4×100MW火力发电厂电气部分初步设计-文献综述
目 录
第一章 引言 1
第二章 国内外研究现状 4
2.1 发电厂电气部分设计基本要求 4
2.2 系统分析 4
2.3 电气设备选型 5
参考文献 9
第一章 引言
发电厂是电力系统的重要组成部分，也直接影响整个电力系统的安全与运行。在发电厂中，一次接线和二次接线都是其电气部分的重要组成部分。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。随着我国国民经济的发展，电力工业将逐步跨入世界先进水平的行列。火力发电厂是生产工艺系统严密、土建结构复杂、施工难度较大的工业建筑。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。电厂结构的改进、新型建材的采用、施工装备的更新、施工方法的改进。
在本次设计中，主要针对了一次接线的设计。从主接线方案的确定到厂用电的设计，从短路电流的计算到电气设备的选择以及配电装置的布置，都做了较为详尽的阐述。二次接线则以发电机的继电保护的设计为专题，对继电保护的整定计算做了深入细致的介绍。设计过程中，综合考虑了经济性、可靠性等多方面因素，在确保可靠性的前提下，力争经济性。设计说明书中所采用的术语、符号也都完全遵循了现行电力工业标准中所规定的术语和符号。
第二章 国内外研究现状
2.1 发电厂电气部分设计基本要求
发电厂的主接线是保证电网的安全可靠、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。
在结合周文骏1999年在《电力设备实用手册》中对电力设备要求的基础上，2004年熊信银、姚春球分别在《发电厂电气部分》中提出导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理，电气设备的结构和工作原理，电气主接线，厂(所)用电，电气设备的选择，配电装置，电力系统中性点接地方式，接地装置，发电厂和变电所电气二次回路，电力变压器运行。重点介绍了电气主接线，是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线的方案。发电厂的电气主接线是保证电力网安全可靠、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。
电气主接线的设计原则是：应根据发电厂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。
主接线的基本形式有单母线接线、单母线分段接线、双母线接线、变压器-线路单元接线、桥型接线。设计发电厂的电气主接线时，首先应按技术要求确定可能选用的方案。当有多个方案在技术上相当时，则需进行经济比较。设计发电厂主接线时在技术上应考虑的主要问题是：1）保证全系统运行的稳定性，不应再本厂、站内的故障造成系统的瓦解；2）保证负荷、特别是重要负荷供电的可靠性及电能质量；3）各设备、特别要注意高、中压联络变压器的过载是否在允许范围内。
2.2 系统分析
2001年黄纯华系统地介绍工厂企业供配电系统设计和安全、经济运行的基本理论及工程实用的设计计算方法与运行维护的基本知识。包括电力负荷计算；电气主接线；短路电流计算；电器设备原理、性能及选择，主要电器设备的继电保护、控制与信号系统；工厂照明；防雷与接地；节约电能与无功补偿的基本方法；高层建筑供电设计及变电所的运行管理与保安措施等。2002年何仰赞进一步讲解了电力系统各元件的等值电路和参数计算，同步电机的基本方程，电力网络的数学模型，电力系统突然三相短路暂态分析，电力系统故障分析的原理和方法等。
选择电力网中性点接地方式是一个综合性问题。它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰等。电力网中性点接地方式，决定了主变压器中性点接地方式。主变压器的110-500KV侧采用中性点直接接地方式。
2.3电气主接线设计
电气主接线是电气运行人员进行各种操作和事故处理的重要依据，因此电气运行人员必须熟悉本厂电气主接线土，了解电路中各种电器设备的用途、性能及维护、检察项目和运行的步骤。电气主接线表明了发电机、变压器、断路器和线路等电气设备的数量、规格、连接方式及可能的运行方式。电气主接线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。主接线的好坏，直接关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，也直接影响到工农业生产和人民生活。
