4×200MW火力发电厂电气部分一次接线设计-电气工程及自动化毕业设计

1、交通大学毕业设计（论文）4200MW火力发电厂电气部分一次接线设计申请人：专业：电气工程及自动化远程与继续教育学院交通大学毕业设计(论文)成绩评议年级春层次专升本专业电气工程及自动化姓名题目4200MW火力发电厂电气部分一次接线设计指导教师评阅意见成绩评定： 指导教师：年 月 日评阅教师意见 评阅教师：年 月 日答辩小组意见答辩小组负责人： 年 月 日交通大学毕业设计(论文)任务书本任务书下达给： 级 本 科 电气工程及自动化 专业学生 设计（论文）题目：4200MW火力发电厂电气部分一次接线设计一、设计（论述）内容：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

2、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，并且对电气设备选择、配电装置配置和控制方式的拟定有着很大影响，因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线的方案。本设计考虑我国的经济政策和国家基本建设方针，从出发点安全实际，切合实用，使资源得到充足的利用。二、基本要求：通过在掌握变电站生产过程的基础上，根据课题模拟的电力系统环境，拟建一座220kV的变电站。从方案拟定设计到设备选择完成，都有详细的计算繁衍过程，常用公式都一一列出，构成了一套比较完整的变电站电气设计的研究体系。 三、重点研究的问题：A.火力发电厂电气

3、主接线的确定B.发电厂主接线设计及方案选择C.火电厂变压器的选择D.火力发电厂短路电流计算E.火电厂一次设备的选择四、主要技术指标：五、其他要说明的问题下达任务日期： 年 月 日要求完成日期： 年 月 日答辩日期： 年 月 日指导教师：开 题 报 告题目：4200MW火力发电厂电气部分一次接线设计报告人：电气工程及自动化 2012年2月11日一 、文献综述本次毕业设计的主要内容是一个4200 MW火力发电厂的电气部分设计。在这次设计中一共分通过以下几个步骤来完成本次的设计任务。1.电厂规模：装机容量: 装机4台，容量分别为：4200 MW,机组年利用小时数: Tmax=6200h气象条件：年最

4、高温度40，平均气温25，气象条件一般，无特殊要求。厂用电率：8。3、主要内容：确定主接线：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。根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的23个方案，经过技术经济比较，确定最优方案。二、选题的目的及意义电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、 控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。电能是一种清洁的二次能源。本次设计的主要目的和任务是：通过设计树立工程观点，掌握发电厂设计的方法，并

5、在分析、计算和解决实际工程等方面得到训练，为今后从事设计、运行和科研工作，奠定必需的理论基础。三、研究的重点内容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、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线的方案。本设计考虑我国的经济政策和国家基本建设方针，从出发点安全实际，切合实用，使资源得到充足的利用。四、进度安排1.（3月1日3月31日） 分析题目，查阅资料，学习与毕业设计相关的知识，作好前期准备工作2. （4月1日4月30日） 排列撰

6、写计划，方案论证，拟定论文初稿。3（5月1日6月10日） 撰写毕业论文并征求导师意见，修改毕业论文，进行毕业论文的评议。五、指导教师意见：指导教师： 年 月 日中 期 报 告题目：4200MW火力发电厂电气部分一次接线设计报告人：电气工程及自动化 一、总体设计本设计的总体框架及各个关键步骤如下：1.火力发电厂电气主接线的确定2.发电厂主接线设计及方案选择3.火电厂变压器的选择4.火力发电厂短路电流计算5.火电厂一次设备的选择二、框架（框图）重要性：（1）.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。(2).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

7、性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置配置和控制方式的拟定有着很大影响.(3).必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线的方案。主要内容：本论文提出了单母线接线、单母线分段接线、变压器-线路单元接线等接线形式。之后再介绍了变压器的类型及选型方法，根据发变组单元接线通过对系统接入点的短路容量进行短路计算，从而选出了高压断路器.隔离开关.电压互感器.电流互感器.避雷器等主要设备的具体型号，对这些设备器件进行动稳定及热稳定校验，以验证其可靠性，最终得到了该变电站的电气线路设计方案。为发电厂的整体设计奠定了技术基础。三、进展情况本论文已基本完

