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1、2600MW发电厂电气部分设计 本科生毕业论文（设计）2600MW发电厂电气部分设计摘 要成都电网是XX电网的重要负荷中心，是一个典型的受端网络。区内电源很少，目前仅有成都电厂一个中型电站作为成都地区的电源支撑点，规划建设的宝兴河梯级、瓦斯沟梯级，距成都负荷中心较远，输送距离较长。根据XX电网目标网架的规划工作成果，到20*年成都电网将围绕成都地区形成以龙王、龙泉、华阳、崇州、彭州、德阳为核心的成都地区220kV环网。该待建电厂位于成都市西北3040km的金堂县境内，建厂条件优越，且靠近负荷中心和电网中心，送电距离短。本文针对待建电厂具体情况，阐述了各种设备及接线的设计原则，分析了几种方案，结

2、合电网的实际情况及待建电厂负荷的大小和性质，以及地理位置进行综合分析，对各种导体和主要电器进行了选择校验，从提高电网及待建电厂的供电可靠性出发，使电厂设计既满足初期负荷的适应，又考虑未来10年电网设计规划，以满足不断增长的负荷需要，综合考虑，经过比较，从中选择一种合理的方案。该电厂的建设，对于提高成都电网的稳定性，提高成都电网运行的安全性和可靠性，会产生积极的作用。关键词： 电网 电厂 电力系统 短路电流 绝缘 主接线目 录前 言1 工程概况1.1 工程项目性质待建电厂为某搬迁至金堂，易地新建一座燃煤电厂，也属于“以大代小”易地技术改造工程。1.2 建设规模及投产进度安排新建工程本期建设规模为

3、2600MW燃煤发电机组，场地按6x600MW容量规划。1.3 厂址地理位置金堂县位于成都市的东北面，地处XX盆地西面。金堂县西北部属川西平原平坝浅丘区，中西部为龙泉山中低山地带，东南部为丘陵区，境内有沱江和达成铁路、成南高速公路通过。厂址位于金堂县淮口镇境内，厂址西面约43km处是成都市，厂址西北面约20km是金堂县县城赵镇。1.4 厂址主要气象条件气压（hpa）多年平均气压： 962.4气温（）多年平均气温： 16.6多年极端最高气温： 37.7（2021 .7.14）多年极端最低气温： 4.8（1975.12.15）相对湿度（%）多年平均相对湿度： 78多年最小相对湿度： 3（1961.

4、3.8）水汽压（hpa）多年平均水汽压： 16.2降水量（mm）多年年平均降水量： 920.1多年一日最大降水量： 211.7（1982.7.8）雷暴日数（d）多年年平均雷暴日数（d） 35.7厂址设计风速厂址离地10m高30年一遇及50年一遇10min最大风速分别为20.7m/s、21.9m/s。地震基本烈度场地地震动峰值加速度为0.07g，相对应的地震基本烈度为6度。2 设计依据电气专业相关规范、法律、法规。汽轮发电机技术协议。3 设计范围及分界点3.1设计范围如下：电厂围墙范围以内的所有电气设计；厂外灰场电气设计，但不包括由电厂至灰场的电缆线路设计；水源地电气设计，但不包括由电厂至水源地

5、的架空线路设计；3.2分界点如下：500kV屋外配电装置以出线门型架为界；至灰场和水源地的电缆线路和架空线路以电厂、灰场、水源地围墙为界。4 发电机（10MKA20MKA）主要参数本工程汽轮发电机设备已招标确定，厂家为东方电机股份，设备主要参数如下：型号：QSFN-600-2-22额定容量 667MVA额定功率 600MW最大连续输出功率 641.12MW（注：在额定氢压、额定功率因数下与汽轮机功率相匹配）额定电压 22kV额定功率因数 0.9（滞后），根据XX省电力公司的要求，拟将额定功率因数更改为0.85（滞后），目前业主方正与电机厂协商。频率 50Hz额定转速 3000r/min绝缘等级

6、定子绕组绝缘等级 F（注：按B级绝缘温升考核）转子绕组绝缘等级 F（注：按B级绝缘温升考核）定子铁芯绝缘等级 F（注：按B级绝缘温升考核）短路比 0.6034直轴超瞬变电抗Xd” 0.1826（标么值，饱和值）直轴瞬变电抗Xd 0.2421（标么值，饱和值）效率 98.951相数 3极数 2定子绕组接线方式 Y负序电流承载能力连续： I2/IN10短时： （I2/IN）2t10s额定氢压： 0.414Mpa（g）励磁方式：静态自并励励磁第一章 电气主接线1电厂建设规模根据可行性研究报告预审查会会议纪要，电厂规划容量为6x600MW，本期工程建设规模为2x600MW，安装二台600MW亚临界凝汽

