电气工程课程设计
题 目 凝汽式火电厂一次部分设计
学院名称 指导教师 职 称 班 级 学 号 学生姓名
年 月 日
引言：
经济要发展，电力需先行。电能是经济发展最重要的一种能源，可以方便高效地转换成其他能源形式。提供电能的形式有水利发电，火力发电，风力发电，随着人类社会跨进高科技时代又出现了太阳能发电，潮汐发电等。但对于大多数发展中国家来说，火力发电仍是今后很长一段时期内的必行之路。
电能作为现在社会国民经济生活的主导。由于其不仅便于输送和分配，可以转换为其它形式的能源，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。本设计的主要是针对于发电厂一次侧设计进行的。它主要包括了四大部分：电气主接线的选择、短路电流的计算、电气设备的选择、配电装置的选择。其中主要部分为短路电流的计算和电气设备的选择，从不同的短路点进行分析和计算，不同的短路参数选择不同种类设备，并进行理论分析，在理论上证实设计的实际可行性，达到设计要求，做好预先设计工作对工程建设的工期、质量、投资，以及建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着重要的决定性作用。
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1 系统与负荷资料分析
从原始资料可知，本次设计的发电厂类型为凝汽式火电厂,其最终容量为2×200MW + 2×300MW=1000MW,当电厂全部机组投入运行后，将占电力系统容量的1000/（18000+1000）=5.26%,并未超过了电力系统的检修备用容量8%～15%和事故备用容量10%的限额,所以在本次设计中不考虑这两个方面的容量。年利用小时数为6000h/a>5000h/a,远远大于电力系统发电机组的平均最大负荷利用小时数（如2005年我国电力系统发电机组年最大负荷利用小时数为5225h/a）。该厂为火电厂，在电力系统中将主要承担基荷，从而该厂主接线设计务必须着重考虑其可靠性。
电力负荷水平有两个电压等级，220KV和110KV。220KV电压等级：架空线10回，I级负荷，最大输送1000MW，Tmax＝4500h/a，110KV电压等级：架空线8回，I级负荷，最大输送150MW，Tmax＝4000h/a。系统出线回路较多，且属于I级负荷，可靠性要求高，是不允许停电的，因此对发电站的供电可靠性要求很高。两个电压等级的供电容量也不一样，但供电的容量都比较大，而且回路数都比较多。厂用电率为6%，由本厂输出最大可能的电力为1000×(1-6%)=940MW。这些设计标准对电厂的设计提出了较高的要求，而且还得考虑当地气温的变化和一些其他因素的影响。
2 电气主接线设计
2.1 主接线概述
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首要环节。电气主接线的确定对于电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。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，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。
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2.2 主接线设计要求
主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本设计要求。 (一)可靠性
供电系统可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先要满足这个要求。包括发生事故可能性及发生事故后要求停电范围小，恢复供电快。 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分析。
(2)主接线的可靠性要包括一次部分和相应的二次部分在运行中可靠性的综和。
(3)主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化接线。
(4)要考虑所涉及的发电厂和变电所在电力系统中的地位和作用。 主接线可靠性的具体要求：
(1)断路器检修的时候，不宜影响对系统的供电。
(2)断路器或者母线故障时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证 一级负荷全部和二级负荷的绝大部分供电。
(3)尽量避免发电厂和变电所全部停运的可能性。 (4)大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。 （二）灵活性
主接线应该满足在调度、检修及扩建时的灵活性。
(1)调度时应可以灵活的投入和切除发电机变压器，调配电源和负荷，满足系统在事故和检修时以及特殊运行方式下的灵活调度要求。
(2)检修时可以方便的停运断路器、母线及继电保护设备，运行安全检修而不致影响电力网的正常运行和对用户的供电。
(3) 扩建时可以很容易的从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停运的时间最短的情况下，投入新机组，变压器而不互相干扰，并且对一次和二次的改建量最小。 （三）经济性
主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下也要做到经济合理。
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（1）投资省
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、 避雷器等一次设备。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。要能限制短路电流，以便于选择电气设备或者轻型电器。如能满足系统安全运行和继电保护要求，110KV及以下终端设备或分支变电所可采用简易电器。 （2）占地面积小
主接线设计要为配电装置布置装造条件，尽量使占地面积减少。 （3）电能损失少
经济合理的选择变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变）、容量、数量，避免因两次变压而增加电能损失。
2.3 主接线基本形式
（一）单元接线
其是无母线接线中最简单的形式，也是所有主接线基本形式中最简单的一种，此种接线方法设备更多。
本设计中发电机出口采用封闭母线，为了减少断开点，可不装断路器。这种单元接线，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得选择断路器时，受到制造条件或价格甚高等原因造成的困难。 （二）单母线分段接线
优点：用短路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不至于是重要用户断电。
缺点：当一段母线或者母线隔离开关故障或者检修时，该段母线的回路都要在检修期内停电，在出线段为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时须向两个方向均衡扩建。 （三）双母线接线
优点：供电可靠，调度方式比较灵活，扩建方便，便于试验。
缺点：由于220KV电压等级容量大，停电影响范围广，双母线接线方式有一定局限性，而且操作较复杂，对运行人员要求高。
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