火电厂（ 4×300MW ）电气主系统方案与设备配置初步设计

目 录 第1章 绪论 1 第2章 原始资料分析 2 2.1 原始资料 2 2.1.1 建设性质及规模 2 2.1.2 厂址概况 2 2.1.3 机组资料 2 2.1.4 电力系统接线简图 2 2.2 原始资料分析 3 第3章 电气主接线设计 4 3.1 电气主接线设计要求和原则 4 3.1.1 主接线的设计要求 4 3.1.2 主接线的设计原则 5 3.2 主接线的基本接线形式和主接线的拟定 5 3.3 主变压器的选择和发电机接入系统方式的选择 7 3.3.1 发电机接入母线原则 7 3.3.2 变压器的选择 8 3.4 中性点接地方式的讨论 8 第4章 厂用电系统 10 4.1 厂用电接线的设计原则和接线的形式 10 4.1.1 厂用电接线设计的原则和要求 10 4.1.2 厂用电压等级的确定 10 4.1.3 厂用电源的引接 11 4.1.4 备用电源的引接 11 4.1.5 厂用电接线的基本形式 12 4.2 厂用变压器的选择 13 4.2.1 厂用负荷的分类 13 4.2.2 厂用负荷的计算 13 4.2.3 厂用变压器容量的选择 15 4.2.4 6KV厂用工作变压器负荷计算及容量选择 15 第5章 短路电流计算 18 5.1 短路电流计算的要求和有关规定 18 5.2 计算过程说明 19 第6章 电气设备及导体的选择和校验 22 6.1 电气设备选择的一般条件 22 6.2 高压断路器的选择和校验 23 6.3 高压隔离开关的选择和校验 24 6.4 互感器的选择 25 6.5 避雷器的选择和校验 26 6.6 母线导体的选择 28 6.7 支柱绝缘子、穿墙套管的选择 29 第7章 配电装置设计 30 7.1 概述 30 7.2 配电装置选择 30 第8章 变压器的选择 31 第9章 短路电流计算 32 第10章 电气设备的选择和校验 40 10.1 高压断路器的选择和校验 40 10.2 隔离开关的选择和校验 41 10.3 互感器的选择和校验 41 10.4 高压熔断器的选择 42 10.5 避雷器的选择和校验 42 10.6 母线导体的选择 43 10.7 绝缘子和穿墙套管的选择 44 结束语 46 致 谢 47 参考文献 48 第3章 电气主接线设计 3.1 电气主接线设计要求和原则 3.1.1 主接线的设计要求 主接线是有高压电气设备通过连接线，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，故又称为一次接线或电气主接线。主接线代表了发电厂或变电所电气部分主体结构，是电力系统网络的重要组成部分。它直接影响运行的可靠性、灵活性，并对电器选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟订都有决定性的作用。对电气主接线的基本要求，概括地说包括可靠性、灵活性和经济性三方面。 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线最基本的要求。分析和评估主接线可靠性通常应从以下几个方面综合考虑： （1） 发电厂在电力系统中的地位和作用 （2） 发电厂接入电力系统的方式 （3） 发电厂的运行方式和负荷性质 （4） 设备 的可靠程度影响主接线的可靠性 （5） 长期运行经验的积累是提高可靠性的重要条件 对于单机容量在300MW及以上的发电厂，可靠性准则建议如下： 任何断路器检修，不得影响对用户的供电 任一进、出线断路器故障，不应切除一台以上机组和相应的线路 任一台断路器检修或另一台断路器故障相重合时，以及分段或母联断路器故障时，都不应切除两台以上机组和相应线路 在保证系统稳定和发电厂不致全停的条件下，允许切除两台以上300MW机组 2、灵活性 主接线应满足调度、检修及扩建时的灵活性： （1） 调度时，应可以灵活地切除或投入发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求 （2） 检修时，可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网络运行和对用户的供电 （3） 扩建时，可以容易的从初期接线过度到最终接线，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组，变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建量最少 3、经济性 主接线在满足可靠性和灵活性要求的前提下应做到经济合理，具体表现在以下几个方面： （1） 投资省 