8、成，现在正在进行修改和整理，预计下周可完成。四、指导教师意见结 题 验 收一、完成日期二、完成质量三、存在问题四、结论指导教师： 年 月 日中 文 摘 要电力系统是由 HYPERLINK :/baike.baidu /view/66230.htm t _blank 发电、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/38014.htm t _blank 变电、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/66235.htm t _blank 输电、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/66240.htm t _blank 配电和用电等环节

9、组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的 HYPERLINK :/baike.baidu /view/41372.htm t _blank 一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。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、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置配置和控制方式的拟定有着很大影响，因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线的方案。本论文在一开始就提出了单母线接线、单母线分段接线、

10、变压器-线路单元接线等接线形式，并进行经济上、技术上的可行性分析最终确定接线方案。之后再介绍了变压器的类型及选型方法，根据发变组单元接线通过对系统接入点的短路容量进行短路计算，从而选出了高压断路器.隔离开关.电压互感器.电流互感器.避雷器等主要设备的具体型号，对这些设备器件进行动稳定及热稳定校验，以验证其可靠性，最终得到了该变电站的电气线路设计方案。为发电厂的整体设计奠定了技术基础。本设计考虑我国的经济政策和国家基本建设方针，从出发点安全实际，切合实用，使资源得到充足的利用。关 键 词：发电厂；变压器；电力系统；电气设备English AbstractThe power system is c

11、omposed of power generation, substation, transmission, distribution and electricity and other sectors of energy production and consumption systems. Its function is the nature of primary energy by generating power plant into electricity, then lost, substation system and distribution system to the ele

12、ctricity supply to the load center. The main electrical wiring is a power plant, substation electrical design of the first part, but also constitute an important part of power system. The main wiring is closely related to the overall power system and power plants, substations operating reliability,

13、flexibility and economy, and the electrical equipment selection and configuration of power distribution equipment and control the formulation, Therefore, we must correctly handle the relationship between various aspects of a comprehensive analysis of the impact factors, technical and economic compar

14、ison to reasonably determine the main wiring scheme. At the outset, the paper proposed a single bus connection, single busbar connection in the form of wiring, transformers - line unit connection, and the economic and technical feasibility analysis to finalize the wiring scheme. After re-introductio

15、n of the transformer type and selection methods, through the system short-circuit capacity of the access point to the short circuit calculation, to elect a high voltage circuit breaker isolation switch voltage transformer current transformer according to the unit wiring of the transformer unit. spec

16、ific model of the arrester and other equipment and calibration of dynamic stability and thermal stability, these devices are devices to verify their reliability, finally got the electrical circuit design of the substation. Laid the technical foundation for the overall design of the power plant. The

17、design considerations of economic policy and national infrastructure policy, the actual starting point safety, practicability, and the resources to get plenty of use.Key Words: power plant; transformer; power system; electrical equipment目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc307921629 1 绪论 PAGEREF _Toc

18、307921629 h 1 HYPERLINK l _Toc307921630 1.1 课题背景.目的.意义 PAGEREF _Toc307921630 h 1 HYPERLINK l _Toc307921631 1.2 文献综述 PAGEREF _Toc307921631 h 1 HYPERLINK l _Toc307921632 2 火力发电厂电气主接线的确定 PAGEREF _Toc307921632 h 3 HYPERLINK l _Toc307921633 2.1 主接线的设计原则和要求 PAGEREF _Toc307921633 h 3 HYPERLINK l _Toc307921

19、634 2.2 电气基本接线适应范围及优缺点 PAGEREF _Toc307921634 h 3 HYPERLINK l _Toc307921635 2.2.1 大、中型发电厂及配电装置的接线要求 PAGEREF _Toc307921635 h 3 HYPERLINK l _Toc307921636 2.2.2 主接线的基本形式 PAGEREF _Toc307921636 h 4 HYPERLINK l _Toc307921637 2.3 发电厂主接线设计及方案选择 PAGEREF _Toc307921637 h 7 HYPERLINK l _Toc307921638 2.3.1 毕业设计的技

