火力发电厂电气主接线课程设计.docx
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火力发电厂电气主接线课程设计
前言
电气主接线代表了发电厂和变压所高电压、大电流的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。
它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性。
对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。
本火电厂电气主接线主要从可靠性、灵活性、经济性三方面综合考虑并设计。
可靠性包括：
发电厂和变电所在电力系统中的地位；负荷性质和类别；设备的制造水平；长期运行实际经验。
灵活性包括：
操作的方便性；调度的方便性；扩建的方便性。
经济性包括：
节省投资；降低损耗等。
综合以上三方面的考虑展开火电厂电气主接线的设计，并对设计进行可行性分析，得出结论：
本设计适合实际应用。
1对原始资料的分析
火力发电厂共有两台50MW的供热式机组，两台300MW的凝汽式机组。
所以Pmax=700MW；机组年利用小时Tmax=6500h。
设计电厂容量:
2*50+2*300=700MW；
占系统总容量700/（3500+700）*100%=16.7%；
超过系统检修备用容量8%-15%和事故备用容量10%的限额。
说明该厂在系统中的作用和地位至关重要。
由于年利用小时数为6500h>5000h,远大于电力系统发电机组的平均最大负荷利用小时数。
该电厂在电力系统中将主要承担基荷，从而在设计电气主接线时务必侧重考虑可能性。
10.5KV电压级：
地方负荷容量最大为25.35MW，共有10回电缆馈线，与50MW发电机端电压相等，宜采用直馈线。
220KV电压级：
出线回路为5回，为保证检修出线断路器不致对该回路停电，宜采用带旁路母线接线方式。
500KV电压级：
与系统有4回馈线，最大可能输送的电力为700-15-200-700*6%=443MW。
500KV电压级的界限可靠性要求相当高。
2主接线方案的拟定
2.110.5kV电压级
根据设计规程规定：
当每段母线超过24MW时应采用双母线分段式接线方式。
利用断路器将双母线中的一组母线分为W1和W2两段，在分段处装有电抗器，另一组母线不分段。
2台供热式机组输出的电能分别经断路器和隔离开关连接至10.5KV的母线上。
10.5KV设计11回出线。
其中10回为额定电压10.5KV的负荷供电，1回线路接升压变压器连接至220KV母线进线端为220KV母线W4、W5，将剩余功率通过主变压器送往电压220KV。
2.2220kV电压级
出线回路数大于4回，为使其出线断路器检修时不停电，宜采用双母线带旁路接线或单母线分段式接线。
计算从10KV送来的剩余容量：
2*50-[（20+10*14/26）+2*50*6%]=68.62MW<250MW，不能满足220KV最大负荷250MV的要求。
拟定1台300MW机组按发电机-变压器单元接线形式接至220KV母线上。
由联络变压器与500KV接线连接，相互交换功率。
方案I:
220KV母线采用双母线带旁路接线方式。
300MW的凝汽式发电机采用发电机-变压器的接线方式，由变压器高压侧引出线连接至220kv母线上。
出线端共接线路6回，其中1回线路连接变压器接至500KV母线。
其余5回线路连接电抗器并为额定电压220KV的负荷供电。
方案II:
220KV母线采用单母线分段式接线方式。
出线方式与方案I相同。
2.3500kV电压级
500KV负荷容量大，为保证可靠性，有多种接线形式，经分析拟定两种接线方案。
将一台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。
方案I：
500KV采用双母线四分段带专用旁路母线接线方式。
出线5回，4回供电1回备用。
方案II：
500KV采用一台半断路器接线方式。
综上，拟定的方案一共有4种：
方案I：
10.5KV采用双母线分段式接线；220KV母线采用双母线带旁路接线方式；500KV双母线四分段带专用旁路母线接线方式。
火力发电厂电气主接线方案I设计图
方案II：
10.5KV采用双母线分段式接线；220KV母线采用单母线分段带旁路式接线方式；500KV一台半断路器接线方式。
火力发电厂电气主接线方案II设计图
方案III:
10.5KV采用双母线分段式接线；220KV母线采用双母线带旁路接线方式；500KV一台半断路器接线方式。
火力发电厂电气主接线方案III设计图
方案IV：
10.5KV采用双母线分段式接线；220KV母线采用单母线分段带旁路式接线方式；500KV双母线四分段带专用旁路母线接线方式。
火力发电厂电气主接线方案IV设计图
3方案的经济比较
3.1计算一次投资
该项目取变压器500万；500KV断路器100万；220KV断路器40万；10.5KV断路器5万；500KV隔离开关20万；220KV隔离开关8万；10.5KV隔离开关1万。
设备总投资I0=I（变压器）+I（断路器）+I（隔离开关）
综合总投资I=I0（1+α/100）
α为明显的附加费用比例系数取90
四种方案一次投资统计表
方案
断路器
隔离开关
变压器
设备总投资Io
设备综合总投资
方案
I
