前言
电力是我国主要能源行业，是国民经济基础产业和公用事业，是资金密集的装置型产业，同时也是资源密集型产业。无论电源还是电网，在建设和生产运营中都需要占用和消费大量资源，包括土地、水资源、环境容量以及煤炭、石油、燃气等各类能源，贯穿于电力规划、设计建设一直到生产运营全过程。电力工业的长足发展和电力的高效利用，是社会经济进步和节约型社会建设的根本保障。
随着我国经济实力的不断增强,电力工业正在迅速发展,全国发电装机容量2000年4月突破3亿KW,2004年5月达到4亿KW,2005年12月已达到5亿KW。据预测,到2010年,中国发电装机容量将超过7亿KW,2020年将达到11亿KW左右.中国已经成为世界上名副其实的电力生产和消费大国。虽然我国电力建设取得了长足的发展,但与发达国家相比,中国的电力工业任有差距。2005年中国的人均电力装机容量仅为0.38KW，人均用电量约1800KW.h。大致相当于美国2001年水平的1/8，日本2002年水平的1/5，仅相当于韩国2002年水平的1/3.因此，发展中国电力工仍然是主要的任务。
我国是以煤炭为主要一次能源的国家，这种能源结构决定了我国发电以煤电（火电）为主的基本格局。2003年底我国燃煤火电发电装机容量占全国发电总装机容量的74%，发电量占全国总发电量的82.6%。为此，火力发电任然是我国发电行业的主力军。
根据设计要求的任务,使我对三年来所学的知识更进一步的巩固和加强,并从中获得一些较为实际的工作经验.由于在设计中查阅了大量的相关资料,所以开始逐步掌握了查阅,运用资料的能力,又可以总结三年来所学的电力工业的部分相关知识,为我们日后的工作打下了坚实的基础
本要从理论上在电气主接线设计，短路电流计算，电气设备的选择，配电装置的布局，防雷设计，发电机、变压器和母线的继电保护等方面做详尽的论述，同时，在保证设计可靠性的前提下，还要兼顾经济性和灵活性，通过计算论证该火电厂实际设计的合理性与经济性。在计算和论证的过程中，结合新编电气工程手册规范，进一步完善设计。
6
第一章 原始资料分析
原始资料
1、电厂规模：
（1） 装机容量：装机3台，容量为3*50MW，
Uk?10.5KV,
（2） 机组年利用小时数：TMAX=5000h
（3） 气象条件：年最高温度38度，平均气温25度，气象条件一般，无特
殊要求
（4） 厂用电率：按6%考虑 2、电力负荷及电力系统连接情况
（1）10KV电压等级：12KM电缆馈线15回，平均每回输送容量2MW，最大负荷35MW，最小负荷25MW，COSφ = 0.85，Tmax = 4500h，为Ⅱ、Ⅲ类负荷。 （2）35KV电压等级： 22KM架空出线2回，平均每回输送容量为10MW，最大负荷25MW，最小负荷为15MW，COSφ=0.85，Tmax =5200h，为Ⅰ、Ⅱ类负荷 （3）110KV电压等级：100KM架空出线3回,110KV电压级与容量为5000MW的电力系统连接，接受该发电厂的剩余功率。系统归算到本电厂110KV母线上的标幺值电抗X*S = 0.04（基准容量为100MV?A）。
原始资料分析
（1） 根据原始资料，本电厂为中小型火力发电厂，其容量为：
3*50=150(MW)，占电力系统总容量的150/（5000+150）*100%=2.9%，未超过电力系统的检修备用容量8%~15%和事故备用容量10%的限额，说明该电厂在未来电力系统中地位和作用并非至关重要。
（2） 该厂为火电厂，年利用小时数为5000h，等于5000h，说明在电力系统中承担基荷，主要供应Ⅰ、Ⅱ类负荷用电。必须采用供电较为可靠的接线形式，且保证有两路电源供电。
（3） 从负荷特点及电压等级可知，10KV电压等级上的地方负荷容量不大共有15回电缆馈线，采用直馈线为宜；35KV电压等级出线为2回架空线路，为保证检修出线断路器不致对该回路停电，拟采取单母线分段接线形式为宜；110KV电压级与系统有3回馈线，呈弱联系形式并送出本厂最大可能电力为150-25-15-150*6%=101（MW），最小可能接受本厂送出电力为150-35-25-150×6%=81MW，故110KV级的接线对可靠性要求较高。
7
第二章 主接线的设计
发电厂和变电所的电气主接线是保证电网安全可靠﹑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。 （1）根据给定的任务书，进行分析
