火力发电厂电气主接线课程设计.doc

目 录摘要 2第一章 设计任务书 31.1 设计任务 31.2 原始资料 3第二章 电气主接线图 42.1 对原始资料的分析 42.2 方案拟定的依据 42.2.1 电气主接线设计的基本要求 42.2.2 电气主接线的设计程序 52.3 主接线方案的拟定 52.4 主接线图 7第三章 短路点的计算 83.1 短路计算的一般规则 83.2 短路电流的计算 8第四章 电气设备选择 114.1 电气设备选择的规则 114.2 电气选择的技术条件 114.2.1 按正常工作条件选择电气设备 114.2.2 按短路状态校验 134.3 电气设备的选择 154.3.1 变压器选择 154.3.2 断路器的选择 184.3.3 隔离开关的选择 214.3.4 电流互感器的选择 22第5章 设计体会及今后改进意见 25参考文献 26摘要火力发电厂是电气系统的重要组成部分，也直接影响着整个系统的安全与经济运行电气主接线是发电厂、变电站电气设计的主要部分，它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数量、连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务，它的设计，直接关系着全厂电气设备的选择和电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。

本次设计为装机4台，分别为供热式机组2*50MW，凝气式机组2*300MW火电厂电气一次部分设计，通过对该火力发电厂的电力系统及负荷情况考虑，并对原始资料的分析拟定电气主接线方案，然后再进行短路电流的计算和主要电气设备的选择，从而完成了火力发电厂电气主接线的设计设计过程中，综合考虑了可靠性、灵活性、经济性和可发展性等多方面内容，在确保可靠性地前提下力争经济性设计说明书中所采用的术语、符号也都完全遵循了现行电力工业标准中所规定的术语和符号关键词：电气主接线、断路器、电流互感器、电压互感器、短路第一章 设计任务书1.1 设计任务完成火力发电厂电气主接线的设计及其电气主设备的选择；包括变压器、断路器、电流互感器1.2 原始资料 火力发电厂的原始资料： 装机4台，分别为供热式机组2*50MW ()，凝气式机组2*300MW()，厂用电率6%,机组年利用小时电力负荷及与电力系统连接情况资料如下：1、10.5kV电压级最大负荷20MW，最小负荷15MW，， 电缆馈线6回；2、220kV电压级最大负荷250MW，最小负荷200MW，，，架空线6回;系统归算到本电厂220kV母线上的电抗标幺值（基准容量为100MV·A）3、110kV电压级与容量为3500MW的电力系统连接，架空线6回,系统归算到本电厂1100kV母线上的电抗标幺值(基准容量为100MV·A)电气主接线形式：220kV采用双母带旁路母线接线，110kV采用双母带旁路母线接线。

电气设备的选择：公共部分：变压器分组部分：110kV旁路断路器，隔离开关，电流互感器第二章 电气主接线图2.1 对原始资料的分析设计电厂为大、中型火电厂，其容量为2*50+2*300=700MW，占电力系统总容量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，且年利用小时数为6500h，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从负荷特点及电压等级可知，10.5kV电压上的地方负荷容量不大，共有6回电缆馈线，与50MW发电机的机端电压相等，采用直馈线为宜，300MW发电机的机端电压为15.75kV，拟采用单元接线形式，不设发电机出口断路器，有利于节省投资及简化配电装置布置；220kV电压级回路出现回路数为6回，为保证检修出现断路器不致对该回路停电，拟采取双母线带旁路母线接线形式为宜；110kV与系统有6回馈线，呈强练习形式并送出本厂最大可能的电力为700-15-200-700*6%=443MW ，可见，该厂110kV级的接线对可靠性要求应当很高。

2.2 方案拟定的依据电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图对电气主接线的基本要求，概括的说应该包括可靠性、灵活性和经济性三方面2.2.1 电气主接线设计的基本要求1、可靠性安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接最基本的要求电气主接线的可靠性不是绝对的同样形式的主接线对某些发电厂和变电站来说是可靠的，而对另外一些发电厂和变电站则不一定能满足可靠性要求所以，在分析电气主接线可靠性时，要考虑发电厂和变电站在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类型、设备制造水平及运行经验等诸多因素①发电厂或变电站在电力系统中的地位和作用②负荷的性质和类型③设备的制造水平④长期运行实践经验2、灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换灵活性包括以下几个方面：操作的方便性、调度的方便性、扩建的方便性3、经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间经济性主要从一下几方面考虑：节约一次投资、占地面积少、电能消耗少2.2.2 电气主接线的设计程序电气主接线设计在各阶段中随着要求、任务的不同，其深度、广度也有所差异，但总的设计原则、方法和步骤基本相同。

