2×600MW发电厂电气部分设计

本科生毕业论文（设计）2×600MW发电厂电气部分设计摘要成都电网是四川电网的重要负荷中心，是一个典型的受端网络。

区内电源很少，目前仅有成都电厂一个中型电站作为成都地区的电源支撑点，规划建设的宝兴河梯级、瓦斯沟梯级，距成都负荷中心较远，输送距离较长。

根据四川电网目标网架的规划工作成果，到2013年成都电网将围绕成都地区形成以龙王、龙泉、华阳、崇州、彭州、德阳为核心的成都地区220kV环网。

该待建电厂位于成都市西北30～40km的金堂县境内，建厂条件优越，且靠近负荷中心和电网中心，送电距离短。

本文针对待建电厂具体情况，阐述了各种设备及接线的设计原则，分析了几种方案，结合电网的实际情况及待建电厂负荷的大小和性质，以及地理位置进行综合分析，对各种导体和主要电器进行了选择校验，从提高电网及待建电厂的供电可靠性出发，使电厂设计既满足初期负荷的适应，又考虑未来10年电网设计规划，以满足不断增长的负荷需要，综合考虑，经过比较，从中选择一种合理的方案。

该电厂的建设，对于提高成都电网的稳定性，提高成都电网运行的安全性和可靠性，会产生积极的作用。

关键词：电网电厂电力系统短路电流绝缘主接线目录前言 (4)第一章电气主接线 (8)第二章短路电流计算 (15)第三章导体及主要设备选择 (17)第四章厂用电接线和布置 (21)第五章电气设备布置 (26)第六章直流系统及交流不停电电源(UPS) (33)第七章二次线、继电保护及自动装置 (36)第八章过电压保护及接地 (44)第九章电缆及电缆设施 (45)第十章照明和检修系统供电 (48)第十一章短路电流计算过程 (53)第十二章导体和电器选择设计部分计算 (60)结束语 (69)前言1 工程概况1.1 工程项目性质待建电厂为某搬迁至金堂，易地新建一座燃煤电厂，也属于“以大代小”易地技术改造工程。

1.2 建设规模及投产进度安排新建工程本期建设规模为2×600MW燃煤发电机组，场地按6x600MW 容量规划。

1.3 厂址地理位置金堂县位于成都市的东北面，地处四川盆地西面。

金堂县西北部属川西平原平坝浅丘区，中西部为龙泉山中低山地带，东南部为丘陵区，境内有沱江和达成铁路、成南高速公路通过。

厂址位于金堂县淮口镇境内，厂址西面约43km处是成都市，厂址西北面约20km是金堂县县城赵镇。

1.4 厂址主要气象条件气压（hpa）多年平均气压： 962.4气温（℃）多年平均气温： 16.6多年极端最高气温： 37.7（2002.7.14）多年极端最低气温：－4.8（1975.12.15）相对湿度（%）多年平均相对湿度：78多年最小相对湿度：3（1961.3.8）水汽压（hpa）多年平均水汽压： 16.2降水量（mm）多年年平均降水量： 920.1多年一日最大降水量：211.7（1982.7.8）雷暴日数（d）多年年平均雷暴日数（d）35.7厂址设计风速厂址离地10m高30年一遇及50年一遇10min最大风速分别为20.7m/s、21.9m/s。

地震基本烈度场地地震动峰值加速度为0.07g，相对应的地震基本烈度为6度。

2 设计依据电气专业相关规范、法律、法规。

汽轮发电机技术协议。

3 设计范围及分界点3.1设计范围如下：电厂围墙范围以内的所有电气设计；厂外灰场电气设计，但不包括由电厂至灰场的电缆线路设计；水源地电气设计，但不包括由电厂至水源地的架空线路设计；3.2分界点如下：500kV屋外配电装置以出线门型架为界；至灰场和水源地的电缆线路和架空线路以电厂、灰场、水源地围墙为界。

