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

2、。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6500h5000h, 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

3、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2.1 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

4、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。2.2 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%=68.62MW250MW ，不能满足220KV 最大负荷250MV 的要求。拟定1 台 300MW

5、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。2.3 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300MW 机组与

6、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1: 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500KV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10.5KV WOONWV.-1 50NV火力发电厂电气主接线方案II设计图方

7、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 一台半断路器接线万式中150W35KV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。碰 50MU0 50MW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

8、=I（变压器）+1（断路器）+1（隔离开关）综合总投资I=I0（1+a/100）a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力杀断路器隔离升关变压器设备总投资Io设备综合总投资力杀I10.5KV1647445438631.7220KV1132500KV1131力杀II10.5KV1647445678677.3220KV1125500KV1230力杀III10.5KV1647446238783.7220KV1132500KV1230力杀IV10.5KV1647444878525.3220KV1125500KV11313.2 计算年运行费运行期年运行费C=a 1*I+ a2*Ia 1为

9、检修维护费率取0.03a 2为折旧费率取0.05四种方案年运行费统计表力杀设备综合总投资年运行费-r1 力杀I8631.7690.536力方:II8677.3694.184力杀III8783.7702.696力杀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

10、 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

11、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

12、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

13、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