火力发电厂电气一次部分设计方案(参考)

4×200MW火力发电厂电气一次部分设计Design of 4x200MWThermal Power Plant Primary System学生姓名：专业班级：指导教师：职称：起止日期：摘要由发电、配电、输电、变电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。

它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。

火力本文主要完成了电气主接线的方案设计及其经济型分析，主要电气设备的选择，包括主变压器的容量计算。

在发电厂短路电流计算的基础上，进行配电装置的选型方案的设计。

回路。

在火力发电厂电气部分设计中，一次回路的设计是主体，它是保证供电可靠性、经济性和电能质量的关键，并直接影响着电气部分的投资。

本文主要完成了电气主接线的方案设计及其经济型分析，主要电气设备的选择，包括主变压器的容量计算。

在发电厂短路电流计算的基础上，进行配电装置的选型方案的设计。

关键词：发电厂；电气主接线；电气设备目录摘要II第1章绪论01.1 电力工业的发展简况01.2 发电厂预设规模01.3 发电厂接入系统的原则1第2章电气主接线设计22.1 概述22.1.1 电气主接线设计的基本要求22.1.2 220kV电压等级常用接线方式22.2 拟定可行的主接线方案32.2.1 方案一32.2.2 方案二32.2.3 方案的比较与选定42.3 变压器的选型4第3章火电厂厂用电接线的选择53.1 概述53.1.1 方案的比较与选定53.1.2 厂用电的电压等级53.1.3 厂用电系统中性点接地方式53.1.4 厂用电源及其引接73.2 厂用电系统的设计及确定7第4章短路电流的计算94.1 概述94.2 短路电流计算条件94.2.1 短路计算的基本假定94.2.2 短路计算的一般规定104.3 短路计算104.3.1 画等值网络图104.3.2 化简等值网络图，求短路电流124.3.3 短路计算结果19第5章电气设备的选择与校验205.1 电气设备选择的概述205.1.1 一般原则205.1.2 有关的几项规定205.1.3 按额定电压选择的要求215.1.4 按额定电流选择的要求215.1.5 短路热稳定校验的要求215.1.6 校验动稳定校验的要求215.2 电气设备的选择与校验215.2.1 回路最大持续工作电流的确定215.2.2 高压断路器的选择与校验225.2.3 隔离开关的选择与校验245.2.4 导体的选择与校验25结论29参考文献29致谢30第1章 绪 论由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。

它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置<主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。

由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费平衡。

因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。

据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。

1.1 电力工业的发展简况随着我国电力事业迅猛发展，工程规模在不断扩大，所采用的电气设备在不断更新换代。

通过具体实践摸索及不断总结、积累和丰富了很多宝贵的运行经验和设计经验。

自九十年代起，我国陆续修订了所有的规程和规范，电气标准全面向IEC 标准靠拢，并等效地被采用。

从1982年起，分十几批淘汰了大量的落后机电产品，多次整顿生产秩序，加强了对电气产品的质量管理，努力缩小了发达国家的差距，引进和开发了具有国际先进水平的电气设备。

二十多年来我们无论是在设计标准、设计依据和设计方法上，还是在设计所选用的先进技术和设备上都有了腾飞性的发展。

随着对大中型水电站推广“无人值班、少人值守”的运行方式，电站的自动化水平越来越高，要更广泛地采用高水准的设备，相应地对厂用电系统设计和厂用设备选型上也提出了更高的要求。

1.2 发电厂预设规模1．厂址简况：本厂为坑口电厂，所有燃料由煤矿直接供给。

电厂生产的电能除用于厂用外，全部220kV 线路送入周边系统。

厂区地势较不平坦，地质条件好，有新的公路、铁路通向矿区，交通方便。

厂址附近有大河通过，水量丰富，冻土层 1.5M 深，覆冰厚10mm ；最大风速20m/s ；年平均温度+6℃，最高气温+38℃，最低气温-36℃，土壤电阻率>500m ⋅Ω。

2．机组参数：锅炉：4⨯HG-670/140-1汽机：2⨯N200-130/535/535发电机：4 QFQS-200-23．电力系统接线图，如图1-1。

图1-1 电力系统接线图1.3 发电厂接入系统的原则在拟定发电厂接入系统的方案时，应明确该厂规划装机容量、单机容量、送电方向、功率、供电距离及在电力系统中的地位和作用，对于不同规模的发电厂及发电机组，应根据在系统中的地位，接入相应电压等级的电力网。

在负荷中心的中小发电厂，在发电机端设立母线，发电机经母线及升压变压器接入系统；对远离负荷中心的火力发电厂，应直接接入高压主网。

单机容量为100~125MW的机组，当系统有稳定性要求时，应直接升压接入220kV电力网；单机容量为500MW及以上的机组，一般直接升压接入500kV电力网[1]。

本次设计中要求将电厂生产的电能除厂用电外，全部送入系统，根据发电厂接入系统的原则，预设4台发电机组全部升压接入220kV电力网。

第2章电气主接线设计2.1 概述2.1.1 电气主接线设计的基本要求电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，它反映各设备的作用、连接方式和回路的相互关系。

