大中型火力发电厂大学本科方案设计书

本科毕业论文（设计）第1页第一章电气主接线设计1.1 概述1.1.1 电气主接线在电厂中的重要意义电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。

它反映各设备的作用、连接方式和回路间的互相关系。

发电厂电气主接线的确定与机组容量、电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式等的拟定有着密切的关系。

主接线设计是否合理，不仅关系到电厂的安全经济运行，也关系到整个电力系统的安全、灵活和经济运行。

电厂容量越大，在系统中的地位越重要，则影响越大。

因此，发电厂电气主接线的设计，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,合理的选择主接线方案。

并满足安全可靠、运行灵活、检修方便，远景发展等要求。

1.2电气主接线方案确定1.2.1电气主接线设计的原则电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针政策、技术规定、标准为准绳，结合工程设计情况，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，尽可能的地节省投资，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、适用、经济、美观的原则。

1.2.2 电气主接线的要求对电气主接线的基本要求主要包括：可靠性、灵活性、经济性、扩建的可能性四个方面。

1．运行的可靠性对于一般技术系统来说，可靠性是指一个元件、一个系统在规定的时间内及一定条件下完成预定功能的能力。

电气主接线属可修复系统，其可靠性用可靠度表示，即主接线无故障工作时间的比例。

本科毕业论文（设计）第2页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线最基本的要求。

停电不仅使国民经济造成损失，而且对国民经济各个部门带来的损失更加严重，往往比少发电能的价值大几十倍，甚至导致人身伤亡、设备损坏、产品报废、城市生活混乱等经济损失和政治影响，更是难以估量。

因此，主接线的形式必须保证供电可靠。

因事故被迫中断供电的机会越少，影响范围越小，停电时间越短，主接线的可靠程度就越高，分析和评估主接线可靠性通常应从以下几方面综合考虑：1）发电厂在电力系统中的地位和作用。

2）发电厂的运行方式及负荷性质。

3）发电厂接入电力系统的方式。

4）设备的可靠程度直接影响着主接线的可靠性。

2．调度的灵活性电气主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。

具体包括以下几方面：1）操作的方便性。

电气主接线应该在满足可靠性的条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不至在操作过程中出差错。

2）调度的灵活性。

电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式，并且在发生事故时，要能尽快地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不至过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。

3）扩建的方便性。

对将来要扩建的发电厂和变电站，其主接线必须具有扩建的方便性。

尤其是火电厂，在设计主接线时应留有发展扩建的余地。

设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑从初期接线过渡到最终接线的可能和分析阶段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最少。

4）检修安全性。

应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。

3．运行的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。

通常设计时应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。

经济性主要从以下几方面考虑：1）节省一次投资。

主接线力求简单，以节省电气设备的投资，要能使继电保护和二次回路不过于复杂，节省二次设备和控制电缆，要能限制短路电流，以便选择廉价的电气本科毕业论文（设计）第3页设备和轻型设备。

2）占地面积少。

主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。

3）年运行费用小。

年运行费用包括电能损耗费用、折旧及大修费用、日常小修维护费用。

其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的形式、容量、台数及避免两次变压而增加电能损耗，后两项主要决定于工程综合投资。

4. 扩建的可能性根据电力系统发展需要，往往对已投产的发电厂或变电站进行扩建。

尤其是火电厂，从发电机、变压器一直到馈线回路数均有可能扩建。

所以，在设计主接线时应留有发挥扩建的余地，适应电力负荷增长的需要。

1.2.3 原始资料分析：1. 凝汽式发电机规模（1）某地区根据西电东送要求，拟在该地区新建一座装机容量为4*300MW（凝汽式火力发电厂）机组型号为：QFSN-300-2.额定功率为300MW,额定电压为20kV，额定功率因数为0.85。

该厂为坑口电厂，附有大量煤厂，海拔高为1500米以下，水源，灰场和交通等符合要求。

（2）机组年利用小时数Tmax=6500h/a。

（3）气象条件，发电厂所在地最高温度为37度，年平均温度为25度，最低温度为-7度，气象条件一般无特殊要求。

（4）厂用电率为5.67%。

2. 电力负荷与电力系统情况。

（1）本期工程一次建成，电厂建成后除厂用电外，全部电能送往系统，根据系统规划，N-Y电厂采用500kV电压等接入系统，500kV出线4回，本期工程出线2回至A-S电厂，预留2回备用。

电力系统容量为14908MW，当取基准容量为1000MVA时，系统将规算到500kV母线上X*s=0.089t=0.1s.（2）发电机出口主保护动作时间取pr本科毕业论文（设计）第4页1.2.4 接线方案拟定在对原始资料分析的基础上，结合对电气主接线的可靠性、灵活性、经济性等的基本要求，综合考虑，在满足技术、经济政策的前提下，力争使其为技术先进，供电安全可靠，经济合理的主接线方案。

