2600MW火电厂电气主接线方案初步设计毕业设计论文.docx

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2600MW火电厂电气主接线方案初步设计毕业设计论文

2×600MW火电厂电气主接线方案初步设计

摘要

电气主接线是发电厂、变电所电气设计的主要部分，也是构成电力系统的重要环节。

主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。

并且对电气设备的选择、配电装置的配备、继电器的保护和控制方向的拟定有较大的影响。

发电厂的主接线是保证电网的安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置选择、自动化水平和二次回路设计的原则和基础。

2×600MW火电机组目前已经是我国电力系统中的主力机组，由2×600MW机组为主的火力发电厂也属于我国电力系统的大型主力发电厂。

本设计讨论的是2×600MW火电厂电气主接线方案与设备布置，火电厂电气一次部分设计是电力工程设计的主要工作之一，设计的合理与否对于提高电力系统运行的可靠性、经济性具有重要意义。

它对发电厂内电气设备选择和布置，继电保护和自动装置的设计起到决定性作用。

设计详细说明了各种设备选择的基本的要求和依据。

在分析原始资料，确保供电可靠，调度灵活，满足各项技术要求的基础上，选择出一种与发电厂在系统中的地位和作用相适应的接线方式，接下来选择了主变压器，进行了短路计算，设备选择，设备校验，然后进行了设备布置方案的设计,绘制了主接线图、配电装置平面布置图、配电装置进（出）线断面图和配电装置配置图。

本设计注意了新技术和新型设备的应用，把握了当代设计新趋势。

本文本课题的设计内容主要完成2×600MW机组火力发电厂的电气主接线方案拟定、设备选型和装置布置的初步设计，同时还应考虑今后扩建的可能性，并采用CAD绘制指定的图纸。

通过对原始资料的分析，了解本厂的具体情况及其在系统申的地位，作用:

依据可靠性、灵活性、经济性，对电气主接线进行分析，从而选择最适合本厂情况的主扫线方案，为选择最适合的电器设备及继电保护装置进行了短路电流保护的配置及整定，从面满足可靠、灵敏、快速且有选择的要求。

关键词：

发电厂；电气主接线设计；短路计算；电气设备选择

2×600MW火电厂电气主接线方案与设备布置设计

THEDESIGNOFMAINELECTRICALWIRINGAND

LAYOUTINTHERMALPOWERPLANTOF2×600MW

ABSTRACT

Electricalwiringisthemainpowerplant,substationelectricaldesignofmainpart,butalsoconstituteanimportantpartofpowersystem.Themainconnectiontodeterminetheoverallpowersystemandpowerplants,substationsoperatingreliability,flexibilityandeconomyarecloselyrelated.Andthechoiceofelectricalequipment,powerdistributionequipment,relayprotectionequipmentandcontrolthedirectionofthedevelopmenthasagreatinfluence.Themainwiringofpowerplantistoensurethesafeandreliablenetwork,theeconomicoperationofthekey,isthechoiceofelectricalequipmentlayout,thelevelofautomationandthetwocircuitdesignprincipleandbasis.2*600MWunitisthemainunitsinthepowersystem,themainpowerplantoflargethermalpowerplantiscomposedof2*600MWunitsalsobelongtotheelectricpowersysteminchina.

Thisdesignisabout2*600MWthermalpowerplantelectricmainwiringschemeandequipmentlayout,designapartofpowerplantelectricisoneofthemainworkoftheelectricpowerengineeringdesign,thedesignisreasonableornotisveryimportantforimprovingthereliability,theeconomicaloperationofthepowersystem.Thepowerplantelectricalequipmentselectionandlayout,thedesignofrelayprotectionandautomaticdeviceplaysadecisiverole.Designdetailsthevariousequipmentselectionofbasicrequirementsandonthebasisof.Intheanalysisoftheoriginaldata,ensurereliablepowersupply,flexiblescheduling,meetallkindsoftechnicalrequirements,selecttheconnectionmodeandtheroleofapowerplantinthestatusofthesystemtoadapt,thenselectthemaintransformer,theshortcircuitcurrentcalculation,equipmentselection,equipmentcalibration,andthenthedesignofequipmentlayoutplanthemainwiringdiagram,drawing,powerdistributionequipment,powerdistributionequipmentlayoutinto（outof）thelinesectionandpowerdistributionequipmentconfigurationdiagram.Thedesignandapplicationofnewtechnologyandnewattentiontotheequipment,graspthenewtrendofcontemporarydesign.

