论文总字数：24872字

目 录

摘要 I

Abstract. II

1 绪论 1

1.1本课题的研究背景及选题意义 1

1.2 本课题国内外研究现状 1

1.3 本课题的研究内容 1

2 电力系统及其发电厂电气部分 2

2.1 电力系统的构成 2

2.2 电力系统的基本要求 2

2.3 发电厂电气部分概述 3

3 电气主接线设计 3

3.1 电气主接线的设计原则 3

3.2 对原始材料的分析 4

3.3 主接线法案的拟定 4

3.4 主接线方案的比较 6

3.5 主接线方案的最终确定 7

4 变压器的选择 7

4.1主变压器的综述 7

4.2 主变压器的选择原则 7

4.3 确定主变压器的容量和厂用变压器容量 8

5 厂用电设计 9

5.1 对厂用电接线的要求 9

5.2 厂用电接线的设计原则 9

5.3 厂用电的电压等级 9

5.4 厂用电源及其引接 9

5.4.1厂用工作电源 10

5.4.2备用电源和启动电源 10

5.4.3 事故保安电源 11

5.5 厂用电接线形式 11

5 短路电流计算 12

5.1短路电流计算的目的 12

5.2 短路电流计算的条件 12

5.3 短路电流计算 13

5.3.1 短路电流电路接线图 13

5.3.2 参数计算 13

5.3.3 500kV母线短路（K1） 14

5.3.4 600MW发电机出口短路(K2) 15

5.3.5 厂用高压变压器6kV一段短路(K3) 17

5.3.6 厂用高备变压器6kV一段短路(K4) 19

5.4 计算结果列表 21

6 电气设备的选择 21

6.1 电气设备选择的一般条件 21

6.1.1 按正常的工作条件选择 21

6.1.2 按短路状态校验 22

6.2 电气设备的整定计算 22

6.2.1 高压断路器的选择 23

6.2.2 隔离开关的选择 24

6.2.3 电流互感器的选择 24

6.2.4 电压互感器的选择 25

6.2.5 限流电抗器的选择 25

6.2.6 500kV母线的选择 26

7 配电装置 27

7.1 对配电装置的基本要求 27

7.2 配电装置方式的确定 27

7.3 屋外配电装置 27

7.3.1配电装置的安全净距 27

7.3.2 屋外配电装置的布置规则 28

8 继电保护装置配置 28

8.1 发电机保护 28

8.2 变压器保护 29

8.3 并联电抗器保护 30

8.4 母线和断路器失灵保护 30

9 总结 31

参考文献 31

致谢 33

1200MW火力发电厂电气设计

蒋志帅

, China

Abstract: With the increasing of GDP in our country, the demand for electricity is also growing. The power industry, as a productive force, can greatly influence the development of economy. Electricity is still the main thermal power generation in our country , in 2014, the proportion of thermal power generation accounted for 75.20% of the total power generation. So we can see the importance of thermal power generation. The main electrical wiring design, the choice of the main transformer, distribution device and relay protection are elaborated in the design. On the premise of guaranteeing the reliability, the rationality of the design is ensuring by the calculation of short-circuit current and electrical equipment considering the flexibility and economy.

Key words: power system; main connection design; short circuit current; electrical equipment selection; power distribution device

1 绪论

1.1本课题的研究背景及选题意义

电能是一种清洁的二次能源，不仅输配方便、易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度，能够实现自动化。

我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，现在已有许多电厂实现了集中控制和采用计算机监控。电力系统也实现了分级集中调度，所有电力企业都在努力增产节约，降低成本，确保安全远行。电力工业的发展,单机容量的增大、总容量在百万千瓦以上火电厂的建立促使火电厂建筑结构和设计不断地改进和发展。

  电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。绝大多数电能都由电力系统中发电厂提供，电力工业已成为我国实现现代化的基础，得到迅猛发展。因此，设计的主要目的就是通过原始资料分析和方案比较，确定发电厂的电气主接线。计算短路电流，并根据计算结果来选择和校验主要电气设备。

  对火力发电厂设计的意义也是在于增强对这一领域的技术的学习和技能的应用能力以及实际工程设计的基本技能，让我能更好的在实际中运用书本上的知识。电力工业的迅速发展，对发电厂的设计提出了更高的要求，更需要能够提高知识理解应用水平，认真对待。

