一、毕业设计（论文）任务 课题内容 600MW 火电机组目前已经是我国电力系统中的主力机组，由 600MW 机组为 主的火力发电厂也属于我国电力系统的大型主力发电厂。大型火电厂的电气主 接线设计，包括方案拟定、设备选型和装置布置，在不同的前提下都有不同的 要求，从而得到不同的结果。
本课题的设计内容主要完成 2×600MW 机组火力发电厂的电气主接线方案 拟定、设备选型和装置布置的初步设计，同时还应考虑今后扩建的可能性，并 采用 CAD 绘制指定的图纸。
课题任务要求 1．熟悉发电厂电气一次部分初步设计的范围和步骤，掌握设计方法，树立 工程观点；
2．熟练掌握 AutoCAD 绘图软件；
3．根据原始资料，通过相应的分析、计算和比较，确定电气主接线方案， 选择主变压器的台数、容量和型式，选择各电压级各主要电气设备，进行电压 互感器和电流互感器的配置，确定各电压级的配电装置型式，完成设备的整体 布置设计；
4．与厂用电部分配合，完成毕业设计论文的写作和图纸绘制；
5．总结课题，并通过毕业论文答辩。
课题完成后应提交的资料（或图表、设计图纸） 1．毕业设计论文及相关图纸；
2．英文翻译内容：原文和译文；
3．学校要求提交的其他设计文件和材料。
主要参考文献与外文翻译文件（由指导教师选定） [1] 范锡普. 发电厂电气部分[M]，中国电力出版社，1992，102-129，168-206. [2] 西北电力设计院.电力工程设计手册[M]，上海科学技术出版社，1972,53-88,255-279. [3] 西北电力设计院. 电力工程电气设计手册（电气一次部分）[M]，中国电力出版社， 1987,45-62,119-123,214-260. [4] 西北电力设计院. 电力工程电气设备手册[M]，中国电力出版社，1990. [5] 黄纯华. 发电厂电气部分课程设计参考资料[M]，中国电力出版社，1987. [6] 胡志光. 火电厂电气设备及运行[M]，中国电力出版社，2001. [7] 郭启全. AutoCAD2000 基础教程[M]，北京理工大学，2000. [8] 郑忠. 新编工厂电气设备手册[M],兵器工业出版社,1994. [9] 涂光瑜. 汽轮发电机及电气设备[M],中国电力出版社,1998,179-288. [10] 陈尚发. 大型发电厂电气主接线探讨[J]，中国电力，2003 年 36 卷 7 期，起止页码：
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34-35. [12] 杨民，寇正华. 电站电气一次设计[J]，海河水利，1997 年 3 期，起止页码：35－36. [13] Srdjan Skok ph.D. Transient Analysis of Auxiliary DC Installations in Power Plants and Substations[J],IEEE CHF,8-11 Nov. 2004 Page(s):277 – 280. [14] IEEE Recommended Practice for the Design of DC Auxiliary Power Systems for Generating Stations[J],IEEE STD 946-1992,Decemeber,2nd 1992. 注：1. 此任务书由指导教师填写。如不够填写，可另加页。
2. 此任务书最迟必须在毕业设计（论文）开始前一周下达给学生。
3. 此任务书可从教务处网页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 摘要 本设计讨论的是 2×600MW 火电厂电气主接线方案与设备布置，火电厂电气 一次部分设计是电力工程设计的主要工作之一，设计的合理与否对于提高电力系 统运行的可靠性、经济性具有重要意义。它对发电厂内电气设备选择和布置，继 电保护和自动装置的设计起到决定性作用。
设计详细说明了各种设备选择的基本的要求和依据。在分析原始资料，确保 供电可靠，调度灵活，满足各项技术要求的基础上，选择出一种与发电厂在系统 中的地位和作用相适应的接线方式，接下来选择了主变压器，进行了短路计算， 设备选择，设备校验，然后进行了设备布置方案的设计,绘制了主接线图、配电 装置平面布置图、配电装置进（出）线断面图和配电装置配置图。
本设计注意了新技术和新型设备的应用，把握了当代设计新趋势。
关键词：发电厂；
电气主接线；
短路计算；
设备选择 2×600MW 火电厂电气主接线方案与设备布置设计 THE DESIGN OF MAIN ELECTRICAL WIRING AND LAYOUTIN THERMAL POWER PLANT OF 2× 600MW ABSTRACT The design is refered to the part of 2×600MW thermal power plant main electricity wiring and equipment layout.The design of substation electrical first part is one of the key tasks in the power engineering design. Whether it is reasonable or not is of great significance to raise reliability and economy of power system running . It plays a decisive role in choice and arrangement of electrical equipment in substation, in design of relay protective and automatic. The paper detail the choice of various equipment basic requirements and basis. On the analysis of the original material, and ensuring reliable power supply, scheduling, meet the technical requirements for fle xible and choose the right main electrical wiring design,in the system and the status and suited to the role of the connection mode,and then choose the main transformer and make short circuit calculation,choose and calibrate equipment, then design the the equipment layout. In addition, the final of the thesis added main electrical wiring, equipment layout of power distribution , distribution device cut(out) into line and configuration diagram of distribution device . The new technology and new equipment are applied in the design, and it accommodates to the new trends in contemporary design. Key words: Thermal power plant ；
The main electrical wiring ；
short circuit calculation；
equipment selection 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 目 录 第一篇 设计说明书 1 电气主接线设计········································································································ 1 1.1 电气主接线······································································································ 1 1.1.1 电气主接线的基本要求······································································· 1 1.1.2 电气主接线的设计原则······································································· 1 1.2 发电机电压级接线·························································································· 2 1.3 220 kV 电气主接线··························································································2 1.3.1 单母线分段带旁路接线······································································· 2 1.3.2 