摘要
发电厂是电力系统的重要组成部分，也直接影响整个电力系统的安全与运行。在发电厂中，一次接线和二次接线都是其电气部分的重要组成部分。
在本次设计中，主要针对了一次接线的设计。从主接线方案的确定到厂用电的设计以及电气设备的选择，都做了较为详尽的阐述。设计过程中，综合考虑了经济性、可靠性和可发展性等多方面因素，在确保可靠性的前提下，力争经济性。
关键词：凝汽式火电厂 电气主接线
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第一章 发电厂电气主接线设计
1-1设计要求及原始资料分析
1、凝汽式发电机的规模
<1）装机容量装机5台容量3×25MW+2×50MW，UN=10.5KV <2）机组年利用小时 TMAX=6500h/a <3）厂用电率按8%考虑
<4）气象条件发电厂所在地最高温度38℃，年平均温度25℃。气象条件一般无特殊要求<台风、地震、海拔等） 2、电力负荷及电力系统连接情况
<1）10.5KV电压级电缆出线六回，输送距离最远8km，每回平均输送电量4.2MW，10KV最大负荷25MW，最小负荷16.8MW，COSφ = 0.8，Tmax = 5200h/a。 <2）35KV电压级架空线六回，输送距离最远20km,每回平均输送容量为5.6MW。35KV电压级最大负荷33.6MW，最小负荷为22.4MW。COSφ=0.8， Tmax =5200h/a。
<3）110KV电压级架空线4回与电力系统连接，接受该厂的剩余功率，电力系统容量为3500MW，当取基准容量为100MVA时，系统归算到110KV母线上的电抗X*S = 0.083。
<4）发电机出口处主保护动作时间tpr1 = 0.1S，后备保护动作时间tpr2 = 4S。 原始资料分析
设计电厂总容量3×25+2×50=175MW，在200MW以下，单机容量在50MW以下，为小型凝汽式火电厂。当本厂投产后，将占系统总容量为175/<3500+175）×100%=4.1%＜15%，未超过电力系统的检修备用容量和事故备用容量，说明该电厂在未来供电系统中的地位和作用不是很重要，但Tmax=6500h/a>5000h/a，又为火电厂，在电力系统中将主要承担基荷，从而该电厂主接线的设计务必着重考虑其可靠性。从负荷特点及电压等级可知，它具有10.5KV，35KV，110KV三级电压负荷。10.5KV容量不大，为地方负荷。110KV与系统有4回馈线，呈强联系形式，并接受本厂剩余功率。最大可能接受本厂送出电力为175-16.8-22.4-175×8%=121.8MW，最小可能接受本厂送出电力为175-25-33.6-175×8%=102.4MW，可见，该厂110KV接线对可靠性要求很高。35KV架空线出线6回，为提高其供电的可靠性，采用单母线分段带旁路母线的接线形式。10.5KV电压级共有6回电缆出线其电压恰与发电机端电压相符，采用直馈线为宜。
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1-2 主接线方案的拟订
在对原始资料分析的基础上，结合对电气接线的可靠性、灵活性及经济性等基本要求，综合考虑。在满足技术，积极政策的前提下，力争使其技术先进，供电安全可靠、经济合理的主接线方案。
发电、供电可靠性是发电厂生产的首要问题，主接线的设计，首先应保证其满发，满供，不积压发电能力。同时尽可能减少传输能量过程中的损失，以保证供电的连续性，因而根据对原始资料的分析，现将主接线方案拟订如下：
<1）10KV电压级鉴于出线回路多，且为直馈线，电压较低，宜采用屋内配电。其负荷亦较小，因此采用单母线分段的接线形式。两台25MW机组分别接在两段母线上，剩余功率通过主变压器送往高一级电压35KV。由于25MW机组均接于10KV母线上，可选择轻型设备，在分段处加装母线电抗器，各条电缆馈出线上装出线电抗器。
<2）35KV电压级出线6回，采用单母线分段带旁路接线形式。进线从10KV侧送来剩余容量3×25-[<175×8%）+25]=36MW，不能满足35KV最大及最小负荷的要求。为此以一台50MW机组按发电机一变压器单元接线形式接至35KV母线上，其剩余容量或机组检修时不足容量由联络变压器与110KV接线相连，相互交换功率。
<3）110KV电压级出线4回，为使出线断路器检修期间不停电，采用双母线带旁路母线接线，并装有专门的旁路断路器，其旁路母线只与各出线相连，以便不停电检修。其进线一路通过联络变压器与35KV连接，另一路为一台50MW机组与变压器组成单元接线，直接接入110KV，将功率送往电力系统。据以上分析，接线形式如下：
1-3主接线方案的评定
