电气工程及其自动化实习专题报告

电气工程及其自动化实习专题报告

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为了使我们对现代电力系统、工业自动控制系统、自动化技术有一个系统的概括性的认识，了解工业自动化生产在国民经济中的重要地位与作用，培养学生正确的专业思想，学校于2013年暑假安排我们进行了专业实习。在为期三周的实习中，我对哈尔滨热电有限责任公司的电气主接线特别感兴趣，因此以电气主接线作为专题报告的主题

哈尔滨热电有限责任公司主要为哈尔滨市供热供电，生产方式为热电联产，这和以供电为主的凝汽式电厂不同。凝汽式发电厂只与电力系统相连接，一个发电厂故障停运会影响整个系统的电力平衡，但不一定立刻影响向用户的供电。但热网和电力系统不同，一个热网往往只有一个热电厂，这个热电厂若发生较长时间故障停运，整个热网就将失去热源。因此，热源故障及热网停运比电网故障对用户的影响要大得多。对大城市热电厂而言，研究其生产流程以便确保热电厂安全可靠运行就显得特别重要。

热电厂的整个生产流程可以分为三个阶段：①将燃料的化学能转变为蒸汽的热能；②将蒸汽的热能转变为转子的机械能；③将转子的机械能转变为电能。这三个阶段分别对应热电厂的三大系统，即燃烧系统、汽水系统、电气系统。一、燃烧系统

来自煤场的原煤经皮带机输送到位置较高的原煤仓中，原煤从原煤仓底部流出经给煤机均匀地送入磨煤机研磨成煤粉。自然界的大气经吸风口由送风机送到布置于锅炉垂直烟道中的空气预热器内，接受烟气的加热，回收烟气余热。从空气预热器出来约250℃左右的热风分成两路：一路直接引入锅炉的燃烧器，作为二次风进入炉膛助燃；另一路则引入磨煤机入口，用来干燥、输送煤粉，这部分热风称一次风。流动性极好的干燥煤粉与一次风组成的气粉混合物，经管路输送到粗粉分离器进行粗粉分离，分离出的粗粉再送回到磨煤机入口重新研磨，而合格的细粉和一次风混合物送入细粉分离器进行粉、气分离，分离出来的细粉送入煤粉仓储存起来，由给粉机根据锅炉热负荷的大小，控制煤粉仓底部放出的煤粉流量，同时从细粉分离器分离出来的一次风作为输送煤粉的动力，经过排粉机加压后与给粉机送出的细粉再次混合成气粉混合物，由燃烧器喷入炉膛燃烧。

锅炉设备的流程

一、锅炉燃烧系统

由燃烧器，炉膛，空气预热器组成。使燃料在炉内充分燃烧放热，并将热量尽可能多的传递给工质，并完成对省煤器和水冷壁水管内的水加热，对过热器和再热器管内的干蒸汽加热，对空气预热器管内的空气加热。

二、锅炉的汽水系统

由水的预热汽化系统，干蒸汽的过热再热系统组成对水进行预热、气化和蒸汽的过热，并尽可能多地吸收火焰和烟气的热量。

三、燃料输送系统

由皮带机、原煤仓和给煤机组成，完成对原煤的输送、储存、供给。

四、制粉系统

由磨煤机、粗粉分离器、细粉分离器、煤粉仓、给粉机和排粉机组成，生产流量足够、颗粒大小符合要求的煤粉，满足锅炉燃烧需求。

五、给水系统

由给水箱和给水泵组成，向锅炉提供压力足够高的高压未饱和水，因为只有高压才能高温，工质在高温高压下能携带更多的热量。

六、通风系统

由送风机、引风机和烟囱组成，保证足够的空气进入炉膛并及时排出。

七、除尘系统

对即将进入烟囱高空排放的烟气进行除尘，减少对环境的污染。

二、汽水系统

储存在给水箱中的锅炉给水由给水泵强行打入锅炉的高压管路，并导入省煤器。锅炉给水在省煤器管内吸收管外烟气和飞灰的热量，水温上升到300℃左右，但从省煤器出来的水温仍低于该压力下的饱和温度（约330℃），属高压未饱和水。水从省煤器出来后沿管路进入布置在锅炉外面顶部的汽泡。汽包下半部是水，上半部是蒸汽，下半部是水。高压未饱和水沿汽泡底部的下降管到达锅炉外面底部的下联箱，锅炉底部四周的下联箱上并联安装上了许多水管，这些水管内由下向上流动吸收炉膛中心火焰的辐射传热和高温烟气的对流传热，由于蒸汽的吸热能力远远小于水，所以规定水冷壁内的气化率不得大于40％，否则很容易因为工质来不及吸热发生水冷壁水管熔化爆管事故。