双母线接线··························································································· 3 1.4 6 kV 厂用电接线······························································································4 2 负荷计算及变压器选择···························································································· 6 2.1 厂用负荷计算································································································· 6 2.2 主变台数、容量和型式的确定······································································ 6 2.2.1 主变压器台数的确定··········································································· 7 2.2.2 主变压器容量的确定··········································································· 7 2.2.3 主变压器型式的选择··········································································· 7 2.3 厂用变台数、容量和型式的确定································································· 9 2.3.1 工作变压器的台数和型式的确定······················································· 9 2.3.2 厂用变压器的容量的确定··································································· 9 3 最大持续工作电流及短路计算·············································································· 11 3.1 各回路最大持续工作电流············································································ 11 3.2 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果··········································· 11 3.2.1 短路电流计算的目的········································································· 11 3.2.2 电气设备基本假定············································································· 11 3.2.3 短路电流计算的一般规定································································· 12 4 主要电气设备选择·································································································· 14 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 4.1 高压断路器的选择说明··············································································· 14 4.2 隔离开关的选择··························································································· 16 4.3 母线的选择··································································································· 17 4.3.1 220kV 母线的选择············································································· 17 4.3.2 发电机出口封闭母线的选择····························································· 18 4.4 绝缘子和穿墙套管的选择说明··································································· 18 4.4.1 型式选择····························································································· 18 4.4.2 额定电压选择····················································································· 19 4.4.3 穿墙套管的额定电流选择与窗口尺寸的配合································· 19 4.4.4 穿墙套管的热稳定校验····································································· 19 4.4.5 动稳定校验························································································· 19 4.5 电流互感器的配置和选择··········································································· 20 4.5.1 电流互感器的配置············································································· 20 4.5.2 技术条件····························································································· 21 4.5.3 动稳定校验························································································· 21 4.6 电压互感器的配置和选择说明··································································· 21 4.6.1 互感器的配置····················································································· 22 4.6.2 技术条件····························································································· 22 4.7 各主要电气设备选择结果一览表································································ 22 4.8 电气总平面布置及配电装置的选择··························································· 23 4.8.1 配电装置应满足的基本要求····························································· 23 4.8.2 配电装置的设计原则········································································· 23 4.8.3 高压配电装置的选择········································································· 23 1 短路电流计算书······································································································· 25 1.1 各元件电抗标幺值的计算············································································ 25 1.2 220 kV 