大唐姜堰燃机热电联产工程Word文档格式.docx
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5.7220kV导体选择规范、参数28
1概述
1.1工程概况
本工程系统新建的2*200MW(E级)燃气-蒸汽联合循环热电联产机组,规划预留2*200MW(E级)燃气-蒸汽联合循环机组建设条件。
本期两套机组额定供热负荷确定为200t/h,最大供热能力确定为260t/h。
1.2设计依据
(1)有关的国家、行业标准、规程规范及强制性标准;
(2)初步设计的设计文件及审查意见;
(3)其他工程相关报告及审查批复意见;
(4)上级部门如电网、环保、规划等部门对本工程的各种审查意见;
(5)设计原始/基础资料(包括勘探、测量资料等);
(6)国家发改委《节能中长期专项规划》和《能源产业结构调整指导目录》;
(7)国务院《关于加强节能工作的决定》。
1.3规程规范
本次设计电气部分遵循的规程规范如下:
大中型火力发电厂设计规范GB50660-2011
火力发电厂厂用电设计技术规程DL/T5153-2014
火力发电厂与变电站设计防火规定GB50229-2006
火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程DL/T5136-2012
电力工程直流电源系统设计技术规程DL/T5044-2014
发电厂和变电照明设计技术规定DL5390-2014
电力工程电缆设计规范GB50217-2007
电缆防火措施设计和施工验收标准DLGJ154-2000
高压配电装置设计技术规程DL/T5352-2006
导体和电气选择设计技术规定DL5222-2005
交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范GB/T50064-2014
交流电气装置的接地设计规范GB/T50065-2011
火力发电厂场内通信设计技术规定DL/T5041-2012
继电保护和安全自动装置技术规程GB/T14285-2006
电力装置的电测量仪表装置设计规范GB/T50063--2008
1.5规定的设计范围
工程设计范围为除电厂接入系统及其配套工程之外的全部生产及辅助生产系统的设备安装工程和土建工程。
本专业负责承担全部生产及辅助生产系统电气部分从初步设计,施工图纸设计到竣工图纸编制等全过程的勘察设计任务,220kV送出线路以升压站出线线路侧绝缘子挂环为分界。
按照国家和电力行业有关标准和内容深度要求完成设计工作,以及在不违背国家强制标准的前提下根据甲方的建议完成设计工作。
其设计必须按《火力发电工程建设预算编制与计算标准》中火力发电工程项目划分及内容进行,满足甲方施工准备与施工、调试与竣工验收、审计的全面要求。
2施工图主要设计原则
2.1电厂在系统中的作用及建设规模
本工程一期建设2套200MW(9E)燃气-蒸汽联合循环热电联产机组,并预留二期扩建条件,本工程属于地区性的热电联产电厂,所发电力主要在泰州地区就地消纳。
2.2电气主接线
根据一次接入系统设计报告的审查意见:
本期场内电气主接线采用220kV双母线接线方式,已发电机-变压器单元接线将发电机接入厂内220kV屋外敞开式配电装置(简称220kVAIS)通过2回220kV线路接入系统。
考虑远景扩建2套机组的可能性,远景厂内电气主接线拟采用双母线双分段接线方式,4回220kV出线,本期220kV配电装置设计时按远景主接线预留场地220kV配电装置设备短路电流按50kA考虑。
本工程燃机发电机、汽机发电机的出口June不装设发电机出口断路器。
两套机组共设置一台高压启动/备用变压器,其电源引自本期220kV配电装置。
220kVAIS共有五回进线,两回出线,一个母联,一个母线设备。
本工程燃机发电机至燃机主变、燃机励磁变高压侧、高厂变高压侧之间采用全连式离相封闭母线连接,汽机发电机引出线至汽机主变、汽机励磁变高压侧之间采用共箱隔相封闭母线连接,高厂变、起/备变低压侧至主厂房6kV配电装置之间采用6kV电缆连接。
燃机、汽机励磁系统母线采用电缆连接。
2.3220kV屋外敞开式配电装置(AIS)