20、术背景和设计依据 PAGEREF _Toc307921638 h 7 HYPERLINK l _Toc307921639 2.3.2 出线回数 PAGEREF _Toc307921639 h 7 HYPERLINK l _Toc307921640 2.3.3 主接线的设计方案 PAGEREF _Toc307921640 h 7 HYPERLINK l _Toc307921641 2.3.4 主接线设计方案的技术经济比较 PAGEREF _Toc307921641 h 8 HYPERLINK l _Toc307921642 2.3.5 发电厂主接线方案的选择 PAGEREF _Toc307921

21、642 h 10 HYPERLINK l _Toc307921643 3 火电厂变压器的选择 PAGEREF _Toc307921643 h 11 HYPERLINK l _Toc307921644 3.1 主变压器和发电机中性点接地方式 PAGEREF _Toc307921644 h 11 HYPERLINK l _Toc307921645 3.1.1 电力网中性点接地方式 PAGEREF _Toc307921645 h 11 HYPERLINK l _Toc307921646 3.1.2 变压器中性点接地方式 PAGEREF _Toc307921646 h 11 HYPERLINK l _

22、Toc307921647 3发电机中性点接地方式 PAGEREF _Toc307921647 h 12 HYPERLINK l _Toc307921648 3.2 主变压器的选型 PAGEREF _Toc307921648 h 12 HYPERLINK l _Toc307921649 3.3.1 200MW发电机组变压器选择要求 PAGEREF _Toc307921649 h 12 HYPERLINK l _Toc307921650 3.3.2. 对于中、小型发电厂应按下列原则选择： PAGEREF _Toc307921650 h 13 HYPERLINK l _Toc307921651 3.

23、3.3.主变压器的选择 PAGEREF _Toc307921651 h 13 HYPERLINK l _Toc307921652 4 火力发电厂短路电流计算 PAGEREF _Toc307921652 h 14 HYPERLINK l _Toc307921653 4.1 短路电流计算的目的 PAGEREF _Toc307921653 h 14 HYPERLINK l _Toc307921654 4.1.1 电力系统短路的原因及后果 PAGEREF _Toc307921654 h 14 HYPERLINK l _Toc307921655 4.1.2 短路计算的目的 PAGEREF _Toc307

24、921655 h 15 HYPERLINK l _Toc307921656 4.2 短路电流的一般规定 PAGEREF _Toc307921656 h 15 HYPERLINK l _Toc307921657 4.2.1.短路电流计算的一般规定 PAGEREF _Toc307921657 h 15 HYPERLINK l _Toc307921658 4.2.2.本厂等值电路图中短路点的选取 PAGEREF _Toc307921658 h 16 HYPERLINK l _Toc307921659 4.3 短路电流计算步骤 PAGEREF _Toc307921659 h 16 HYPERLINK

25、l _Toc307921660 4.4 各系统短路电流的计算 PAGEREF _Toc307921660 h 17 HYPERLINK l _Toc307921661 4.4.1 电抗图及电抗计算 PAGEREF _Toc307921661 h 17 HYPERLINK l _Toc307921662 4.4.2.短路点的选择、短路电流以及冲击电流的计算 PAGEREF _Toc307921662 h 18 HYPERLINK l _Toc307921663 5 火电厂一次设备的选择 PAGEREF _Toc307921663 h 22 HYPERLINK l _Toc307921664 5.

26、1 选择电气一次设备遵循的条件 PAGEREF _Toc307921664 h 22 HYPERLINK l _Toc307921665 5按正常工作条件选择 PAGEREF _Toc307921665 h 22 HYPERLINK l _Toc307921666 5.1.2 按短路条件进行校验 PAGEREF _Toc307921666 h 24 HYPERLINK l _Toc307921673 5.2 电气设备的选择及校验 PAGEREF _Toc307921673 h 26 HYPERLINK l _Toc307921674 5.2.1 系统各个回路的最大工作电流 PAGEREF _T

27、oc307921674 h 26 HYPERLINK l _Toc307921675 5.2.2高压断路器的选择 PAGEREF _Toc307921675 h 27 HYPERLINK l _Toc307921676 5.2.3 高压隔离开关的选择28 HYPERLINK l _Toc307921677 5.2.4 电压互感器的选择29 HYPERLINK l _Toc307921678 6 结论与展望31 HYPERLINK l _Toc307921680 参考文献32附 录331 绪 论电力系统发展由 HYPERLINK :/baike.baidu /view/66230.htm t _