母线短路电流的计算········································································26 1.3 600MW 发电机出口的短路电流··································································28 2 主要电气设备选择计算书······················································································· 31 2.1 高压断路器的选择计算················································································ 31 2.2 高压隔离开关的选择计算············································································ 31 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 2.3 母线的选择计算···························································································· 32 2.3.1 220kV 母线的选择············································································· 32 2.3.2 发电机出口封闭母线的选择····························································· 33 2.4 高压绝缘子和穿墙套管的选择计算···························································· 34 2.5 电流互感器的选择计算················································································ 34 2.5.1 220kV 侧电流互感器的选择····························································· 34 2.5.2 21kV 侧电流互感器的选择······························································· 35 2.6 电压互感器的选择计算················································································ 36 2.6.2 220kV 电压互感器的选择································································· 36 结 论···························································································································· 37 参 考 文 献················································································································ 38 致 谢···························································································································· 39 附录 设计图纸············································································································ 41 附录 1：电气主接线图 附录 2：220 kV 总平面布置图 附录 3：220 kV 出线、主变间隔断面图 附录 4：220 kV 母联、3#厂用变间隔断面图 附录 5：220 kV PT/I 母联接线桥间隔断面图 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 第一篇 设计说明书 1 电气主接线设计 1.1 电气主接线 电气主接线既是电气设计的首要部分，又是构成电气系统的主要环节。电气主接线 是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、 高电压的网络，故又称之电气主系统或一次接线。主接线代表了发电厂电气部分的主体 结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器 选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此， 主接线的正确合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方 可确定[5]。
1.1.1 电气主接线的基本要求 1）运行的可靠性：主接线系统应保证对用户供电的可靠性，特别是保证对重要负 荷的供电。
2）运行的灵活性：主接线系统应能灵活地适应各种工作情况，特别是当一部分设 备检修或工作情况发生变化时，能够通过倒换开关的运行方式，做到调度灵活，不中断 向用户的供电。在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。
3）主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下，做到 经济合理，尽量减少占地面积，节省投资[1]。
1.1.2 电气主接线的设计原则 以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结 合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、 维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚 持可靠、先进、适用、经济、美观的原则[4]。本设计发电厂为设计规模如下：
1）发电机和变压器采用单元接线。
2）220kV 线路 4 回，另预留 2 回备用。
第 1 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 3）高压厂用电采用 6kV。
4）低压厂用采用 380/220V 的三相四线。
1.2 发电机电压级接线 发电机和变压器采用单元接线。单元接线是大型机组广泛采用的接线形式。发电机 出口不装断路器，为调试方便可装隔离开关。对 220MW 以上机组，发电机出口采用分 相封闭母线，为减少开断点，亦可不装隔离开关，但应留可拆点。以利于机组调试。这 种单元接线，避免了由于额定电流或短路电流过大，使得选择出口断路器时受到制造条 件或价格高等原因造成的困难。接线图如下图 1.1 所示。
图 1.1 发电机-双绕组变压器单元接线(采用封母闭线） 1.3 220kV 电气主接线 由于此发电厂为地区大型发电厂,考虑到为 220kV 高压配电装置接线且出线为 4回， 按《发电厂技术标准及规程规范》，首先要满足可靠性准则的要求，有两种可能接线方 式：单母线分段带旁路接线和双母线接线。
1.3.1 单母线分段带旁路接线 其可靠性比单母线分段高，断路器经过长期运行或者开断一定次的短路电流之后， 其机械性能和灭弧性能都会下降，必须进行检修以恢复其性能。一般情况下，该回路必 须停电才能检修。设置旁路母线的唯一目的，就是可以不停电的检修任一台出线断路器， 但旁路母线不能代替母线工作。其极大的提高了可靠性，但这增加了一台旁路断路器的 投资。但旁路母线系统增加了许多设备，造价昂贵，运行复杂，只有在出线断路器不允 许的情况下，才应设置旁路母线。凡采用许多年内不需检修的 SF6 断路器时，可不装设 旁路母线[6]。接线图如下图 1.2 所示。
第 2 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 图 1.2 单母线分段带有专用旁路母线接线 1.3.2 双母线接线 此接线有两组母线，并且互为备用。每一电源和出线的回路，都装有一台断路器， 有两组母线隔离开关，可分别与两组母线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断 路器来实现。此接线停电的机会减小了，必需的停电时间缩短了，供电可靠、调度灵活、 扩建方便、便于实验。但当母线故障时，隔离开关作为倒换操作电器，使操作的及时性、 快速性受到一定影响。接线图如下图 1.3 所示。
图 1.3 双母线接线 综述：从技术、经济及供电可靠性等多方面进行比较，此发电厂 220kV 电气主接线 选择双母线接线方式。
第 3 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 1.4 6kV 厂用电接线 按《发电厂技术标准及规程规范》，高压厂用电采用 6kV，高压厂用电系统应采用单 母线分段接线。采取可靠的“按炉分段”的接线原则，每台锅炉由两段母线供电， 两段母 线由同一台厂用变压器供电。低压厂用母线采用单母线分段接线，即按炉分段。且由于 低压系统负荷较多，故采用动力与照明分开，分组供电。单母线分段的特点如下：单母 线用分段断路器进行分段，当任一段母线或某一台母线隔离开关故障及检修时，自动或 手动跳开分段断路器，仅有一半线路停电，另一段母线上的各回路仍可正常运行。重要 的负荷分别从两段母线上各引出一条供电线路，就保证了足够的供电可靠性，两段母线 同时故障的概率较小，此接线还具有良好的灵活性、经济性，但当一段母线或母线隔离 开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期停电[1]。接线图如下图 1.4 所示。