本期工程220kV接线为双母线接线形式,共四回主变进线间隔,一回起/备变进线间隔,两回出线间隔,一个母联间隔,一个母线设备间隔。
配电装置为屋外场外敞开式布置。
2.4中压厂用电接线
根据本工程负荷状况以及厂区总平面布置,高压厂用电系统接线方式为,高压厂用电电压采用6kV一级电压,变压器中性点不接地。
每套机组设置一台容量为8.5MVA的高压厂用工作变压器,变压器高压侧接于本机组燃机发电机出口。
本工程设置一台容量为8.5MVA高压起动/备用变压器(采用有载调压双卷变压器),起动/备用变压器高压侧电源引自场内220kV母线。
每套机组在主厂房设置一段高压厂用工作母线,其备用电源引自起/备变低压侧。
2.5低压厂用电接线
低压厂用电系统电压采用380V/220V。
主厂房低压厂用电系统的中性点采用直接接地方式。
主厂房低压厂用点系统采用暗备用动力中心(PC)和电动机控制中心(MCC)的供电方式。
每套机组设置2台容量为2000kVA低压厂用工作变压器,为机组的低压厂用负荷供电。
正常照明总盘、检修MCC的电源分别取自低压厂用PC段,设置照明稳压装置。
2.52辅助厂房低压厂用电接线
主厂房以外的辅助车间根据各工艺系统分布情况分区设置低压变压器供电,采用暗备用动力中心(PC)和电动机控制中心(MCC)的供电方式,实行分区就近供电。
水工及化水系统设置2台2000kVA水工及化水低压变压器,为厂区水工系统、化水系统低压负荷供电,变压器容量对二期水工、化水负荷不予考虑。
由于补给水泵房距离厂区较远,就地设置2台500kVA低压补给水工作变压器为补给水水系统低压负荷供电,变压器容量考虑二期预留负荷,其电源分别取自主厂房6kV厂用配电间至补给水系统低压配电间之间的厂区内380V水工及化水配电间内设置两台6/10kV隔离变压器。
厂前设置2台800kVA低压厂前区变压器为厂前区低压负荷供电。
2.6应急电源和不停电电源系统
2.6.1应急电源
应业主要求,本工程为燃机、汽机低压系统预留设计应急电源(即天然气内燃发电机暂不配置),每台机组预留设置一段应急MCC,暂采用双电源,均由相应机组PCA、B段供电,两台电源设双电源自动切换装置。
2.6.2不停电电源
每套机组UPS设1台额定容量为80kVA的主机,输出电压220V,单相50Hz,向热工控制仪表、调节装置、单元机组分散控制系统、热控自动调节和监视设备、电气测量变送器、火灾报警、消防控制系统及其他自动装置供电。
不停电电源采用静态逆变装置,主要由整流器、逆变器、静态开关、非自耦式隔离变压器、旁路变压器、手动旁路开关及配电盘组成。
UPS装置的正常输入电源和旁路输入电源均取自主厂房工作段,直流输入电源取自单元机组220V直流系统。
正常运行时由厂用电供电给整流器,再经逆变器变为单相220V向配电盘供电,当工作电源消失或整流器故障时则由蓄电池经逆变器向配电盘供电。
在逆变器故障时,静态开关自动切换至旁路系统,由主厂房工作段经旁路系统向配电盘供电。
设置先合后断手动旁路开关,在逆变器和静态开关维修时保持不间断供电。
2.7直流系统
2.7.1主厂房蓄电池及直流系统
本工程主厂房内全厂共设2组蓄电池。
依据《电力工程直流电源系统设计技术规程(DL/T5044-2014)》第3.2.1条关于直流系统标称电压的规定,本工程直流系统电压采用220V,动力、控制合一。
蓄电池容量为800Ah。
每组直流系统包括蓄电池组、充电装置、直流屏等。
直流系统蓄电池采用阀控式密封铅酸蓄电池,不设端电池,正常以浮充电方式运行。
两组蓄电池设三组高频开关型充电装置,充电装置具有稳压、稳流及限流性能,其波纹系数≤0.5%,稳流精度≤±
1%,稳压精度≤0.5%,效率≥90%,噪音<50dB,满足蓄电池充电及浮充电的要求。
直流系统采用单母线接线,两组直流母线间设有联络开关。
每组直流系统直流屏均设置微机型直流接地检测选线装置。
每组蓄电池设置一套蓄电池在线监测装置。
2.7.2升压站蓄电池及直流系统
网络继电保护室设2组动力及控制用电直流系统,直流系统电压采用220V。
直流系统包括蓄电池组、充电装置、直流屏等。
直流系统蓄电池采用阀控式密封铅酸蓄电式,不设端电池,正常已浮充电方式运行。
蓄电池容量为200Ah。
