还要与220KV系统相连，并担负着向市区供电，保障市区人民生产和生活用电的责任。由于本厂的地理位置优越，一般情况下都容易获得燃料，能确保本地区以及附近的工厂、市区的正常供电，还可以向220KV提供电能。 由资料我们可知，本电厂以110KV的电压等级向用户送电。这里有两电压等级，分别是110KV，有8回出线；220KV，有10回出线，全部负荷有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级负荷。 220KV电压等级 架空线10回，I级负荷，最大输送200MW，T MAX=6000h/a；cos?=。出线回路数大于4回且为I级负荷，应采用双母带旁路或一台半。 110KV电压等级 架空线8回，Ⅰ级负荷，最大输送180MW，T MAX=6000h/a；cos?=。出线回路数大于4回且为I级负荷，为使其出线断路器检修时不停电，应采用双母分段或双母带旁路，以保证其供电的可靠性和灵活性。 总装机容量16000MW，短路容量10000MW。根据原始资料，本电厂是中型发电厂，其容量为2×200MW，占电力系统总容量（800/16000）×100%=5%，未超过电力系统的检修备用容量8%~15%和事故备用容量10%的限额，但年利用小时数为6000h>5000h，远远大于电力系统发电机组的平均最大负荷利用小时数,说明该厂在未来电力系统中的作用和地位重要.该厂为火力发电厂，在电力系统中主要承担基荷，且电力负荷均为Ⅰ级负荷，从而该厂主接线设计务必着重考虑其可靠性。由资料可知发电厂通过220KV的线路与系统连接且有两回回路。对于最大机组为200MW以上的发电厂，一般以采用双绕组变压器加联络变压器更为合理。其联络变压器宜选用三绕组变压器。 2、电气主接线 主接线方案的选择 2.1.1 主接线概述
发电厂电气部分课程设计 学院：信息技术学院 专业班级：电气工程081 学号 姓名： 指导教师： 时间：2011.5-2011.6
110kv变电站一次接线设计
摘要 本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了110kV电气一次部分的设计。 关键词：变电站变压器接线
目录 概述 (4) 第一章变压器选择 (6) 1．1 主变台数、容量和型式的确定 (7) 1.2 站用变台数、容量和型式的确定 (9) 第二章电气主接线 (10) 2．1110kv电气主接线 (11) 2．235kv电气主接线 (12) 2．310kv电气主接线 (14) 2．4站用变接线 (16) 第三章最大持续工作电流及短路电流的计算 (17) 3．1 各回路最大持续工作电流 (17) 3．2 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果 (18) 第四章主要电气设备选择 (19) 4．1 高压断路器的选择 (21) 4．2 隔离开关的选择……………………………………………（2 2） 4．3 母线的选择…………………………………………………（2 3）
发电厂电气部分课程设计报告 设计课题： 学院： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 日期：年月日
2×25MW+2×50MW火电厂主接线设计 学生：指导教师： 摘要 本次设计是火电厂主接线设计。该水电站的总装机容量为2×25MW+2×50MW =150 MW。高压侧为110Kv，四回出线与系统相连，发电机电压级有10条电缆出线，其最大输送功率为150MW，该电厂的厂用电率为10%。根据所给出的原始资料拟定两种电气主接线方案，然后对这两种方案进行可靠性、经济性和灵活性比较后，保留一种较合理的方案，最后通过定量的技术经济比较确定最终的电气主接线方案。在对系统各种可能发生的短路故障分析计算的基础上，进行了电气设备和导体的选择校验设计。在对发电厂一次系统分析的基础上，对发电厂的配电装置布置、防雷保护做了初步简单的设计。此次设计的过程是一次将理论与实际相结合的初步过程，起到学以致用，巩固和加深对本专业的理解，建立了工程设计的基本观念，提升了自身设计能力。 关键字：电气主接线，短路电流计算，设备选型，配电装置布置，防雷保护。
课程设计任务书 一、原始资料：某新建地方热电厂，发电机组2×25MW+2×50MW， ?，U=6.3KV，发电机电压级有10条电缆出线，其最大综合负荷30MW，cos= 8.0 最小负荷20MW，厂用电率10%，高压侧为110KV，有4条回路与电力系统相连，中压侧35KV,最大综合负荷20MW，最小负荷15MW。发电厂处于北方平原地带，防雷按当地平均雷暴日考虑，土壤为普通沙土。 系统容量2000MW，电抗值0.8（归算到100KVA）。 二、设计内容： a)设计发电厂的主接线（两份选一），选择主变的型号； b)选择短路点计算三相对称短路电流和不对称短路电流并汇总成表； c)选择各电压等级的电气设备（断路器、隔离开关、母线、支柱绝缘子、 穿墙套管、电抗器、电流互感器、电压互感器）并汇总成表； 三、设计成果：设计说明计算书一份；1号图纸一张。 设计时间：两周。
火力发电厂电气部分设计 主接线是变配电所电气设计的首要部分，其同变电所电气设备的选择、配电装置的布置以及供电的可靠性、安全性及经济性有着非常紧密的联系。当前，常见的主接线形式有很多，应用较多的是单母线分段接线，除此之外还有单母不分段接线、双母接线、内桥式接线、外桥式接线和线路一变压器组单元接线。下面对主接线中电气设备的选择、变压器的选择、高压线路的继电保护等设计问题进行分析。 进行主接线电气设备选择的时候，可以采取电缆线路或者架空线路引进方法，并且，在入口处安装避雷器，防止因雷电波入侵变电所时击毁电机设备。中心配电室中电压互感器、避雷器柜、进线柜、计量柜和出线柜等设备的设计需要结合实际安装情况。 电气设备中的柜子一般采用抽屉式设计，方便设备的检修，也能更好地增强设备的安全性。并且，设计成抽屉就不需要再安装隔离开关。主要开关电器多采用少油断路器。 电力负荷大小标志着电力设备做功能力的大小，而计算符合是供电设计的基本依据。计算符合的准确与否决定了供电设备和导线的选择是否合理。目前，国际上通用的计算方法是需求系数法。
当工厂中的电器无法达到功率因数要求时，就需要进行人工补偿。通过对低压侧实际无功功率和变压器低压侧无功功率进行计算，得出实际无功补偿功率，最终达到想要的电气设备使用效果。 变压器的选择也与负荷计算有着直接的关系。并且，电力变压器是变电所中最关键的设备，主要功能是实现电力系统中的电能升高和降低，达到电能的传送、分配和使用目的。在选择适合的变压器后，要注意其是否有防火、防爆等安全方面的要求。 在实际生产中，对短路电流的计算影响着电气设备的选择和检验，也影响着继电保护装置和自动化设备的整定。同时，对限流设备的选择和主接线的选择也有决定性作用。短路电流的计算方式大多采用标么值法。首先，要对短路点进行确定，按照总配电所高压母线侧各主要开关电器稳定校验、母线动、热稳定校验和继电保护整定计算，选两处短路点进行计算。其次，要选择计量仪表形式，使测量仪表和继电器与高压系统隔离，降低仪表和继电器的绝缘水平，并同时要保证操作人员的工作安全。 对电气设备的选择要基于对系统主接线、负荷和短路电流计算进行选择。要注意按照正常的工作条件来选择电气设备的额定值和按照短路条件来校验电气设备的动、热稳定。同时，要按装置地点的三相短路条件校验开关电器的断流能