图 1.4 单母线分段接线 低压厂用采用 380/220V 的三相四线制系统。
厂用工作电源从主变压器的低压侧引接，供给本机组厂用负荷。接线图如 1.5 所示。
图 1.5 厂用电源变压器低压侧引 接 第 4 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 高压厂用启动（备用）电源经由启/备变压器从 220kV 母线上引接。接线图如 1.6 所示。
图 1.6 从发电机电压母线上引接 低压厂用启动（备用）电源引自相应的高压厂用 6kV 母线段。
第 5 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 2 负荷计算及变压器选择 2.1 厂用负荷计算 计算变压器的容量时，不但要统计变压器连接分段母线上实际所接电动机的台数和 容量，还要考虑它们是经常工作的还是备用的，是连续运行的还是断续运行的。为了计 及这些不同的情况，选出既能满足负荷要求又不致容量过大的变压器，所以又提出按使 用时间对负荷运行方式进行分类。经常负荷是指每天都要使用的电动机；
不经常负荷是 指只在检修、事故或机炉起停期间使用的负荷；
连续负荷是指每次连续运转 2 小时以上 的负荷；
短时负荷是指每次仅运转 10~120min 的负荷；
断续负荷是指反复周期性地工作， 其每一周期不超过 10min 的负荷[5]。
变压器母线分段上负荷计算原则如下：
1）经常连续运行的负荷应全部计入。如吸风机、送风机、电动给水泵、循环水泵、 凝结水泵、真空泵等电动机。
2）连续而不经常运行的负荷应计入。如充电机、事故备用油泵、备用电动给水泵 等电动机。
3）经常而断续运行的负荷亦应计入。如疏水泵、空压机等电动机。
4）短时断续而又不经常运行的负荷一般不予计算。如行车、电焊机等。但在选择 变压器时，变压器容量应留有适当裕度。
5）由同一台变压器供电的互为备用的设备，只计算同时运行的台数。
除了考虑所接的负荷因素外，还应考虑：自启动时的电压降；
低压侧短路容量；
再有一 定的备用裕度[5]。
2.2 主变台数、容量和型式的确定 在发电厂和变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。
主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递 容量基本原始资料外，还应根据电力系统 5~10 年发展规划、输送功率大小、馈线回路 第 6 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。如果变压器 容器选得过大、台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电能损耗， 设备未能充分发挥效益；
若容量选的过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者 会满足不了变电所的需要，这在技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投资远大于 每千瓦变电设备的投资。为此，在选择变电所主变压器时，应符合一些要求。
2.2.1 主变压器台数的确定 对于单元接线的主变压器，因为它有两台发电机与系统联系紧密，故选用二台主变 压器。
2.2.2 主变压器容量的确定 对于单元接线的主变压器：发电机的额定容量扣除本机的厂用负荷后，留有 10%的 裕度；
按发电机的最大连续容量，（制造厂家提供的数据）扣除一台厂用变压器计算负 荷和变压器绕组平均升温在标准环境温度或冷却水温不超过 65℃的条件选择。该 65℃ 是根据我国电力变压器的标准，即在正常使用条件下，油浸变压器在连续额定容量稳态 下的绕组平均温度[1]。
2.2.3 主变压器型式的选择 变压器的选择包括相数的选择、绕组数的选择、绕组联结租好的选择、调压方式和 中心点接地方式的选择。
1）相数的选择 当不受运输条件限制时，在 330kV 及以下的发电厂均应选用三相变压器。当发电厂 与系统连接的电压为 220kV 时，经过技术经济比较后，确定选用三相变压器、两台半容 量三相变压器或单相变压器组。对于单机容量为 600MW、并直接升压到 220kV 的，宜 选用三相变压器。容量为 600MW 机组单元接线的主变压器和 500KV 电力系统中的主变 压器应综合考虑运输和制造条件，经技术经济比较，可采用单相组成三相变压器。采用 单相变压器时，由于备用相一次性投资大，利用率不高，故应综合考虑系统要求、设备 质量及按变压器故障率引起的停电损失费用等因素，确定是否装设备用相。若确需装设， 可按地区或同一电厂 3~4 组的单相变压器，合设一台备用考虑。所以选用三相变压器[1]。
2）绕组数 绕组的形式主要有双绕组和三绕组。发电厂以两种升高电压等级向用户供电或与系 统连接时，可采用两台双绕组变压器或三绕组变压器。规程上规定，机组容量为 200MW 第 7 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 以上的发电机采用发电机双绕组变压器单元接入系统，而两种升高电压级之间加装联络 变压器更为合理，故应采取双绕组变压器[1]。
3）绕组联接组号 在发电厂和和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制三次谐波 对电源的影响等因素，主变压器联接组号一般选用 YNd11 常规接线[1]。
4）调压方式 为了保证发电厂或变电所的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过变压器 的分接开关切换，改变变压器高压绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方 式有两种：一种是不带电切换，称为无激磁调压，调压范围通常在 ±2×2.5%以内。另一 种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达 30%。但由于有载调压变压器结构复杂， 价格昂贵，只有在以下范围选用：
a、接于出力大的发电厂的主变压器，特别是潮流方向不固定，且要求变压器二次 电压维持在一定水平时。
b、接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证供电 质量，要求母线电压恒定时[1]。
通常，发电厂主变压器很少采用有载调压，因为可以通过调节励磁来实现调节电 压，因此本设计只采用无载调压的变压器。
5）中性点的接线方式 电网的中性点接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。规程上规定；
凡是 110kV-500kV 侧其中性点必须要直接接地或经小阻抗接地；
主变压器 6-63kV 采用中性 点不接地。所以主变压器的 220、6kV 侧的中性点均采用直接接地方式。
变压器的容量：
S N ≥ 1.1× PN (1 − K N ) cosϕ N （2-1） 式中：
S N 为变压器的计算容量（kVA）；
PN 为发电机的额定功率（kW）；
K P为发 电机的厂用电率，一般取 8%；
cosϕ N 为发电机的功率因数，一般取 0.85。
得：
S N ≥ 1.1× 600 × 103 × (1 − 0.08 ) 0.85 = 714353kVA （2-2） 所以选择 SFP7-750000/220 变压器，具体参数见表 2-1：
第 8 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 表 2-1 SFP-750000/220 参数 2.3 厂用变台数、容量和型式的确定 2.3.1 工作变压器的台数和型式的确定 工作变压器的台数和型式主要与高压厂用母线的段数有关，而母线的段数又与高压 厂用母线的电压等级有关。当只有 6KV 或 10KV 一种电压等级时，一般分 2 段；
对于 200MW 以上机组可分 4 段。当只有 6KV 或 10kV 一种电压等级时，高压厂用工作变压 器可选用 1 台全容量的低压分裂绕组变压器，两个分裂支路分别供 2 段母线；
或选用 2 台 50%容量的双绕组变压器，分别供 2 段母线。对于 200MW 以上机组，高压厂用工作 变压器可选用 2 台低压分裂绕组变压器，分别供 4 段母线。因此，此发电厂高压厂用电 按 2 台工作分裂绕组变压器和 1 台备用变压器设置。
2.3.2 厂用变压器的容量的确定 厂用变压器的容量必须满足厂用电机械从电源获得足够的功率。因此，对高压厂用 工作变压器的容量按高压厂用计算负荷的 110%与低压厂用计算负荷之和进行选择；
而 低压厂用工作变压器的容量应留有 10%左右的裕度。
1）高压厂用工作变压器的容量。当为双绕组变压器时按下试选择容量 S T ≥ 1.1S H + S L 式中：
ST 为高压厂用计算负荷之和；
SL 为低压厂用计算负荷之和。