28、blank 发电、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/38014.htm t _blank 变电、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/66235.htm t _blank 输电、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/66240.htm t _blank 配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的 HYPERLINK :/baike.baidu /view/41372.htm t _blank 一次能源通过发电动力装置（主要包括锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等）转化成电能，再经输、变电系统及配

29、电系统将电能供应到各负荷中心。由于电源点与负荷中心多数处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、 控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。因此，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。绝大多数电能都由电力系统中发电

30、厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。工业用电量已占全部用电量的5070%，是电力系统的最大电能用户，供配电系统的任务就是企业所需电能的供应和分配。电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。本次设计的主要目的和任务是：通过设计树立工程观点，掌握发电厂设计的方法，并在分析、计算和解决实际工程等方面得到训练，为今后从事设计、运行和科研工作，奠定必需的理论基础。1.2 文献综述本次毕业设计的主要内容是一个4200 MW火力发

31、电厂的电气部分设计。在这次设计中一共分通过以下几个步骤来完成本次的设计任务。电厂规模：装机容量: 装机4台，容量分别为：4200 MW,机组年利用小时数: Tmax=6200h气象条件：年最高温度40，平均气温25，气象条件一般，无特殊要求。厂用电率：8。3、主要内容：确定主接线：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。根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的23个方案，经过技术经济比较，确定最优方案。选择主变压器：发电厂200 MW及以上机组为发电机变压器组接线时的主变压器应满足DL50002000火力发

32、电厂设计技术规程的规定：“变压器容量可按发电机的最大连续容量扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组的平均温度或冷却水温度不超过65的条件进行选择”。选择变压器的容量、台数、型号等。短路电流计算：根据电气设备选择的需要，选择短路计算点，绘制等值网络图，计算短路电流，并列表汇总。电气设备的选择：选择并校验断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线、避雷器等，选用设备的型号、数量汇总成设备一览表；正确的选择电气设备的目的是为了使导体和电器无论在正常情况或故障情况下，均能安全、经济和合理的运行。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥的采取新技术，并注意节约投资

33、，选择合适的电气设备。2 火力发电厂电气主接线的确定2.1 主接线的设计原则和要求发电厂电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。电气主接线图示电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据，因此电气运行人员必须熟悉本厂电气主接线土，了解电路中各种电器设备的用途、性能及维护、检察项目和运行的步骤。由于电能生产的特点是：发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所

34、以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。1.发电厂在电力系统中的地位和作用。电力系统中的发电厂有大型主力电厂、中小型地区电厂及企业自备电厂三种类型。大型主力或电厂靠近煤矿或沿海、沿江，并接入300500kV超高压系统；地区电厂靠近城镇，一般接入110220kV系统，也有接入330kV系统；企业自备电厂则以本企业供电供热为主，并与地区110220KV系统相连。中小型电厂常有发电机电压馈线向附近供电。(1)对于一级负荷必须有两个独立电源供电，切当任何一个电源失去后，能保证对

35、全部一级负荷不间断供电。(2)对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。(3)对于三级负荷一般只需一个电源供电。2.2 电气基本接线适应范围及优缺点 大、中型发电厂及配电装置的接线要求1.大型发电厂（总容量1000MW及以上，单机容量200MW以上），一般距负荷中心较远，电能需用较高压输送，故宜采用简单可靠的单元接线方式，直接接入高压或超高压系统。2.中型发电厂（总容量200MW1000MW、单机容量50200MW）和小型发电厂（总容量200MW以下、单机50MW以下），一般靠近负荷中心，常带有6 10KV电压级的近区负荷，同时升压送往较远

36、用户或与系统连接。发电机电压超过10KV时，一般不设机压母线而以升高电压直接供电。3.对于6220kV电压配电装置的接线，一般分为两大类：其一为母线类，包括单母线、单母线分段、双母线、双母线分段和增设旁路母线的接线；其二为无母线类，包括单元接线、桥形接线和多角形接线等。对于330500kV超高压配电装置接线，首先要满足可靠性准则的要求。常用的接线有：35角形接线、一台半断路器接线、双母线多分段接线、变压器母线接线、环形母线多分段接线及断路器接线。 主接线的基本形式只有一组母线的接线如图2-1所示，它是一个典型的单母线接线图。这种接线的特点是电源和供电线路都联在同一母线上。QF图22单母线分段接