其设计步骤及内容如下1、对原始资料分析工程情况，包括发电机类型（凝气式火电厂、热电厂、或者堤坝式、引水式、混合式水电厂等），设计规定容量（近期、远景），单机容量及台数，最大负荷利用小时数及可能的运行方式等2、电力系统情况，包括电气系统近期及远景发展规划（5~10年），发电厂或变电站在电力系统的地位及作用等3、负荷情况，包括负荷的性质和地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等4、包括当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质海拔高度及地震等因素2.3 主接线方案的拟定根据对原始资料的分析，先将各电压级可能采用的较佳方案列出，进而以优化组合方式组成最佳可比方案 1、10kV电压级鉴于出现回路多，且发电机单机容量为50MW，远大于有关设计规程对选用单母线分段接线每段上不宜超过12MW的规定，应确定为双母线接线形式，2台50MW机组分别接在两段母线上，剩余功率通过主变压器送往高一级电压220kV由于两台50MW机组均介于10kV母线上，有较大的短路电流，为选择轻型电器，应在分段处加装母线电抗器，各条电缆馈线上装设出线电抗器，考虑到50MW机组为供热式机组，通常“以热定电”，机组年最大负荷小时数较低，同时由于10kV电压最大负荷20MW，远小于2*50Mw发电机装机容量，即使在发电机检修或升压变压器检修的情况下，也可保证该电压等级负荷要求，因而10kV电压级与220kV电压之间按弱联系考虑，只设1台主变压器。

2、220kV电压级出线回路数大于4回，为使其出线断器检修时不停电，应采用单母线分段带旁路接线或双母线带旁路接线，以保证其供电的可靠性和灵活性其尽显仅从10kV送来剩余容量2*50-(100*6%)+20=74MW，不能满足220kV最大负荷250MW的要求为此，拟以1台300MW机组按发电机—变压器单元接线形式接至220kV母线上，其剩余容量或机组检修时不足容量由联络变压器与110kV接线相连，相互交换功率3、110kV电压级110kV负荷容量大，其主接线是本厂向系统输送功率的主要接线方式，为保证可靠性，可能有多种接线形式，经定性分析筛选后，可选用的方案为双母线带旁路接线和一台半断路器接线，通过联络变压器与220kV连接，并通过一台三绕组变压器联系220kV及10kV电压，以提高可靠性，一台300MW机组与变压器组成单元接线，直接将功率送往500kV电力系统根据以上分析、筛选、组合，可保留两种可能接线方案；方案Ⅰ为500kV侧采用双母线带旁路母线接线，200kV侧采用单母线分段带旁路母线接线，示意图略；方案Ⅱ为220kV侧采用双母线带旁路母线接线，110kV采用双母线带旁路母线接线方案图如图2-1所示。

4、方案的经济比较采用最小费用法对拟定的两方案进行经济比较，两方案中的相同部分不参与比较计算，只对相异部分进行计算计算内容包括一次投资，年运行费若如图所示方案参与比较部分的设备这算到施工年限的总投资为6954.7万元，年运行费用为1016.29万元，火电厂使用年限按n=25年，电力行业预期投资回报率i=0.1，则方案的年费用为=6954.7+1016.29=1781.3（万元）同理，在计算出第方案的这算年总投资及年运行费用之后，可得到方案的年费用通常，经过经济比较计算，求得年费用AC最小方案者，即为经济上的最优方案；然而，主接线最终方案的确定还必须从可靠性、灵活性等多方面综合评估，包括大型电厂、变电站对主接线可靠性若干指标的定量计算，最后确定最终方案2.4 主接线图图2-1火力发电厂主接线图第三章 短路点的计算3.1 短路计算的一般规则 为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内是因电力系统发展的需要，作验算用的短路电流应按下列条件确定1）容量和接线按工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（一般以工程建成后5~10年）；其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式（如切换常用变压器时的并列）。

2）短路种类一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相短路严重时，则按最严重时的情况验算3）计算短路点在计算电路图中，同电位的各短路点的短路电流值均相等，但通过各支路的短路电流将随着短路点的不同位置而不同在校验电气设备和载流导体时，必须确定出电气设备和载流导体处于最严重情况的短路点，使通过的短路电流校验值为最大例如： ①两侧均有电源的断路器，如发电厂与系统相联系的出线断路器和发电机、变压器回路的断路器，应比较断路器前后短路时通过断路器的电流值，择其大者威短路计算点②母联断路器应考虑当采用母联断路器想备用母线充电时，备用母线故障，流过该备用母线的全部短路电流③带电抗器的出线回路由于干式电抗器工作可靠性高，且断路器与电抗器间的连线很短，故障几率小一般可选电抗器后为计算短路点，这样出线可选用轻型断路器，以节约投资3.2 短路电流的计算根据分组部分要求，在选择旁路断路器时，考虑的最严重的情况，也就是旁母接地时的情况对于图3-1主接线简化图1中的短路点K1、K2而言，K2点的短路电流值为，因此，我们只需要考虑并计算K1点处的短路电流即可图3-1主接线简化图1根据戴维宁定理可以做如下电路图的简化:图3-2主接线简化图2图3-3主接线简化图3图3-4主接线简化图4图3-5主接线简化图5根据图3-5主接线简化图5中的相关数据可做如下计算： 又因为K2点的短路电流值为，所以，，所以选择作为短路点，（即下文选择断路器以及隔离开关中的）。

第四章 电气设备选择4.1 电气设备选择的规则尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验稳定和动稳定4.2 电气选择的技术条件4.2.1 按正。