当选用低压绕组分裂绕组变压器时，其各绕组容量应满足 （2-3） 高压绕组 低压分裂绕组 S1N ≥ ∑ S C − S r S 2N ≥ S C SC = 1.1S H + S L 第 9 页 共 40 页 （2-4） （2-5） （2-6） 型 号 SFP-750000/220 连接组别 YNd,11 额定容量 （kVA） 额定电压（kV） 空载损耗 （kW） 短路损耗 （kW） 空载电流 （%） 阻抗电压 （%） 高 压 低 压 750000 220/242 20 270 630 0.25 14 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 式中：
S1N 为厂用变压器高压绕组额定容量（kVA）；
S 2 N 为厂用变压器分裂绕组额 定容量（kVA）；
S C 为厂用变压器分裂绕组计算负（kVA）; S r 为分裂绕组两分支重复计 算负荷（kVA）。
2）高压厂用备用变压器容量。高压厂用备用变压器或启动变压器应与最大一台低 压厂用工作变压器容量相同。低压厂用备用变压器的容量应与最大一台低压厂用变压器 容量相同。
3）低压厂用工作变压器容量。可按下式选择变压器容量 K θ S ≥ S L （2-7） 式中：S 为低压厂用变压器容量（kVA）；
Kθ 为变压器温度修正系数，一般对装于屋外 或由屋外进风小间内的变压器，可取 K θ =1，但宜将小间进出风温度控制在 10℃以内， 对由主厂房进风小间内的变压器，当温度变化较大时，随地区而异，应当考虑温度进行 修正。
厂用变压器容量的选择，除了考虑所接负荷的因素外还应该考虑:电动机自启动时 的电压降;变压器低压侧短路容量;留有一定的裕度。
第 10 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 3 最大持续工作电流及短路计算 尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全 相同，但对它们的基本要求却是一致的。电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条 件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定[4]。
3.1 各回路最大持续工作电流 电气设备的额定电流 I N 应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流 I g.max。根据公式（3-1）可以计算出各回路最大持续工作电流。
I g.max=1.05 Smax 3U n （3-1） 其中：Smax 为所统计各电压侧负荷容量，Un 为各电压级额定电压。
3.2 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果 3.2.1 短路电流计算的目的 在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一方案是否要采用限制短路 电流的措施，均需进行短路电流的计算；
在选择电气设备时，为了保证电气设备在正常 运行和故障状况下都能安全可靠的工作，同时要节约资金，这就需要按短路情况进行安 全校验；
在选择屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对于地的安 全距离；
接地装置的设计也需要用短路电流；
在选择继电保护和整定计算时需要短路电 流[5]。
3.2.2 电气设备基本假定 短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则：
1）正常工作时，三相系统对称运行。
2）所有电源的电动势相位角相同。
第 11 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 3）系统中的同步和异步电机为理想电机，不考虑电机饱和、磁滞、涡流及导体集 肤效应等影响；
转子结构完全对称；
定子三相绕组空间相差 120°电气角。
4）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小变 化。
5）电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中 50%负荷接在高压母线上，50% 负荷接在系统侧。
6）同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。
7）短路发生在短路电流为最大值的瞬间。
8）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。
9）除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去 不计。
10）元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。
11）输电线路的电容略去不计。
12）用概率统计法制定短路电流运算曲线[5]。
3.2.3 短路电流计算的一般规定 1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工 程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成的 5~10 年）。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切 换过程中可能并列运行的接线方式。
2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的 异步电动机的影响。
3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式 时短路电流为最大的地点。对电抗器的 6~10kV 出线与厂用分支线回路，除其母线与母 线隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器前外，其余导体和电 器的计算短路点一般选择在电抗器后。
4）计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式 （即最大运行方式）。
第 12 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 5）导体和电器的动稳定、热稳定和电器的开断电流，一般按三相短路验算。若发 电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地 短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算校验。
6）短路计算点为通过电器设备的短路电流为最大的地点[5]。
为此，结合本设计任务书只要求对一次主设备选择和校验计算，而无须进行继电保 护装置选择和进行整定计算等其它任务。本设计只按三相短路进行短路电流计算，并选 择在 220kV 母线和发电机出口这两个短路点进行短路计算。
第 13 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 4 主要电气设备选择 电气选择的一般原则为：
1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；
2）应按当地环境条件校验；
3）应力求技术先进和经济合理；
4）与整个工程的建设标准应协调一致；
5）同类设备应尽量减少品种。选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生电 压、过电流的情况下保持正常运行[4]。
各种高压电器的一般技术条件如下表 4-1 所示。
表 4-1 各种高压电器的一般技术条件 4.1 高压断路器的选择说明 1）额定电压：
断路器的额定电压，应不小于所在电网的额定电压，即 Ug（电网工作电压）≤Un 第 14 页 共 40 页 （4-1） 序 号 电器名称 额定 电压 （kV） 额定电 流（A） 机械负 荷（N） 额定开 断电流 （kA） 短路稳定性 绝缘 水平 热稳定 动稳定 1 高压断路器 √ √ √ √ √ √ √ 2 隔离开关 √ √ √ √ √ √ 3 电压互感器 √ √ √ 4 电流互感器 √ √ √ √ √ √ 5 限流电抗器 √ √ √ √ √ √ 6 避雷器 √ √ √ 7 绝缘子 √ √ √ 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 2）额定电流：
断路器的额定电流应不小于回路的持续工作电流，即 3）开断电流：
I g·max（最大持续电流）≤In Id ·t≤Ikd（或 Sd·t≤Skd） （4-2） （4-3） 其中：I d·t 为断路器实际开断时间 t 秒的短路电流周期分量 Sd ·t 为断路器 t 秒的开断容量 I kd 为断路器的额定开断电流 Skd 为断路器的额定开断容量 4）动稳定：
所谓动稳定校验系指在冲击电流作用下，断路器的载流部分多产生的电动力是否能 导致断路器的损坏。为防止这种破坏，断路器极限电流必须大于三相短路时通过断路器 的冲击电流，即 ich≤imax （4-4） 式中：imax 为断路器极限通过电流峰值 ich 为三相短路电流冲击值 5）热稳定：所谓热稳定校验系指稳态短路电流在假想时间内通过断路器时，其各 部分的发热量不会超过规定的最大允许温度，即 I ∝2tdz≤It2t （4-5） 式中：I∝为稳态三相短路电流 tdz 为短路电流发热等值时间 I t为断路器 t 秒热稳定电流 6）按构造型式选择：
在相同技术参数的条件下，有各种型式的短路器，如多油断路器、少油断路器、 空气断路器、SF6 断路器等。要根据配电装置的工作条件和要求，结合各断路器的特点 来选用。
a、少油断路器的特点是油量少，重量轻，不用采取特殊的防火防爆措施。
其尺寸小、占地面积小，造价低。因此，凡是在技术上能满足要求的场合应优先采用。