三、电气系统

1、热电厂电气主接线

哈热电厂的电气主接线如图所示，全厂只有7号、8号机组在运行，1-6号机组全部拆除，24条直配线拆除，66KV电网仍然保留。

5号、6号机组输出电压均为10.5KV，其中5号机组输出电压经过主变后，

一部分输送给66KV电网，另一部分经过继电保护2405输送给220KV的电网；6号机组同5号类似，输出电压经过主变后一部分输送到66KV电网，另一部分经过继电保护2406输送给220KV电网；220KV电网，采用带有旁路的单母线方式，并且与热东线、热西线直接相连。至此，热电厂拥有两种规格的电网66KV和220KV，新添加的5、6号机组增加了系统的稳定性。

7号、8号机组输出电压为20KV，8号机组输出电压一部分承担厂用电压，

一部分通过8号主变接到220KV电网，同理7号机组一部分供给厂用，一部分

接到220KV电网。220KV电网通过三相变压器分出6.3KV电压，完成7、8号机

组的厂用备用电源，增加了厂用电源的稳定性，保证厂用电源不断电。此外，220KV

电网分别经过2406继电保护、6号机组主变输出到66KV电网，经过2405继电保护、5号机组主变输出到66KV电网。

哈热电厂发电机容量为600Mw，并且是发电机电压出线数量较多的中型热电厂，发电机电压的20kV母线采用双母线分段接线；母线分段断路器上串接有母线电抗器，出线上串接有线路电抗器，分别用来限制发电厂内部故障和出线故障时的短路电流，以选用轻型的断路器；由于6.3kV 厂用电都在附近，采用电缆馈电，能防止由于雷击线路而直接影响发电机。

此电厂7、8号发电机在满足厂用负荷的条件下，把剩余功率通过7、8号主变压器升压送往高压侧。一般100MW及以上的发电机采用双绕组变压器分别接成发电机一双绕组变压器单元接线，直接把电能送入系统，便于实现机、炉、电单元集中控制或机、炉集中控制，也防止了发电机电压级的电能多次变压送入系统，减少了损耗。

单元接线省去了发电机出口断路器，提高了供电可靠性。为检修调试方便，在发电机与变压器之间装设了隔离开关。

三绕组变压器除担任把220kV母线上剩余电能按负荷分配送往66kV及6.3kV 两级电压系统的任务外，还在任一侧故障或检修时，保证其余两级电压系统之间的并列联系，保证可靠供电。

电厂220kV侧母线因非常重要，出线较多，采用带旁路的双母线分段接线，出线侧带有旁路母线，并设有专用旁路断路器，无论母线故障或出线断路器检修，均不能使出线长期停电；而变压器侧不设置旁路母线，在一般条件下变压器高压侧的断路器能在发电机检修时或与变压器同时进行检修。

66KV电网输出线路没有拆除，目前仍在使用中，具体配置见第一、二阶段电气主接线。220KV电网输出线路增加了热东甲线、热东乙线，变电所采用箱式变电站，继电保护采用先进的微机系统保护。

2、变电站电气主接线

哈尔滨热电有限责任公司装机容量30万千瓦，是哈尔滨市最大的热源生产单位，承担供热、供电双任务，其变电站属于地区变电站。

变电站主接线的设计要求，与发电厂相同，就是根据变电站在电力系统中的地位、负荷性质、出线回路数等条件和具体状况确定。变电站主接线的高压侧，要尽量采用断路器数目较少的接线，可以节省投资，随出线数的不同，采用桥形、单母线、双母线接线及角形接线等。哈尔滨热电有限责任公司，发电与供热相结合，变电站采用双母线及桥形接线。

若变电站电压为超高压等级，还是重要的枢纽变电站，适合采用双母线分段带旁路接线或采用一台半断路器接线。变电站的低压侧常采用单母线分段接线或双母线接线，可便于扩建。6~10kV馈线要选轻型断路器，如SN10型少油断路器或ZN13型真空断路器；如果不能满足开断电流及动稳定和热稳定要求，要采用限流措施。在变电站中最简易的限制短路电流方法，是使变压器低压侧分列运行；