7、式燃煤发电机组。电厂接入系统方案尚未审查，暂按220kV一级电压送出进行电气设计；本期220kV出线2回，并预留1回出线。2 发电机引出线根据提供的接入系统的资料，电厂将以220kV一级电压送出，本期2台发电机组均采用发电机-变压器组单元接线接入厂内220kV配电装置。发电机与主变压器之间采用全链式自冷离相封闭母线连接。根据可研预审会议纪要，本工程起动备用电源从本厂升压站引接，厂用电切换时，基本不存在初始相角差大、变压器环流大等不利情况，装设发电机出口断路器的意义不大；同时考虑到发电机出口断路器价格昂贵，故不装设发电机出口断路器。3 发电机、主变压器、起动/备用变压器中性点接地方式发电机中性点

8、经二次侧串接电阻的单相配电变压器接地，以便减少发电机定子绕组发生单相接地时电容电流对发电机造成的损害，并限制发电机单相接地故障时健全相瞬时过电压不超过2.6倍额定相电压。主变压器220kV侧中性点直接接地。起动/备用变220kV侧中性点直接接地。4 起动/备用电源的引接根据可行性研究报告预审查会会议纪要，起动/备用电源从厂内升压站引接。由于起备电源由厂内220kV系统引接，为满足1机组起动及分步试运行的需要，要求与电厂配套的220kV送变电工程应提前1机组发电约10个月投产。5 220kV系统根据可行性研究报告预审查会会议纪要及接入系统设计，220kV主接线考虑了2个方案。方案一采用断路器接线

9、，方案二采用双母线单分段。51 方案一建设规模如下：本期220kV配电装置共2台机，2回出线，1回起备变；最终6台机，3回出线，3回起备变。本方案采用断路器接线。按照进出线配对成串的原则，本工程最终形成5个完整串，并将01起备变经断路器接于220kV I组母线，将03起备变经断路器接于220kV II组母线，由于布置的关系将02起备变进串。按照火力发电厂设计技术规程的要求，当一台半断路器接线达三串及以上时，同名回路可接于同一侧母线，进出线不宜装设隔离开关。本期2进2出，共2个完整串，进出线需加装隔离开关；01起备变经断路器接入220kV I组母线。结合布置情况，在第一串实现交叉，即1发变组与龙

10、王（一）I母侧II母侧第1串龙王（一）1发变组第2串2发变组龙王（二）第3串3发变组预留出线第4串02起备变6发变组第5串5发变组4发变组上述配串方案是针对推荐的常规三列式布置方案，按土建总图专业的总图布置方案二的一字型布置方案，配串情况略有不同，但接线型式完全一样，故不在此进行讨论。52 方案二本方案采用双母线单分段接线。按最终6台机4回出线， 3台起备变分别经断路器接入220kV I、II组母线。本期2台机2回出线，进出线均应加装隔离开关，01起备变经断路器接入220kV II组母线。由于本方案在国内的例子很少，其二次接线和继电保护、监控等还需要解决一些新的问题，方能做到万无一失。53方案

11、比较531可靠性方面经长期的研究论证，并经长期的工程实践检验，断路器接线具有足够高的可靠性。双母线单分段接线在国内实例很少，尚属新生事物，其可靠性有待实践检验，先从理论上来定性的分析其可靠性，如下表所示。运行工况故障类型断路器接线双母线单分段接线停电回路数停电百分比停电回路数停电百分比正常情况（无设备检修）母线侧断路器故障111111母线故障0000中间任一断路器故障222%222%有1台断路器检修母线侧断路器故障1-211-22%111-22%母线故障0-10-11%120-11%中间任一断路器故障222%222%1组母线检修母线侧断路器故障222%222%母线故障333%00中间任一断路器