第 15 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 但少油断路器由于油量少，在低温下易于凝冻，故不适宜严寒地区低温下运行，也不适 于多次重合的场合。
b、空气断路器的特点是无油不会起火而且其动作速度快，断路时间短，断流容量 大，适用于多次重合的场合。但是，其结构复杂，附有一套压缩空气装置，价格高。因 此，只在要求动作速度快，多次重合的情况下，才选用空气断路器。
c、SF6 断路器的特点灭弧性能好，断流容量大，检修期长，结构紧凑，占地面积小， 有益于变电所小型化。但是设备价格高，在封闭不好的情况下，在断路器周围环境中易 于沉积 SF6 气体，并需进行充气[4]。
考虑到可靠性、经济性，方便运行维护和实现变电所设备的无油化目标，故在 220kV 侧采用六氟化硫断路器、6kV 侧采用真空断路器。
4.2 隔离开关的选择 1）额定电压：
断路器的额定电压，应不小于所在电网的额定电压，即 Ug（电网工作电压）≤Un 2）额定电流：
断路器的额定电流应不小于回路的持续工作电流，即 I g·max（最大持续电流）≤In （4-7） （4-8） 3）动稳定：
所谓动稳定校验系指在冲击电流作用下，断路器的载流部分多产生的电动力是否能 导致断路器的损坏。为防止这种破坏，断路器极限电流必须大于三相短路时通过断路器 的冲击电流，即 i ch≤i max （4-9） 式中：imax 为断路器极限通过电流峰值 ich 为三相短路电流冲击值 4）热稳定：所谓热稳定校验系指稳态短路电流在假想时间内通过断路器时，其各 部分的发热量不会超过规定的最大允许温度，即 I ∝2tdz≤It2t 式中：I∝为稳态三相短路电流 tdz 为短路电流发热等值时间 第 16 页 共 40 页 （4-10） 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 It 为断路器 t 秒热稳定电流 4.3 母线的选择 母线在电力系统中主要担任传输功率的重要任务，电力系统的主接线也需要用母线 来汇集和分散电功率，在发电厂、变电所及输电线路中，所用导体有裸导体，硬铝母线 及电力电缆等，由于电压等级及要求不同，所使用导体的类型也不相同。
4.3.1 220kV 母线的选择 1）按最大持续工作电流选择导线截面 S ，即 I g⋅ max ≤ K θ I y （4-11） 其中：
I y 为相应某一母线布置方式和环境温度为+25℃时的导体长期允许载流量 Kθ 为温度修正系数当导体允许最高温度为+70℃和不计日照时，K 值可用下式计算 K θ = èal − è è al − è0 （4-12） 式中， èal 、 è 分别为导体长期发热允许最高温度和导体安装地点实际温度环境温度， è0 为导体额定载流量的基准温度。
2）按经济电流密度 J 选择 在选择导体截面 S 时，除配电装置的汇流母线、厂用电动机的电缆等外，长度在 20 m 以上的导体，其截面 S 一般按经济电流密度选择。即 S j = I g .max J （4-13） 其中：
J 为导体的经济电流密度（mm2） 按此条件选择的导体截面 S ，应尽量接近经济计算截面 S j 。当无合适规格导体时， 允许小于 S j 。
3）热稳定校验：
热稳定校验公式为：
S ≥ Smin = I ∞ C tdz （4-14） 第 17 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 其中：
S min 为根据热稳定决定的导体最小允许截面（mm2） C 为热稳定系数 I ∞ 为稳态短路电流（kA） tdz 为短路电流等值时间（S） 4）动稳定校验: ó max ≤ ó y （4-15） 其中：
ó y为母线材料的允许应力，铜为 1400 N/cm 2 ，铝为 500~700 N/cm 2 ，钢为 1000 N/cm 2，铝镁系为 8820 N/cm 2。
ó max 为作用在母线上的最大计算应力。
4.3.2 发电机出口封闭母线的选择 对功率为 200MW 及以上的发电机引出线、厂用电源等分支线，为避免相间短路和 减少导体对邻近钢构的感应发热，宜采用全连式分相封闭母线；
对厂用高压变压器高压 侧不设断路器，为提高厂用电系统的供电可靠性，由厂用高压变压器低压侧至厂用高压 配电装置宜采用共箱封闭母线。如选定型产品，将提供有关的额定电压、电流和动稳定 等参数，可按电气设备选择的一般原则进行选择和校验。如选用非定型封闭母线，应进 行导体和外壳发热，应力及绝缘子抗弯的计算，并进行共振校验。
封闭母线，就是将载流量导体用金属外壳加以保护，保护外壳用非磁性材料制成。
三相载流导体合用一个金属外壳，但相间有金属隔板的称为合相封闭母线。各相各有一 个单独的金属外壳的称为分相封闭母线，分相封闭母线有利于通风散热，也便于安装检 修，还可以减少相邻磁场间的相互影响[4]。
封闭母线的主要优点：
a、消除了外来因素造成母线相间短路的可能性，使运行安全可靠，维护工作量小。
b、封闭母线由工厂成套制造，运到现场进行组装，施工简单迅速。
4.4 绝缘子和穿墙套管的选择说明 4.4.1 型式选择 第 18 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 根据装置地点、环境，选择屋内、屋外或防污式及满足使用要求的产品型式。一般 屋外采用联合胶装多棱式，屋外采用棒式，需要倒装时，采用悬挂式。
4.4.2 额定电压选择 无论支持绝缘子或套管均要负荷产品额定电压大于或等于所在电网电压要求。
4.4.3 穿墙套管的额定电流选择与窗口尺寸的配合 具有倒替的穿墙套管额定电流 I N 应大于或等于回路中最大持续工作电流 I max ，当环 境温度为 θ ，导体温度为èal ，额定环境温度è 0 为＋25℃， I N 应按照一下公式修正 è al − è I ≥ I max （4-16） 母线型穿墙套管，只需保证套管的型式与穿过母线的窗口尺寸配合即可。
4.4.4 穿墙套管的热稳定校验 具有导体的套管，应对导体校验热稳定，其套管的热稳定能力 I t2 t ，应大于或等于短 路电流通过套管所产生的热效应 Qk ，即 I t2t ≥ Qk 。母线型穿墙套管无需热稳定校验。
4.4.5 动稳定校验 无论是支持绝缘子或套管均要进行动稳定校验。布置在同一平面内三相导体，在发 生短路时，支持绝缘子（或套管）所受的力为该绝缘子相邻跨导体上电动力的平均值。
例如某一绝缘子所受电动力 Fmax 为 Fmax = F1 + F2 2 = 1.73ish2 Lc a ×10 −7 N （4-17） 式中：
ish ——冲击电流，a——相邻线路距离， Lc ——计算跨距（m）, Lc = ( L1 + L2 ) 2， L1 与 L2 是绝缘子与相邻绝缘子（或套管）的距离，对于套管 L2 = Lca （套管长度），支 持绝缘子的抗弯破坏强度 Fde 是按作用在绝缘子高度 H 处给定的，而电动力 Fmax 是作用 在导体截面中心线 H 1上，折算到绝缘子帽上的计算系数为 H1 H ，则应满足：
F H max ≤ 0.6Fde （4-18） 第 19 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 式中：0.6——裕度系数，是计及绝缘材料性能的分散性；
H 1 ——绝缘子底部导体水平 中心线的高度（mm）， H1 = H + b + h 2，而 b 是导体支持器下片厚度，一般竖放矩形 导体 b＝18mm，平放矩形导体及槽形导体 b＝12mm，h 为导体中心到支持器距离[12]。
4.5 电流互感器的配置和选择 4.5.1 电流互感器的配置 1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器；
在发电机和变压器的中性点、发电 机双绕组变压器单元的发电机出口、桥形接线的跨条上等，也应装设电流互感器。其数 量应满足测量仪表、继电保护和自动装置要求。
2）测量仪表、继电保护和自动装置一般均由单独的电流互感器供电或接于不同的 二次绕组，因为其准确度级要求不同，同时为了防止仪表开路时引起保护的不正确动作。
3）110kV 及以上大接地短路电流系统的各个回路，一般应按三相配置；
35kV 及以 下小接地短路电流系统的各个回路，据具体的要求按两相和三相配置。
4）保护用电流互感器的配置应尽量消除保护装置的不保护区。例如，若有两组电 流互感器或同一组互感器有几个二次绕组，应使他们之间的部分处于交叉保护范围之 中。
5）为了防止支持式电流互感器的套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在 线路断路器的出侧或变压器断路器的变压器侧。
6）为减轻发电机内部故障时对发电机的危害，用于自动励磁装置的电流互感器应 布置在定子绕组的出线侧。这样，当发电机内部故障使其出口短路器跳闸后，便没有故 障电流（来自系统）流经互感器，自励电流不致增加，发电机电势不致过大，从而减小 故障电流，若互感器布置在中性点侧，则不能达到上述目的[4]。
为了便于发现和分析发电机并入系统前的内部故障，用于机房测量仪表的电流互感 器宜装于发电机中性点侧。
选择电流互感器时，首先要根据装设地点、用途等具体条件确定互感器的结构类型、 准确等级、额定电流比 KL;其次要根据互感器的额定容量和二次负荷，计算二次回路连 接导线的截面积；
最后校验其动稳定和热稳定。
6-20kV 屋内配电装置和高压开关柜，一般用 LA、LDZ、LFZ 型；
发电机回路和 2000A 以上回路一般用 LMZ、LAJ、LBJ 型等；