○110KV出线回路数为15回。 ○235KV出线回路数为2回。 ○3110KV出线回路为3回。
○4电厂占电力系统总容量的150/（5000+150）*100%=2.9%。 ○5电厂的功率因数COSφ=0.85。
○6发电厂运行方式最大负荷时69MW，最小负荷49MW，此时发电机并未满发，故多余功率送回系统，若有功率缺额由系统供给。 ○710KV近区负荷加限流电抗器。
○8由于近区负荷较多供电应该采用有母线的接线形式，采用单母分段或者双母线的接线形式。
○9配电装置的每组接线上，应装设避雷器，系统加装避雷器容量为25MW以上的直配发电机，应在每台电机出线处装一组避雷器。
10互感器的加装，凡装有断路器回路的应装设电流互感器，发电机和变压器○
的中性点，发电机和变压器的出口加电流互感器，6—220KV 电压等级的每组母线的三相上应装设电压互感器，出线侧的一相上应装设电压互感器。 方案如下：
在发电机出口侧仍采用单母分段接线方式，三台50MW的发电机通过各自的一台三相变压器将功率输送到35KV与110KV侧母线。由于110KV及35KV出线线路较少，所以不采用双母线或带旁路的运行方式，相对来说造价较高。其中35KV侧母线仍采用用断路器分段的单母分段接线方式，110KV侧采用用断路器分段单母分段接线方式。另外，厂用电从发电机出口处引取。其主接线图如下图所示：
8
电气主接线的设计原则是：应根据发电厂和变电所在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量、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、电力系统的线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规划与要求等条件确定。应满足可靠性、灵活性和经济性的要求。
电气主接线的主要要求为： ? 灵活性
主接线的灵活性有以下几方面的要求:
调度灵活,操作方便.可灵活的投入和切除变压器,线路,调配电源和负荷;能够满足系统在正常,事故,检修及特殊运行方式下的调度要求.
检修安全.可方便的停运断路器,母线及其继电器保护设备,进行安全检修,且不影响对用户的供电.
9
扩建方便.随着电力事业的发展,往往需要对已经投运的变电站进行扩建,从变压器直至馈线数均有扩建的可能.所以,在设计主接线时,应留有余地,应能容易地从初期过度到终期接线,使在扩建时,无论一次和二次设备改造量最小. ? 经济性
可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求,它与经济性之间往往发生矛盾,即欲使主接线可靠,灵活,将可能导致投资增加.所以,两者必须综合考虑,在满足技术要求前提下,做到经济合理.投资省.主接线应简单清晰,以节约断路器,隔离开关等一次设备投资;要使控制,保护方式不过于复杂,以利于运行并节约二次设备和电缆投资;要适当限制短路电流,以便选择价格合理的电器设备;在终端或分支变电站中,应推广采用直降式(110/6～10kV)变电站和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器.
年运行费小.年运行费包括电能损耗费,折旧费以及大修费,日常小修维护费.其中电能损耗主要由变压器引起,因此,要合理地选择主变压器的型式,容量,台数以及避免两次变压而增加电能损失.
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,以便节约用地和节省架构,导线,绝缘子及安装费用.在运输条件许可的地方,都应采用三相变压器.
在可能的情况下,应采取一次设计,分期投资,投产,尽快发挥经济效益.综上，方案基本符合设计原则。
第三章 变压器的选择
变电站主变压器容量和台数的选择，应根据SDJ 161《电力系统设计技术规程》规定和审批的电力系统规划设计决定。凡装有两台（组）主变压器的变电站，其中一台（组）事故停运后，其余主变压器的容量应保证该站全部负荷的80％，同时考虑下一电压等级网络的支持，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证对所有用户的供电。凡装有三台（组）及以上主变压器的变电站，其中一台（组）事故停运后，其余主变压器的容量应保证对该站全部负荷的正常供电。 在用的变压器主要有31.5MVA、40MVA、50MVA、63 MVA四种规格。
10
