发电厂主接线课程设计

前言

电气主接线表明电气一次设备的连接关系，是发电厂、变电站电气部分设计、运行、检修、操作和事故处理的一个平台，其设计对电气设备选择、配电装置布置、继电保护及自动控制方式的拟定，以及防雷接地等产生决定性影响。

作为电气主接线中最重要的一部分——发电厂电气主接线是由多种电气设备通过连接线，按其功能要求组成的汇集和分配电能的电路，又称一次接线或电气主系统。

发电厂电气主接线系统的安全性、可靠性、经济性是电力系统运行及维护的重要内容，主接线的质量将直接关系到系统供电任务的完成情况。随着国内发电厂机组容量的不断升级，主接线的连接形式也在不断变化，系统运行的能力已经成为发电厂远行与维护中至关重要的环节。

本课程设计将通过给定的设计原始材料，根据设计给定的要求，通过不同的接线方式设计出几种不同的发电厂电气主接线的设计方案，根据给定的电路参数，再进行不同方案的线路电流保护计算，根据计算得到的线路保护电流参数来设计线路电流保护的装置。几种不同方案的可行性是不一样的，要进一步通过分析原理、方案可行性以及经济预算，确定最后可以采用的方案，完成本次的课程设计。

目录

一．发电厂主接线概述

一、发电厂主接线概述

1、发电厂

发电厂是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济。发电厂的作用是将其他形式的能量转化成电能。按能量转化形式大体分为火力发电厂，水力发电厂，核能发电厂，风力发电场等。考虑发电厂中的地位和作用，电力系统中的发电厂有大型主力发电厂、中小型地区电厂及企业自备电厂三种类型。无论是那种形式的电厂它们的电气部分设计的主要内容及基本思想都是

相通的。

2、主接线

主接线代表了变电站电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电站电气设计的首要部分。它表明了变压器、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，从而完成变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全站电气设备的选择、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。电气主接线的具体设计步骤一般分为两步：一是分析原始资料，二是拟定主接线方案。

3、设计原则

以设计任务书为依据，以经济建设为方针、政策和有关的技术规程、标准为准则，准确地掌握原始材料，结合工程特点，确定设计标准，参考已有设计成果，采用先进的设计工具。

4、设计要求

使设计的主接线满足可靠性、灵活性、经济性，并留有扩建和发展的余地。

5、设计步骤

（1）对原始材料进行分析；

（2）草拟主接线方案，对不同方案进行技术经济比较、筛选和确定；

（3）厂、站和附近用户供电方案的设计；

（4）限制短路电流的措施和短路电流的计算；

（5）电气设备的选择；

（6）屋内、外配电装置的设计；

（7）绘制电气主接线图及其他图；

（8）推荐最佳方案，写出技术说明书，编制一次设备计算表。

二、设计内容

设计题目：发电厂主接线及线路电流保护设计

1、设计原始材料：

1.1.此发电厂安装3 台发电机，额定电压为10.5kv

1.2.发电厂升压至110kv 和35kv 后接入电网

1.3.各电压侧出线回路数：110kv 侧6 回，35kv 侧2 回

2、主要参数

2.1.发电机阻抗XG1=15Ω，XG2=10Ω，XG3=10Ω

2.2.线路参数 L1=L2=L3=60km、L（BC）=50km,L（CD） =30km,L（DE） =20km,线路阻抗 0.4Ω/km

2.3.可靠系数K（Ⅰ）rel =1.2 ，K（Ⅱ）rel =K（Ⅲ ）rel =1.15， K st =1.5，K re =0.85

2.4.负荷电流I（BC）?Lmax =300A，I（CD）?Lmax =200A，I（DE）?Lmax =150A

2.5.发电机最多三台运行，最少一台运行，线路最多三条运行，最少一条运行。

3、设计内容：

3.1．制订网络可能的接线方案，选择电力网的电压等级；

3.2．选择各方案发电厂及变电站的主接线，根据电网运行的可靠性、灵活性和经济性，比较各方案的负荷矩、线路长度和高压开关数等指标，摒弃显然不合理的方案；

3.3．对待选的各方案，确定其输电线路的导线截面及发电厂、变电站的主要电气设备（变压器及断路器）；

3.4．计算各方案的一次投资，对待选方案进行工程经济计算。进行技术经济比较，选定最优设计方案；

3.5．对所选方案进行调压或稳定性计算，提出调压或提高稳定性的措施。

3.6 继电保护方式选择和整定的计算；

3.7．物资统计，列出设备清单；

3.8 继电保护方式选择和整定的计算；

3.9 绘图；

3.10 整理说明书及计算书

三、接线方案

1、接线原则：

1.1、变压器的选择：

（1）主变压器是用于发电厂向电力系统和用户输送功率的变压器，除了输

送能量等原始数据外，也要考虑到电力系统5-10年的发展要求。对于这种大中型的发电厂以及枢纽变电站，主变压器应该选择不少于2台的容量以保证负荷的要求。

（2）变电站或单机容量在125MW及以下的发电厂内有3个电压等级时，可以考虑采用三相三绕组变压器，但没侧绕组的通过容量应达到额定容量的15%以上，或第三绕组需接入无功补偿设备。否则，一侧绕组未充分利用，不如选择两台双绕组变压器更合理。

（3）单机容量200MW及以上的发电厂，额定电流和短路电流都很大，发电机出口断路器制造困难，加上大型三绕组变压器的中压侧（110KV及以下时）不希望留分接头，为此以采用双绕组变压器加联络变压器的方案更为合理。

综上所述，35KV侧采用两台三相绕组的主变压器，11KV侧采用一台三绕组的主变压器。

1.2、主接线设计：

（1）6-220KV电压等级的接线形式，由电压等级高低、出线回路数的多少而定；

（2）220KV以及以下电压等级，当进出线回路多，输出功率大，可采用有母线的接线形式；

（3）采用单母线和双母线的110-220KV电压等级，若断路器停电检修时间较长，一般应设置旁路母线；

（4）中小型发电厂或变电站若近区有用户，常设有6—10.5KV的电压母线。35KV以下电压，由于供电距离不远，对重要用户可采用双回路线；若单母线分段，也可以设置不带专用断路器的旁路母线接线。发电厂、变电所内厂所用电可选用成套配电设备。

2、接线方式

根据以上要求，变压器选择三台，35KV侧可以采用两台三相变压器，110KV 侧可以采用一台双绕组变压器。电气主接线可以采用单母线、单母线分段、单母线分段加旁路母线、双母线、双母线分段、双母线分段带旁路母线这几种形式。因为根据所给原始材料判断出这是一个中小型发电厂，一台半断路器接线适用于超高压级别的发电厂以及变电站，所以不适合采用。