37、线图21 单母线接线单母线接线的主要优点是：接线简单、清晰、采用设备少，投资省，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。单母线接线一般只适用于只有一台发电机或一台变压器的以下三种情况：(1)610kV配电装置的出线回数不超过5回；(2)3563kV配电装置的出线回数不超过3回；(3)110220kV配电装置的出线回数不超过3回。单母线接线最严重的缺陷是母线停运（母线检修、故障，线路故障后线路保护或断路器拒运）将使全部支路停运，即停电范围为该母线段的100%，且停电时间很长，若为母线自身损坏须待母线修复之后方能恢复各支路运行。单母线接线的缺点可以通过将母线分段的办法来克服。如图2-2所示。当母线的

38、中间装设一个断路器QF后，即把母线分为两段，这样对重要的用户可以由分别接于两段母线上的两条线路供电。由于单母线分段接线既保留了单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优点，又在一定程度上克服了它的缺点，所以这种接线目前仍被广泛应用。双母线接线是根据单母线接线的缺点提出来的，如图2-3所示。QF图23 双母线接线双母线接线，其中一组为工作母线，以组为备用母线，并通过母联断路器QF并联运行，在进行倒闸操作时应注意，隔离开关的操作原则是：在等电位下操作或先通后断。它可以有两种运行方式，一种是固定连接分段运行方式。即一些电源与出线固定连接在一组母线上，母联断路器合上，相当于单母线分段运行。另一种工作方式

39、相当于单母线运行方式。很显然双母线分段的可靠性高于前两种接线方式，只是母线保护较复杂。然而它比单母线分段接线的投资更大。 如检修工作母线是其操作步骤是：先合上母线断路器两侧的隔离开关，再合母线断路器，向备用线充电，这是两组母线等电位。为保证不中断供电，应先接通备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上的隔离开关。完成母线转换后，在断开母联断路器及其两侧的隔离开关，即可对原工作母线进行检修。双母线接线的优点有：供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。调度灵活。各个电源和各个回路负荷可以任意

40、分配到某一组母线上能灵活的适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线单位电源和符合均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以至界限不同的母线断路时不回如单母线分段那样导致出线交叉跨越。便于实验。当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。双母线接线也有其缺点：增加一组母线和使每回路就须加一组母线隔离开关。当母线故障或检修时隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需要隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 发电机和变压器直接连接成一个单元，组成发电机-变压器组，称为单元

41、接线。单元接线的特点是几个元件直接单独连接，其间没有任何横的联系（如母线等），这样不仅减少了电器的数目，简化了配电装置的结构和降低了造价，同时也大大减少了故障的可能性。 （a） （b） （c）发电机-双绕组变压器组成的单元接线。在图2-4（a）和（b）中，发电机和变压器成为一个单元组，电能经升压后直接进入高压电网。这种接线由于发电机和变压器都不能单独运行，因此，二者的容量应当相等。图24 单元接线单元接线的基本缺点是原件之一损坏或检修时，整个单元将被迫停止工作。这种接线形式适用于大型的发电厂。发电机-变压器-线路单元接线。如图2-4（c）所示，这种接线不需在发电厂或变电所中建造高压配电装置，从

42、而大大减小了占地面积与造价，并简化了运行。但这种接线的采用却具有相同的局限性，线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时，线路停运。2.3 发电厂主接线设计及方案选择 毕业设计的技术背景和设计依据 1.电厂规模：装机容量: 装机4台，容量分别为200 MW；机组年利用小时数: Tmax=6200 h；厂用电率：8。2.气象条件：年最高温度40，平均气温25，气象条件一般，无特殊要求。 出线回数：1.110 KV电压等级：60 km架空出线6回，每回平均输送容量50 MW。110kV最大负荷300 MW,最小负荷150MW, ，Tmax =5000 h，为类负荷。2.220kV电压等级：1