A、主接线应力求简单，以节省电气设备的数量，减低投资；B、能让继电保护和二次回路不过于复杂，以利于运行和节约二次设备及控制电缆投资；C、要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备和轻型电器 （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） 电能损失少 经济合理地选择主变压器的种类、容量、数量，要避免两次变压而造成的电能损失 3.1.2 主接线的设计原则 电气主接线的设计原则是以设计任务书为依据，以国家经济方针、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，尽可能地节约投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性，坚持可靠、先进、经济、美观的原则。 大中型电厂的电压等级不宜多于三级，一般情况下升高电压1-3级 电气参数 A、最小负荷为最大负荷的60-70% B、负荷的同时率，110KV及以下取85-90%，大型企业取90-100% C、负荷的功率因数综合负荷取80%，大型冶金企业取95% D、厂用率：凝汽机组取5-8%，热电厂取8-13%，水电厂取0.5-1% 3.2 主接线的基本接线形式和主接线的拟定 主接线的基本形式就是主要电气设备的连接方式，概括说有两种：有汇流母线的和无汇流母线的接线方式。 在进出线较多时，为便于电能的汇集和分配，采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建。无汇流母线的接线使用开关电器较少，占地面积少，只适用于进出线回路少，不再扩建的发电厂和变电所，本电厂共4台300MW机组，出线有六回，因此考虑有汇流母线的接线方式。 有汇流母线的接线方式有：单母线接线、单母线分段、双母线接线、双母线分段、双母线带旁路、双母线分段带旁路、一台半接线，变压器组接线和3-5角型接线。 旁路母线设置的原则：110KV及以上高压配电装置中，因为电压等级高，输送功率大，停电影响大，同时高压断路器每台检修通常都需5～7天的较长时间，因此不允许因检修断路器而长期停电，故设置旁路母线，从而使检修与它相连的任一回路的断路器时，该回路便可以不停电，提高了供电的可靠性，鉴于本厂的实际情况，要求主接线有高可靠性，可以考虑以下几种接线： 双母线带旁路 优点：A、供电可靠通过两组母线隔离开关的倒换操作可轮流检修一组母线而不致供电中断，又因为带有旁路，检修出线断路器时可以不停止供电；B、调度灵活：各个电源和各回路负荷可以任意分配到一组母线上，能灵活的适应各种运行方式和潮流变化；C、扩建方便，可以向双母线左右任一方向扩建 缺点：当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器之用，容易误操作。为了防止隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 适用范围：在系统中居重要地位，出线回路数四回及以上时。 双母线分段带旁路（或带旁路隔离开关）接线 超高压配电装置可靠性要求高，为限制故障范围，当进出线6回及以上时一般采用此种接线。 当一段母线故障或连在母线上的进出线断路器故障时，停电范围为三分之一，而当一段母线故障合并分段或母联断路器拒动时停电范围为三分之二。 采用分段时，应注意分段后母线的保护的复杂性。 比双母线带旁路多用了两台断路器，增加了投资。 隔离开关作为倒换操作母线用时，比双母线带旁路更容易产生误操作。 一台半断路器接线 有高度的可靠性：发生母线故障时，只跳开与母线相连的断路器而不终止回路供电，与母线相连的断路器故障或检修时也可不终止供电。 运行调度灵活：正常时两组母线和所有断路器都投入工作，从而形成多环供电，运行调度灵活。 操作检修方便：隔离开关仅供检修时用，避免了将隔离开关作操作用时的倒闸操作；检修断路器时，不需带旁路的倒闸操作；检修母线时，回路不需要切换。 继电保护及二次回路复杂。 投资过高，经济性差，在该设计中比双母线带旁路多用了三台断路器。 综上所述，通过主接线各种基本接线形式的分析，结合本电厂的实际情况， 对其主接线的可靠性和灵活性要求都很高，兼顾经济性，采用双母线带旁路接线， 装有专用旁路断路器，这样可以用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电，考虑到单机容量达到300MW的大型机组停运对系统影响很大，故在变压器进线回路中也接入旁路母线；http://www.biyezuopin.vip/onews.asp?id=11992若采用一台半断路器，就会有一串中接两条出线，在母线故障时，会使两条出线都停电。

接线图见下图：