燕山大学发电厂电气部分课程设计 大型骨干电厂电气主接线

目录第一章原始资料的分析 01.1电压等级 0第二章电气主接线方案 02.1 电气主接线设计的基本原则 02.2 具体方案的拟定 (1)第三章主要电气设备的选择 (3)3.1 发电机 (3)3.2 主变压器 (3)3.4 断路器和隔离开关 (4)3.5电压互感器 (7)3.6电流互感器的选择 (8)3.7 母线的导体 (9)第四章方案优化 (10)第五章短路电流计算 (11)5.1 等效阻抗网络图 (11)5.2阻抗标幺值计算 (11)5.3 短路点短路电流计算 (13)Q的计算 (14)5.4 短路电流热效应K第六章校验动、热稳定（设备） (16)6.1断路器稳定校验 (16)6.2 隔离开关稳定校验 (17)6.3电流互感器稳定校验 (18)6.4 母线导体稳定校验 (19)第七章心得体会 (19)参考资料 (20)大型骨干电厂电气主接线第一章原始资料的分析1.1电压等级根据原始资料的分析可知，需要设计的是一个大型骨干凝汽电厂，共有两个电压等级：220KV，500KV发电机容量和台数为6× 300MW (QFSN-300-2）因此主变压器的台数选为6台。

1.4 联络变压器选择三绕组变压器，连接两个电压等级，剩余一端引接备用电源。

第二章电气主接线方案2.1 电气主接线设计的基本原则电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家的经济建设方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下、兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。

电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流，高电压的网络，它要求用规定的设备文字和图形符号，并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置全部基本组成和连接关系，代表该变电站电气部分的主体结构，是电力系统结构网络的重要组成部分。

主接线设计的合理性直接影响电力系统运行的可靠性，灵活性及对电器的选择、配电装置、继电保护、自动控制装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。

2.2 具体方案的拟定（1）220KV电压等级。

出线回数6回，大于4回，为使其出线断路器检修时不停电，应采用单母线分段带旁路或双母线带旁路，以保证其供电的可靠性和灵活性。

220KV侧最大负荷为600MW，其进线拟以3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500KV接线相连，相互交换功率。

（2）500KV电压等级。

500KV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，有多种接线方式，经定性分析筛选后，可选用的方案为一台半断路器接线和双母线带旁路接线，通过联络变压器与220KV侧连接，3台300MW 机组按发电机—变压器单元接线形式接至500KV侧母线上。

方案1，220KV母线选双母线带旁路，500KV母线选一台半断路器接线。

方案2，220KV母线选单母线分段带旁路，500KV母线选双母线带旁路。

第三章 主要电气设备的选择3.1 发电机由原始资料可知，需选用6台MW 300的发电机，型号为2300--QFSN表3.1 2300--QFSN 的主要参数3.2 主变压器300MW 发电机组中发电机与主变压器的接线采用发电机—变压器单元接线。

主变压器的容量为发电机的额定容量扣除本机组厂用负荷后，留有10%的裕度。

()ϕcos 11.1P GN T K P S -≈()85.0%613001.1-⨯=9.364=MVAGN P —发电机容量，P K —厂用电率，ϕcos —功率因数联络变压器容量应该不小于两种电压母线最大一台机组容量（MW 300）查《电气工程电气设备手册》选择主变压器及联络变压器型号为3.4 断路器和隔离开关3.4.1断路器的选择除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并经济技术方面都比较后才能确定。

根据目前我国断路器的生产情况，电压等级在10KV~220KV 的电网一般选用少油断路器，电压110~300KV 的电网，当少油断路器不能满足要求时，可以选用SF 6断路器，大容量机组采用封闭母线时，如果需要装设断路器，应选用发电机专用断路器。