43、50km架空线2回，220kV与无穷大系统连接，接受该发电厂的剩余功率。 主接线的设计方案(1)220kV电压等级的方案选择。由于220 kV电压等级的电压馈线数目是2回，所以220 kV电压等级的接线形式可以选择单母线接线形式。由于单母线接线本身的简单、经济、方便等基本优点，采用设备少、投资省、操作方便、便于扩建和采用成套配电设备装置，所以220 kV电压等级的接线形式选择为单母线接线。(2) 110 kV电压等级的方案选择。由于110 kV电压等级的电压馈线数目是6回，所以在本方案中的可选择的接线形式是单母线分段接线。单母线的优点如下：a、母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个

44、回路，有两个电源供电；b、一段母线故障（或检修） 时，仅停故障（或检修）段工作，非故障段仍可继续工作。(3) 发电机接线选择。两台发电机采用单元接线方式直接与220 KV母线相连，两台发电机通过两台三绕组变压器与220 kV和110 kV母线相连。所以可以将主接线形式表示如图2-5所示。 110kV 220kV 图2-5 方案I接线图(1)220kV电压等级的方案选择同方案I。(2) 110kV电压等级的方案选择同方案I。(3)发电机接线选择。每两台发电机并列运行，通过两台三绕组变压器与220kV及110kV母线相连。所以可以将主接线形式表示如图2-6所示。 110kV 220kV 图2-6

45、方案II接线图 主接线设计方案的技术经济比较经济计算是从国民经济整体利益出发,计算电气主接线各个比较方案的费用和效益,为选择经济上的最优方案提供依据.在经济比较中,一般有投资(包括主要设备及配电装置的投资)和年运行费用两大项,计算时可只计算各放案中不同部分的投资和年运行费用。本次设计的是200MW火电机组,结合本地区的实际环境情况，采用氢冷机组发电机，所以200MW火电厂发电机的型号选择为: QFSN-200-2 此型号发电机的参数为: WM； kV ； A；%220kV侧采用单母线,有2回出线,初选SF6断路器,型号:LW23-252；110kV侧采用单母线分段，有6回出线，初选SF6断路器

46、,型号:LW23-126；三绕组变压器初选SSFP-300000,双绕组变压器初选SFP-240000。表21 方案I设备型号及综合投资表设备型号设备台数综合投资（万元）SSFP-300000219002SFP-240000216002LW23-2526904LW23-1269509配电装置（架空线）500综合投资：年运行费用计算 U1U2:变压器年电能损失总值(万元) = =II综合投资Z两种方案的母线侧一样，三绕组变压器你选型号：SSFP-500000；发电机出口母线短路器拟选LW23-40。表22 方案II设备型号及综合投资表设备型号设备台数综合投资（万元）SSFP-5000002380

47、02LW23-40 5305LW23-252 4904LW23-1269509配电装置（架空线）500综合投资：年运行费用计算 U1 U2:变压器年电能损失总值(万元) = = 发电厂主接线方案的选择在经济性比较中方案I比方案占优势,在可靠性中,鉴于目前大型火电厂接线方式以及目前各种技术的先进, 方案I为目前大型电厂都采用的发变组单元接线，具有很高的供电可靠性、扩建方便，适合目前电力发展需求。这也是目前生产中最常用的运行方式，所以在可靠性和灵活性上较方案I占优势,经综合分析,决定选择方案II作为本次设计的最终方案.负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变

48、压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70%80%。该变电所是按70%全部负荷来选择。当一台变压器停运时，可保证对60%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证98%负荷供电，而高压侧220kV母线的负荷不需要通过主变倒送，因为，该变电所的电源引进线是220kV侧引进。其中，中压侧及低压侧全部负荷需经主变压器传输至各母线上。3 火电厂变压器的选择3.1 主变压器和发电机中性点接地方式3 电力网中性点接地方式选择电力网中性点接地方式是一个综合性问题。它与电压等级、单相

49、接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰等。电力网中性点接地方式有以下几种：(1) 中性点不接地。中性点不接地方式最简单，单相接地时允许带故障运行两小时，供电连续性好，接地电流仅为线路及设备的电容电流。但由于过电压水平较高，要求有较高的绝缘水平，不宜用于110KV及以上电网。(2) 性点消弧线圈接地.当接地电容电流超过允许值时，可采用消弧线圈补偿电容电流，保证接地电弧瞬间熄灭，以消除弧光间歇接地过电压。(3) 中性点经高电阻接地.当接地电容电流超过允许值时，也开采用中性点经高电阻接地。此接地方式降