12、故障222%222%由上表可以看出，仅当1组母线检修另1组母线又发生故障的情况下，双母线单分段接线比断路器接线具有更高的可靠性，但这种情况是极为罕见的，其余情况两者可靠性基本相同。此外，由于方案一有2台机构成1个完整串的情况，当中断路器拒动时，将停2台机，而方案二的任1断路器拒动，均不会造成停2台机的后果。综上所述，双母线单分段接线在理论上具有更高的可靠性。然而经过长期的研究论证，并经长期的工程实践检验，断路器接线已具有足够高的可靠性。以上分析是基于6台机3回出线的最终建设规模，如果只看本期2台机2回出线的情况，断路器接线的可靠性与双母线单分段接线基本相同。532 灵活性2个方案的运行灵活性相

13、当。54 布置情况方案一采用悬吊铝管母线配电装置，断路器三列式布置，占地面积约50亩；方案二亦采用悬吊铝管母线配电装置，断路器双列布置（平环式），占地面积约55亩。相比之下，方案一占地更省。如只比较本期，方案一仅2个间隔，占地约20亩；方案二需5个间隔，占地约40亩。方案二占地大一倍。541 经济性见如下经济比较表（单位：万元）项目方案一方案二本期SF6瓷柱式断路器6台6x210=12609台9x210=1890单柱式隔离开关4组4x33=1322组2x33=66双柱式隔离开关8组8x40=3608组8x40=360三柱共静触头隔离开关2组2x60=1204组4x60=240电流互感器18台1

14、8x35=63018台18x35=630支柱绝缘子18个18x2=3636个36x2=80合计：26982788最终SF6瓷柱式断路器14台14x210=294012台12x210=2520单柱式隔离开关10组10x33=3306组6x33=198双柱式隔离开关14组14x40=56015组15x40=600三柱共静触头隔离开关4组4x60=2406组6x60=360电流互感器42台42x35=147036台36x35=1260支柱绝缘子30个30x2=6054个54x2=108合计：56005046说明：因进出线设备两方案相同，未计入表中；表中未考虑起备变间隔；表中未考虑土建及安装费用；表中

15、未考虑母线、导线等安装材料。对本期来说，采用方案二将增加90万元，对最终来说，采用方案二可节约554万元。55 推荐方案考虑到方案一和方案二都已有成熟的运行经验，运行单位易于接受，在本期投资上方案二比方案一节约近100万元，并且有较小的占地面积，但是考虑到供电的可靠性我们选择方案二。第二章 短路电流计算1 短路电流的计算目的：选择载流导体；选择配电设备；选择继电保护装置和进行整定计算；选择有效的限流措施；2 进行短路计算的基本条件：正常工作时三相系统对称运行；所有电源电动势相位角相同；短路瞬间短路电流最大；母线电抗忽略不计；3 限流措施：发电厂和变电所出线装设电抗器；采用分裂变压器；4 短路电

16、流计算依据根据系统资料，本工程计算条件以100MVA为基准容量，基准电压Uj=平均电压，等值阻抗（标么值）为：220kV系统基准电压242kV正序阻抗0.0049零序阻抗0.00745短路电流计算结果短路点位置短路电流周期分量起始值T=4s短路电流有效值值短路电流冲击值220kV母线41.34kA32.75kA100.30kA发电机出口（厂用分支）225.26kA163.75kA605.3kA6kV厂用母线47.09kA30.71kA123.70kA6kV脱硫母线36.50kA22.34kA94.30kA本工程220kV系统短路电流水平按50kA选择设备。主厂房6kV系统按短路电流水平50kA

17、、动稳定电流125kA选择设备；脱硫6kV系统按短路电流水平40kA、动稳定电流100kA选择设备。第三章 导体及主要设备选择1 导体11 220kV导线根据系统资料，本工程220kV母线穿越功率按3600MW考虑，经过计算，导体选择结果如下：220kV母线：选用6063G-250/230铝管母线主变压器进线：选用2(LGKK-600)导线220kV出线：暂选用2(LGJQT-1400)导线220kV起动/备用变压器：选用2(LGKK-600)导线发电机回路离相封闭母线（10BAA20BAA）额定电压：22kV额定电流：25000A外壳直径：145010mm2 主要设备选择21 主变压器（10

18、BAT20BAT）型式选择根据火力发电厂设计技术规程（DL50002021 ）“与容量为600MW机组单元连接的主变压器应综合运输和制造条件，经技术比较可采用单相或三相，当选用单相变压器组时，应按所连接电力系统和设备的条件，确定是否需要装设备用相”。就目前国内变压器的制造水平而言，已能为600MW机组提供配套的三相变压器，主变压器的运输问题是影响其选型的一个重要因素。本工程如采用公路运输，必须对沿线多座大桥进行改造、加固（其中包括长度约300m的沱江大桥），费用将达数千万，工期也不易满足要求，公路运输事实上是不可行的。借鉴PN工程（4x600MW机组）三相主变压器的运输方案铁道部特货中心给出的