Thepreliminarydesigndesigncontentofthistextresearchmainlydevelop,mainelectricalconnectionschemefor2*600MWunitsinthermalpowerplantequipment

2×600MW火电厂电气主接线方案与设备布置设计

selectionandarrangement,alsoshouldconsiderthepossibilityofexpansioninthefuture,andtheuseofCADdrawingthespecifieddrawing.Throughtheanalysisoftheoriginaldata,tounderstandthespecificsituationofthefactoryanditsroleinthesystem:

accordingtothestatus,applicationreliability,flexibilityandeconomy,themainelectricalwiringareanalyzed,soastoselectthemainsweeplineschemeismostsuitableforthefactory,theshortcircuitcurrentprotectionconfigurationandsettingforelectricalequipmentandtherelayprotectiondevicetoselectthemostsuitable,reliable,sensitive,fromthesurfacetomeettherequirementsoffastandselection.

Keywords:

Thermalpowerplant；Themainelectricalwiring；shortcircuitcalculation；equipmentselection

2×600MW火电厂电气主接线与设备布置方案设计

设计说明书

1电气主接线设计

1.1电气主接线

电气主接线既是电气设计的首要部分，又是构成电气系统的主要环节。

电气主接线是由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，故又称之电气主系统或一次接线。

主接线代表了发电厂电气部分的主体

结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，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、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。

因此，

主接线的正确合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方

可确定[5]。

1.1.1电气主接线的基本要求

1）运行的可靠性：

主接线系统应保证对用户供电的可靠性，特别是保证对重要负荷的供电。

2）运行的灵活性：

主接线系统应能灵活地适应各种工作情况，特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时，能够通过倒换开关的运行方式，做到调度灵活，不中断向用户的供电。

在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。

3）主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下，做到经济合理，尽量减少占地面积，节省投资[1]。

1.1.2电气主接线的设计原则

设计是工程建设的重要组成部分，是先进技术转化为生产力的组带。

合理的设计对工程建设的工期、质量、投资费用以及投产的运行安全和生产的经济效益起着决定性的作用。

设计的基本任务是，在工程建设中贯彻国家的基本建设方针和技术经济政策，做出切合实际，安全适用、技术先进、综合经济效益好的设计，有效地为电力建设服务。

（1）遵守国家得法律、法规，贯彻执行国家经济建设的方针、政策和基本建设程序，

特别应贯彻执行提高综合经济效益和促进技术进步的方针。

（2）要运用系统工程的方法从全局出发，正确处理中央与地方、工业与农业、沿海与内地、城市与乡村、远期与近期、平时与战时，技改与新建、生产与生活、安全与经济等方面的关系。

（3）要根据国家规范，标准与有关规定，结合工程的不同性质，不同要求，从国情出发，采用中等适用的技术，合理的确定设计标准，对生产工艺，主要设备和主体工程要做到可靠、适用、先进、对非生产性的建设，应坚持适用、经济，在可能条件下注意美观的原则。