50、低弧光间隙接地过电压，同时可以提供足够的电流和零序电压，使接地保护可靠动作，一般用于大型发电机中性点。直接接地方式的单相短路电流很大，线路或设备需立即切除，增接了断路器的负担，降低了供电的连续性。但由于过电压较低，绝缘水平可下降，减少了设备的造价，特别是在高压和超高压电网，经济效益显著。故适用于110kV及以上电网中。 变压器中性点接地方式电力网中性点接地方式，决定了主变压器中性点接地方式。主变压器的110500kV侧采用中性点直接接地方式。1.凡是自耦变压器，其中性点需要直接接地或经小阻抗接地。2.凡中、低压有电源的升压站和降压变电所至少应有一台变压器直接接地。3.终端变电所的变压器中性点一

51、般不接地。4.变压器中性点接地点的数量是电网所有短路点的综合零序电抗与综合正序电抗之比小于三，以使单相接地时健全相上工频过电压不超过阀型避雷器的灭弧电压。5.所有普通变压器的中性点都应经隔离开关接地，以便于运行调度灵活选择接地点。当变压器中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不是按线电压设计，应在中性点装设避雷器保护。6.选择接地时应保证任何故障形式都不应使电网解列成为中性点不接地的系统。双母线接线有两台以上主变压器时，可考虑两台主变压器中性点接地。本发电厂主变压器均采用中性点直接接地方式。发电机中性点接地方式发电机中性点采用非直接接地方式。发电机定子绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电

52、流是发电机本身及其引出回路所连接元件的对地电容电流。本次设计采用发电机中性点不接地方式。3.2 主变压器的选型3.3.1 200MW发电机组变压器选择要求对于200MW及以上发电机组：一般与双绕组变压器组成单元接线，主变压器的容量和台数与发电机容量配套选用。当有两种升高电压之间装联络变压器，其容量按两种电压网络的交换功率选择。电力变压器（文字符号为T或TM），根据国际电工委员会的界定，凡是三相变压器的额定容量在5KVA及以上，单相的在1KVA及以上的输变电用变压器，均成为电力变压器。电力变压器是发电厂和变电所中重要的一次设备之一，随着电力系统电压等级的提高和规模的扩大，电压升压和降压的层次增多

53、，系统中变压器的总容量已达发电机容量的710倍。可见，电力变压器的运行是电力生产中非常重要的环节。 主变压器在电气设备投资中所占比例较大，同时与之相适应的配电装置，特别是大容量、高电压的配电装置的投资也很大。因此，主变压器的选择对发电厂、变电所的技术性影响很大。例如，大型大电厂高、中压联络变压器台数不足（一台）或者容量不足将导致电站、电网的运行可靠性下降，来年络变压器经常过载或被迫限制两级电网的功率交换。反之。台数过多、容量过大将增加投资并使配电装置复杂化。发电机与220kV和110kV连接的三绕组变压器，当其中一台主变推出运行时，另一台变压器应承担70%的容量。变压器的连接方式必须和系统电压

54、相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Y型和型，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。三相变压器的一组相绕组或连接成三相组的三相变压器的相同电压的绕组连接成星型、三角型、曲折型时，对高压绕组分别以字母Y、D或Z表示，对中压或低压绕组分别以字母y、d 或z表示。如果星型连接或曲折型连接的中性点是引出的，则分别以YN、ZN表示，带有星三角变换绕组的变压器，应在两个变换间已“-”隔开。我国110kV以上电压，升压变压器的低压绕组都采用连接，变压器的高压绕组都采用Y连接，即/Y11接线。35kV以下电压，变压器绕组都采用连接。本发电厂主变压器均采用/Y及/Y-Y接线方式。

55、变压器的电压调整使用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器的变比。切换方式有两种：不带负荷切换，称为无励磁调压，调整范围通常在5%以内；另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可达20%-30%。对于110KV以下的变压器，设计时才考虑到变压器采用有载调压的方式。综合考虑发电厂的发电机运行出力变化不大，所以在本次的设计中采用的变压器调整方式是无励磁调压。. 对于中、小型发电厂应按下列原则选择：1.为节约投资及简化布置，主变压器应选用三相式。2.为保证发电机电压出线供电可靠，接在发电机电压母线上的主变压器一般不少于两台。在计算通过主变压器的总容量时，至少应考虑5年内负荷的发展需要.3.在发

