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1、 引 言随着社会的发展，我国的电力工业也在不断发展。电力工业的发展和电气化程度已成为衡量一个国家国民经济发展水平的重要标志。目前，我国的电力工业已经进入了大电网、超高压、自动化发展的新时期。电力行业在国民经济中起着非常重要的作用，它不仅影响国民经济其它部门的发展，同时也影响着人民的物质与文化水平的提高，影响着整个社会的进步。这次设计的主要内容是对装机容量为4300WM大型火力发电厂的初步设计，根据电厂的实际情况，选择适合本厂的电气主接线方案，并对这些方案做技术经济比较选出最优方案。然后对厂用电进行合理设计，包括厂用变的选择，厂接线的设计；对短路电流进行计算并选择主要电气设备，根据短路电流对设备
2、进行校验。最后是厂用电动机的联锁回路设计及发电机主要故障及其处理。电力工业的迅速发展对发电厂的设计也提出了更高的要求，而大机组的能源利用率高、环境污染较小型机组少，已经成为电力工业发展的主流。第一章 主接线设计及主变选择1.1 电气主接线的一般要求发电厂电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、送电的任务。它设计合理与否，直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。因此，主接线的设计是一个综合性的问题，必须在满足国家有关技术经
3、济政策的前提下，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。电气主接线基本要求：（1）可靠性 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。衡量主接线运行可靠性的标志是： 断路器检修时，能否不影响供电。 线路、断路器或母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。 发电厂全部停运的可能性。 对大机组超高压情况下的电气主接线，应满足可靠性准则的要求。（2）灵活性 调度灵活，操作简便：应能灵活地投入某些机组、变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。 检修安全：应能方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安
4、全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电。（3）经济性 投资省：主接线应简单清晰，控制、保护方式不过于复杂，适当限制断路器电流。 占地面积小：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件。 电能损耗少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和台数，避免两次变压而增加电能损失。1.2 发电厂主要接线形式1.2.1 大、中型发电厂主接线形式特点电厂单机容量200MW以上，总容量1000MW及以上，主要用于发电，多为凝汽式火电厂，其主接线特点如下：（1）在系统中地位重要、主要承担基本负荷、负荷曲线平稳、设备利用小时数高、发展可能性大，因此其主接线要求较高。（2）不设发电机电压母线，发电机与主变压器采用简
5、单可靠的单元接线，发电机出口至主变压器低压侧之间采用封闭母线。（3）升高电压部分为220KV及以上。220KV配电装置，一般采用双母线带旁路母线、双母线带分段旁路母线接线，接入220KV配电装置的单机容量一般不超过300MW；330500KV配电装置，当进出线数为6回及以上时，采用一台半断路器接线；220KV与330500KV配电装置之间一般用自耦变压器联络，它的阻抗小，对改善系统稳定性有一定的作用，可以扩大变压器的制造容量，便利运输和安装。1.2.2 设计方案介绍本厂为220KV与500KV两个电压等级，共4台机组，单机容量为300MW，220KV侧出线为14回，500KV侧出线为8回。22
6、0KV系统侧考虑到出线回路数较多，故采用双母三分段的接线方式。500KV系统侧采用一台半断路器接线方式，其中有两个单元接到500KV配电装置。第二种方案为220KV侧采用双母带旁路接线形式，500KV侧采用双母四分段接线方式。第一种方案电气主接线如图1-1：图1-1 4300MW发电厂电气主接线图（1）第二种方案接线如图1-2所示：图1-2 4300MW发电厂电气主接线图（2）与第二种方案相比第一种接线方式有以下优点：任一母线故障或检修，均不停电。这种接线方式运行操作方便、安全当同名元件接于不同串，即同一串中有一回出线、一回电源时，在两组母线同时故障或一组故障的极端情况下，功率仍能经联络断路器
7、继续输送。除了联络断路器内部故障时与其相连的两回路短时停电外，联络断路器外部故障或其他任何断路器故障最多停一个回路。任一断路器检修都不停电，而且可同时检修多台断路器。运行调度灵活，操作检修方便，隔离开关仅作为检修时隔离电器。1.3 发电机和变压器的选择1.3.1 发电机型号选择由于本次设计规模为4台300MW容量的区域性大电厂，及4台机组可选择相同型号，故按照要求选择了发电机型号，具体型号及其技术指标见表1-1。表1-1 发电机数据表型 号QFSN-300-2型式水氢氢额定容量（MVA）353额定功率（MW）300额定电压（KV）20额定电流（A）10190功率因数0.85（滞后）频率（HZ）