1.2 本课题国内外研究现状

随着各种电机制造技术的完善，输配变电技术的不断提高，特别是电力系统的出现以及社会电气化对电能的需求，20世纪30年代以后，火力发电进入大发展的时期。火力发电机组的容量由200兆瓦级提高到300～600兆瓦级（50年代中期），到1973年，最大的火电机组达1300兆瓦。在我国乃至全世界范围，火电厂的装机容量占总装机容量的70％左右，发电量占总发电量的80％左右。所以，火力发电是目前电力发展的主力军，火电技术必须不断提高发展，才能适应和谐社会的要求。

1.3 本课题的研究内容

通过上面介绍我们可以知道火电厂的重要性。本次设计是装机容量2x600MW的地区性火电厂，通过对原始材料的分析设计出最好的方案，最终可以来改善地区的电网结构，从而带动地区经济发展。

主要研究内容包括：

⑴了解电力系统的构成和基本要求，并认识其发电厂电气部分。

⑵掌握电气主接线的设计、厂用电的设计，对不同的接线进行分析比较，从而能够选择最优的接线方式。

⑶计算短路电流，保证火电厂整体能够稳定运行。

⑷选择合适电气设备，确保设备符合发电厂的基本要求。

⑸设计好配电装置和继电保护设施，继而发电厂能够稳定输配电能以及安全运行。

2 电力系统及其发电厂电气部分

2.1 电力系统的构成

电力系统^[1]是一个整体，由发电厂、输电网、配电网和电力用户构成，是将天然能源转换成电能并运输和配送到用户的一个整体系统。电力系统里的重要构成部分是电网，是由输电网和配电网组成的输配网络。发电厂将一次天然能源转换成电能，通过电网将电能输配给所在区域的用户使用，这就是电能从产出到分配使用的完整流程。此外电力系统还包含了一些辅助系统，比如继电保护装置，安全、调度自动化装置和信息传输系统等。

2.2 电力系统的基本要求

①保证供电的安全可靠性

电力系统运作的基础是要能够保证用户用电的安全。为了改善电气设备的运行和维护能力，电力系统各部门必须与时俱进，使用现代化管理技术。尽管如此，当前要保证百分百无事故是不可能的，且不同的用户群体对供电可靠性的要求也不尽一致。所以，要根据电力用户的类型不同而选择用不同的方案，从而达到即使发生事故也要将损失降到最低的效果。

②保证电能良好质量

电能质量可以由频率、电压和波形这三个参数来衡量。当它们不满足电气要求时，就导致设备无法正常运行、产品质量变差和对人身和设备本身造成危害等。所以系统供给电能的频率、电压及波形这三个参数指标要符合标准规定。我国规定，35kV及以上的线路额定电压允许偏差±5%；

③保证电力系统运行的稳定性

如果电力系统稳定性较低，或者遇到故障时处理不当，一部分的小故障也许会造成整体局面呈现崩溃状态，可能长时间才复原，更为甚者造成长时间停电，从而损失巨大。因此，稳定性是对电力系统的关键衡量因素。

④保证工作人员和电气设备的安全

工作人员能够安全工作、电气设备能够一直稳定运行是电力系统运作的根本。达到这样的目标，首先要在选择电气设备的时候要精确计算，满足即使超过额定电压和短路电流一点也不至于损坏。其次，要对设备定时检修，达到防患于未然的效果，尽量避免事故的发生。再者，工作人员在操作设备的时候要严格恪守规则，不能随心所欲。

⑤保证电力系统运行的经济性

经济性的提升就代表着能够更好的节省资源，从而达到可持续性发展，为了将来的电力发展打下很好的基础。同时，也能降低电能的费用，能更好的促进社会的发展。所以为了提高经济性，需要对电厂有着更好的规划，同时也需要有着更加完善的管理机制。

2.3 发电厂电气部分概述

发电厂电气部分^[2-3]设备主要包括变压器、断路器、隔离开关、互感器以及避雷器等。

变压器：变压器，顾名思义，是用来改变电压的设备，主要构成是初级、次级线圈和铁芯（磁芯）。主要功能有：电压、电流和阻抗变换、隔离高压、稳定电压等。

断路器：断路器是用来控制线路上电流的一种开关装置。也可以用来对电能进行分送，以及对电气设备进行保护，当线路电流、电压出现异常时就会被切除该段故障电路。因为在电力系统中，配电环节极为重要，所以断路器的重要性不言而喻。

隔离开关：一种开关器件，主要作用是将电源进行隔离，在小电流电路时能起到切断作用，无灭弧功能。本身结构比较简单，但是在发电站的使用量非常大，所以它的可靠性要求很高，对发电、配电等有着很大的影响。

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