【正文】 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè)共 43 頁(yè) 緒 論 由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通 過發(fā)電動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心。 電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身的運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)。并且對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大的影響。電能的使用已經(jīng)滲透到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生活的各個(gè)領(lǐng)域，而在我國(guó)電源結(jié)構(gòu)中火電設(shè)備容量占總裝機(jī) 容量的 75%。本文是對(duì) 800MW 區(qū)域發(fā)電廠部分電氣的設(shè)計(jì)，主要完成了電氣主接線的設(shè)計(jì)。包括電氣主接線的形式的比較、選擇；主變壓器、啟動(dòng) /備用變壓器和高壓廠用變壓器容量計(jì)算、臺(tái)數(shù)和型號(hào)的選擇；短路電流計(jì)算和高壓電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 。 并作 了變壓器保護(hù)。 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè)共 43 頁(yè) 第一章 電力工業(yè)的發(fā)展 電力工業(yè)發(fā)展的狀況 中國(guó)電力自 1882 年誕生至今，經(jīng)歷了 3 個(gè)發(fā)展時(shí)期。 1949 年新中國(guó)成立前電力發(fā)展很慢， 1949 年發(fā)電裝機(jī)容量和發(fā)電量?jī)H為 185 萬 kW 和 43 億 kWh，居世界第 21 位和第 25 位。新中國(guó)成立后，電力工業(yè)在黨中央、國(guó)務(wù)院的 高度重視下，得到快速發(fā)展。 1978 年發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到 5712 萬 kW，發(fā)電量達(dá)到 2566 億 kWh，分別躍居世界第 8 位和第 7 位。改革開放以來，電力工業(yè)體制不斷改革，改變了單一國(guó)家投資體制，實(shí)行多家辦電、積極合理利用外資和多渠道資金，運(yùn)用多種電價(jià)和鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)等有效政策的激勵(lì)，電力工業(yè)不斷跨上新的臺(tái)階。 “ 十五 ” 以來，我國(guó)電力工業(yè)加快發(fā)展， “ 西電東送 ” 、城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造等工作成效顯著。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，全社會(huì)需求大幅度增加。與此同時(shí)，受高耗能產(chǎn)業(yè)發(fā)展過快，主要江河偏枯和燃料價(jià)格上漲，以及部分地 區(qū)新投產(chǎn)的發(fā)電容量偏少等因素影響，部分地區(qū)電力供應(yīng)形式變得較為嚴(yán)峻。針對(duì)電力供需出現(xiàn)的新情況和新問題，黨中央、國(guó)務(wù)院未雨綢繆，及時(shí)調(diào)整了 “ 十五 ” 電力發(fā)展規(guī)劃，加強(qiáng)了宏觀調(diào)控力度，采取有力措施，加快了電力建設(shè)步伐，緩解了電力供應(yīng)緊張的局面，取得了顯著成效。 我國(guó) 電力行業(yè)發(fā)展方針 首先，在 21 世紀(jì)前 20 年的電力發(fā)展中，必須重點(diǎn)抓緊抓好電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，要把電網(wǎng)的建設(shè)擺到一個(gè)重要的位置，其原因是： （ 1）加快發(fā)展電網(wǎng)和擴(kuò)大聯(lián)網(wǎng)，這是電力工業(yè)發(fā)展規(guī)律所決定的，是實(shí)現(xiàn)電力可持續(xù)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn) 略的需要。只有發(fā)展電網(wǎng)才能開發(fā)西部水電、北部煤炭基地的火電，以及加快東部大型核電基地的建設(shè)，為這些大型電站的開發(fā)提供廣闊的市場(chǎng)。只有發(fā)展電網(wǎng)才能為新能源、分散的能源開發(fā)提供連續(xù)供電的條件。 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè)共 43 頁(yè) （ 2）電網(wǎng)是建立和完善電力市場(chǎng)機(jī)制的基礎(chǔ)。電網(wǎng)是電力市場(chǎng)的載體，沒有一個(gè)統(tǒng)一的互聯(lián)電網(wǎng)就不可能建立統(tǒng)一而競(jìng)爭(zhēng)有序的電力市場(chǎng)，沒有電網(wǎng)的發(fā)展，就不可能擴(kuò)展電力市場(chǎng)。 （ 3）加快電網(wǎng)建設(shè)有利于資源的優(yōu)化配置，有利于縮小我國(guó)東部與西部經(jīng)濟(jì)差距。有了全國(guó)統(tǒng)一的電網(wǎng)，才能使西部的水火電有廣闊的市場(chǎng)，而西部水火電廠的建設(shè)，使水力和煤 炭資源優(yōu)勢(shì)得到發(fā)揮，這將帶動(dòng)西部經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。 （ 4）加快電網(wǎng)建設(shè)和電網(wǎng)互聯(lián)，有利于提高電力系統(tǒng)本身的效益，使電力發(fā)展走上集約化發(fā)展的道路。聯(lián)網(wǎng)本身可帶來一系列效益，如互為備用效益、錯(cuò)峰效益等，同時(shí)又能夠提高電力系統(tǒng)供電可靠性，這也會(huì)帶來巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。 （ 5）只有加強(qiáng)電網(wǎng)的發(fā)展，才能與 21 世紀(jì)信息時(shí)代相適應(yīng)，信息社會(huì)負(fù)荷與電源的特點(diǎn)將是分散性和小型化，以及對(duì)電力供應(yīng)的可靠性和質(zhì)量上的要求越來越高，只有發(fā)達(dá)、完善、可靠的電網(wǎng)，才能適應(yīng)電源分散性，滿足供電的可靠性和高質(zhì)量的要求。 （ 6）促進(jìn)聯(lián)網(wǎng)建設(shè)， 可使我國(guó)電力融入全球經(jīng)濟(jì)，使電力跟上全球經(jīng)濟(jì)一體化的大趨勢(shì)?？傮w來看，目前我國(guó)電網(wǎng)還是比較薄弱的，因此，加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)必然成為 21 世紀(jì)初期電力建設(shè)中十分重要的內(nèi)容。在我國(guó)的電網(wǎng)建設(shè)中，要實(shí)施抓兩頭帶中間的策略。重點(diǎn)要抓好兩頭，一頭是大型電廠、能源基地的電力外送與全國(guó)聯(lián)網(wǎng)以及跨國(guó)聯(lián)網(wǎng)建設(shè)；另一頭是農(nóng)村電網(wǎng)建設(shè)與城市配電網(wǎng)的建設(shè)，這是當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)中十分薄弱的一環(huán)，既要改造和提高，又要擴(kuò)大（電力市場(chǎng)）。而中間，則主要是指 220kV 電網(wǎng)及各網(wǎng)省電力公司范圍內(nèi) 500 kV 電網(wǎng)網(wǎng)架的建設(shè)，也需要進(jìn)一步完善和加強(qiáng)。 其次， 我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的基本思路和實(shí)施的步驟是：一要以三峽電網(wǎng)為中心，推進(jìn)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)，三峽電網(wǎng)先向北與華北的聯(lián)網(wǎng)，以及與西北的聯(lián)網(wǎng)，向南與華南的聯(lián)網(wǎng)，向西則隨金沙江溪洛渡、向家壩電力外送，使三峽電網(wǎng)繼續(xù)擴(kuò)展并得到進(jìn)一步的加強(qiáng)；二是要配合大型水電站和火電基地的建設(shè)，進(jìn)一步加大“西電東 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè)共 43 頁(yè) 送”和“北電南送”的力度，實(shí)現(xiàn)以送電為主的“送電型”聯(lián)網(wǎng)；三是在不斷加強(qiáng)各大區(qū)自身電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)和地點(diǎn)按照利益均沾、互惠互利的原則，采用交流或直流，實(shí)現(xiàn)以聯(lián)網(wǎng)效益為主的“效益型”聯(lián)網(wǎng)，并把“送電型”聯(lián)網(wǎng)與“效益型”聯(lián)網(wǎng)有機(jī)地結(jié) 合起來，把全國(guó)聯(lián)網(wǎng)與加強(qiáng)各地區(qū)電網(wǎng)自身網(wǎng)架的建設(shè)結(jié)合起來，最后推進(jìn)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的形成和發(fā)展，與此同時(shí)還要重視發(fā)展我國(guó)電網(wǎng)與周邊國(guó)家電網(wǎng)的互聯(lián)。 第二章 電氣主接線設(shè)計(jì) 主接線概述 電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，它反映各設(shè)備的作用、連接方式和回路的相互關(guān)系。所以，由文獻(xiàn) [1]可知；它的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置，繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的確定，對(duì)電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著決定的作用。概括地說包括以下三個(gè)方面： 可靠性： 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證 供電可靠是電氣主接線最基本的要求 。 停電不僅給發(fā)電廠造成損失，而且給國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門帶來的損失將更加嚴(yán)重，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，故障停電的經(jīng)濟(jì)損失是實(shí)時(shí)電價(jià)的數(shù)十倍，乃至上百倍，至于導(dǎo)致人身傷亡、設(shè)備損壞、產(chǎn)品報(bào)廢、城市生活混亂等經(jīng)濟(jì)損失和政治影響，更是難以估量。因此，電氣主接線必須保證供電可靠。 在 研究主接線可靠性時(shí)應(yīng)重視國(guó)內(nèi)外長(zhǎng)期運(yùn)行的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和其可靠性的定性分析；主接線的可靠性要包括一次部分和相應(yīng)組成的二次部分在運(yùn)行中可靠性的綜合，在很大程度上也取決于設(shè)備的可靠程度。 斷路器檢修時(shí)是否影響供電；設(shè)備和線路故障檢修 時(shí)，停電數(shù)目的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電。 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè)共 43 頁(yè) 靈活性 ： 主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性。在調(diào)度時(shí)，應(yīng)可以靈活地投入和切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式的系統(tǒng)調(diào)度要求；在檢修時(shí)，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供電；擴(kuò)建時(shí)，可以容易地從初期接線過渡到最終接線 。 