发电厂课程设计

1前言

电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。它与电力系统、电厂动能参熟、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和布置，继电保护和控制方式都有较大的影响。因此，设计主接线必须结合电力系统和发电厂或变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理选择主接线方案。

本次设计是对某火力发电厂的主接线设计，根据原始资料及相关参数分析，考虑电气主接线的基本要求，进行方案的经济比较，电气主接线的形式的比较，进行正确的主接线设计，并计算一次投资和年运行费用。

2 原始资料分析

2.1 原始资料

某火力发电厂原始资料如下：装机4台，分别为供热式机组2 ⨯ 50MW（U N = 10.5kV），凝汽式机组2 ⨯ 200MW（U N = 15.75kV），厂用电率6.3%，机组年利用小时T max = 6500h。

系统规划部门提供的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（20 + 10 ⨯13/25=25.2）MW，最小负荷（15 + 10 ⨯13/25=20.2）MW，cosϕ = 0.8，电缆馈线10回；

(2) 220kV电压级最大负荷（250 + 10 ⨯13/25=255.2）MW，最小负荷（200 + 10 ⨯13/25=205.2）MW，cosϕ = 0.85，架空线5回；

(3) 500kV电压级与容量为3500MW的电力系统连接，系统归算到本电厂500kV母线上的电抗标么值x S* = 0.021（基准容量为100MV A），500kV架空线4回，备用线1回。

2.2 工程情况

设计电厂为大中型火电厂，其容量为2×50+2×200=500MW，占电力系统总容量500/（500+3500）×100％=12.5％，超过了事故备用容量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。一般，承担基荷为主的电厂年利用小时数在5000h以上；承担腰荷烦人发电厂在3000-5000h；承担峰荷的发电厂在3000h以下。设计内容中火力发电厂的年利用小时为6500>5000h。

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，在电力系统中主要承担基荷，从而该厂主接线设计应着重考虑其可靠性。发电厂的运行方式及年利用小时，都直接影响着主接线设计。

2.3 电力系统情况

电力系统情况包括电力系统近期及远景发展规划，发电厂在电力系统中的地理位置和容量位置和作用。从负荷特点和电压等级可知，10.5KV电压上的地方负荷容量不大，共有10回电缆馈线，与50MW发电机机端电压相等，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电压级出线回路数为5回，为保证检修出线断路器不致对该回路停电，拟采取带旁路母线接线形式为宜，500KV与系统有4回馈线，呈强联系形式并送出本厂最大可能的电力为500-16-200-500×6.3％=471.4MW。可见，该厂500KV级的接线对可靠性要求应很高。

3 主接线方案的拟定

根据对原始资料的分析，现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。鉴于出线回路多，且发电机单机容量为50MW，远大于有关设计规程对选用的单母线分段接线每段上不宜超过12MW的规定，应确定为双母线分段接线形式，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机组均接于10KV母线上，有较大短路电流，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 发电机组装机容量，即使在发电机检修或升压变压器检修的情况下，也可以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，只设一台主变压器。（2）220KV电压级。出线回路数大于4回，为使其出线断路器检修时不停电，应采用单母线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，其进线仅从10KV送来剩余容量2×50-100×6.3％-20=73.7MW，不能满足220KV最大负荷250MW的要求。为此，拟以一台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。

（3）500KV电压级。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，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。

因此，通过以上组合，共有4种可能的接线方案。

方案1为220kV侧采用双母线带旁路母线接线，500kV侧采用一台半断路器接线；

方案2为220kV侧采用单母线分段带旁路母线接线，500kV侧采用双母线带旁路母线接线；方案3为220kV侧采用双母线带旁路母线接线，500kV侧采用双母线带旁路母线接线；

方案4为220kV侧采用单母线分段带旁路母线接线，500kV侧采用一台半断路器接线。

通过筛选，分析，方案3所用的设备比其它几种的多，500kV采用双母线分段接线与一台半断路器接线相比，经济上也无优势，且占地面积大；而方案4中220kV侧采用单母线分段带旁路母线接线的可靠性与灵活性不够高，所以保留前两种可能的接线方案。