火力发电厂电气主接线课程设计.docx

前言电气主接线代表了发电厂和变压所高电压、大电流的电气部分的主体结构，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、灵活性对电气设备的 选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系 本火电厂电气主接线主要从可靠性、灵活性、经济性三方面综合考虑并设计可靠性包括： 发电厂和变电所在电力系统中的地位；负荷性质和类别；设备的制造水平；长期运行实际 经验灵活性包括：操作的方便性；调度的方便性；扩建的方便性经济性包括：节省投 资；降低损耗等综合以上三方面的考虑展开火电厂电气主接线的设计，并对设计进行可 行性分析，得出结论：本设计适合实际应用1 对原始资料的分析火力发电厂共有两台 50MW 的供热式机组，两台 300MW 的凝汽式机组所以 Pmax=700MW ；机组年利用小时 Tmax=6500h设计电厂容量:2*50+2*300=700MW；占系统总容量 700/（3500+700）*100%=16.7%；超过系统检修备用容量 8%-15%和事故备用容量 10%的限额 说明该厂在系统中的作用和地位至关重要由于年利用小时数为6500h>5000h,远大于电力系统发电机组的平均最大负荷利用小 时数。

该电厂在电力系统中将主要承担基荷，从而在设计电气主接线时务必侧重考虑可能 性10.5KV电压级：地方负荷容量最大为25.35MW，共有10回电缆馈线，与50MW发 电机端电压相等，宜采用直馈线220KV 电压级：出线回路为 5 回，为保证检修出线断路器不致对该回路停电，宜采 用带旁路母线接线方式500KV 电 压 级 ： 与 系 统 有 4 回 馈 线 ， 最 大 可 能 输 送 的 电 力 为 700-15-200-700*6%=443MW 500KV 电压级的界限可靠性要求相当高2 主接线方案的拟定2.1 10.5kV电压级根据设计规程规定：当每段母线超过 24MW 时应采用双母线分段式接线方式利用断 路器将双母线中的一组母线分为W1和W2两段，在分段处装有电抗器，另一组母线不分 段2台供热式机组输出的电能分别经断路器和隔离开关连接至10.5KV的母线上10.5KV 设计11回出线其中10回为额定电压10.5KV的负荷供电，1回线路接升压变压器连接至 220KV母线进线端为220KV母线W4、W5,将剩余功率通过主变压器送往电压220KV2.2 220kV电压级出线回路数大于 4 回，为使其出线断路器检修时不停电，宜采用双母线带旁路接线或 单 母 线 分 段 式 接 线 。

计 算 从 10KV 送 来 的 剩 余 容 量 ： 2*50-[(20+10*14/26)+2*50*6%]=68.62MWv250MW，不能满足 220KV 最大负荷 250MV 的 要求拟定1台300MW机组按发电机-变压器单元接线形式接至220KV母线上由联络 变压器与500KV接线连接，相互交换功率方案I:220KV母线采用双母线带旁路接线方式300MW的凝汽式发电机采用发电机 -变压器的接线方式，由变压器高压侧引出线连接至220kv母线上出线端共接线路6回， 其中1回线路连接变压器接至500KV母线其余5回线路连接电抗器并为额定电压220KV 的负荷供电方案II:220KV母线采用单母线分段式接线方式出线方式与方案I相同2.3 500kV电压级500KV 负荷容量大，为保证可靠性，有多种接线形式，经分析拟定两种接线方案将 一台300MW机组与变压器组成单元接线，直接将功率送往500KV电力系统方案I： 500KV采用双母线四分段带专用旁路母线接线方式出线5回，4回供电1回备用方案 II： 500KV 采用一台半断路器接线方式综上，拟定的方案一共有 4 种：方案I： 10.5KV采用双母线分段式接线；20KV母线采用双母线带旁路接线方式；OOKV双母线四分段带专用旁路母线接线方式。

5 4500KV^)-300MV火力发电厂电气主接线方案I设计图方案II： 10.5KV采用双母线分段式接线；220KV母线采用单母线分段带旁路式接线方式；500KV 一台半断路器接线方式火力发电厂电气主接线方案II设计图方案III: 10.5KV采用双母线分段式接线；220KV母线采用双母线带旁路接线方式;500KV 一台半断路器接线方式火力发电厂电气主接线方案III设计图方案IV： 10.5KV采用双母线分段式接线；220KV母线采用单母线分段带旁路式接线 方式；500KV双母线四分段带专用旁路母线接线方式火力发电厂电气主接线方案IV设计图3 方案的经济比较3.1 计算一次投资该项目取变压器500万；500KV断路器100万；220KV断路器40万；10.5KV断路器5万； 500KV隔离开关20万；220KV隔离开关8万；10.5KV隔离开关1万设备总投资10=1 （变压器）+1（断路器）+1（隔离开关）综合总投资I=I0（l+a/lOO）a为明显的附加费用比例系数取90四种方案一次投资统计表万案断路器隔离开关变压器设备总投资Io设备综合总投资万案I10.5KV1647445438631.7220KV1132500KV1131万案II10.5KV1647445678677.3220KV1125500KV1230万案III10.5KV1647446238783.7220KV1132500KV1230万案IV10.5KV1647444878525.3220KV1125500KV11313.2 计算年运行费运行期年运行费C=al*I+a2*Ial为检修维护费率取0.03a 2为折旧费率取0.05四种方案年运行费统计表万案设备综合总投资年运行费万案I8631.7690.536方案II8677.3694.184方案III8783.7702.696方案IV8525.3682.024由以上两个表格分析可以看出，四个方案的投资金额从大到小依次是：方案III、方案 II、方案I、方案IV。