4 发电机（10MKA～20MKA）主要参数本工程汽轮发电机设备已招标确定，厂家为东方电机股份有限公司，设备主要参数如下：型号：QSFN-600-2-22额定容量667MVA额定功率600MW最大连续输出功率641.12MW（注：在额定氢压、额定功率因数下与汽轮机功率相匹配）额定电压22kV额定功率因数0.9（滞后），根据四川省电力公司的要求，拟将额定功率因数更改为0.85（滞后），目前业主方正与电机厂协商。

频率50Hz额定转速3000r/min绝缘等级定子绕组绝缘等级F（注：按B级绝缘温升考核）转子绕组绝缘等级F（注：按B级绝缘温升考核）定子铁芯绝缘等级F（注：按B级绝缘温升考核）短路比0.6034直轴超瞬变电抗Xd” 0.1826（标么值，饱和值）直轴瞬变电抗Xd’ 0.2421（标么值，饱和值）效率98.951％相数 3极数 2定子绕组接线方式Y负序电流承载能力连续：I2/IN≥10％短时：（I2/IN）2t≥10s额定氢压：0.414Mpa（g）励磁方式：静态自并励励磁第一章电气主接线1电厂建设规模根据可行性研究报告预审查会会议纪要，电厂规划容量为6x600MW，本期工程建设规模为2x600MW，安装二台600MW亚临界凝汽式燃煤发电机组。

电厂接入系统方案尚未审查，暂按220kV一级电压送出进行电气设计；本期220kV出线2回，并预留1回出线。

2 发电机引出线根据提供的接入系统的资料，电厂将以220kV一级电压送出，本期2台发电机组均采用发电机--变压器组单元接线接入厂内220kV配电装置。

发电机与主变压器之间采用全链式自冷离相封闭母线连接。

根据可研预审会议纪要，本工程起动备用电源从本厂升压站引接，厂用电切换时，基本不存在初始相角差大、变压器环流大等不利情况，装设发电机出口断路器的意义不大；同时考虑到发电机出口断路器价格昂贵，故不装设发电机出口断路器。

3 发电机、主变压器、起动/备用变压器中性点接地方式发电机中性点经二次侧串接电阻的单相配电变压器接地，以便减少发电机定子绕组发生单相接地时电容电流对发电机造成的损害，并限制发电机单相接地故障时健全相瞬时过电压不超过2.6倍额定相电压。

主变压器220kV侧中性点直接接地。

起动/备用变220kV 侧中性点直接接地。

4 起动/备用电源的引接根据可行性研究报告预审查会会议纪要，起动/备用电源从厂内升压站引接。

由于起备电源由厂内220kV 系统引接，为满足＃1机组起动及分步试运行的需要，要求与电厂配套的220kV 送变电工程应提前＃1机组发电约10个月投产。

5 220kV 系统根据可行性研究报告预审查会会议纪要及接入系统设计，220kV 主接线考虑了2个方案。

方案一采用211断路器接线，方案二采用双母线单分段。

5．1 方案一建设规模如下：本期220kV 配电装置共2台机，2回出线，1回起备变；最终6台机，3回出线，3回起备变。

本方案采用211断路器接线。

按照进出线配对成串的原则，本工程最终形成5个完整串，并将＃01起备变经断路器接于220kV I 组母线，将＃03起备变经断路器接于220kV II 组母线，由于布置的关系将＃02起备变进串。

按照《火力发电厂设计技术规程》的要求，当一台半断路器接线达三串及以上时，同名回路可接于同一侧母线，进出线不宜装设隔离开关。

本期2进2出，共2个完整串，进出线需加装隔离开关；＃01起备变经断路器接入220kV I 组母线。

结合布置情况，在第一串实现交叉，即＃1发变组与龙王（一）上述配串方案是针对推荐的常规三列式布置方案，按土建总图专业的总图布置方案二的一字型布置方案，配串情况略有不同，但接线型式完全一样，故不在此进行讨论。