2.7.3补给水泵房蓄电池及直流系统
补给水泵房设1组控制用直流系统,直流系统电压采用220V。
蓄电池容量为100Ah,组柜安装。
每组直流系统均设置微机型直流接地检测选线装置。
2.8控制、测量、保护和自动装置
2.8.1控制
2.7.1.1220kV系统网络控制采用计算机监控系统(NCS)
NCS系统监控范围:
220kV出线间隔断路器、隔离开关、接地开关、220kVPT隔离开关、接地开关;
220kV母联断路器及隔离开关、接地开关;
燃机主变、汽机主变、起备变间隔的220kV隔离开关和接地开关。
本期工程NCS系统监测范围:
(1)220kV系统断路器、隔离开关、接地开关的操作机构信号;
(2)220kV系统保护信号;
(3)220kV系统测量;
(4)220kV系统网控直流系统、UPS及其它智能设备监测。
2.7.1.2单元机组控制
在集中控制室由DCS单元机组网内监控的设备范围如下:
燃机发电机变压器组220kV断路器
汽机发电机变压器组220kV断路器
起备变220kV断路器
汽机发电机励磁系统(包括灭磁开关、AVR等)
汽机发电机自动准同步装置(ASS)
高压厂用变压器6kV侧断路器
6kV厂用电源快速切换装置
厂用低压工作变压器6kV侧断路器、380V侧断路器
单元机组直流系统信号
单元机组UPS系统信号
在平时正常运行时,公共设备的监测指定在一台机组的DCS中实现,另一台机组只能作监测之用,当被指定监控机组的DCS退出运行时切向另一台机组进行监控。
发电机组正常启停由DCS实现顺序控制,或由LCD,键盘(或鼠标)软手操进行一对一控制。
为保护机组的安全,在DCS操作台上设有汽机发电机出口断路器、发电机变压器组断路器及灭磁开关紧急跳闸按钮。
取消常规微机报警柜和光字牌。
6kV厂用电源快速切换装置的投/退、切换方式选择等,通过DCS实现。
机组并网前和正常停机均由220kV配电装置经过起备变,再由厂用电源快速切换装置进行厂用电源的正常切换,改由高厂变供电。
在事故时,由厂用电源快速切换装置进行厂用电源的事故切换,将本机6kV电源切换至起备变6kV段供电。
厂用电源的切换以快速切换为主,当快速切换不成功时自动转入慢速切换。
6kV厂用电源快速切换装置为独立于DCS系统的专用装置。
主厂房380V低压电源采用暗备用方式,两台变压器互为备用。
主厂房内工作段低厂变得380V断路器通过单元机组的DCS实现软手操控制,当一段母线失电时,经DCS手动切换跳开该段母线工作电源,然后合上备用电源断路器。
2.8.2测量
单元机组、厂用电源系统、直流电源系统、UPS系统的测量按照《电力装置的电测量仪表装置设计规范》(GB/T50063-2008)配置,由DCS进行监测,取消常规测量仪表。
单元机组采用变送器输出4-20mA标准信号。
发电机变压器组变送器屏布置在主厂房电气继电器室内,与DCS的信号传输方式采用硬接线方式。
6kV系统采用综合保护测控装置进行测量,综合保护测控装置装设在6kV开关柜内,与DCS的信号传输方式采用硬接线传输方式。
主厂房380V采用智能测控装置进行测量,智能测控装置装设在380V开关柜内,与DCS的信号信号传输方式采用硬接线传输方式。
直流电源系统、UPS系统的测量均采用硬接线方式传至DCS系统。
单元机组的电度表组屏布置在主厂房电气继电器室内,其电度量采用硬接线方式传至DCS系统。
2.8.3保护
2.7.3.2发变组保护
发电机变压器组、高压厂用变压器、低压厂变等保护均采用微机保护。
保护配置原则按《继电保护和安全自动装置技术规程(GB14285-2006)》规定。
根据国电调(2002)138号文,发电机-变压器组电气量主、后备保护均按双重化配置。
保护采用数字式微机型保护。
保护柜布置在主厂房电气继电器室内。
燃机主变压器、高厂变保护配置如下表:
(燃机发电机保护由主机厂提供)
燃机主变保护
高压厂变保护
保
护
配置
主变压器差动保护
高厂变差动保护
主变压器零序过流保护
高厂变复合电压过流保护
主变压器间隙零序电流保护
高厂变低压侧限时速断保护
主变压器断路器失灵保护
高厂变非电量保护
主变压器断路器闪络保护
高压侧电压互感器断线闭锁
主变压器非电量保护