相应的经济性由高到低排列：方案IV＞方案1＞方案11＞方案III会根 据以上数据表明，各个方案的一次投资和运行费差距很小，从经济方面分析，四个方案都 可行4 主接线最终方案的确定4.1 方案的可靠性比较10.5KV侧：4个方案均采用双母线分段式接线200KV 侧：方案 I： 220KV 母线采用双母线带旁路接线方式可靠性极高，故障率低的变压器的 出口不装断路器，投资较省，整个线路具有相当高的灵活性，当双母线的两组母线同时工 作时，通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，当母联断路器断开 后，变电所负荷可同时接在母线或副母线上运行，当母线故障或检修时，将隔离开关运行 倒闸操作，容易发生误操作方案 II: 220KV 母线采用单母线分段式接线方式检修任一台断路器时，该回路需停 运，分段开关停运时，两段母线需解列运行，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故 障段切除，保证正常段母线不致失电，另一段母线上其它线路需停运500KV 侧：方案 I： 500KV 采用双母线四分段带专用旁路接线方式供电可靠性大，可以轮流检 修母线而不使供电中断，当一组母线故障时，只要将故障母线上的回路倒换到另一组母线， 就可迅速恢复供电。

方案 II： 500KV 采用 3/2 断路器接线方式运行可靠，每一回路由两台断路器供电， 母线发生故障时，任何回路都不停电 检修时操作方便，当一组母线停支时，回路不需 要切换任一台断路器检修，各回路仍按原接线方式工作，不需切换4.2 方案的灵活性比较220KV 侧：方案I： 220KV母线采用双母线带旁路接线方式检修方便、调度灵活、便于扩建 用旁路断路器带该回路时，操作复杂，增加了误操作的机会同时，由于加装旁路断路器, 使相应的保护及自动化系统复杂化方案II： 220KV母线采用单母线分段式接线方式调度灵活，接线简单，易于拓建500KV 侧：方案 I：500KV 采用双母线四分段带专用旁路接线方式检修方便、调度灵活、易于 操作，但由于接线方式较复杂，倒闸时易发生误操作方案 II：500KV 采用 3/2 断路器接线方式运行调度灵活，正常时两条母线和全部断 路器运行，成多路环状供电从发展看方案II比方案I更被认同和使用4.3 方案最终确定该系统是发电厂的主接线，发电厂的出线线路的供电可靠性至关重要，为了保证周围 企业和居民能够正常用电，必须在综合考虑三方面时优先考虑供电可靠性从供电可靠性、 灵活性、经济性三个方面分析比较以上的四个不同的方案决定以第 III 方案为最终方案， 即10.5KV采用双母线分段式接线；220KV母线采用双母线带旁路接线方式；500KV —台 半断路器接线方式。

5 结论对于发电厂电气主接线设计，要从可靠性、灵活性、经济性三个方面来分析而可靠 性和经济性往往存在矛盾对于发电厂这类重要的供电场所，主接线直接影响了周围负荷 的正常用电，因此其可靠性至关重要，经济性要在保证可靠性的基础上考虑从最大程度 的保证负荷用电的安全可靠方面考虑应选择方案I、III考虑到方案在经济性是否可行， 设计中对四个方案的一次投资和年运行费进行了分析和计算，得出具体的数值进行比较 从中发现四个方案的经济投资相差较小，可以认为经济性对本设计的影响较小从主接线 的灵活性方面分析，双母线的接线方式和单母线的接线方式均具有灵活操作的特点所不 同的是双母线的倒闸操作较单母线复杂，易发生误操作；与此同时双母线可以利用其结构 优势有更为多样的调度方式，增加了操作的方便性综合以上方面的考虑，确定选定方案 III 为最终方案该方案能够保证供电的安全可 靠，具有一定的经济性，同时在接线上力求简单、方便调度，保证了操作的灵活方便，可 以投入建设6 参考文献[1] 熊信银. 发电厂电气部分－4 版. 北京：中国电力出版社，2009[2] 刘介才. 工厂供电设计指导. 北京：机械工业出版社，1998[3] 工厂常用电气设备手册（第2版）.北京：中国电力出版社，1997[4] 黄纯华.发电厂电气部分课程设计参考资料 北京：水利电力出版社，1987[5] 电力工业行业标准汇编.北京：中国电力出版社，1996〜1998。