对于一级负荷必须有两个独立电源供电，切当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。对于三级负荷一般只需一个电源供电。
发电厂的主接线的基本环节是电源（发电机或变压器）和引出线。母线（又称汇流母线）是中间环节，它起着汇总和分配电能的作用。由于多数情况下引出线数目要比电源数目多好几倍，故在二者之间采用母线连接既有利于电能交换，还可以使接线简单明了和运行方便。
2.4 电气设备选型
2004年方向晖在《中低压配电网规划与设计基础》中详细介绍了常用配电设备的选择，主要讲解了变压器的选择。发电厂200MW及以上机组为发电机变压器组接线时的主变压器应满足DL5000—2000《火力发电厂设计技术规程》的规定：“变压器容量可按发电机的最大连续容量扣除一台厂用变压器的计算负荷和变压器绕组的平均温度或冷却水温度不超过650C的条件进行选择”。主变压器 在电气设备投资中所占比例较大，同时与之相适应的配电装置，特别是大容量、高电压的配电装置的投资也很大。因此，主变压器的选择对发电厂、变电所的技术性影响很大。例如，大型大电厂高、中压联络变压器台数不足（一台）或者容量不足将导致电站、电网的运行可靠性下降，来年络变压器经常过载或被迫限制两级电网的功率交换。反之。台数过多、容量过大将增加投资并使配电装置复杂化。
周武仲在2006年中在出版《低压配电设备选型与使用200例》的书中提到了各种配电设备的工作原理和选型问题，包括中低压配电设备应用状况、中低压配电系统基础知识、低压配电设备的选型与使用、中压配电设备的选型与使用、配电自动化装置的选型与使用、中低压配电系统的设计实例。为了保证电气设备的可靠运行，并在通过最大可靠的短路电流时不致受到严重损坏，除了根据正常情况正气额定电压断路器选择外，还需要对短路电流产生的动、热稳定性进行校验。
互感器是变换电压、电流的电气设备，它的主要功能是向二次系统提供电压、电流信号也反映一次系统地工作状况，前者称为电压互感器，后者称为电流互感器。在高压配电装置中，广泛采用互感器给测量仪表、继电保护和其他二次设备供电。互感器包括电流互感器和电压互感器两类。前者将大电流变成规定的小电流（5A或1A）；后者将高电压变成规定的低电压（100V）。测量仪表和继电器的线圈与互感器的二次线圈相连，互感器的二次线圈应有可靠的接地。采用互感器的目的，除了将二次回路与一次回路隔离，以保证运行人员和设备的安全外，还使由它供电的二次设备标准化、小型化，为运行维护提供方便。
电压互感器的数量和配置与主界限方式有关，并应满足测量，保护，同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保正在运行方式改变时，保护装置不得失压；6~220KV电压等级的每组主母线上的三项上装设电压互感器；当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应安装电压互感器；当需要在330KV及以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容式套管上的电压抽取装置。
断路器是在电力系统正常运行和故障情况下用作断开或接通电路中的正常工作电流及开断故障电流的设备。开关电器在合闸状态下，靠触头接通电路。当断开电路时，在开关的触头之间可以看到强烈而刺眼的亮光。这是由于在触头之间产生了放电，这种放电称为电弧。此时触头虽以分开，但是电流通过触头间的电弧仍继续流通，也就是说，电路并未真正断开，要使电路真正断开，必须将电弧熄灭，高压断路器具有能熄灭电弧的装置，它能用来断开或闭合电路中的正常工作电流，也用来断开电路中的过负荷或短路电流。所以它是电力系统中最重要的开关电器。对它的基本要求是：具有足够的开断能力，尽可能短的动作时间和高的工作可靠性；结构简单，便于操作和检修，具有防火和防暴性能，尺寸小，重量轻，价格低等。凡装有断路器的回路均应安装电流互感器，其数量应满足测量仪表，保护和自动装置；再在未装设断路器的变压器的中性点变压器出口桥形接线的跨条上也装设电流互感器；对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，以具体要求按两项或三相配置。