火力发电厂毕业设计

新建300MW火力发电厂电气系统总体方案与布置设计 案设计比较及验证，以保证主接线设计的合理性，确保供电的安全可靠性。评估供电可靠性的主要指标有停电频率、每次停电的持续时间及用户在停电时的生产损失或电网公司在电力市场环境下通过辅助服务市场获得备用容量所付出的的代价。

电气主接线要能够适应各种电力运行状态，尽最大可能的满足电网调度、检修和扩建的灵活性。保证各个设备操作的方便性，电能调度的方便性，厂房未来扩建的方便性。在发生事故时，要保证能够快速地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行[1]。

经济性。电气主接线设计时的主要矛盾经常发生在经济性和可靠性之间，但出于电力安全生产第一的原则，需优先考虑供电的可靠性。因此，在满足供电可靠性和调度、扩建灵活性的前提下就要尽可能的达到经济合理化，尽最大限度的减少投资的成本。这就要求主接线尽量简单，以便于选取数量少各类电气设备。

1.2.1 220kV主接线方案的选取和比较

220kV主接线设计方案的选取。针对于本次毕业课题设计，根据原始资料以及主接线对可靠性、灵活性和经济性的要求。对于一期工程，考虑到为220KV高压配电装置接线且出线为4回，首先要满足可靠性准则的要求，初步考虑两种可能接线方式：单母线分段带旁路母线接线方式和双母线接线方式。单母线分段带有专用旁路断路器的旁路母线的接线原理图如下图1-2所示

图1-2 单母线分段带有专用旁路断路器的旁路母线的接线原理图

方案一：单母线分段带旁路接线。通常，旁路母线有三种接线方式：有专用旁路断路器的旁路母线接线；母联断路器兼作旁路断路器的旁路母线接线；用分段断路器兼作旁路断路器的母线接线。而单母线分段带有专用旁路断路器的接线，可以极大地提高可靠性。倒闸操作相对于其它两种接线方式要简单便捷许多[1]。因此，本次毕业课题设计针对于单母线分段带旁路母线接线方式将采用带有专用旁路断路器的旁路母线接线方式进行下一步方案比较。

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新建300MW火力发电厂电气系统总体方案与布置设计 (1)方案二：双母线接线。双母线接线方式有两组母线可以相互备用。每一电源和出线回路都装设一台断路器以及两组母线隔离开关，母线隔离开关分别与两组母线相连。两组母线通过母联断路器（QFC）来连接，与单母线接线相比较，使得运行的可靠性以及灵活性大为提高。对于两个300MW发电机和4回220kV高压配电装置接线可以任意的分配到某一组母线上，可以灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要；通过倒闸操作可以组成各种运行方式。此外，根据系统调度的需要，双母线还可以完成一些特需功能。例如：用母联断路器和系统进行同期或解列等操作[1]。

此外，由于双母线接线具有较大的可靠性，广泛应用于220kV出线数为4回及以上，对于此次完成第一期新建工程2×300MW，并考虑最终4×300MW机组火力发电厂的电气主接线和厂用电接线的课题设计而言，该接线方式具有极大优势。双母线接线方式的原理图如图1-3所示

图1-3双母线接线方式的原理图

方案比较：

(1)技术性比较。300MW机组为主的火力发电厂是我国电力系统的大型主力发电厂。本次设计的发电厂机组年利用小时数一般都在5000小时以上，这说明该厂需要在电力系统中承担基本的负荷任务，这也就要求主接线要有较强的供电安全可靠性。就方案一而言，单母线分段带有专用断路器的旁路母线接线方式的可靠性方面基本上能满足要求，但是扩建不是很方便，很难做到电源的均匀分布；当断路器检修时，虽然可以保证不停电进行倒闸操作将需要检修的断路器退出，但是当发电机出口处断路器需要检修时会造成部分线路的停电；当一段母线故障或需要检修时，可将该母线上的出线回路和电源回路切换到旁路母线上恢复供电，只会造成部分回路短时停电。但是该接线方式倒闸