35kV 及以上配电装置一般用油浸瓷箱式结构 第 20 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 的独立式电流互感器，常采用 LCW 系列，在有条件时，如回路中有变压器套管、穿墙 套管，应优先采用套管电流互感器，以节约投资和占地。选择母线式低电流互感器时， 应校核其窗口允许穿过的母线尺寸。当继电保护有特殊要求时，应采用专用的电流互感 器。
4.5.2 技术条件 1）一次回路电压：
3）一次回路电流：
U g ≤ U n I g⋅ max ≤ I 1n （4-19） （4-20） 3）准确等级：需根据接入的测量仪表、继电器和自动装置等设备对准确等级的要 求确定。
4）二次负荷：
S 2 : S 2 ≤ S n ，电压互感器的额定容量 S n ，常用额定负荷阻抗 Z n 的形 式给出，并用欧姆表示。则 S 2 由外接阻抗 Z 2 表示。
Z 2 ≈ ∑ r1 + r2 + r3 (Ω) （4-21） 其中：
∑ r1 为接入电路的仪表串联线圈总电阻（Ω）， r3 为连接导线的电阻（Ω） r2 为接触电阻，一般取 0.1Ω。
4.5.3 动稳定校验 1）内部动稳定 ：
ich ≤ 2 I1n K dw （4-22） 式中：
K dw 为电流互感器动稳定倍数，它等于电流互感器极限通过电流峰值 idw与一 次绕组额定电流 I1n 峰值之比，即 2）外部动稳定校验：
Kdw = idw 2I1n （4-23） I ∞ 2tdz ≤ ( I 1n K t ) 2 式中：
K t 为电流互感器的 1 秒钟热稳定倍数。
4.6 电压互感器的配置和选择说明 第 21 页 共 40 页 （4-24） 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 4.6.1 互感器的配置 1）母线：一般各段工作母线及备用母线上个装一组电压互感器，必要时旁路母线 也装一组电压互感器；
桥形接线中的两端各装一组电压互感器。用于供电给母线、主变 压器和出现的测量仪表、保护、同步设备、绝缘监察装置（6-35kV 系统）等。
2）6-220kV 母线在三相上装设：其中，6-20kV 母线的电压互感器，一般为电磁型 三相五柱式；
35-220kV 母线的电压互感器，一般由三台单相三绕组电压互感器构成， 35kV 为电磁式，110-220kV 为电容式或电磁式（为避免铁磁谐振，以电容式为主）。
3）主变压器回路：主变压器回路中，一般低压侧装一组电压互感器，供发电厂与 系统在低压侧同步用，并供电给主变压器的测量仪表和保护。当发电厂与系统在高压侧 同步，或利用 6-10kV 备用母线同步时，这组互感器可不装设。
4）线路：当对端有电源时，在出线侧上装设一组电压互感器，供监视线路有无电 压、进行同步和设置重合闸用。其中，35-220kV 线路在一相上装设；
330-500kV 线路在 三相上装设。
电压互感器的选择内容包括：根据安装地点和用途，确定电压互感器的结构类型、 接线方式和准确级；
确定额定电压比；
计算电压互感器的二次负荷，使其不超过相应准 确度的额定容量[4] 电压互感器及型式的选择：电压互感器的种类和型式应根据安装地点和使用条件进 行选择，在 6～35kV 屋内配电装置中一般采用油浸式或浇注式电压互感器。110～220kV 配电装置中一般采用半级式电磁式电压互感器。220kV 及以上配电装置，当容量和准确 级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。
4.6.2 技术条件 1）一次电压：
U1 : 1.1U n > U 1 > 0.9U n （4-25） 2）二次电压：按使用情况确定。
3）准确等级：需根据接入的测量仪表、继电器和自动装置等设备对准确等级的要 求确定。
4）二次负荷：
S 2 : S 2 ≤ S n （4-26） 4.7 各主要电气设备选择结果一览表 第 22 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 表 4-2 各主要电气设备选择结果一览表 4.8 电气总平面布置及配电装置的选择 4.8.1 配电装置应满足的基本要求 1）配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策；
2）保证运行可靠，按照系统自然条件，合理选择设备，在布置上力求整齐、清晰， 保证具有足够的安全距离；
3）便于检修、巡视和操作；
4）在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节约材料和降低造价；
5）安装和扩建方便。
4.8.2 配电装置的设计原则 1）节约用地，降低造价；
2）运行安全和操作巡视方便；
3）考虑检修和安装条件；
4）保证导体和电器在污秽、地震和高海拔地区的安全运行；
5）安装和扩建方便。
4.8.3 高压配电装置的选择 配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑到设备外形尺寸，检修维护和搬运的安全距 离，电气绝缘距离等因素而决定，对于敞露在空气中的配电装置，在各种间距中，最基 第 23 页 共 40 页 项目 220kV（母线） 21kV(发电机出口) 高压断路器 LW10B-252-2500A/40kA 隔离开关 GW17-252,GW16-252,GW7 -252 （封闭）母线 LFREΦ200/184 QLFM-24/23000 电流互感器 LVQB-220W 2 LMZ-6 电压互感器 TYD-220 JDX6-21 绝缘子和穿墙套 管 15 片 ZSW-220/16K 9 片 XWP2-100 主变压器 SFP7-750000/220 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 本的是带电部分对地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距，在这一距 离下，无论为正常最高工作电压或出现内外过电压时，都不致使空气间隙击穿[4]。
根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、中高型和高型等。
中型配电装置是指中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的 基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作售货员能在地面安全地活动，中型 配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布置特点是：布置比较清晰， 不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用 钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土 石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置 普遍采用的一种方式，而且运行方面和安装抢修方面积累了比较丰富的经验。半高型配 电装置是指将母线及母线隔离开关抬高将断路器，电压互感器等电气设备布置在母线下 面，具有布置紧凑、清晰、占地少等特点，其钢材消耗与普通中型相近，优点有：a、 占地面积约在中型布置减少 30%；
b、节省了用地，减少高层检修工作量；
c、旁路母线 与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路很方便。缺点：上层隔离开关下方未设置 检修平台，检修不够方便。高型配电装置是指将母线和隔离开关上下布置，母线下面没 有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大 缩小占地面积，约为普通中型的 5%，但其耗钢多，安装检修及运行中条件均较差，一 般适用下列情况：a、配电装置设在高产农田或地少人多的地区；
b、原有配电装置需要 扩速，而场地受到限制；
c、场地狭窄或需要大量开挖。
综上所述：本次所设计的发电厂为 220kV 电压等级均采用中型布置，具有造价低、 抗震性能好、耗钢量少而且布置清晰，运行可靠，不易误操作，各级电业部门无论在运 行维护还是安装检修，方面都积累了比较丰富的经验。若采用半高型配电装置，虽占地 面积较少，但检修不方便，操作条件差，耗钢量多。选择配电装置，首先考虑可靠性、 灵活性及经济性，所以，本次设计的发电厂，采用普通中型屋外配电装置是最合适的。
根据《电力工程电气设计手册》规定，110kV 及以上多为屋外配电装置，35kV 及以多采 用屋内配电装置，故本所 220kV 采用屋外配电装置，6kV 采用屋内配电装置。
第 24 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 第二篇 设计计算书 1 短路电流计算书 本设计主要计算 220kV 母线和发电机出口的短路电流，短路点分别为 k1 和 k2，对 这两个短路点进行三相短路电流计算。短路电流计算时，忽略线路、变电压和发电机电 图 1.1 电力系统短路计算示意图 阻以及负荷的影响，电力系统短路计算示意图见图 1.1。
1.1 各元件电抗标幺值的计算 把系统看作无限大系统，即 S = ∞ ,已知 200k 系统电抗标幺值 X l = 0.0187，发电机 的等值电抗 X d＇ = 0.205、容量 SGN = 667MW ,取 SB = 100MVA ,U B = Uav ， E* = 1,注明：下 列电抗下标“*”均省去。
发电机：
X G1 = X G2 = X d＇＇ S B S N = 0.025 × 100 667 = 0.031 变压器：
第 25 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 X T1 = X T2 = U K % S B 100 S N = 14 100 × 100 750 = 0.0187 图 1.2 为短路计算等值电路图：
