发电厂概论

某中型发电厂电气主接线设计

明确任务和设计原理

一、原始资料

1、凝汽式发电厂的规模

（1）、装机容量：装机4台，容量分别为2×50MW，UN＝10.5kV，2×300MW，UN＝15.75kV。

（2）、机组年利用小时：取Tmax＝6500小时/年。

（3）、气象条件：最高温度42℃，年平均温度25℃，气象条件一般无特殊要求（台风、地震、海拔等）

（4）、厂用电率：按6％来考虑。

2、电力负荷及如电力系统连接情况

（1）、10.5kV电压级：电缆馈线6回，每回平均输送容量3600kW。10kV最大负荷20MW，最小负荷15MW，功率因数为0.8，Tmax＝5200小时/年。

（2）、220kV电压级：架空线5回，每回平均输送容量5000kW。220kV最大负荷250MW，最小负荷200MW，功率因数为0.85，Tmax＝4500小时/年。

（3）、500kV电压级：架空线4回，备用线1回。500kV与电力系统连接，接受该发电厂的剩余功率。电力系统容量为3500MW，当取基准容量为100MVA时，系统归算到500kV母线上的电抗为0.021。

二、设计任务

1、主电路设计

（1）选择主变压器台数、容量及型式；

（2）主接线设计，通过技术经济比较，确定主接线方案；

2、进行各电压等级的短路电流计算；

3、选择各电压级主要电气设备，并校验各电压级的开关设备；

4、绘制图纸：发电厂升压站一次接线图。

三、设计成品

1、.设计说明书：每人一份，独力完成所要求的设计内容。书写工整，简明扼要，分析论

证条理清晰。且附必要的数据计算书（整理过的计算过程）。

2、图纸一张：整洁，线条粗细分明；布置匀称，比例适宜；文字、图形符号准确、尺寸

标注规则无误。

原始资料的分析

设计电厂为中型凝汽式发电厂，其容量为2*50+2*300=700(MW),占电力系统容量700/(3500+700)*100%=16.7%,超过了电力系统的检修备用容量8%～15%和事故备用容量10%的限额,说明该厂在未来电力系统中的作用和地位至关重要,而且年利用小时数为6500h>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（如2006年我国电力系统发电机组年最大负荷利用小时数为5221h）。该厂为凝汽式火电厂，在电力系统中将主要承担基荷，从而该厂主接线设计务必着重考虑其可靠性。

6-10（P214)设发电机容量为25MW，IN=1718A，最大负荷利用小时Tmax=6000h，三相导体水平布置，相间距离a=0.35m，发电机出线上短路持续时间tk=0.2s，短路电流I"=27.2A，2/tkI=21..9kA,ktI=19.2kA,周围环境温度400C。试选择发电机引出导线。

衬垫，每跨绝缘子中设一个则取且满足）（导体不发生共振的，）（截面系数则相间应力）（同相条间应力，取临界跨距式之间的截面形状系数、）得条（查图动稳定校验：，热稳定合格。）（）得（查表）（）（时温度校正系数）（，查附表，长期允许载流量）竖放，（选）（查附表）得经济电流密度（查图，则选硬铝矩形导体续工作电流）导体所在回路最大持解：（m1L,LLLLm.02275.33103.611071606.53mEJfNL)m(1063.112125.001.012bhJ,375.3270001.0125.0bhm)m(17.1fW10L)m/N(5.264835.0/102.731073.1a/i1073.1f101.8h1.44bW )Pa(102010)5070(Pa105001.0125.025.04956hb2LfWM,m5.0L)m(71.0fh bL )666206P)(m/N(495610b1iK5.2f7.30K2175P103,074.0bhbb2,08.012510hb)kA(2.732.2729.1I" 2kish101252)mm(2500mm2015.4110.4246941kQC1S94C205P126)C(8.531804)171805.1()4070(40II73P s246.4(kA)14898.4 TI")I10I(I"12t QQQ 1.80KC40355P3 )A(9.1803I)A(2658328281.0KIIIA3282I45.1k101252 354P1 )mm(265368.09.1803JIS8.60J205P176,h6000T4000A)A(9.1803171805.1I05.1I1max'max6101fmax'4633mphphmax237sh27ph5-266balph62222bbbbbb4cr8sh212b12sh226fkmin022al2max20la022t2/2t22knppk0maxC40alf2maxmaxNmaxkk0（P214）6-11、选择100MW发电机和变压器组之间母线桥的导体。已知发电机回路最大持续工作电流Imax=6791A，Tmax=5200h，连接母线三相水平布置，相间距离a=0.7m，最高温度350C，母线短路电流I"=36kA,短路热效应Qk=421.1(kA)2.s。 衬垫，每跨绝缘子中设两个则取且满足）（导体不发生共振的，导体惯性矩查附表）（，，导体截面系数查附表取）（，）动稳定校验：（，满足热稳定。）（）（）得（查表（热稳定校验：，则时温度修正系数），（查附表，导体载流量槽铝导体截面积为，选双查附表）（），槽型母线（选择截面，查图按经济电流密度，所以选槽型铝导体，工作电流）发电机回路最大持续解：（m5.1L,LLLLm74.1816.21102941071606.53mEJfNL)m(10294J2),m/kg(816.212700108080108080m)m(26.5fW10L),m/N(8.23157.0/10.8961073.1a/i1073.1f)Pa(1095.681005.11070)Pa(1005.110105.462.05.0)108.96(16.410hWLi6.14m105.46cm5.46WW2,m5.0Lm/N.623422.01)108.96(105h1i105f)kA(8.963629.1"I 2ki3mm8800mm.6253237.1101.421901kQC1S205P,90CP205126C6277446791)3570(35II))2().A(6719)A(7744880088.0KIII8.80KC35355P3,,mm90b,mm200hA8800I,237.1k,mm80802),mm(893667.06791JIS,mm/A6.70J205P176,h5000h5200TA6791I1max'max8101fmax'486m6phphmax237sh27ph666balph6962239Y2b2shb363Yb2382sh8bshsh226fkmin0222al2max0al0C35al0f22maxmin2maxmax0

