发电厂课程设计

目 录

1 前言 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 2 2 对原始资料的分析 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 3 主接线方案的拟定 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 3

3.1 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 3.2 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 3.3 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 4 方案的经济比较 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 5 主接线最终方案的确定 -------------------------------------------------------------------------------------------- 8 6 结论 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 8 7 参考文献------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 9

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1 前言

电气主接线是发电厂电气设计的主要部分，它代表了发电厂或变电站高电压、大电流的电气部分主体结构，是构成电力系统的主要环节。它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护等诸多方面都有决定性的关系。

电气主接线的基本要求，包括可靠性，经济性和灵活性三方面。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。

主接线的形式包括为两类，其一，是有母线接线，如单母线接线、双母线接线等，其二，是无母线接线，如桥形接线、单元接线等。

设计主接线时，须因地制宜的综合分析各厂的容量、装机台数、负荷性质以及在系统中的地位等条件，依据国家有关和技术规范，正确确定主接线形式，合理选择变压器的容量和结构形式。再设计过程中，应对原始资料进行详尽的分析，对草拟的接线方式进行比较时，始终围绕着可靠性与经济性之间的协调，使主接线最终方案保证技术可靠、技术先进，同时又尽可能满足经济性的要求。

2 对原始资料的分析

设计的电厂为大、中型火电厂，总容量为2502300700MW占电力系统总容量的700(3500700)100%16.7%，超过了电力系统的检修备用容量8%~15%和事故备用容

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，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（如在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，在电力系统观众将主要承担基荷，因而设计该厂的主接线要着重考虑其可靠性。

当发电机负荷比重较大、出线回路较多时，发电机电压接线一般均采用有母线的接线方式容量大于50MW以上时，可采用双母线分段接线，并在母线分段处及电缆馈线上

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安装母线电抗器和出线电抗器电流，在满足地方负荷供电的情况下，对100MW及以上的发电机组多采用单元接线或扩大单元接线直接升高电压。

从负荷特点及电压等级可知，10.5kv电压上的地方负荷容量不大，共有十回电缆馈线，与50MW发电机的机端电压相等，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，拟采用带旁路母线接线形式为宜；500KV与系统有4回馈线，成强联系形式并送出本厂最大可能的电力为

700262117006%421MW。可见，该厂500KV的接线对可靠性要求应该很高。

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方案列出，进而以优化组合的方式组成最佳可比方案。

3.1 10kV电压级

鉴于出线回路比较多，且发电机的单机容量为50MW，远大于设计规程对选用单母线分段接线每段不宜超过12MW的规定，应确定为双母线分段接线形式两台50MW的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，有较大的短路电流，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的机组为供热式机组，年负荷小时数比较低，同时由于10KV电压最大负荷31MW，远小于发电机组的装机容量，即使在发电机检修或变压器检修的情况下，也可保证该电压等级负荷要求，因此10KV电压级和220KV电压级之间只设一台主变压器。

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图1 10KV电压级接线方式

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3.2 220kV电压级

对一个电厂而言，电气主接线在电厂设计时就根据机组容量、电厂规模及电厂在电力系统中的地位等，从供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展和扩建的可能性等方面，经综合比较后确定。它的接线方式能反映正常和事故情况下的供送电情况。电气主接线又称电气一次接线图。

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图2 220KV电压级电气主接线单母线分段带旁路的接线方式

3.3 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，有多种接线方式，可选用的方案有双母线带旁路接线，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。

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图3 500KV电压级电气主接线双母线带旁路接线图

根据以上分析、筛选、组合，可保留两种可能接线方案：方案I如图4所示；方案II为500kv侧采用双母线带旁路母线接线，220kv侧采用单母线分段带旁路母线接线，示意图类同。

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图4

4 方案的经济比较

采用最小费用法对拟定的两方案进行比较，相同的部分不参与比较，只对相异部分进行计算。计算内容包括一次投资和年运行费。

若方案一参与比较的部分的设备折算到施工年限的总投资为7000万元，年运行费用为1000万元，火电厂使用年限按25年计算，电力行业预期回报率i=0.1，则方案一的年

ni(1i)C/m1771万元 费用为ACImn1(1i)同理，在得到方案二的折算年总投资和年运行费用以后，可得到方案二的年费用为1800万元。所以方案一经济上占优势。

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5 主接线最终方案的确定

通常，经过经济比较计算，求得年费用最小方案者，即为经济上最优方案；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估，包括大型电厂、变电站对主接线可靠性若干指标的定量计算，最后确定最终方案。

通过分析和可靠性及经济计算，在技术上第I方案明显占优势，但在经济上则不如方案II.鉴于大、中型发电厂大机组应以可靠性和灵活性为主，所以经济综合分析，决定图4所示的方案I为最终方案。

6 结论

10KV电压级采用双母线分段接线方式，220KV电压级采用双母线带旁路接线。500KV电压级采用双母线带旁路接线。设计主接线时，须因地制宜的综合分析各厂的容量、装机台数、负荷性质以及在系统中的地位等条件，依据国家有关和技术规范，正确确定主接线形式，合理选择变压器的容量和结构形式。再设计过程中，应对原始资料进行详尽的分析，对草拟的接线方式进行比较时，始终围绕着可靠性与经济性之间的协调，使主接线最终方案保证技术可靠、技术先进，同时又尽可能满足经济性的要求。

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7 参考文献

[1]熊信银,朱永利.发电厂电气部分.3版.北京:中国电力出版社,2004. [2] 熊信银. 发电厂电气部分－4版. 北京：中国电力出版社，2009 [3]熊信银.发电机及电气系统.北京:中国电力出版社,2004 [4]熊信银.电气工程基础.武汉:华中科技大学出版社,2005.

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