发电、供电可靠性是发电厂生产的首要问题，主接线的设计，首先应满足其满发、满供，同时尽量减少传输能量损失，保证供电连续性。

为此，对大型发电厂主接线可靠性，应满足以下要求：1. 断路检修，是否影响连续供电。

2. 线路、断路器或母线故障，以及在母线检修时，造成馈线停运的回路数多少和停电时间的长短，能否满足负荷对供电的要求。

3. 该厂有无全厂停电的可能。

4. 大型机组突然停电对电力系统稳定运行的影响与产生的后果等因素。

因此，该厂由500kV电压等级接入系统，为保证其可靠性，采用一台半断路器接线方案较好。

据系统规划，本电厂建设规模为装机容量4×300MW，采用500KV电压等级向系统输送电力。

共出线四回，本期工程出线二回至A-S.预留两回备用。

本次设计共拟定了两个方案：方案一：500KV配电装置采用一台半断路器接线，每台机组以发电机-变压器组的形势接入500KV配电装置，各回路线路接入500KV配电装置的另一侧。

四台机组和四回线路形成四个串的接线，每个串上有三台断路器（本期500KV配电装置建设两个全串和两个不完全串）方案二：500KV配电装置采用双母线三分段接线，每台机组以发电机-变压器组的形式接入500KV配电装置，各回路线路接入500KV配电装置的另一侧。

四台机组和四回线路形成四进四出的双母线三分段接线（本期工程为四进二出），为检修运行方便，在其中一段母线上用刀闸进行分段。

正常运行时，应尽量将四进四出共八个元件均分接在各段母线上。

供电可靠性是对电气主接线的基本要求，下面就将各种故障情况下的停电范围对以上两本科毕业论文（设计）第5页个方案进行比较：表1.1 一台半断路器接线故障及其停电范围本科毕业论文（设计）第6页图1.1一台半断路器主接线图表1.2 双母线三分段接线及其故障停电范围图1. 2双母线三分段接线主接线图从以上分析可得出如下结论：(1)一台半断路器接线故障范围最大的停电百分比是25%，发生在一串的中间断路器故障时。

(2)双母线三分段接线故障范围最大的停电百分比是100%，发生在一段母线检修期间又发生母联断路器故障时。

(3)二种主接线相比较，可明显看出，一台半断路器接线的可靠性优于双母线三分段接线。

本科毕业论文（设计）第8页1．两个方案的技术经济比较从下表可以看出，技术经济的各项指标中，第二方案具有明显的优越性。

从上表可以看出，从技术经济考虑第一方案比较好一台半断路器接线方案，每一个发变组单独接到500KV母线上，运行较为灵活，系本科毕业论文（设计）第9页统所需的设备比较少，并且该接线在国内有较熟的运行经验，运行单位较为易接受。

双母三分段接线，该接线在国内尤其是在220KV电压等级中被大量采用，运行经验较为丰富，特别是二次继电器保护方面更是如此，但是在投资费用、可靠性、运行、检修方便、都不及一个半断路器接线。

1.2.5可靠性计算可靠性是指系统、设备在规定的条件下和预定的时间内，完成规定功率的效率。

随着系统工程学的兴起，可靠性理论及其应用的迅速发展，对大型发电厂或变电所电气主接线设计时不能只凭借设计和运行人员的经验判断，做出决策，必须用定量计算的方法、制定出能够反映其可靠性性能的指标，来衡量主接线完成功能或丧失功能的判据，使主接线的设计与运行建立在更加科学的基础上。

一般设备或系统可分为不可修复和可修复两大类。

如果设备或系统运行一段时间发生故障后，经过检修就能恢复到原来的工作性能，设备或系统称为可恢复设备或系统；否则，就称为不可恢复设备或系统。

电气主接线由发电机，变压器、开关电器，母线等设备组成的系统，大部分元件是可修复的。

所以，主接线属于可修复系统。

对不可修复的系统的可靠性指标通常采用可靠度。

这是指设备或系统在预定时间内，没有发生故障这一事件的概率。

对可修复系统，由于它在故障后还可以通过修理，重新投入工作，所以除计及故障的概率外，还要记及故障后修复的概率和修复后继续工作的概率。

因此，称可修复系统的可靠性指标为可用度，即定义为“可修复系统在长期运行时间中，处于或准备处于工作中的时间所占的比例”，实际上仍是一个时间概率量。

利用概率量来反映其可靠性，实际上是根据各种可能性的均值和几率来对未来的随机时间进行预测，不可能用确切的量来表明。

主接线的可靠性计算，必须基于各种设备元件的可靠性基础数据来采用合理的计算方法。

作为设备可靠性的基础资料，如设备的故障率λ（t），修复率μ（t），平均工作时间，平均停运时间以及检修时间和周期等都应来自长期运行实践的资料积累，且应符合生产设备的现状，所谓故障率，定义为单位时间（如一年）内设备发生故障而停运的次数。

对于可修复设备，由于存在状态转移特性，通常把设备由于运行状态向停运状态的转移概率密度称为故障率λ（t）。

相反，将设备从停运状态经过检修后，转向运行状态的的转移概率密度称为修复系数μ（t），也就是在单位时间内完成修理的瞬时概率。

本科毕业论文（设计） 第10页 他表示设备修复能力的指标。

电气主接线包含着许多相互连接的设备元件，其可靠性分析比较复杂。