19、咨询意见：与600MW机组配套的三相变压器装车后外形尺寸和重量已经超过了超极限的建筑限界和D38钳夹车的载重重量，铁路不能运输。本工程主变压器运输只有铁路运输方式，只能采用单相式主变压器。主变采用单相式变压器，经与业主及系统专业讨论，本期本工程不设备用相。211 主变压器（10BAT20BAT）参数额定容量：3240MVA额定电压：242/322.5%/22kV阻抗电压：Ud=14%冷却方式：ODAF或OFAF接线组别：YNd11（组成三相后的接线）22 起动/备用变压器（70BCT01）额定容量：63/35-35MVA额定电压：22081.25%/6.3-6.3kV，有载调压阻抗电压：Ud=

20、21%冷却方式：ONAF接线组别：YN,yn0-yn0+d23 高压厂用工作变（10BBT0120BBT01）额定容量：63/35-35MVA额定电压：2222.5%/6.3-6.3kV阻抗电压：Ud=19%冷却方式：ONAF接线组别：D,yn1-yn124 高压脱硫变（10BBT0220BBT02）额定容量：25MVA额定电压：2222.5%/6.3kV阻抗电压：Ud=10.5%冷却方式：ONAF接线组别：D,yn125高压断路器型式220kV SF6断路器额定电压220kV最高工作电压220kV额定电流3150A额定开断电流50kA动稳定电流125kA泄漏比距2.5cm/kV26隔离开关型

21、式220kV 隔离开关额定电压220kV最高工作电压220kV额定电流3150A热稳定电流50kA（2s）动稳定电流125kA泄漏比距2.5cm/kV第四章 厂用电接线和布置1 厂用电电压等级厂用电电压采用6kV，380/220V。2 6kV厂用电接线方案2.1方案介绍本工程高压厂用电源接线针对公用负荷由高压厂用变压器引接或由高压脱硫变压器引接考虑了以下两个方案。211 方案一：每台机组设1台分裂绕组高压厂用工作变压器和1台高压脱硫变压器，其高压侧从发电机主回路离相封闭母线上T接。高厂变低压侧的两个分支分别带一段6kV工作母线（10BBA20BBA、10BBB20BBB），机组高压厂用电动机和

22、主厂房成对设置的低压厂用变压器分别接于两段母线。高压脱硫变分别带本机组的脱硫6kV段（10BBD20BBD）。全厂设公用段01BCA、01BCB，2段分别接于1机组10BBA段和2机组20BBA段，2段之间加联络开关。2台机组设1台分裂绕组的起动/备用变压器。高厂变（10BBT01、20BBT01）及起/备变（70BCT01）容量为63/35-35MVA。1、2高压脱硫变（10BBT02、20BBT02）互为备用，容量为25MVA。212 方案二：每台机组设1台分裂绕组高压厂用工作变压器，其高压侧从发电机主回路离相封闭母线上T接，低压侧分别带两段6kV工作母线，机组高压厂用单元负荷和主厂房成对

23、设置的变压器分别接于相应机组的2段母线（10BBA20BBA、10BBB20BBB）。1、2机组各设1台公用及脱硫变，全厂公用负荷由公用及脱硫变引接，每台公用及脱硫变引接1段公用段（01BCA、01BCB）；每台机组各设1段脱硫6kV段（10BBD20BBD），分别接于公用段01BCA、01BCB，10BBD与20BBD之间加联络开关。起动备用变压器的设置与方案一相同。2.2经技术经济比较（详见高压厂用电接线方案选择专题报告），接线方案一简单清晰、总体造价比接线方案二节省154万元。本工程推荐采用接线方案一。221 6kV开关柜采用中置式开关柜。原则上1000kW以下电动机、1250kVA以下