P55.小练习

根据自己所掌握的知识，请尝试回答：

1）1kWh= 3600 kJ

2）一台300MW机组，每天能发多少度电？假如上网电价是0.3元，一天的收入是多少?

答：1小时能发： 300MW*1h=30万kwh = 30万度

1天能发： 30万（度/h）*24h = 720万度

1天的收入： 720万（度/天）*0.3元 = 216万元

P56.小练习

电能的生产通过发电、输电、变电、配电和用电五个环节同时进行。请问电能从电厂出来为什么要升压（变电）？

答：因为输送一定功率的电能时，电压愈高，线路中的电流就愈小，所以线路的电压降落和功率损耗就愈小。

P57.小练习

发电厂是将各种一次能源转变电能的工厂。按照一次能源的不同发电厂可分为下列类型：火力发电厂、水力发电厂、核电厂、太阳能发电、风力发电、其他电厂。

答：地热发电、生物质发电、潮汐发电、垃圾焚烧发电厂

P59.小练习

电能转化为热能需要条件吗？（热量从高温传向低温）

答：不需要。

热能转化为电能需要条件吗？（热量从低温传向高温）

答：需要：热能转化为机械能，机械能转化为电能。

尝试画出火力发电厂的最基本动力循环：

P62.小练习

煤的成分有哪些？

答：煤的成分可以用工业分析来描述，包括固定碳、水分、灰分和挥发分

P65.小练习

汽轮机的形状为什么是这样的？

答：高温高压的蒸汽在汽轮机里面做功，使压力降低体积膨胀，梯形的汽轮机有利于减小流动阻力，最大限度将蒸汽的压力能转化为汽轮机转子的动能。

P66.小练习

请分析电厂的效率大约为多少？影响效率的主要因素是什么？

答：燃料的化学能转化为水蒸汽热能的效率为：100%-14%=86%

水蒸汽热能转化为电能的效率为（见图）：

100%-0.9%-0.8%-1.0%-60.2%-3.2%=33.9%

该发电厂的效率：86%*33.9%=29%

影响效率的主要因素是：锅炉的排烟损失、凝汽器的冷源损失

一、单项选择题

1、电厂实际生产的能量转换过程中，在数量上以下列哪种热量损失为最大？（D）

A、锅炉损失

B、汽轮机内部损失

C、管道损失

D、冷源损失

2、凝汽式发电厂的发电煤耗率可表示为：（A）

A、发电厂在一段时间内耗用的总煤量与发电量之比

B、发电厂在一段时间内耗用的总煤量与对外供电量之比

C、发电厂在一段时间内耗用的总煤量与平均负荷之比

D、发电在在一段时间内耗用的总煤量与厂用电之比

3、随着回热加热级数的增多，（C）。

A、回热循环效率的增加值逐渐增多

B、回热循环效率的增加值不变

C、回热循环效率的增加值逐渐减少

4、其它条件不变，提高蒸汽初压力循环效率的变化将：（D）

A、提高

B、降低

C、不一定

D、先提高后降低

5、其它条件不变提高蒸汽初温，循环效率提高的原因是（B）

A、冷源损失数量减少

B、平均吸热温度提高

C、蒸汽湿度减少

D、蒸汽容积流量增加

6、再热机组在各级回热分配上，一般采用增大高压缸排汽的抽汽量，降低再热后第一级回热的抽汽量是为了（A）。

A、减少给水加热过程是的不可逆损失

B、尽量利用高压缸排汽进行回热加热

C、保证再热后各回热加热器安全

D、增加再热器后各级回热抽汽的抽汽作功量

7、采用中间再热的目的是：（B）

A、提高回热经济性

B、提高初参数后使排汽湿度不超过允许值

C、提高机组设计功率

D、利用锅炉烟道的余热以降低排烟温度

8、提高蒸汽初温，其它条件不变，汽机相对内效率（A）。

A、提高

B、降低

C、不变

D、先提高后降低

9、提高蒸汽初压，其它条件不变，汽机相对内效率（B）。

A、提高

B、降低

C、不变 D、先降低后提高

10、若提高凝汽器真空，机组出力增加ΔNd,循环水泵功率增加ΔNs，则最佳真空为：（A）。

A、ΔNd-ΔNs之差最大时对应的真空

B、ΔNd/ΔNs最大时对应的真空

C、（ΔNd-ΔNs)/ΔNs 最大时对应的真空