课程设计课程名称： 学 院： 专 业： 姓 名： 学 号： 年 级： 任课教师： 年 月 日某地区4X300MW发电厂电气部分设计摘 要由发电、变电、输电、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、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。电能的使用已经渗透到社会、经济、生活的各个领域，而在我国电源结构中火电设备容量占总装机容量的75%。本文是对配有4台300MW汽轮发电机的大型火电厂一次部分的初步设计，主要完成了电气主接线的设计。包括电气主接线的形式的比较、选择；主变压器、启动/备用变压器和高压厂用变压器容量计算、台数和型号的选择；短路电流计算和高压电气设备的选择与校验; 并作了变压器保护。关键词： 发电厂；变压器；电力系统；继电保护；电气设备。一. 绪 论1.1 课题背景由发电、变电、输电、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。据此，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。本设计的主要内容包括：通过原始资料分析和方案比较，确定发电厂的电气主接线。计算短路电流，并根据计算结果来选择和效验主要电气设备。一、设计的原始资料1. 发电厂概况：（1）装机容量：4台300MW汽轮发电机（2）发电机组参数： 型号：QFSN300220B1（东方电机厂） 额定电压：20KV 功率因数：0.85（滞后） 直轴瞬变电抗：（标么值） 直轴超瞬变电抗：（标么值）（3）厂用电率：7.31（计及脱硫），5.57（不计脱硫）（4）自然环境：平均气温11.7 ，最高气温32.7 ，最低气温9.3 （5）机组年利用小时数： 2. 电力系统与本厂连接情况电力系统目前总装机容量为11000MW，近期（5年）规划装机容量为22000MW。该电厂无地方负荷，经两回500KV线路接入系统。系统等值阻抗（正序）为：0.0045（标么值），计算基准容量为100MVA。另外，该电厂附近有一220KV变电站，可提供厂用备用电源。二.电气主接线方案的确定1电气主接线的主要要求 电气主接线的设计原则是：根据发电厂在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性、保证供需平衡、电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。（1） 可靠性：衡量可靠的标准，一般是根据主接线型式及主要设备操作的可能方式，按一定的规律计算出“不允许”事件发生的规律，停运的持续时间期望值等指标，对几种主接线型式中择优。所谓“不允许”事故，是指发生故障后果非常严重的事故，如全部电源进线停运、主变压器停运，全场停电事故等。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。（2） 灵活性：是指在调度时，可以灵活的投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以极特殊运行方式下的系统电镀要求；在检修时，可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，而不致影响电力网的运行和对用户的供电；在扩建时，可以容易的从初期接线扩建到最终接线，在不影响连接供电或停电时间最短的情况下，投入新机组、变压器或线路，并对一次和二次部分的改建工作量最少。在操作时间便、安全、不易发生误操作的“方便性”。（3） 经济性：主接线应在满足供电可靠性、灵活性要求的前提下做到经济性。即：主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器等一次设备，要是控制、保护不过于复杂，要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。做到投资省。合理的选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变等）容量、台数，避免两次变压而增加电能的损失。电器主接线选择时要为配电装置的布置创造条件，尽量使占地面积减少。2.原始资料分析根据原始资料分析可知，该电厂为大型火力发电厂，装机容量为，没有地方负荷，即所有输出全部接入500KV主电网。机组年利用小时数为 ，2005年火电机组年利用小时数为5876h。可以看出该机组为系统中的基荷承担者，其可靠性的要求非常高，主接线的设计应优先考虑可靠性。3.主接线方案的拟定由原始资粮可知，主接线有两回出线，4台300MW发电机。3.1低压侧发电机端口电压为20KV。出于可靠性，灵活性和经济性三个方面考虑，本侧采用单元接线形式。单元接线简单，开关设备少，操作简便，以及因不设发电机电压母线，而在发电机和变压器之间采用封闭母线，使得在发电机和变压器低压侧短路的几率和短路电流相对于具有发电机电压级母线时有所减少。3.2高压侧根据对原始资料分析可知高压侧为500KV，500KV侧负荷容量大，其主接线是本厂向系统输送功率的主要接线方式，为保证可靠性，可能有多种接线方式，经定性分析筛选后，初步拟定两个方案：（1）方案一：双母线带旁路母线接线其特点是具有双母线接线的优点，当线路（主变压器）断路器检修时，仍有继续供电，但旁路的倒换操作比较复杂，增加了误操作的机会，也使保护及自动化系统复杂化，投资费用较大。一般为了节省断路器及设备间隔，当出线达到5个回路以上时，才增设专用的旁路断路器，出线少于5个回路时，则采用母联兼旁路或旁路兼母联的接线方式。接线方式如下：（2）方案二：一台半（二分之三）断路器接线3/2断路器接线就是在每3个断路器中间送出2回回路，一般只用于500kV（或重要220kV）电网的母线主接线。它的主要优点是：1) 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；2) 检修时操作方便，当一组母线停运时，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运行，不需切换；3) 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。接线方案如下图：方案一和方案二都具有很高的可靠性，但是在两组母线同时故障（或一组母线检修另一组母线故障）的极端情况下，3/2断路器接线中功率仍能继续输送。3/2断路器接线运行的可靠性和灵活性都很高，在检修母线或回路断路器时不必用隔离开关进行大量的倒闸操作，并且调度和扩建也方便。所以在超高压电网中得到了广泛应用，在330500KV电压当进出线为6回及以上，配电装置在系统中有重要地位时，一般宜采用3/2断路器接线。根据原始资料分析可知，该电厂在系统中具有重要的地位，其可靠性要求非常高，所以主接线的选择应优先考虑可靠性。本次设计应选择方案二：3/2断路器接线。4.变压器的确定4.1容量单元接线中的主变压器容量SN 应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，预留10的裕度选择，为。其中 SN主变容量 PN发电机容量：PN=300MW KP厂用电率： 发电机额定功率：=0.85 可以得到：（脱硫） （不计脱硫）4.2相数选择容量为300MW及以下机组单元连接的主变压器和330KV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器相对投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作工作量。但是，由于变压器的制造条件和运输条件的限制，特别是大型变压器需要考察其运输的可能性。若受到限制时，则可选用单相变压器。此变压器与容量为300MW的机组单元连接，故应优先考虑三相变压器4.3绕组连接方式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，变压器的绕组都采用Y连接。35KV以下电压，变压器绕组都采用连接。本次设计采用Y连接。4.4变压器调整方式的选择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。综上所述，本次设计应采用三相双绕组强迫风冷铜芯无励磁调压升压电力变压器，由发电厂电气部分课程设计参考资料可知型号为：SFP9-370000/500 参数为370MVA，550-22.5/20kV型号含义： S三相风冷强迫油循环 F风冷 P无励磁调压 9设计序号 500高压绕组电压等级 370000额定容量5电力网络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。中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。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。（2）中性点直接接地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110