56、电厂有两种升高电压的情况下，当机组容量为125MW及以下时，从经济上考虑，一般采用三绕组变压器，但每个绕组的通过功率应达该变压器容量的15%以上。三绕组变压器一般不超过两台。4.在高、中系统均为中性点直接接地系统的情况下，可考虑采用自耦变压器。当经常由低、高压侧向中压侧送电或由低压侧向高、中压侧送电时，不宜使用自耦变压器。5.对潮流方向不固定的变压器，经计算采用普通变压器不能满足调压要求是，可采用有载调压变压器。.主变压器的选择已知:WM；1.双绕组变压器的选择： (MVA)发电机与主变压器为单元接线时，发电机和变压器都不能单独运行，因此，二者的容量应当相等。所以这个双绕组变压器的容量等于所选

57、发电机的额定容量，即所选型号为：SFP3240000/220。型号的含义： S三相式 F风冷 P强迫油循环 300000额定容量 220高压绕组电压等2.三绕组变压器的选型:设计题目已给出110kV侧最大负荷为300MW,最小负荷为150MW，这就要求此变压器能够保证供给110kV侧最大负荷，又能当110kV侧负荷最小时能将剩余负荷转送至220kV侧，因此选定三绕组变压器型号为SSFP-300000/220/110。型号的含义： SS三相三绕组 F风冷 P强迫油循环 300000额定容量 220/110高压绕组电压等4 火力发电厂短路电流计算4.1 短路电流计算的目的电力系统运行有三种状态：正

58、常运行状态、非正常运行状态和短路故障。在供电系统的设计和运行中，还要考虑到可能发生的故障以及不正常运行情况。对供电系统危害最大的是短路故障。短路电流将引起电动力效应和发热效应以及电压的降低等。因此，短路电流计算是电气主接线的方案比较、电气设备及载流导体的选择、节点计算以及继电保护选择和整定的基础。短路就是指不同电位导电部分之间的不正常短接。如电力系统中，相与相之间的或中性点直接节地系统中的相与地之间的短接都是短路。为了保证电力系统的安全、可靠运行，在电力系统设计和运行分析中，一定要考虑系统等不正常工作状态。 电力系统短路的原因及后果1.电力系统短路原因。造成短路的原因通常有以下几种：(1)电气

59、设备及载流导体因绝缘老化、或遭受机械损伤，或因雷击、过电压引起的绝缘损坏。(2)架空线路因大风或导线覆冰引起的电杆倒塌等，或因鸟兽跨接裸露导体等都可能导致短路。(3)电气设备因设计、安装、维护不良和运行不当或设备本身不合格引发的短路。(4)运行人员违反安全操作规程而误操作，如运行人员带负荷拉隔离开关，线路或设备检修后未拆除接地线就加上电压等都回造成短路。根据国外资料显示，每个人都有违反规程操作的潜意识。(5)其他原因。如输电线断线、倒杆、碰线、或人为盗窃、破坏等原因都可能导致短路。短路故障发生后，由于网络总阻抗大为减小，将在系统中产生几倍甚至几十倍于正常工作电流的短路电流。强大的短路电流将造成

60、严重的后果，主要有以下几方面：(1)强大的短路电流通过电气设备是发热急剧增加，断路持续时间较长时，足以使设备因过热而损坏甚至烧毁；(2)巨大的短路电流将在电气设备的导体间产生很大的电动力，可能使导体变形、扭曲或损坏；(3)短路将引起系统电压的突然大幅度下降，系统中主要负荷异步电动机将因转矩下降而减速或停转，造成产品报废甚至设备损坏；(4)短路将引系统中功率分布的突然变化，可能导致并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定性，造成大面积停电。这是短路所导致的最严重后果。(5)巨大的短路电流将在周围空气产生很强大电磁厂，尤其是不对称短路时，不平衡电流所产生的不平衡交变磁场，对周围的通信网络、信号系统