5．2 方案二本方案采用双母线单分段接线。

按最终6台机4回出线， 3台起备变分别经断路器接入220kV I 、II 组母线。

本期2台机2回出线，进出线均应加装隔离开关，＃01起备变经断路器接入220kV II 组母线。

由于本方案在国内的例子很少，其二次接线和继电保护、监控等还需要解决一些新的问题，方能做到万无一失。

5．3方案比较5．3．1可靠性方面经长期的研究论证，并经长期的工程实践检验，211断路器接线具有足够高的可靠性。

双母线单分段接线在国内实例很少，尚属新生事物，其可靠性有待实践检验，先从理论上来定性的分析其可靠性，如下表所示。

由上表可以看出，仅当1组母线检修另1组母线又发生故障的情况下，双母线单分段接线比211断路器接线具有更高的可靠性，但这种情况是极为罕见的，其余情况两者可靠性基本相同。

此外，由于方案一有2台机构成1个完整串的情况，当中断路器拒动时，将停2台机，而方案二的任1断路器拒动，均不会造成停2台机的后果。

综上所述，双母线单分段接线在理论上具有更高的可靠性。

然而经过长期的研究论证，并经长期的工程实践检验，211断路器接线已具有足够高的可靠性。

以上分析是基于6台机3回出线的最终建设规模，如果只看本期2台机2回出线的情况，211断路器接线的可靠性与双母线单分段接线基本相同。

5．3．2 灵活性2个方案的运行灵活性相当。

5．4 布置情况方案一采用悬吊铝管母线配电装置，断路器三列式布置，占地面积约50亩；方案二亦采用悬吊铝管母线配电装置，断路器双列布置（平环式），占地面积约55亩。

相比之下，方案一占地更省。

如只比较本期，方案一仅2个间隔，占地约20亩；方案二需5个间隔，占地约40亩。

方案二占地大一倍。

5．4．1 经济性见如下经济比较表（单位：万元）说明：因进出线设备两方案相同，未计入表中；表中未考虑起备变间隔；表中未考虑土建及安装费用；表中未考虑母线、导线等安装材料。

对本期来说，采用方案二将增加90万元，对最终来说，采用方案二可节约554万元。

5．5 推荐方案考虑到方案一和方案二都已有成熟的运行经验，运行单位易于接受，在本期投资上方案二比方案一节约近100万元，并且有较小的占地面积，但是考虑到供电的可靠性我们选择方案二。

第二章短路电流计算1 短路电流的计算目的：选择载流导体；选择配电设备；选择继电保护装置和进行整定计算；选择有效的限流措施；2 进行短路计算的基本条件：正常工作时三相系统对称运行；所有电源电动势相位角相同；短路瞬间短路电流最大；母线电抗忽略不计；3 限流措施：发电厂和变电所出线装设电抗器；采用分裂变压器；4 短路电流计算依据根据系统资料，本工程计算条件以100MVA为基准容量，基准电压Uj=平均电压，等值阻抗（标么值）为：220kV系统基准电压242kV正序阻抗0.0049零序阻抗0.00745短路电流计算结果本工程220kV系统短路电流水平按50kA选择设备。

主厂房6kV系统按短路电流水平50kA、动稳定电流125kA选择设备；脱硫6kV系统按短路电流水平40kA、动稳定电流100kA选择设备。

第三章导体及主要设备选择1 导体1．1 220kV导线根据系统资料，本工程220kV母线穿越功率按3600MW考虑，经过计算，导体选择结果如下：220kV母线：选用6063G-φ250/230铝管母线主变压器进线：选用2(LGKK-600)导线220kV出线：暂选用2(LGJQT-1400)导线220kV起动/备用变压器：选用2(LGKK-600)导线发电机回路离相封闭母线（10BAA～20BAA）额定电压：22kV额定电流：25000A外壳直径：1450 10mm2 主要设备选择2．1 主变压器（10BAT～20BAT）型式选择根据《火力发电厂设计技术规程》（DL5000－2000）“…与容量为600MW机组单元连接的主变压器应综合运输和制造条件，经技术比较可采用单相或三相，当选用单相变压器组时，应按所连接电力系统和设备的条件，确定是否需要装设备用相”。