電氣工程及其自動化
實習專題報告
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為了使我們對現代電力系統、工業自動控制系統、自動化技術有乙個系統的概括性的認識，了解工業自動化生產在國民經濟中的重要地位與作用，培養學生正確的專業思想，學校於2023年暑假安排我們進行了專業實習。在為期三周的實習中，我對哈爾濱熱電有限責任公司的電氣主接線特別感興趣，因此以電氣主接線作為專題報告的主題
哈爾濱熱電有限責任公司主要為哈爾濱市供熱供電，生產方式為熱電聯產，這和以供電為主的凝汽式電廠不同。凝汽式發電廠只與電力系統相連線，乙個發電廠故障停運會影響整個系統的電力平衡，但不一定立刻影響向使用者的供電。但熱網和電力系統不同，乙個熱網往往只有乙個熱電廠，這個熱電廠若發生較長時間故障停運，整個熱網就將失去熱源。
因此，熱源故障及熱網停運比電網故障對使用者的影響要大得多。對大城市熱電廠而言，研究其生產流程以便確保熱電廠安全可靠執行就顯得特別重要。
熱電廠的整個生產流程可以分為三個階段：①將燃料的化學能轉變為蒸汽的熱能；②將蒸汽的熱能轉變為轉子的機械能；③將轉子的機械能轉變為電能。這三個階段分別對應熱電廠的三大系統，即燃燒系統、汽水系統、電氣系統。
一、燃燒系統
來自煤場的原煤經皮帶機輸送到位置較高的原煤倉中，原煤從原煤倉底部流出經給煤機均勻地送入磨煤機研磨成煤粉。自然界的大氣經吸風口由送風機送到布置於鍋爐垂直煙道中的空氣預熱器內，接受煙氣的加熱，**煙氣餘熱。從空氣預熱器出來約250℃左右的熱風分成兩路：
一路直接引入鍋爐的燃燒器，作為二次風進入爐膛助燃；另一路則引入磨煤機入口，用來乾燥、輸送煤粉，這部分熱風稱一次風。流動性極好的乾燥煤粉與一次風組成的氣粉混合物，經管路輸送到粗粉分離器進行粗粉分離，分離出的粗粉再送回到磨煤機入口重新研磨，而合格的細粉和一次風混合物送入細粉分離器進行粉、氣分離，分離出來的細粉送入煤粉倉儲存起來，由給粉機根據鍋爐熱負荷的大小，控制煤粉倉底部放出的煤粉流量，同時從細粉分離器分離出來的一次風作為輸送煤粉的動力，經過排粉機加壓後與給粉機送出的細粉再次混合成氣粉混合物，由燃燒器噴入爐膛燃燒。
鍋爐裝置的流程
一、 鍋爐燃燒系統
由燃燒器，爐膛，空氣預熱器組成。使燃料在爐內充分燃燒放熱，並將熱量盡可能多的傳遞給工質，並完成對省煤器和水冷壁水管內的水加熱，對過熱器和再熱器管內的幹蒸汽加熱，對空氣預熱器管內的空氣加熱。
二、鍋爐的汽水系統
由水的預熱汽化系統，幹蒸汽的過熱再熱系統組成對水進行預熱、氣化和蒸汽的過熱，並盡可能多地吸收火焰和煙氣的熱量。
三、燃料輸送系統
由皮帶機、原煤倉和給煤機組成，完成對原煤的輸送、儲存、供給。
四、製粉系統
由磨煤機、粗粉分離器、細粉分離器、煤粉倉、給粉機和排粉機組成，生產流量足夠、顆粒大小符合要求的煤粉，滿足鍋爐燃燒需求。
五、給水系統
由給水箱和給水幫浦組成，向鍋爐提供壓力足夠高的高壓未飽和水，因為只有高壓才能高溫，工質在高溫高壓下能攜帶更多的熱量。
六、通風系統
由送風機、引風機和煙囪組成，保證足夠的空氣進入爐膛並及時排出。
七、除塵系統
對即將進入煙囪高空排放的煙氣進行除塵，減少對環境的汙染。
二、汽水系統
儲存在給水箱中的鍋爐給水由給水幫浦強行打入鍋爐的高壓管路，並匯入省煤器。鍋爐給水在省煤器管內吸收管外煙氣和飛灰的熱量，水溫上公升到300℃左右，但從省煤器出來的水溫仍低於該壓力下的飽和溫度（約330℃），屬高壓未飽和水。水從省煤器出來後沿管路進入布置在鍋爐外面頂部的汽泡。
汽包下半部是水，上半部是蒸汽，下半部是水。高壓未飽和水沿汽泡底部的下降管到達鍋爐外面底部的下聯箱，鍋爐底部四周的下聯箱上併聯安裝上了許多水管，這些水管內由下向上流動吸收爐膛中心火焰的輻射傳熱和高溫煙氣的對流傳熱，由於蒸汽的吸熱能力遠遠小於水，所以規定水冷壁內的氣化率不得大於40％，否則很容易因為工質來不及吸熱發生水冷壁水管熔化爆管事故。
三、電氣系統
1、熱電廠電氣主接線
哈熱電廠的電氣主接線如圖所示，全廠只有7號、8號機組在執行，1-6號機組全部拆除，24條直配線拆除，66kv電網仍然保留。
5號、6號機組輸出電壓均為10.5kv，其中5號機組輸出電壓經過主變後，一部分輸送給66kv電網，另一部分經過繼電保護2405輸送給220kv的電網；6號機組同5號類似，輸出電壓經過主變後一部分輸送到66kv電網，另一部分經過繼電保護2406輸送給220kv電網；220kv電網，採用帶有旁路的單母線方式，並且與熱東線、熱西線直接相連。至此，熱電廠擁有兩種規格的電網66kv和220kv，新新增的5、6號機組增加了系統的穩定性。