10.5KV
16
47
4
4543
8631.7
220KV
11
32
500KV
11
31
方案II
10.5KV
16
47
4
4567
8677.3
220KV
11
25
500KV
12
30
方案III
10.5KV
16
47
4
4623
8783.7
220KV
11
32
500KV
12
30
方案IV
10.5KV
16
47
4
4487
8525.3
220KV
11
25
500KV
11
31
3.2计算年运行费
运行期年运行费C=α1*I+α2*I
α1为检修维护费率取0.03
α2为折旧费率取0.05
四种方案年运行费统计表
方案
设备综合总投资
年运行费
方案I
8631.7
690.536
方案II
8677.3
694.184
方案III
8783.7
702.696
方案IV
8525.3
682.024
由以上两个表格分析可以看出，四个方案的投资金额从大到小依次是：
方案III、方案II、方案I、方案IV。
相应的经济性由高到低排列：
方案IV>方案I>方案II>方案III。
会根据以上数据表明，各个方案的一次投资和运行费差距很小，从经济方面分析，四个方案都可行。
4主接线最终方案的确定
4.1方案的可靠性比较
10.5KV侧：
4个方案均采用双母线分段式接线。
200KV侧：
方案I：
220KV母线采用双母线带旁路接线方式。
可靠性极高，故障率低的变压器的出口不装断路器，投资较省，整个线路具有相当高的灵活性，当双母线的两组母线同时工作时，通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，当母联断路器断开后，变电所负荷可同时接在母线或副母线上运行，当母线故障或检修时，将隔离开关运行倒闸操作，容易发生误操作。
方案II:
220KV母线采用单母线分段式接线方式。
检修任一台断路器时，该回路需停运，分段开关停运时，两段母线需解列运行，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不致失电，另一段母线上其它线路需停运。
500KV侧：
方案I：
500KV采用双母线四分段带专用旁路接线方式。
供电可靠性大，可以轮流检修母线而不使供电中断，当一组母线故障时，只要将故障母线上的回路倒换到另一组母线，就可迅速恢复供电。
方案II：
500KV采用3/2断路器接线方式。
运行可靠，每一回路由两台断路器供电，母线发生故障时，任何回路都不停电。
检修时操作方便，当一组母线停支时，回路不需要切换。
任一台断路器检修，各回路仍按原接线方式工作，不需切换。
4.2方案的灵活性比较
220KV侧：
方案I：
220KV母线采用双母线带旁路接线方式。
检修方便、调度灵活、便于扩建。
用旁路断路器带该回路时，操作复杂，增加了误操作的机会。
同时，由于加装旁路断路器，使相应的保护及自动化系统复杂化。
方案II：
220KV母线采用单母线分段式接线方式。
调度灵活，接线简单，易于拓建。
500KV侧：
方案I：
500KV采用双母线四分段带专用旁路接线方式。
检修方便、调度灵活、易于操作，但由于接线方式较复杂，倒闸时易发生误操作。
方案II：
500KV采用3/2断路器接线方式。
运行调度灵活，正常时两条母线和全部断路器运行，成多路环状供电。
从发展看方案II比方案I更被认同和使用。
4.3方案最终确定
该系统是发电厂的主接线，发电厂的出线线路的供电可靠性至关重要，为了保证周围企业和居民能够正常用电，必须在综合考虑三方面时优先考虑供电可靠性。
从供电可靠性、灵活性、经济性三个方面分析比较以上的四个不同的方案决定以第III方案为最终方案，即10.5KV采用双母线分段式接线；220KV母线采用双母线带旁路接线方式；500KV一台半断路器接线方式。
5结论
对于发电厂电气主接线设计，要从可靠性、灵活性、经济性三个方面来分析。
而可靠性和经济性往往存在矛盾。
对于发电厂这类重要的供电场所，主接线直接影响了周围负荷的正常用电，因此其可靠性至关重要，经济性要在保证可靠性的基础上考虑。
从最大程度的保证负荷用电的安全可靠方面考虑应选择方案I、III。
考虑到方案在经济性是否可行，设计中对四个方案的一次投资和年运行费进行了分析和计算，得出具体的数值进行比较。
从中发现四个方案的经济投资相差较小，可以认为经济性对本设计的影响较小。
从主接线的灵活性方面分析，双母线的接线方式和单母线的接线方式均具有灵活操作的特点。
所不同的是双母线的倒闸操作较单母线复杂，易发生误操作；与此同时双母线可以利用其结构优势有更为多样的调度方式，增加了操作的方便性。
综合以上方面的考虑，确定选定方案III为最终方案。
该方案能够保证供电的安全可靠，具有一定的经济性，同时在接线上力求简单、方便调度，保证了操作的灵活方便，可以投入建设。
6参考文献
[1]熊信银.发电厂电气部分－4版.北京：
中国电力出版社，2009
[2]刘介才.工厂供电设计指导.北京：
机械工业出版社，1998
[3]工厂常用电气设备手册（第2版）.北京：
中国电力出版社，1997
[4]黄纯华.发电厂电气部分课程设计参考资料北京：
水利电力出版社，1987
[5]电力工业行业标准汇编.北京：
中国电力出版社，1996～1998
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