所以，它的设计直接关系到全厂电气设备的选择、配电装置的布置，继电保护、自动装置和控制方式的确定，对电力系统的安全、经济运行起着决定的作用。

概括地说包括以下五个方面：[2]1．可靠性；2．灵活性；3．经济性；4．操作应尽可能简单、方便；5．应具有扩建的可能性；2.1.2 220kV电压等级常用接线方式220kV电压级常用接线方式及适用范围总结见表2-1。

表2-1 220kV电压级常用接线方式及适用范围2.2 拟定可行的主接线方案2.2.1 方案一采用双母线分段接线方式，将双回路分别接于不同的母线段上，可缩小母线故障的影响范围，主接线形式见图2-1。

图2-1 方案一接线图2.2.2 方案二采用双母线接线，断路器采用高可靠性的SF断路器。

主接线形式见图2-2。

6图2-2 方案二接线图2.2.3 方案的比较与选定1．可靠性方案一将双回路分别接于不同的母线段上，保证了系统的供电可靠性，减小了停电的几率，缩小了母线的故障范围。

方案二可以通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至使供电中断。

在检修任意线路断路器时，该回路需短时停电。

断路器采用6SF 断路器，检修周期长，不需要经常检修减小了断路器检修停电的几率。

通过对比可见，可靠性方面方案一的可行性稍高于方案二。

2．经济性方案一多装了价高的断路器及隔离开关，投资增大，占地面积增加。

方案二设备相对少，投资小，年费用小，占地面积相对较小。

通过对比可见，经济性方面方案二的可行性明显优于方案一。

通过对实际情况的分析，方案二在可靠性上略低于方案一，但断路器采用SF6断路器，它的检修周期长，不需要经常检修。

这样就可以减小了断路器检修停电的几率。

在经济性上，方案二明显高于方案一，因而综合考虑选择方案二。

2.3 变压器的选型主变压器在电气设备投资中所占比例较大，同时与之相适应的配电装置，特别是大容量、高电压的配电装置的投资也很大。

因此，主变压器的选择对发电厂、变电所的技术性影响很大。

本次设计中变压器均为单元接线形式，单元接线时变压器容量应按发电机的额度容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度来确定。

GNG N cos )-1(1.1Φ=P K P S <2-1） 式中NG P —发电机容量，为200MW ； N S —通过主变的容量；P K —厂用电，为8%；G cos Φ—发电机的额定功率，为0.85。

发电机的额定容量为200MW ，扣除厂用电后经过变压器的容量为：MV A 12.23885.0)08.0-1(2001.1cos )-1(1.1G P NG N =⨯=Φ=K P S 选定三相风冷自然循环双绕组无励磁调压变压器，型号为：SF 10-240，参数为2400002422 2.5%/15.75-±⨯。

第3章火电厂厂用电接线的选择3.1 概述发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量由电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备和输煤、碎煤、除灰、除尘及水处理等辅助设备的运行。

这些电动机及全场的运行、操作、实验、检修、照明等用电设备等都属于厂用负荷。

总的耗电量，统称为厂用电。

厂用电的可靠性，对电力系统的安全运行非常重要。

提高厂用电可靠性的目的，是使发电厂长期无故障运行，不致因厂用电局部故障而被迫停机，为此必须认真考虑合理厂用供电电源的取得方式、工作电源和接线方式。

3.1.1 方案的比较与选定发电厂厂用电系统接线通常采用单母线分段接线形式，并多以成套配电装置接受和分配电能。

火电厂的厂用负荷容量较大，分布面较广。

其用电量约占厂用电量的60%以上。

为了保证厂用电系统的供电可靠性与经济性，且便于灵活调度，一般都采用“安炉分段”的接线原则，厂用负荷在各段上应尽量分配平均，且符合生产程序要求。

全厂公用性负荷应适当集中，可设立公用厂用母线段低压380/220V厂用电的接线，对于大型火电厂，一般宜采用单母线分段接线，即按炉分段，对于中小型电厂，则根据工程具体情况，厂用低压负荷的大小和重要程度，全厂可只分2—3段，仍采用低压成套配电装置供电[3]。

本次设计中装机容量为4×200MW，属于大中型发电厂，依据上述原则，确定厂用电接线形式采用单母线分段接线，按炉分段。

3.1.2 厂用电的电压等级发电厂中一般采用的低压供电网络电压为380/220V；高压供电网路电压有3、6、10kV。

为了简化厂用电接线，且使运行维护方便，电压等级不宜过多。

对于火电厂当发电机容量在60MW及以下，发电机电压为10.5kV时，可采用3kV作为厂用高电压；当发电机容量在100—300MW时，宜选用6kV作为厂用高电压；当发电机容量在300MW以上时可采用3kV、10kV两种电压[5]。

本次设计单机容量为200MW，因此采用6kV作为厂用高压供电网路，380/220V作为厂用低压供电网络。

3.1.3 厂用电系统中性点接地方式高压厂用电系统及低压厂用电系统的中性点接地方式及其特点、适用范围详见表3-1。