7號、8號機組輸出電壓為20kv，8號機組輸出電壓一部分承擔廠用電壓，一部分通過8號主變接到220kv電網，同理7號機組一部分供給廠用，一部分接到220kv電網。220kv電網通過三相變壓器分出6.3kv電壓，完成7、8號機組的廠用備用電源，增加了廠用電源的穩定性，保證廠用電源不斷電。
此外，220kv電網分別經過2406繼電保護、6號機組主變輸出到66kv電網，經過2405繼電保護、5號機組主變輸出到66kv電網。
哈熱電廠發電機容量為600mw，並且是發電機電壓出線數量較多的中型熱電廠，發電機電壓的20kv母線採用雙母線分段接線；母線分段斷路器上串接有母線電抗器，出線上串接有線路電抗器，分別用來限制發電廠內部故障和出線故障時的短路電流，以選用輕型的斷路器；由於6.3kv 廠用電都在附近，採用電纜饋電，能防止由於雷擊線路而直接影響發電機。
此電廠7、8號發電機在滿足廠用負荷的條件下，把剩餘功率通過7、8號主變壓器公升壓送往高壓側。一般100mw及以上的發電機採用雙繞組變壓器分別接成發電機一雙繞組變壓器單元接線，直接把電能送入系統，便於實現機、爐、電單元集中控制或機、爐集中控制，也防止了發電機電壓級的電能多次變壓送入系統，減少了損耗。
單元接線省去了發電機出口斷路器，提高了供電可靠性。為檢修除錯方便，在發電機與變壓器之間裝設了隔離開關。
三繞組變壓器除擔任把220kv母線上剩餘電能按負荷分配送往66kv及6.3kv兩級電壓系統的任務外，還在任一側故障或檢修時，保證其餘兩級電壓系統之間的並列聯絡，保證可靠供電。
電廠220kv側母線因非常重要，出線較多，採用帶旁路的雙母線分段接線，出線側帶有旁路母線，並設有專用旁路斷路器，無論母線故障或出線斷路器檢修，均不能使出線長期停電；而變壓器側不設定旁路母線，在一般條件下變壓器高壓側的斷路器能在發電機檢修時或與變壓器同時進行檢修。
66kv電網輸出線路沒有拆除，目前仍在使用中，具體配置見第
一、二階段電氣主接線。220kv電網輸出線路增加了熱東甲線、熱東乙線，變電所採用箱式變電站，繼電保護採用先進的微機系統保護。
2、變電站電氣主接線
哈爾濱熱電有限責任公司裝機容量30萬千瓦，是哈爾濱市最大的熱源生產單位，承擔供熱、供電雙任務，其變電站屬於地區變電站。
變電站主接線的設計要求，與發電廠相同，就是根據變電站在電力系統中的地位、負荷性質、出線迴路數等條件和具體狀況確定。變電站主接線的高壓側，要盡量採用斷路器數目較少的接線，可以節省投資，隨出線數的不同，採用橋形、單母線、雙母線接線及角形接線等。哈爾濱熱電有限責任公司，發電與供熱相結合，變電站採用雙母線及橋形接線。
若變電站電壓為超高壓等級，還是重要的樞紐變電站，適合採用雙母線分段帶旁路接線或採用一台半斷路器接線。變電站的低壓側常採用單母線分段接線或雙母線接線，可便於擴建。6~10kv饋線要選輕型斷路器，如sn10型少油斷路器或zn13型真空斷路器；如果不能滿足開斷電流及動穩定和熱穩定要求，要採用限流措施。
在變電站中最簡易的限制短路電流方法，是使變壓器低壓側分列執行；如果分列執行還不能滿足要求，就要裝設**電抗器或出線電抗器，盡量不裝限流效果較小的母線電抗器。
哈爾濱熱電有限責任公司中變電站的斷路器採用的是高低壓櫃型式，並且引進微機保護系統，大幅度提高了電廠執行的可靠性、安全性，提高了供電質量。
3、提高熱電廠穩定性的措施
①系統聯絡線至少設兩條，而且來自兩個不同的變電所；電廠的高壓母線至少應設兩條(如雙母線）。
②若兩條系統聯絡線只能由同乙個變電所引出時，則兩條聯絡線必須由該變電所內的兩條不同的母線引接，而且不能採用雙迴路塔。
③當兩條聯絡線來白兩個不同的變電所時，高壓廠用啟動(備用)變壓器可接於本電廠高壓母線；當兩條高壓聯絡線果自同乙個變電所時(不採用雙迴路塔)，高壓廠用啟動(備用)變壓器也可以接於本電廠高壓母線，但最好接自電廠外部其它較可靠的電源。
④對於已建成的電廠，若系統聯絡線來自同乙個變電所，而且是同桿架設的雙間路塔，則高壓廠用啟動(備用)變壓器一定要改接至電廠外部其它較可靠的電源。
⑤注意熱網熱源的唯一性比電網電源的情況要突出。
電氣工程及其自動化專業實習報告
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