24、的变压器采用“FC”回路供电，1000kW及以上的电动机、1250kVA及以上的变压器采用真空断路器供电。除脱硫及水源地外，6kV真空断路器开断容量为50kA(有效值)，动稳定电流125kA（峰值）；脱硫及水源地6kV真空断路器开断容量为40kA（有效值），动稳定电流100kA（峰值）。222 电动给水泵接于6kV单元B段。3 低压厂用电接线3.1按示范电厂的设计思路，主厂房内低压厂用变压器按汽机、锅炉、公用分开的原则设置，便于实现“物理分散”，节省电缆费用。每台机组设两台互为备用的汽机变（10BFT0120BFT01、10BFT0220BFT02）、两台互为备用的锅炉变（10BFT0320B

25、FT03、10BFT0420BFT04）；每台炉设两台电除尘变（10BFT1120BFT11、10BFT1220BFT12），2台炉共设1台电除尘备用变；1、2机组设两台公用变（70BHT01、70BHT02），容量分别为1600kVA，互为备用；每台机组设一台照明变（10BFT0540BFT05）和一台检修变（10BFT0640BFT06），检修变同时作照明变的备用，每两台机组的检修变交叉引接，即1检修变接于2机6kV段，2检修变接于1机6kV段。3.2辅助厂房供电按工艺系统和区域相对集中的原则成对设置变压器，容量互为备用。本工程分别设2台锅炉补给水变（01BHT01、01BHT02）、2台

26、除灰变（01BHT21、01BHT22）、2台循环水变（01BHT31、01BHT32）、2台升压站变（01BHT41、01BHT42）、2台输煤变（01BHT11、01BHT12）；灰场设一台变压器（01BLT03），单电源供电；水源地负荷较大，供电距离较长，在厂区内设2台10.5/6.3kV的升压变压器（01BLT11、01BLT12），就地设2台10.5/6.3kV的降压变压器（01BLT21、01BLT22）及2台6.3/0.4kV的低压变压器（01BLT01、01BLT02）供电，均为互为备用。3.3低压厂用电系统采用PCMCC供电方式，容量大于45kW的电动机和相对较大的静止负荷由

27、PC供电，其余负荷由MCC供电。3.4低压配电盘中，PC考虑采用GCS型配电盘，抽屉式回路与固定分隔式回路结合。就地的MCC考虑采用MNS型配电盘，拟全部采用抽屉式回路。4 厂用电系统中性点接地方式4.1 6kV系统采用电阻接地方式，接地故障动作于断路器跳闸，接地电流推荐值为400A。4.2 低压厂用电系统中性点采用直接接地方式。5 保安电源接线为保证机组安全停机和运行人员安全，每台机组设1段锅炉保安段（10BMC20BMC）、1段汽机保安段（10BMB20BMB）、1段脱硫保安段（10BMC40BMC），按负荷计算选择1台1200kW的快速起动的柴油发电机组（10XKA20XKA）。锅炉、汽

28、机保安段正常运行时由相应的锅炉工作PC（10BFC20BFC、10BFD20BFD）和汽机工作PC（10BFA20BFA、10BFB20BFB）供电，脱硫保安段由相应的脱硫工作PC（70BHE、70BHF）供电，当厂用电源消失时，柴油发电机组应能快速起动并自动投入带保安负荷。6 厂用负荷计算及变压器容量选择本工程6kV及380V厂用负荷及柴油发电机负荷计算采用“换算系数法”计算，各项系数按DL/T 51532021 火力发电厂厂用电设计技术规定选取。6.1 高压厂用变压器容量选择结果：1、2高压厂用变压器：63/35-35MVA01起动/备用变压器：63/35-35MVA1、2高压脱硫变压器：

29、25MVA高压厂用变压器阻抗选择及6kV厂用母线电压调整计算62 厂用变压器阻抗选择应满足降低短路电流水平、合理选用断路器及满足高压厂用电系统电动机正常起动和事故成组自起动的要求。本工程厂用变压器和起/备变压器阻抗选择为：1、2高压厂用变压器：Ud1-2=19%01起动/备用变：Ud1-2=21%12高压脱硫变压器：Ud=10.5%63本工程起/备变压器分接头电压选择为50081.25%kV。64 单台电动机正常起动和成组自起动电压水平计算应考虑最不利的运行方式。经计算，单台电动机起动和成组自起动电压水平均能满足规程要求。运行方式规程要求值6kV 1A段、2A段6kV 1B段、2B段脱硫段(%)(%)(%)(%)电动机正常起动6kV A段带负荷起动引风机，6kV B段带负荷起动电动给水泵80868584电动机成组自起动高低压串接自起动高压母线657089.084.786低压母线5580