8、50相数3效率99.6%次暂态电抗0.155台数4台1.3.2 主变压器容量及台数的选择发电机与变压器为单元接线时,主变压器的容量按发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后留有10%的裕度选择。每单元的主变压器为一台。 （1-1）式中 发电机容量发电机额定功率因数厂用电率由于各台变压器的容量都相同，由公式1-1得MVA所以，1#、2#机组选择SFP7-360000/220型三相双绕组升压变压器3#、4#机组选择SFP-360000/500 型三相双绕组升压变压器1.3.3 联络变压器的选择（1）联络变压器的容量应满足所联络的两种电压网络之间在各种运行方式下的功率交换，220KV与500KV之间的
9、联络线上的功率280MVA。（2）联络变的容量一般不应小于所联络的两种电压母线上最大一台机组容量，以保证最大一台机组故障或检修时通过联络变来满足本侧负荷的需要，同时也可在线路检修或故障时，通过变压器将剩余功率送入另一侧系统。其型号见表1-2。表1-2 主变及联络变压器参数表项目1#、2#机组主变3#、4#机组主变联络变型号SFP7360000/220SFP360000/500ODFPS2167000/500额定容量（MVA）360360167/167/66.5阻抗电压（%）高中12.2中低27.19高低14.031619.59绕组形式YN，d11YN，d11YN，0，d11相数三相三相三相台数
10、2台2台1台第二章 厂用电设计现代大容量火力发电厂要求其生产过程实现自动化并采用计算机控制，为了实现这一要求，需要有厂用机械和自动化监控设备，其中绝大多数厂用机械采用电动机拖动。因此，需要向这些电动机、自动化监控设备和计算机供电，这种电厂自用的供电系统称为厂用电系统。2.1 厂用电设计原则厂用电系统的接线是否合理，对保证厂用负荷的连续供电和发电厂安全经济运行至关重要。由于厂用电负荷多，分布广，工作环境差和操作频繁等原因，厂用电事故在电厂事故中占有很大的比例。此外，还因为厂用电接线的过渡和设备的异动比主系统频繁，如若考虑不周，也常常会埋下事故的隐患。因此，必须把厂用电系统的合理设计安全运行提到应
11、有的高度来认识。对300MW汽轮发电机组厂用电接线设计的要求是：（1）各机组的厂用电系统应是独立的。厂用电接线在任何运行方式下，一台机组故障停运或其辅机的电气故障不应影响另一台机组的运行，并要求受厂用电故障影响而停运的机组应能在短期内恢复本机组的运行。（2）全厂性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公用负荷母线。在厂用电系统接线中，不应存在可能导致发电厂切断多于一个单元机组的故障点，更不应存在导致全厂停电的可能性。（3）厂用电的工作电源及备用电源接线应能保证各单元机组和全厂的安全运行。（4）充分考虑电厂分期建设和连续施工过程中厂用电系统的运行方式，特别要注意对公用负荷供电的影响，要便于过渡，
12、尽量减少改变接线和更换设备。（5）设置足够的交流事故保安电源，当全厂停电时，可以快速启动和自动投入向保安负荷供电。另外，还要设计符合电能质量指标的交流不间断电源，以保证不允许间断供电的热工负荷和计算机的用电。2.2 厂用电接线形式本厂为4300MW机组其中有两个单元接220KV系统，另外两个单元接500KV系统。厂用电压采用6KV电压等级，每台机组设AB两段厂用高压母线，分别由厂用高压工作变压器供电，工作变压器采用低压分裂绕组变压器，分别由发电机出口引接；、机组共用一台启动/备用变压器，也采用低压分裂绕组变压器，由主变压器侧220KV母线引接；、机组共用一台启动/备用变压器，也采用低压分裂绕组
13、变压器，由35KV侧母线引接。厂用电接线参见图2-1、图2-2。图2-1 1#、2#机组厂用电接线图图2-2 3#、4#机组厂用电接线图2.3 厂用变压器的选择由于各台变压器容量相同，由公式1-1得MVA则对于厂用电的高压变压器型号选择及其参数见表1-3。表2-1 各厂用变及启动/备用变参数表项目型号及额定容量(MVA)额定电压（KV）阻抗电压（%）绕组形式台数相数1#、2#厂用变SFF9-CY-40000/2020/6.3-6.316.5D，d0，d01340/25-251#、2#厂用启/备变SFPZ1-40000/220220/6.3-6.321Yn，d11，d111340/25-253#
14、、4#厂用变SFF9-CY-40000/2020/6.3-6.316.5D，d0，d01340/25-253#、4#厂用启/备变SFF9-40000/3535/6.3-6.319Yn，d11，d1113第三章 短路电流计算3.1 短路计算概述3.1.1 短路电流计算的目的在发电厂和变电所的电气设计中,短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几个方面:（1）在选择电气主接线时，为了比较各种方式接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路电流为依据。（5）接地装置的设计，也需用短路电流。3.1.2 短路计算的一般规定验算导体和电气时所用短路电流,一般有以下规定。（1）
