大学本科学生毕业设计（论文） 主接线与厂用电接线形式的确定
1 主接线与厂用电接线形式的确定
电气一次接线是以传输能量为目的、由高压电器设备通过导体连接而成的电路，承担接受和分配电能的任务。电气主接线是电气一次接线中对外供电的部分，厂用电接线是电气一次接线对内供电的部分。
发电厂主接线与厂用电的形式则指的是发电厂的电压等级、各级电压的进出线状况及其横向联络关系[1]。
选择接线形式最为重要的要求是运行可靠，它指的是保证连续供电的能力，故障时缩小停电范围和时间，设备检修时尽量不停电。
选择接线形式还要考虑运行灵活、操作简单、检修方便，减少投资和占地（经济性），并便于扩建。
1.1 发电厂的电压等级与主接线的基本结构
由任务书可以知道，系统为220kV电网。发电厂中有220kV、110kV、10.5kV（发电机）和6kV（厂用母线）四个电压等级。
由于大中型电厂单机容量较大，因此采用发电机-变压器单元接线，是发电机直接(或经一台隔离开关、或经一台断路器及相应的隔离开关)与变压器连接成一个单元，将电能送入高一级电压电网的接线方式[2]。当变压器为双绕组变压器时，发电机与变压器两者间不设断路器；为三绕组变压器时，考虑一侧停运时，另两侧可以继续运行，所以三侧都装断路器。由此而形成了大中型电厂主接线的基本结构如图1.1所示
图1.1 大中型电厂的典型接线
1.2 主变压器型式的确定
型式：联络变压器选三相自耦变压器，双绕组变压器选普通双绕组变压器。
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台数：考虑到系统供电可靠性，联络变压器为2台。其余两台为普通双绕组变压器。
容量：双绕组变压器的单台容量应不小于对应连接发电机的容量，即：
??S(双绕组变压器)?SF （1.7） ???SF?PFcos?式中SF为单台发电机的容量，MVA；PF为单台发电机的额定功率，MW；
cos?为功率因数。
联络变压器的单台容量为：
??S(自耦变压器)=SFKT （1.8） ???KT?(U1N?U2N)U1N式中SF为单台发电机容量，MVA；KT为自耦变压器的型式系数；U1N为自耦变压器高压侧的额定电压，kV；U2N为自耦变压器中压侧的额定电压，kV。
1.3 接入高、中压母线的发电机台数的确定
接入联络变压器的发电机经所属比变压器接入高、中压母线，从经济性方面来说，1B类变压器比3B类变压器经济，考虑自耦变压器的传输能力，应尽可能的将其余两台发电机接入中压母线，对应的1B类变压器为两台。
本设计采用2台自耦变压器作为高、中压的联络变压器，所以发电机2F为2台，又1B类变压器选两台，所以1F也为2台。
?S2.max??Pmax?K.maxcos??? （1.9） ?S?K.mix?S2.max???2.mix式中S2.max为中压侧最大负荷容量，MVA；S2.mix为中压侧最小负荷容量，
KMVA；MW；Pmax为各负荷站的最大负荷功率，
?.maxcos?为最大负荷同时系数；
为各负荷站的功率因数；K校验：
?.mix为最小负荷同时系数。
?S1F?S2.mix?S21 （1.10） ??S1F?S2F?S2.max式中S1F为双绕组变压器侧发电机的容量，MVA；S2.mix为中压侧最小负荷容量，MVA；S21为联络变压器侧发电机满载时从中压侧传向高压侧的容量，MVA；MVA；MVA。 S2F为联络变侧发电机的容量，S2.max为中压侧最大负荷容量，
联络变压器侧发电机满载时有：
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S21?S2B?S2F?S2FKT?S2F （1.11）
式中S2B为电气传输容量，MVA；S2F为接联络变发电机的容量，MVA；KT为自耦变压器的型式系数。
本设计的联络变压器选型为OSFPSL?240000/220的自耦变压器，其参数为：UN高UN中UN低=242121%=16.0，%=25.0，Ud（1-3）V1，0.U5d（k1-2）Ud（2-3）%=13.0。双绕组变压器的型号为：SFPL1?120000/110，其参数为：
UN高UN低=12110.5Vk，Ud%=10.5。
1.4 负荷出线的规划
按输电线的传输能力和对负荷供电可靠性的要求对发电厂的负荷出线进行规划。
1.4.1 传输能力要求的负荷出线回路数
对于一定的电压等级应限制输电线的最大截面，因此负荷出线回路数与容量相关。