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新建300MW火力发电厂电气系统总体方案与布置设计 较为繁杂，且倒闸次数较多。而方案二是采用两组母线互为备用，通过两组母线隔离开关的倒闸转换，可以轮流检修任意一组母线而不知中断供电，一组母线故障后，能迅速恢复供电，可靠性能满足要求；两组母线通过一台母联断路器（QFC）连接，当一组母线故障后，倒闸切换操作很方便。

(2)经济性比较：

方案一除了需要母联断路器（QFD）外，还需增加一台旁路断路器（QFP），而方案二两组母线间只是通过一台母联断路器进行连接，比方案一少用了一台高压断路器，因此所需要的其它一些电气设备相应也会少些，因而占地面积减少，节省了投资。

通过上述的技术性和经济性对比可以很明显的得出电气主接线方式选取双母线接线方式作为本次电厂设计的电气主接线是最为经济、合理、可行。

1.3 6kV厂用电接线

发电厂在生产电能的过程中，除了向系统输送电能外，发电场本身要消耗一部分电能。厂用电的电能大都有发电场本身提供，且为重要负荷。发电厂的厂用负荷可分为：Ⅰ类厂用负荷、0Ⅰ类厂用负荷（不停电负荷）、Ⅱ类厂用负荷、0Ⅱ类厂用负荷（直流保安负荷）、Ⅲ类厂用负荷、0Ⅲ类厂用负荷（交流保安负荷）。

厂用电的电气主接线的设计必须按照运行、检修和施工要求，充分考虑全厂的发展，采用新设备以及新技术时必须慎重，做到设计方案的技术先进、经济合理、确保机组安全、经济地运行[1]。因此厂用电的主接线要满足供电可靠，运行灵活；各个机组间的厂用电系统要保持相互独立；全厂的公用负荷要分散接进不同机组的厂用母线或者公用负荷母线上；考虑发电厂在正常、事故、检修、启停等运行方式时的可靠供电要求[1]；电源要尽可能的和电力系统保持密切联系；充分考虑厂用电的分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式。厂用电电压等级根据发电机的额定电压、厂用电动机电压以及厂用电供电网络等因素，互相配合，经技术经济等综合比较后得以确定。

本次课题的发电机容量是300MW，发电机电压为20kV，按照发电机容量、电压确定高压厂用电宜采用6kV，低压厂用采用380/220V的三相四线制系统。通常，高压厂用电系统要采用单母线分段接线。为保证厂用电系统的供电可靠性与经济性，高压厂用母线宜采取可靠的―按炉分段‖的接线为原则。低压厂用母线也可采用单母线分段接线，即―按炉分段‖的原则，其电源由对应的高压厂用母线提供。这样有利于电气设备的选择，运行管理、安排检修方便。因为低压系统负荷较多，宜采用动力与照明分组供电。厂用

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新建300MW火力发电厂电气系统总体方案与布置设计 电接线原理图如图1-4所示。

图1-4 厂用电接线原理图

而本次课题采用的是300MW发电机和主变压器单元接线，则厂用工作电源从主变压器的低压侧引接一台高压厂用工作变压器作为6kV厂用电系统的工作电源，供给本机组的厂用负荷。

此外，高压厂用启动（备用）电源由启/备变压器从220kV母线上引接。低压厂用启动（备用）电源引自对应高压厂用6kV母线段。

1.4 500kV接线的选取和确定（二期扩建）

500kV高压系统属于二期扩建。在电气主接线形式中，330kV~500kV大容量的配电装置中，出线在6回及以上者，宜采用一台半断路器接线。同时，也可以采用双母线分段接线作为主接线。

一台半断路器接线在运行时，两组母线与同一串的3个断路器都将投入工作，称之为完整串运行，形成多环状供电，具有很高的灵活性和可靠性。通过分析可知，交叉接线比非交叉具有更高的运行可靠性，可以减少特殊运行方式下事故扩大，其原理接线图如图1-5所示。

在一台半断路器接线中，通常有两条原则： （1）电源线要求和负荷线匹配成对。

（2）配电装置建设开始只有两串时，同名的回路应分别的接入不同侧母线，进出线必须装设隔离开关。当接线达到三串及以上时，同名的回路可以连接在同一条母线上，此时的进出线就不必装设隔离开关了。

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