西安电力高等专科学校——毕业设计
绪 论
电力系统概述
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。在现代社会中，电能已成为工业、农业、交通和国防等等各行业不可缺少的动力和人民生活的必需品。世界各国的发展表明，国民经济每增长1%，电力工业要相应增长1.3%—1.5%，才能为国民经济快速稳定增长提供足够的动力。因此，电力工业是国民经济发展的基础产业，没有电力工业的先行，就没有国民经济快速稳定增长。到2004年底，我国发电机装机容量达44070万千瓦（其中火电32490万kW、水电10826万kW、核电684万kW），年增长12.6；年发电量达21870亿度，年增长14.8%。居世界第2位。工业用电量已占全部用电量的50～70%，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。
预计到2020年，我国电力装机容量将在此基础上翻一番。与之相配套的一大批500kV交流输变电和直流±500kV输电线路已经投入运行，750kV已经带电试运行等。目前，全国已经形成南方、东方、西方、华北、华中、华东6个大跨省区电网和6个独立省电网。这些都为国民经济的快速和可持续发展以及人民生活水品的提高起到了积极的推动作用。因此，各种类型的发电厂建设势在必行，而火力发电在目前一段时间里在我国还将占有主导地位。
毕业设计的主要内容
本次毕业设计的主要内容是一个2*25+1*50MW火力发电厂的电气部分设计。在这次设计中一共分五个步骤来完成本次的设计任务。
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主要内容：
（1）确定电气主接线：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2—3个
方案，经过技术经济比较，确定最优方案。 （2）选择变压器：选择变压器的容量、台数、型号等。 （3）选择发电机：选择发电机功率、台数、型号等。
（4）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，选择短路算点，绘制等值网络
图，计算短路电流，并列表汇总。
（5）电气设备选择：选择并校验断路器、电抗器等，选用设备的型号、数量汇总成设备。 （6）发电机及变压器继电保护的配置及整定计算。
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第1章 100MW 火力发电厂电气主接线的确定
1.1 概 述
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。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。
发电厂的电气主接线是保证电力网安全可靠、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。 1.1.1电气主接线的设计依据
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300-500KV超高压系统；地区电厂靠近城镇，一般接入110-220KV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110-220KV系统相连。中小型电厂常有发电机电压馈线向附近供电。
2） 负荷大小和重要性
（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。
1.1.2电气主接线的要求和原则
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。
㈠可靠性
⑴研究主接线可靠性应注意的问题
① 应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析。
② 主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。
③ 主接线可靠性在很大程度上取决于设备可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化接线。
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④ 要考虑所设计发电厂、变电站在电力系统中的地位和作用。 ⑵主接线可靠性的具体要求
① 检修时，不宜影响对系统的供电。
② 断路器或母线故障及母线检修时，应尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级 ③ 负荷及全部或大部分二级负荷的供电。 ④ 尽量避免发电厂、变电所停运的可能性。
⑤ 大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。 ㈡灵活性
⑴调度时，应可以灵活的投入和切除发电机、变压器、线路，调配电源和负荷，满足系统在故障运行方式、检修方式以及特殊运行方式下系统调度的要求。
⑵检修时，可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。
⑶扩建时可以容易的从初期接线过度到最终接线。 ㈢经济性 ⑴投资少
① 主接线力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流互感器和电压互感器、避雷器等一次设投入。 ② 要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。 ③ 要能限制短路电流，以便于选择廉价的电气设备或轻型设备。
④ 如能满足系统安全运行及继电保护要求，110KV一下分支终端变电所可采用建议电器。 ⑵占地面的小。 ⑶电能损失少。
1.2 电气主接线的选择
发电厂的主接线的基本环节是电源（发电机或变压器）和引出线。母线（又称汇流母线）是中间环节，它起着汇总和分配电能的作用。由于多数情况下引出线数目要比电源数目多好几倍，故在二者之间采用母线连接既有利于电能交换，还可以使接线简单明了和运行方便。 1.2.1主接线的几种基本形式
1） 单母线接线
只有一组母线的接线如图1-1所示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。为了便于投入或切除任何一条进、出引线每条引线上都装有可以切除负荷电流和故障电流的断路器。
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一台发电机或一台变压器的以下三种情况：
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（1）6～10KV配电装置的出线回数不超过5回； （2）35～63KV配电装置的出线回数不超过3回； （3）110～220KV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。
线路母线电源T1T2T1T2单母线接线单母线分段接线图1-1图1-2
隔离开关作为操作电器，所以断路器和隔离开关在正常运行操作时，必须严格遵守操作顺序；隔离开关“先合后断”或在等电位状态下进行操作。
2） 单母线分段接线
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1-2所示。当母线的中间装设一个断路器后，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。单母线分段接线适用范围： （1）6～10KV配电装置的出线回数为6回及以上时； （2）35～63KV配电装置的出线回数为4～8回时； （3）110～220KV配电装置的出线回数为3～4回时。
单母线分段有其如下优点：用断路器把母线分段后，对重要的用户可以从不同的段引出两条回路，有两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。
但是单母线分段接线也有较显著的缺点，就是当一段母线或母线隔离开关发生故障或检修时，该段母线上所连接的全部引线都要在检修期间停电；当出线为双回路时，架空线路出现交叉跨越；扩建
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