选择输电线的截面应考虑有功损耗，因此对年平均负荷较大（年运行小时数较大）、传输距离较长、容量较大的回路来说，按经济电流密度选择导体截面（mm2），同时还要进行发热、电压损耗和机械强度的校验[3]。
①按经济电流密度选择截面
按经济电流密度选择截面计算公式如下：
S?Ig.maxJn （1.1）
式中Ig.max为正常情况下的最大持续工作电流，A，Jn为经济电流密度，
Amm2。
各负荷站的Ig.max的计算公式如下：
Ig.max?Pmax23UNcos? （1.2）
式中，Pmax为最大负荷功率，MW；UN为额定电压，kV；cos?为率因数。 用（1.2）式计算出截面后，按就近原则选择出一个标准截面，即选择与计算值更接近的标准值，然后选择导体型号。
经济电流密度与导体的材料以及最大负荷年利用小时数有关。
表1.1中列出了一些常用的经济电流密度[2]。
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表1.1 导体的经济电流密度（Amm2） 最大负荷年利用小时数 载流导体名称
3000h-5000h 3000h以内 5000h以上 铜导体和母线 铝导体和母线
铜芯 铝芯 橡皮绝缘铜芯电缆
3.0 1.65 3.0 1.6 3.5
2.25 1.15 2.5 1.4 3.1
1.75 0.9 2.0 1.2 2.7
②发热校验：
I'g.max?g.xu???Ixu(?)?K?Ie?I （1.3）
?g.xu??ee'式中Ig.max为故障时的最大工作电流，kA；Ixu(?)为实际环境温度下导体长
期允许电流，kA；K?允许电流的温度修正系数，Ie为标准环境温度25?C时的允许电流，kA；?g.xu为最高允许温度，?C；?为实际环境最高温度，?C；?e为标准环境温度，?C。
'Ig.max的计算公式如下：
'Ig.max?Pmax3UNcos? （1.4）
式中Pmax为各负荷站的最大负荷功率，MW；UN为各负荷站的额定电压，kV；cos?为各负荷站的功率因数。
③ 电压损耗校验：
?U%?PR?QX2UN??5%(正常工作) （1.5） ?（故障状态）??10%式中P为有功功率，MW；r0为单位长度导体电阻，?km，R?r0l；Q为无功功率，MW；x0为长度导体导体电抗，?km，X?x0l；l为线路长度，km；
UN为电网额定电压，kV。
部分LJ型裸铝绞线的单位电阻如表1.2所示[3]。
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表1.2 LJ型裸铝绞线的电阻
绞线型号 电阻（?/km）
绞线型号 电阻（?/km）
LJ-16 1.98 LJ-95 0.34
LJ-25 1.28 LJ-120 0.27
LJ-35 0.92 LJ-150 0.21
LJ-50 0.64 LJ-185 0.17
LJ-70 0.46 LJ-240 0.132
④机械强度校验： S?240mm2 （1.6） 式中S为选择出来的经济截面，mm2。
1.4.2 供电可靠性要求的负荷出线回路数
一类负荷：短时停电会造成设备损坏或威胁人身安全；二类负荷：可以短时停电，较长时间停电会造成生产停顿；三类负荷: 允许较长时间停电而不至造成危害[4]。
一类负荷要保证不间断供电，二类负荷如果有可能也要保证不间断供电，由任务书可以知道，每个负荷站都有Ⅰ、Ⅱ类负荷，从供电的可靠性方面来考虑，每负荷站的出线回路n?2，又从供电的经济性方面来考虑，所以每个负荷应设置2回出线。
本次设计220kV母线上有4回出线，110kV母线上有8回出线。
1.5 主接线中的横向联络关系
双母线单断路器接线，接线中有两组母线，母线之间通过断路器LD连接起来，每一个电源和出线都通过一台断路器和两组隔离开关分别接在两组母线上，正常运行时只合一组隔离开关[5]。有了两组母线后，系统运行的可靠性和灵活性都大大提高。
考虑到不同电压等级断路器的检修，经济性和供电可靠性，一般35kV的出线8回以上，110kV六回以上，220 kV出线4回及以上的户外配电装置要加旁路母线。同时当待设电厂的装机容量超过系统总容量的15%时，也要加旁路系统[5]。
所以本次设计待设电厂220kV、110kV母线均采用双母线单断路器接线形式，并且都应该加装旁路系统。
1.6 厂用电接线形式的确定
为了满足生产和生活需要，对发电厂内部供电的接线叫做厂用电接线。
1.6.1 厂用电接线的要求[6]
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