（4）要实行资源的综合利用，要节约能源、水源、要保护环境，注意专业化和协作，节约用地，合理利用劳动力，产足于自力更生。

本设计发电厂为设计规模如下：

1）发电机和变压器采用单元接线。

2）220kV线路4回，另预留2回备用。

3）高压厂用电采用6kV。

4）低压厂用采用380/220V的三相四线。

1.2发电机电压级接线

发电机和变压器采用单元接线。

单元接线是大型机组广泛采用的接线形式。

发电机出口不装断路器，为调试方便可装隔离开关。

对220MW以上机组，发电机出口采用分相封闭母线，为减少开断点，亦可不装隔离开关，但应留可拆点。

以利于机组调试。

这种单元接线，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得选择出口断路器时受到制造条

件或价格高等原因造成的困难。

接线图如下图1.1所示。

图1.1发电机-双绕组变压器单元接线（采用封母闭线）

1.3220kV电气主接线

由于此发电厂为地区大型发电厂,考虑到为220kV高压配电装置接线且出线为4回，按《发电厂技术标准及规程规范》，首先要满足可靠性准则的要求，有两种可能接线方式：

单母线分段带旁路接线和双母线接线。

1.3.1单母线分段带旁路接线

其可靠性比单母线分段高，断路器经过长期运行或者开断一定次的短路电流之后，其机械性能和灭弧性能都会下降，必须进行检修以恢复其性能。

一般情况下，该回路必须停电才能检修。

设置旁路母线的唯一目的，就是可以不停电的检修任一台出线断路器，但旁路母线不能代替母线工作。

其极大的提高了可靠性，但这增加了一台旁路断路器的投资。

但旁路母线系统增加了许多设备，造价昂贵，运行复杂，只有在出线断路器不允许的情况下，才应设置旁路母线。

凡采用许多年内不需检修的SF6断路器时，可不装设

旁路母线[6]。

接线图如下图1.2所示。

图1.2单母线分段带有专用旁路母线接线

1.3.2双母线接线

此接线有两组母线，并且互为备用。

每一电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线连接。

两组母线之间的联络，通过母线联络断路器

来实现。

此接线停电的机会减小了，必需的停电时间缩短了，供电可靠、调度灵活、扩建方便、便于实验。

但当母线故障时，隔离开关作为倒换操作电器，使操作的及时性、

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快速性受到一定影响。

接线图如下图1.3所示。

图1.3双母线接线

综上所述：

从技术、经济及供电可靠性等多方面进行比较，此发电厂220kV电气主接线选择双母线接线方式。

电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节，主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择，配电装置配置，继电保护和控制方式的拟定有较大影响，本厂的电压等级为22OKV，对22OKV配电装置的接线方式应按发电厂在电力系统中的地位，负荷情况，出线回路数、设备特点、周围环境以及发电厂的规划容量等条件确定。

接在母线上的避雷器和电压互感器，宜用1组隔离开关，接在发电机、变压器引线或中性点上的避雷器可装设隔离开关。

当配电装置变化大且出线回路较多时，宜采用双母线或双母线分段的接线，有条件时22OKV配电装置也可采用一个半断路器接线。

采用单母线或双母线的1lOKV-220KV配电装置，当断路器为少油型或少油型式压缩空气时型时，除断路器有条件停电检修时，应设置旁路装置，当22OKV出线为4回及以上，宜采用专用旁路断路器的旁路母线。

1.46kV厂用电接线

按《发电厂技术标准及规程规范》，高压厂用电采用6kV，高压厂用电系统应采用单母线分段接线。

采取可靠的“按炉分段”的接线原则，每台锅炉由两段母线供电，两

段母线由同一台厂用变压器供电。

低压厂用母线采用单母线分段接线，即按炉分段。

且由于低压系统负荷较多，故采用动力与照明分开，分组供电。

单母线分段的特点如下：

单母线用分段断路器进行分段，当任一段母线或某一台母线隔离开关故障及检修时，自动或手动跳开分段断路器，仅有一半线路停电，另一段母线上的各回路仍可正常运行。

重要的负荷分别从两段母线上各引出一条供电线路，就保证了足够的供电可靠性，两段母线同时故障的概率较小，此接线还具有良好的灵活性、经济性，但当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期停电[1]。

接线图如下图1.4所示。

图1.4单母线分段接线

低压厂用采用380/220V的三相四线制系统。

厂用工作电源从主变压器的低压侧引接，供给本机组厂用负荷。

接线图如1.5所示。

图1.5厂用电源变压器低压侧引接

高压厂用启动（备用）电源经由启/备变压器从220kV母线上引接。

接线图如1.6

所示。

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图1.6从发电机电压母线上引接

低压厂用启动（备用）电源引自相应的高压厂用6kV母线段。

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2负荷计算及变压器选择

2.1厂用负荷计算

厂用电接线应保证厂用电的连续供应，使发电厂能安全满发，除满足正常运行安全、可靠、灵活、经济、先进等一般要求外，尚应满足如下要求。

1、接线方式和电源容量，应充分考虑厂用设备在正常、事故、检修、启动、停运等方式下的供电要求，并尽可能地使切换操作简单，使启动（备用）电源能迅速投入。

2、尽量缩小厂用电系统的故障影响范围，避免引起全场停电事故。

3、对200MW及以上大型机组，应设置足够通量的交流事故保安电源及电能质量指标合格的交流不间断供电装置。

4、充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别注意对公用厂用负荷的影响。

要方便过渡，减少改变接线和更换设备。

计算变压器的容量时，不但要统计变压器连接分段母线上实际所接电动机的台数和容量，还要考虑它们是经常工作的还是备用的，是连续运行的还是断续运行的。

为了计及这些不同的情况，选出既能满足负荷要求又不致容量过大的变压器，所以又提出按使用时间对负荷运行方式进行分类。

经常负荷是指每天都要使用的电动机；不经常负荷是指只在检修、事故或机炉起停期间使用的负荷；连续负荷是指每次连续运转2小时以上的负荷；短时负荷是指每次仅运转10~120min的负荷；断续负荷是指反复周期性地工作，其每一周期不超过10min的负荷[5]。