汽机发电机变压器组保护配置如下表:
汽机发电机保护
汽机主变保护
保护配置
发电机差动保护
发电机100%定子接地保护
发电机带电流记忆的低压过流保护
发电机定子绕组过负荷保护
发电机转子表层过负荷保护
发电机注入式转子接地保护
发电机失磁保护
发电机零功率切机保护
发电机起停机保护
发电机热工保护
发电机出口电压互感器断线闭锁
起动/备用变压器保护配置如下表:
起动/备用变压器保护
起动/备用变压器差动保护
起动/备用变压器复合电压闭锁过流保护
起动/备用变压器高压侧零序过流保护
起动/备用变压器断路器失灵保护
6kV备用分支限时速断保护
6kV备用分支低压过流保护
起动/备用变压器非电量保护
2.7.3.2厂用电保护
低压厂用变压器,6kV厂用电动机回路均采用微机厂用电综合保护测控装置。
综合保护测控装置布置在6kV配电装置内。
综合保护测控装置与单元机组DCS的信号传输方式采用硬接线。
380V厂用低压动力中心进线、联络和馈线的保护和380V系统100kW以上电动机的保护采用断路器本身的微机型智能脱扣器。
主厂房断路器加配多功能测控装置,与单元机组DCS的信号传输方式采用硬接线方式。
辅助厂房断路器加配多功能测控装置,信号采用硬接线的方式接入相应控制系统。
380V系统100kW以下电动机的保护采用智能型电动机控制器。
智能型电动机控制器布置在380V配电装置内。
主厂房380V回路的电流、电度量、保护动作及预报信号由职能型电动机控制器以硬接线的方式向DCS传输。
辅助厂房回路的电流、电度量、保护动作及预报信号采用硬接线方式接入相应控制系统。
2.8.4自动装置
每台汽机机组设置一套微机型自动准同步装置(ASS);
每台机组设置一套数字式自动励磁调节装置(AVR);
每套机组设置一套微机型故障录波分析装置;
主厂房每段6kV厂用母线设置一套微机型厂用电源快速切换装置;
每段直流母线设置1套微机型绝缘监测装置及微机监控装置;
2.9全厂对时系统
本工程全厂设置一套时钟对时系统。
网络继电器室内设置两台对时系统主时钟;
在主厂房电气继电器室内分别设置二台分时钟供2套机组使用。
双主时钟互为热备用,当某一主时钟发生故障时,能自动接收另一台主时钟的标准时间同步信号。
分时钟分别接受两台主时钟的标准时间同步信号,且该两接入信号能够实现同步切换。
为了节省电缆,以及便于今后的设备运行、维护和管理,#1、#2机组相关的设备接入各自对应的#1,#2分时钟,主厂房内的公用设备就近接入相应的分时钟;
网络继电保护室部分的设备接入网络继电保护室内的主时钟。
2.10过电压保护接接地
2.10.1直击雷保护
本工程采用避雷针、避雷带等组合方式作为防护直击雷的主要措施,并将按有关规程的规定在主要建(构)筑物和屋外电气设备等处设置防护直击雷的避雷装置,以避免其他其受雷击的危害。
本工程放空塔属二类防雷建筑:
主厂房A排外及220kVAIS、化水试验楼及化水处理车间属三类防雷建筑物,主要措施如下:
主厂房A排外变压器及其他设备、封闭母线等采用主厂房屋顶避雷针保护;
220kVAIS内电气设备等采用进、出线构架及独立装设的避雷针共同保护;
化水试验楼及化水处理车间屋顶装设避雷带保护。
钢结构构筑物、钢结构烟囱,采用加强接地、分流的措施与接地网相连。
调压站放空塔等处装设独立避雷针,并采取防止感应雷的措施。
2.10.2雷电侵入波及操作过电压保护
220kV氧化锌避雷器主要技术参数见下表:
参数
数值
220kV侧避雷器额定电压(kV,有效值)
192(变压器侧)/204(线路侧)
最大持续运行电压(kV,有效值)
150(变压器侧)/156(线路侧)
操作冲击(30-100μs)2kA残压(kV,峰值)
426(变压器侧)/442(线路侧)
陡波冲击(8/20μs)残压(kV,峰值)
560(变压器侧)/582(线路侧)
2.10.3侵入雷电波保护
为防止侵入雷电波对电气设备造成危害,在220kVAIS配电装置母线处设氧化锌避雷器。
该避雷器按防止内过电压要求选择,额定电压为204kV。
为了防止侵入雷电波对主变压器造成伤害,在上述变压器高压进线侧分别装设一组氧化物避雷器,额定电压为192kV。
为保护发电机,在发电机出口装设一组氧化物避雷器。