该电气主接线的设计始终遵循了可靠性、灵活性、经济性的要求。在确保可靠性、灵活性的同时，兼顾了经济性。在可靠性方面该主接线简单清晰，设备少，无论检修母线或设备故障检修，均不致造成全厂停电，每一种电压级中均有两台变压器联系，保证在变压器检修或故障时，不致使各级电压解列。机组的配置也比较合理，使传递能量在变压器中损耗最小。但是10KV及35KV母线检修将导致一半设备停运。在灵活性方面，运行方式较简单，调度灵活性差，但各种电压级接线都便于扩建和发展。在经济性方面，投资小，占地面积少，采用了单元接线及封闭母线，从而避免了选择大容量出口断路器，节省了投资，有很大的经济性。
通过以上分析，该主接线方案对所设计的这一小型火电厂而言，是比较合理的，可以采纳。
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1-4发电机及变压器的选择
1、发电机的选择查《电力工程设计手册》<第三册），三台25MW发电机选用QF2-25-3型汽轮发电机，两台50MW的发电机选用QFS-50-2型汽轮发电机。
2、变压器的选择 35KV电压母线所接的主变压器容量S = 50/0.8 = 62.5MW，查《电力工程设计手册》<第三册），变压器选用SSPL—60000/35型，其短路电压百分数UK%=8.5；110KV电压母线所接的主变器容量S = 50/0.8 = 62.5MW，查《电力工程设计手册》<第三册），变压器选用SFPL1—63000/110型，其短路电压百分数为UK%=10.5；用于联络三级电压的联络变压器，通过它向110KV传输的最大容量为50-22.4+[<25×3）-16.8-175×8%]=71.8MW，当35KV母线所连机组和10.5KV母线所连机组各有一台检修时，通过联络变压器的最大容量为14.2+12=26.2MW。综合考虑，联络变压器应选48.8÷0.8=61MW，故选SFSL—60000/110型，其中UK(1-2>%=17.5，UK(2-3>%=6.5，UK(3-1>%=10.5。现将发电机和变压器的选择结果列表如下，以供查询：
表1-1
发电机G1,G2 发电机G3,G4 变压器T1 变压器T2 变压器T3 QF2-25-2 QFS-50-2 SSPL—60000/35, UK%=8.5 SFPL1—63000/110 ,UK%=10.5 SFSL—60000/110，UK(1-2>%=17.5，UK(2-3>%=6.5，UK(3-1>%=10
第二章厂用电设计
2-1 负荷的分类与统计
发电厂在电力生产过程中，有大量的电动机械，用以保证主要设备和辅助设备的正常运行。这些电动机及全厂的运行操作、实验、修配、照明等用电设备的总耗电量，统称为厂用电或自用电。
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厂用负荷，按其用电设备在生产中的作用和突然中断供电时造成危害程度可分为四类：
<1）Ⅰ类厂用负荷凡短时停电会造成设备损坏，危及人身安全，主机停运及大量影响出力的厂用负荷，都属于Ⅰ类负荷。如火电厂的给水泵，凝结水泵，循环水泵，引风机，送风机，给粉机等以及水泵的调速器，压油泵，润滑油泵等。通常他们都设有两套设备互为备用，分别接到两个独立电源的母线上。
<2）Ⅱ类厂用负荷允许短时停电，恢复供电后，不致造成生产紊乱的厂用负荷，均属于Ⅱ类负荷。如火电厂的工业水泵，疏水泵，灰浆泵，输煤设备和化学水处理设备等，一般它们应由两段母线供电，并采用手动切换。
<3）Ⅲ类厂用负荷较长时间停电，不会影响生产，仅造成生产上的不方便者，都属于Ⅲ类厂用负荷。如实验室，中央修配厂，油处理室等负荷，通常由一个电源供电。
<4）事故保安负荷指在停机过程中及停机后一段时间内仍应保证供电的负荷，否则将引起主要设备损坏，重要的自动控制装置失灵或推迟恢复供电，甚至可能危及人身安全的负荷称为事故保安负荷。它分为直流保安负荷，如发电机组的直流润滑油泵等，其直流电源由蓄电池组供电；交流保安负荷，如盘车电动机，实时控制用的电子计算机等都属于交流保安负荷。现将火电厂的主要负荷统计如下<见表2-1）
表2-1 分类 名称 负荷类别 运行方式 备注 引风机 Ⅰ 锅炉 鼓风机 Ⅰ 经常，连续 无煤粉仓时为部分 磨粉机 Ⅰ或Ⅱ Ⅰ 给粉机 Ⅰ 凝结水泵 Ⅰ 循环水泵 Ⅰ 汽机 给水泵 Ⅰ 经常，连续 给水泵不带主部分 给水油泵 Ⅰ 油泵时 生水泵 Ⅱ 工业水泵 Ⅱ 充电机 Ⅱ 不经常，断电气及 变压器 Ⅱ 续 公用部 变压器冷却风机 Ⅱ 经常，短时 分 通讯电源 Ⅰ 经常，连续 5 / 15
火力发电厂电气主接线设计方案~EDD