(1)SF6断路器的特点：1.灭弧能力强；介质强度高，单元灭弧室的工作电压高，开断电流大然后时间短。

2．开断电容电流或电感电流时，无重燃，过电压低。

3．电气寿命长，检修周期长，适于频繁操作。

4．操作功小，机械特性稳定，操作噪音小。

（2）选择原则：1.N I ≥MAX I2. U N ≥U SN1）单元接线上的断路器（--N P 主变压器额定功率）220kV 侧发电机出口断路器500kV 侧发电机出口断路器2)联络变压器出口侧断路器（--N P 联络变压器各相对应的绕组功率） 220KV 侧 KA U p I N N MAX 992.0220310003605.01305.1=⨯⨯⨯== 500KV 侧 KA U p I N N MAX 436.0500310003605.01305.1=⨯⨯⨯== 35KV 侧 KA U p I N N MAX 069.0353100045.01305.1=⨯⨯⨯== 3)出线断路器220KV 侧出线上KA N COS U P I N MAX MAX 370.0585.02203600)1(3=⨯⨯⨯=-=ϕMAX P ——该出线侧最大负荷500KV 侧出线上KA N COS U P I N MAX 630.0385.05003%618003001800)1(3=⨯⨯⨯⨯--=-=ϕMAX P ——送出厂的最大电力4)旁路断路器旁线上最大负荷电流MAX I 与出线上最大负荷电流MAX I 相等kA U P I N N MAX 992.0220336005.1305.1=⨯⨯=⨯=kA U P I N N MAX 436.0500336005.1305.1=⨯⨯=⨯=220KV 侧KA N COS U P I N MAX MAX 370.0585.02203600)1(3=⨯⨯⨯=-=ϕ500KV 侧KA N COS U P I N MAX 630.0385.05003%618003001800)1(3=⨯⨯⨯⨯--=-=ϕ5)220KV 侧母联断路器 KA U p I N N MAX 36.2220330033=⨯⨯==(3)查《电气工程电气设备手册》选定断路器 表3.2高压6SF 断路器的参数3.4.2隔离开关的选择（1）隔离开关与断路器相比，在额定电压、额定电流的选择是相同的。

（2）选择原则： 1.MAX N I I ≥ 2. U N ≥U SN（3）查《电气工程电气设备手册》选定隔离开关3.5电压互感器(1)一次回路额定电压和电流的选择原则：MAX N I I ≥ SN N U U ≥浇注式用于 3~35KV ，油浸式主要用于110KV 及以上，6SF 气体绝缘电压互感器一般为110KV 及以上与GIS 配套使用。

（2）查《电气工程电气设备手册》选定隔离开关3.6电流互感器的选择（1）一次回路额定电压和电流的选择原则：MAX N I I ≥SN N U U ≥发电机出口侧20KV 侧KA COS U P I N MAX 0697.185.020330005.1305.1=⨯⨯⨯==ϕ220KV 侧母线KA COS U P I N MAX 36.285.0220330005.1305.1=⨯⨯⨯==ϕ500KV 侧母线KA COS U P I N MAX 63.085.0500330005.1305.1=⨯⨯⨯==ϕ（2）查《电气工程电气设备手册》选定隔离开关3.7 母线的导体110KV 及以上高压配电装置，一般采用软导线。

当采用硬导线时，宜采用铝锰合金管型导体。

选择原则：为节约投资允许选择小于经济截面的导体，按经济电流密度选择的导体截面的允许电流还必须满足按导体长期发热允许电流选择的要求。

（1）按经济电流密度选择查阅《发电厂电气部分课程设计参考资料》得，最大负荷利用小时在5000以上，铝裸导体的经济电流密度J=0.9 220KV 侧 KA COS U P I N N MAX 945.185.0220360005.1305.1=⨯⨯⨯==ϕ经济截面 221609.01000945.1mm J I S MAX J =⨯== 500KV 侧KA COS U P I N N MAX 986.185.05003%)618003001800(05.1305.1=⨯⨯⨯--⨯==ϕ经济截面 222079.01000986.1mm J I S MAX J =⨯==查阅《电力工程电气设计手册》可知，没有满足导体截面小于经济截面要求的导体，则选择导体截面最小的导体。

选择结果：23800mm S = A I al 5720=(涂漆） （2）按导体长期发热允许电流选择查阅《发电厂电气部分》附表3可知K=0.72 均满足KA KI I al MAX 118.472.572.0=⨯=≤的要求。

第四章 方案优化方案的经济比较项目 （1）综合总投资元)1001(0aI I += （2） 运行期的年运行费用 )(21元I I A C ∂+∂+∆∂=' 其中：双绕组变压器)())((1)(00h KW S SQ K P n T Q K P n A MAX NK K ⋅∆+∆+∆+∆=∆τ三绕组变压器[MAX K K MAX K K Q K P Q K P nT Q K P n A 22211100)()(1)(ττ∆+∆+∆+∆+∆+∆=∆ ])()(333h KW Q K P MAX K K ⋅∆+∆+τ（3）抵偿年限法如果比较方案的产量不同，可用抵偿年限法用产品单位和单位成本进行比较。

抵偿年限法计算公式：2112C C I I T a '-'-=由于两种方案采用相同型号，相同数量的变压器，只能通过断路器数量来比较经济性。

1方案使用25个断路器，而2方案只用22个断路器，在经济上方案II 最优；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价。

一、可靠性：1方案中220KV 母线可靠性较高，无论是母线或者断路器检修都不至于部分线路停电；500KV 一台半断路器可靠性较高。

二、灵活性：2方案中500KV 母线在检修时基本无需操作，而方案II 中500KV 操作复杂，容易误操作。

通过定性分析和可靠性及经济计算，在技术上（可靠性、灵活性）1方案明显占优势，但在经济上则不如2方案。