主接線正常運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)調(diào)度的要求靈活的改變運(yùn)行方式，達(dá)到調(diào)度的目的，而且在各種事故或設(shè)備檢修 時(shí)，能盡快地退出設(shè)備。切除故障停電時(shí)間最短、影響范圍最小，并且再檢修在檢修時(shí)可以保證檢修人員的安全 經(jīng)濟(jì)性 ： 要節(jié)省投資，主接線應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備；要節(jié)省繼電保護(hù)和二次回路不過于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜；要能限制短路電流，以便于選擇價(jià)廉的電氣設(shè)備或輕型電器；主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少；經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的種類、容量、數(shù)量、要避免因兩次變壓而增加電能損失 。主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎(chǔ)上，還應(yīng)使投資和 年運(yùn)行費(fèi)用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。 對(duì)原始資料的分析 從原始資料可以知道，本電廠屬于地區(qū)性火力發(fā)電廠，建成后總?cè)萘繛?00MW，建成后與周邊的幾個(gè)電廠形成區(qū)域電網(wǎng)。該電廠的發(fā)電容量除了本廠廠用電后剩余的電力向系統(tǒng)供電。因此，本電廠在系統(tǒng)有重要作用。電廠是否安全、可靠運(yùn)行直接影響該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益，可見該電廠的重要性。 擬定可行的主接線方案 確定變壓器臺(tái)數(shù)及容量： 臺(tái)數(shù)：根據(jù)原始資料，該廠除了本廠的廠用電外，其余向系統(tǒng)輸送功率， 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè)共 43 頁(yè) 所以不設(shè)發(fā)電機(jī)母系，發(fā)電機(jī)與變壓器采用單元接線， 保證了發(fā)電機(jī)電壓出線的供電可靠，本廠主變壓器選用三相式變壓器 4 臺(tái)。 容量：?jiǎn)卧泳€中的主變壓器容量 SN 應(yīng)按發(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，預(yù)留 10％的裕度選擇，為GPNGN ΦCO S )Κ1(=S () NGΡ— 發(fā)電機(jī)容量； WΜ200=ΡGΝ NS— 通過主變的容量 ?? — 廠用電： %8??? GΦCOS — 發(fā)電機(jī)的額定功率， =ΦCOS G 發(fā)電機(jī)的額定容量為 200MW，扣除廠用電后經(jīng)過變壓器的容量為： M V = )(200=ΦCO S )Κ1(=S G PNGN () 采用三相風(fēng)冷自然循環(huán)雙繞組無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器，由文獻(xiàn) [2]可知； 型號(hào)為： 22010SF ，參數(shù)為 ??? 2． 4 主接線方案 ： 根據(jù)變壓器的組合方案擬定主接線的初步方案，并依據(jù)對(duì)主接線的基本 要求，從技術(shù)上進(jìn)行論證各方的優(yōu)、缺點(diǎn)，淘汰了一些較差的方案，保留了兩個(gè)技術(shù)上相對(duì)較好的方案，如圖 和圖 所示 : 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè)共 43 頁(yè) 圖 雙母接線 (方案一 ) 圖 雙母帶旁路接線 (方案二 ) 2． 5 比較主接線方案： 技術(shù)上的比 較：方案一供電可靠，通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不至使供電中斷；調(diào)度靈活，各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要；擴(kuò)建方便，向雙母的左右任何一個(gè)方向擴(kuò)建均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配 ，不會(huì)引起原有回路的停電；便于試驗(yàn)。方案二比方案一供電更可靠，此接線方式 除 具備 雙母 線接線的優(yōu)點(diǎn)外， 還 可以保證使某一回路檢修時(shí)，不中斷對(duì)外供電及操作簡(jiǎn)便 。 經(jīng)濟(jì)上的比較：雖然方案二比方案一供電更可靠，但是從經(jīng)濟(jì)的角度看，方案二的投資比方案一要大很多，增加了旁路間隔和旁路母線，每回間隔增加一把隔離開關(guān)，大大的增加了投資， 也容易造成誤操作。 同時(shí)方案二比方案一多占用了土地，當(dāng)今我國(guó)的土地資源比較缺乏， 但我國(guó)人口多，人均占地面積少，所 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè)共 43 頁(yè) 以我們更應(yīng)該合理而有效的利用土地，積極提倡“節(jié)約為主，長(zhǎng)效機(jī)制”的原則。 從技術(shù) 和經(jīng)濟(jì)的角度論證了兩個(gè)方案，雖然方案二比方案一供電可靠，但是由于目前斷路器采用的是六氟化硫斷路器，它的檢修周期長(zhǎng)，不需要經(jīng)常檢修，所以采用旁路也就沒有多大意義了，這樣一來不僅僅節(jié)省了投資，也節(jié)約了用地，所以比較論證后確定采用了方案一。 第三章 廠用電的設(shè)計(jì) 廠用電源選擇 廠用電電壓等級(jí)的確定： 廠用電供電電壓等級(jí)是根據(jù)發(fā)電機(jī)的容量和額定電壓、廠用電動(dòng)機(jī)的額定電壓及廠用網(wǎng)絡(luò)的可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等諸方面因素，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后確定。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的額定容