变压器母线分段上负荷计算原则如下：

1）经常连续运行的负荷应全部计入。

如吸风机、送风机、电动给水泵、循环水泵、凝结水泵、真空泵等电动机。

2）连续而不经常运行的负荷应计入。

如充电机、事故备用油泵、备用电动给水泵等电动机。

3）经常而断续运行的负荷亦应计入。

如疏水泵、空压机等电动机。

4）短时断续而又不经常运行的负荷一般不予计算。

如行车、电焊机等。

但在选择变压器时，变压器容量应留有适当裕度。

5）由同一台变压器供电的互为备用的设备，只计算同时运行的台数。

除了考虑所

接的负荷因素外，还应考虑：

自启动时的电压降；低压侧短路容量；再有一定的备用裕度[5]。

2.2主变台数、容量和型式的确定

接于发电机电压母线与升高电压母线之间的主变压器容量SN按下条件选择：

SN≈[∑PNG（1-Kp）/cosΦG-Pmin/cosΦ]/n（1-1）

在发电厂和变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。

主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。

它的确定除依据传递

容量基本原始资料外，还应根据电力系统5~10年发展规划、输送功率大小、馈线回路

数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。

如果变压器

容器选得过大、台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电能损耗，

设备未能充分发挥效益；若容量选的过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者

会满足不了变电所的需要，这在技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投资远大于

每千瓦变电设备的投资。

为此，在选择变电所主变压器时，应符合一些要求。

2.2.1主变压器台数的确定

对于单元接线的主变压器，因为它有两台发电机与系统联系紧密，故选用二台主变压器。

2.2.2主变压器容量的确定

主变压器容量的确定要求：

1主变压器容量一般按变电所建成后5~10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10~20年的负荷发展。

2根据变电所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器容量。

对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，有余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的70~80%。

SN0.7~0.8Smax/n1（MVA）

Smax—变电所最大负荷，MVA，n—变电所主变压器台数由于变电所最大负荷为130MVA，因此主变压器容量为：

SN（0.7～0.8）×130∕（2-1）=（91～104）（MVA）

在满足可靠性的前提下，结合经济性，选择容量为120MVA的主变压器。

。

2.2.3主变压器型式的选择

变压器的选择包括相数的选择、绕组数的选择、绕组联结租好的选择、调压方式和

中心点接地方式的选择。

1）相数的选择

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当不受运输条件限制时，在330kV及以下的发电厂均应选用三相变压器。

当发电厂

与系统连接的电压为220kV时，经过技术经济比较后，确定选用三相变压器、两台半容量三相变压器或单相变压器组。

对于单机容量为600MW、并直接升压到220kV的，宜选用三相变压器。

容量为600MW机组单元接线的主变压器和500KV电力系统中的主变压器应综合考虑运输和制造条件，经技术经济比较，可采用单相组成三相变压器。

采用单相变压器时，由于备用相一次性投资大，利用率不高，故应综合考虑系统要求、设备质量及按变压器故障率引起的停电损失费用等因素，确定是否装设备用相。

若确需装设，可按地区或同一电厂3~4组的单相变压器，合设一台备用考虑。

所以选用三相变压器[1]。

2）绕组数

绕组的形式主要有双绕组和三绕组。

发电厂以两种升高电压等级向用户供电或与系统连接时，可采用两台双绕组变压器或三绕组变压器。

规程上规定，机组容量为200M以上

的发电机采用发电机双绕组变压器单元接入系统，而两种升高电压级之间加装联络

变压器更为合理，故应采取双绕组变压器[1]。

3）绕组联接组号

在发电厂和和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波对电源的影响等因素，主变压器联接组号一般选用YNd11常规接线[1]。

4）调压方式

为了保证发电厂或变电所的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过变压器的分接开关切换，改变变压器高压绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。

切换方式有两种：

一种是不带电切换，称为无激磁调压，调压范围通常在±2×2.5%以内。

另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30%。

但由于有载调压变压器结构复杂，价格昂贵，只有在以下范围选用：

a、接于出力大的发电厂的主变压器，特别是潮流方向不固定，且要求变压器二次电压维持在一定水平时。

b、接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证供电质量，要求母线电压恒定时[1]。

通常，发电厂主变压器很少采用有载调压