火力发电厂电气主接线课程设计

1、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

2、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50

3、MW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2.1 10.5kV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

4、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。2.2 220kV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

5、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。2.3 500kV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

6、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

7、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+/100)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I10.5KV1647445438631.7220KV1132500KV1131方案II10.5KV1647445678677.

8、3220KV1125500KV1230方案III10.5KV1647446238783.7220KV1132500KV1230方案IV10.5KV1647444878525.3220KV1125500KV11313.2 计算年运行费运行期年运行费C=1*I+2*I1为检修维护费率 取0.032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I8631.7690.536方案II8677.3694.184方案III8783.7702.696方案IV8525.3682.024 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I

9、V。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

10、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

11、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

12、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

13、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