浅谈火力发电厂电气一次部分设计:大型火力发电厂电气部分课程设计

Answer 1

　　【摘 要】在火力发电厂里，电气部分最关键的就是一次接线。本文通过对电气主接线，短路电流计算，变压器保护设计以及厂用电设计等方面对火力发电厂电气的一次部分设计进行了详细的阐述。
　　【关键词】一次部分；主接线；短路电流；设计
　　1 前言
　　发电厂是电力系统的重要组成环节，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。发电厂的主接线是保证电网的安全可靠、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。
　　2 电气主接线
　　电气主接线是发电厂(或变电站)中的一次设备按照设计要求连接起来，表示生产、汇聚和分配电能的电路。主接线不仅是电气设计的关键，而且使电力系统的重要组成环节，确定主接线直接能够影响变电所电气设备的选择与布置，还可以影响供电的可靠性和经济性。
　　2.1 电气主接线的设计原则
　　设计原则要根据发电厂在电力系统所处的地位和作用来确定。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是用来确定设计方案参考依据。首要保证电力系统的安全稳定运行，其次考虑电力系统的经济调度的要求。在设计主接线时，还要考虑到随着电力负荷不断增加具有扩建的可能性。
　　2.2 电气主接线的设计方案
　　本设计规划建设4×300MW供热机组，厂内设置220kV配电装置，远期采用双母线单分段接线，共6回出线，母线穿越容量600MW。四台机组均以发电机一变压器单元接线方式接人220kV母线。本期设计建设2×300MW供热机组，220kV配电装置采用双母线接线，2回出线至变电站，每回出线的最大输送容量为530MVA，每回出线的导线截面为2xLGJ一500／45。采用双母接线方式，可提高供电可靠性，一组母线故障后，能迅速恢复供电，灵活性较高，各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上。
　　本期设计起动，备用电源采用架空线引接于本期220kV配电装置。结合对该发电厂在电力系统中的地位和作用，分期和最终建设规模，负荷大小，系统备用容量等因素的分析，对各种接线方式的适用范围及优缺点进行比较后，遵循可靠性、灵活性和经济性的基本原则，综合考虑最终接线方案
　　3 短路电流计算
　　短路就是指不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。短路直接对电力系统的稳定运行产生破坏，使得电力系统无法正常供电，而且能够造成电气设备损坏，因此在发电厂及整个系统的设计和运行中，合理选择主接线方案等工作，都需要对短路电流进行计算，—般都是采用标么值法计算短路电流。短路电流计算是发电厂和变电所电气设计的主要计算项目，通过短路电流计算限制短路的危害和缩小故障的影响范围。
　　通过短路电流计算，可以确定某一接线是否需要采取限制短路电路的措施，对于选择电气设备，设计配电装置及选择继电保护方式及接地装置的设计均需要计算短路电流。关于短路点的确定方面，计算短路电流时按总配电所高压母线侧各主要开关电器动稳定校验、母线动、热稳定校验和继电保护整定计算选两处短疏 进行短路计算。
　　短路电流计算的原则：按本工程设计最终容量计算容量和接线，考虑电力系统远景规划；当有比三相短路严重的种类时，短路电流按最严重的情况验算；选择短路电流为最大那些点作为短路点计算。
　　4 变压器保护设计
　　发电机与主变压器为单元连接时，该变压器的容量按发电机的最大连续容量扣除一台厂用工作变压器的计算负荷进行选择。电力变压器是变电站重要的设备，在设计中，需要重点保护，需要从过电流、过负荷、速断、温度等四个方面考虑保护。变压器的过电流保护类似线路过电流保护原理。变压器的过负荷电流多为三相对称，因此过负荷只需要在一相上安装一个电流继电器。变压器速断保护，其原理与线路速断保护的原理基本—致，只是速断保护动作后，无延时的断开变压器两侧的短路器。温度保护，允许最高温度为70oC，故温度保护设定上限值为68oC，即当温室高于68oC时，进而保护电路。
　　5 厂用电设计
　　厂用电系统采用6kV和0.4kV两级电压。低压厂用变压器和容量大于等于200kW的电动机负荷由6kV供电，容量小于200kw的电动机、照明和检修等低压负荷由0．4kV供电。
　　5.1 高压厂用电
　　#1机组设1台容量为45／28—28MVA的高压厂用工作变压器，#2机组设1台容量为40／25—25MVA的高压厂用工作变压器。两台机组哥设一段6kV工作母线分别为机组的汽机、锅炉、除尘、脱硫、热网等6kV高压单元负荷供电。高压厂用电系统不设公用段，正常运行时高压厂用起动／备用变压器不带负荷。机组负荷、公用负荷及脱硫负荷各自与该段高压厂用母线连接，如公用负荷较多、容量较大时，可增加高压公用母线段，前提是保证供电的可靠性。
　　高压厂用母线接线方式采用单母线接线方式，每台机组高压厂用母线至少接两段母线，分别接上双套辅机的电动机，可由一台变压器供电。
　　5.2 低压厂用电
　　低压厂用电系统采用两种供电方式，分别为动力中心(Pc)和电动机控制中心(MCC)。主厂房低压厂用电系统采用暗备用供电方式，容量为2000kVA的机炉低压厂用变压器和机炉动力中心各设2台互为备用，同时为各个系统及引风机场地等低压负荷供电。
　　低压厂用电系统采用中性点直接接地方式的三相四线制。容量为75kw以下的电动机由MCC供电，75kw及以上的低压电动机由动力中心供电。低压厂用母线接线方式是单母线接线方式，至少接两段母线，也分别接上双套辅机的电动机。接有I类负荷的高压和低压明(暗)备用动力中心的厂用母线应设置备用电源。当备用电源采用明(专用)备用方式时，还应装设备用电源自动投入装置；当备用电源采用暗(互为)备用方式时，暗(互为)备用的联络断路器采用手动切换。接有Ⅱ类负荷的高压和低压明(暗)备用动力中心的厂用母线，应设置手动切换的备用电源。只有Ⅲ类负荷的厂用母线，不设置备用电源。
　　6 结束语
　　在设计过程中，作为电气设计人员，参照示范电厂的设计原则和目标，笔者首先考虑了经济性与可靠性，还考虑今后扩建的可能性。