6kV真空开关柜和F-C回路柜装设氧化物避雷器作为操作过电压保护。
2.10.4220kV电气设备绝缘水平
220kV电气设备耐受电压见下表:
220kV电气设备绝缘水平
设备耐受电压值
雷电冲击耐压(kV)
1分钟工频耐压(kV,有效值)
操作冲击耐压(kV,有效值)
相对地
断口
相间
950
1050
395
460
/
2.10.5环境污秽情况及电气外绝缘防污秽措施
本工程电气设备外绝缘泄漏比距暂定为≥3.1/kV(系统最高工作电压)。
2.10.6接地
本工程接地材料采用镀铜圆钢。
根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合(DL/T620-1997)》中的规定,装在构架上及独立的避雷针应与接地网相连,并应在其附近装设集中接地装置。
主厂房设网格为20米见方的地下主接地网。
220kVAIS配电装置设网格为7米见方的地下主接地网。
2.10.7接地导体的选择
本工程厂区地下部分水平接地体采用镀铜圆钢Φ=15.6mm,垂直接地体采用镀铜钢L=2440mm/Φ=17.2mm;
地上部分采用热镀锌60*8扁钢做水平接地体,热镀锌50*50*5角钢做垂直接地体,由此组成地下接地网。
二次接地网、设备接地线可采用热镀锌40*5扁钢。
钢结构厂房金属结构件应有良好的电气连接,垂直钢柱底部应在粉刷层下用不小于Φ10钢筋连成一体,并与主接地网相连,作为电气接地线和屋顶避雷针接地引线。
220kV电气设备及钢构架都要二点接地,以保证接地电流的分散和连接的可靠性。
2.10.8电子设备接地
采取有效的接地系统和防静电的材料等措施,避免静电危害电子仪器和电子设备。
低压和易于收到电磁干扰的设备必须接到专用的二次接地母线,此接地母线必须通过一根120mm²
的电缆直接连到一次主接地网。
2.11照明和检修网络
2.11.1照明
发电厂照明种类分为:
正常照明、应急照明、警卫照明。
应急照明包括备用照明、安全照明和疏散照明。
主厂房正常照明系统从低压厂用变引接电源。
为确保照明电源电压维持正常额定状态下运行,设置照明稳压装置,辅助车间正常照明电源接自就近的辅助厂房低压MCC,下设若干了照明配电箱。
交流正常照明系统为电厂正常运行时供全厂运行,维护,检修,管理等使用。
主厂房内正常照明电源取自主厂房PC,主厂房外辅助车间正常照明由各MCC供电。
全厂应急照明系统正常时由正常照明网络供电,和正常照明同时工作,交流电源失电时自动切换到直流逆变交流供电。
应急照明区域包括单元控制室内的常明灯,单元控制室以及主要出入口、管道、楼梯间等重要场所。
对于主厂房内距离交/直流切换屏较远的出入口、楼梯间等处可采用装设自带可充电电池型应急灯作为上述场所的应急照明,应急灯接至交流应急照明网络。
重要的辅助车间的应急照明采用装设自带可充电池型应急灯,应急灯接至正常照明网络。
工作照明和应急照明电压一般为220V,安全照明电压为24V和12V两种。
2.11.2主厂房照明灯具和光源
(1)为保证控制室有较高的照明质量,集控室采用新型的(深厚型小格栅)铝合金栅格发光天棚或发光带结合筒灯照明方式。
(2)汽机房运转层采用深照型块板面工厂灯。
光源为金属卤化物。
汽机房底层和中二层采用块板面工厂灯和荧光灯为主,照明光源采用金属卤化物灯和荧光灯。
(3)烟囱采用可以自动更新灯泡的航空障碍灯。
2.11.3检修网络
主厂房内检修系统从低压变引接电源,经交流配电盘分配至检修电源网络,供厂房和锅炉区域检修用。
厂区辅助车间检修电源接自就近的辅助厂房低压MCC。
每台燃机设有约4只检修箱,每台汽机设有约8只检修箱,每台余热锅炉设有约4只检修箱。
所有检修箱的进线断路器均应带漏电保护。
2.12电缆设施
2.12.1电缆选用原则
6kV及10kV动力电缆均选用三芯电缆、铜芯、交联聚乙烯绝缘、聚乙烯护套难燃型电缆,绝缘水平分别为3.6kV、8.7/10kV。
低压动力电缆尽量选用多芯电缆(三芯或四芯),铜芯、交联聚乙烯绝缘、聚乙烯护套电缆。
铜导体最小街面不小于2.5mm²
。
绝缘水平为0
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