图 1.2 短路计算等值电路图 1.2 220kV 母线短路电流的计算 把图 1.2 化简得到图 1.3，发电机 G1与 G2 合并，合并后的等值电抗为：
X 6 = 1 2 1 2 图 1.3 为化简后的等值电路图：
图 1.3 化简后的等值电路图 第 26 页 共 40 页 (X2+X4)=×(0.0187+0.031)=0.02485 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 短路电流周期分量有效值: 系统供给的短路电流不衰减，其周期分量标幺值、有效值：
标幺值：
I *s = 1 X 1 = 1 0.0187 = 53.48 有效值: I S = I*S S B 3U av = 53.48 × 100 3 × 231 = 13.447kA 等值发电机 G 对短路点 K1的计算电抗为：
X js = X 6 SGN SB = 0.02485× 2 × 667 100 = 0.33149 查运算曲线得：0S 时，发电机 G 供给短路电流周期分量有效值的标幺值为 I *( 0) = 3.24 归算至短路点处电压等级等值发电机 G 的额定电流为：
I NG = SGN 3U av = 2 × 667 3 × 231 = 3.334kA 所以，短路点 k1 三相短路电流的周期分量有效值为 I ＇＇ = I *(0) I NG + I S = 3.24 × 3.334 + 13.447 = 24.25kA 冲击电流为：
ish = 1.8 2I ＇＇ = 1.8× 2 × 24.25 = 61.782kA 1.3 600MW 发电机出口的短路电流 把图 1.2 图化简得到图 1.4 等值电抗: X 7 = X 3 + X 5 = 0.0187 + 0.031 = 0.0497 第 27 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 下图 1.4 为化简后的等值电路图：
图 1.4 化简后的等值电路图 把图 1.4 中的 X1 、 X 7和 X 2 做星-三角变换得到图 1.5 X 8 = X 1 X 2 + X 1 X 7 + X 2 X 7 X 7 = 0.0187 + 0.0187 + 0.0187 × 0.0187 0.0497 = 0.0444 X 9 = X1 X 2 + X 2 X 7 + X 1 X 7 X 1 = 0.0187 + 0.0497 + 0.0187 × 0.0497 0.0187 = 0.118 下图 1.5 为变换后的等效电路: 图 1.5 变换后的等效电路 第 28 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 发电机 G1 和 G2 对短路点 k2 的计算电抗分别为：
X 4js = X 4 X 9 js = X 9 SGN1 S B SGN2 S B = 0.031× = 0.118× 667 100 667 100 = 0.207 = 0.787 查运算曲线得：0S 时，发电机 G1 和 G2 供给短路电流周期分量有效值的标幺值为 I *( 0)1 = 5.23 I *( 0) 2 = 1.32 归算至短路点处电压等级等值发电机 G1 和 G2 的额定电流为：
I NG1 = I NG2 = SGN1 3U av = 667 3 × 21 = 18.338kA 系统供给的短路电流不衰减，其周期分量标幺值、有效值：
标幺值：
I *s = 1 X 8 = 1 0.0444 = 22.523 有效值: I S = I*S S B 3U av = 22.523 × 100 3 × 21 = 61.921kA 所以，短路点 k2 三相短路电流的周期分量有效值为 I ＇＇ = I *(0)1I NG1 + I *(0) 2 I NG2 + I S = 5.23× 18.338 + 1.32 ×18.338 + 62.921 = 182.003kA 冲击电流为：
ish = 1.8 2I ＇＇ = 1.8 × 2 × 182.033 = 464.19kA 第 29 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 2 主要电气设备选择计算书 2.1 高压断路器的选择计算 220kV 电压回路的最大持续工作电流：
I g⋅max = 1.05SN 3U N = 1.05× 600 ×103 3 × 220 = 1653A 断路器选择六氟化硫 LW10B-252-2500A/40kA。
选择校验结果见表 2-1。
表 2-1 220kV 断路器校验表 2.2 高压隔离开关的选择计算 隔离开关选择 GW17-252-3150A/40kA、GW16-252-3150A/40kA 和 GW7-220-3150A/40kA。
选择校验结果见表 2-2。
第 30 页 共 40 页 项目 计算数据 断路器 （LW10B-252） 合格与否 额定电压 U N 220kV U N 252kV √ 额定电流 I g.max 1653A I n 2500A √ 开断电流 ＇＇ I ( I d⋅ t ) 24.25kA I kd 40kA √ 动稳定 ish 61.782kA imax 100kA √ 热稳定 2 2 I ∞ teq 24.25 ×4 2 2 I tht 40 ×4 √ 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 表 2-2 220kV 隔离开关校验表 2.3 母线的选择计算 2.3.1 220kV 母线的选择 有上面得 I ＇＇ = 24.25kA , I g.max = 3306A ，由于 Tmax ≥ 5000h ,查经济电流密度表 J = 0 .9 , 得 则 S j = I g.max J = 3306 0.9 = 3673mm 2 按以上结果选择铝镁系合金管母线 （LDREΦ200/184）,他的集肤系 kf =1.11，热稳 定系数 C = 87 ， Kθ = 70 − 40 70 − 25 = 0.816 热稳定校验：
Kθ I y = 0.816 × 2945 = 2403.12A > I g.max Smin = 24250 97 0.2 = 111.8mm 2 < 120mm 2 所以，满足要求。
短路状态时母线所受的最大弯矩 M d ，由导体自重、集中荷载、短路电动力及对应 于过电压情况下的风速所产生的最大弯矩组成。
动稳定校验：
第 31 页 共 40 页 项目 计算数据 隔离开关 （GW17-252、GW16-252 GW7-220） 合格与否 额定电压 U N 220kV U N 252kV √ 额定电流 I g.max 1653A I n 3150A √ ＇＇ 开断电流 I ( I d⋅ t ) 24.25kA √ 动稳定 ish 61.782kA imax 100kA √ 2 2 热稳定 I ∞ teq 24.25 ×4 2 2 I th t 40 ×4 √ 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 短路电动力产生的水平弯矩 M sd 及短路电动力 fd （相间距离 a=3m，震动系数 β=0.58）：
fd = 1.76 ish a β = 1.76 × 61.782 2 300 × 0.58 = 12.92kg/m M sd = 0.125 × f dl fs2 × 9.8 = 0.125 × 12.92 ×11.52 × 9.8 = 2093.12 Nm 在内过电压情况下的风速产生水平弯矩 M sf＇ 及风压 fsf2 ：
fv＇ = d v k v D1 v 2 16 = 1×1.2 × 0.1 × 15 2 16 = 1.69kg/m M sf＇ = 0.125 f v＇l fs2 × 9.8 = 0.125 ×1.69 ×11.52 × 9.8 = 273.8Nm 母线自重产生的垂直弯距 M cz 为（自重 q1 = 4.08kg/m ）：
M CZ = 0.125q1l fs2 × 9.8 = 0.125 × 4.08 × 11.52 × 9.8 = 660.98Nm 集中荷载产生的垂直弯矩 M c f 为（查表得集中荷载最大弯曲系数为 0.188）：
M c f = 0.188Plfs × 9.8 = 0.188 ×15 ×11.5× 9.8 = 317.8Nm 短路状态时母线所承受的最大弯曲应力为：
M d = ( M sd + M sf＇ ) 2 + ( M cz + M c f ) 2 = ( 2093.12 + 273.8) 2 + ( 660.98 + 317.8)2 = 2560.94Nm ó d = 100 M d W = 100× M d W = 100× 2560. 94 33.8 = 7576.74N/cm2 此值小于材料短路时允许应力 8820 N/cm2，所以满足要求。
2.3.2 发电机出口封闭母线的选择 发电机出口的最大持续工作电流 I g⋅ max = 1.05PN 3U N cosϕ = 1.05 × 600 ×10 3 3 × 21× 0.85 = 20377 A 根据发电机出口的 U N 和 I g⋅ max ，可选 QLFM-24/23000 型全连式分相封闭母线，具 体参数如表 2-3 所示。
第 32 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 表 2-3 全连式分相封闭母线 热稳定校验， tk = 4S 时，短路电流的热效应 Qk = 2 2 12 tk = 182 . 0032 + 10 ×136 . 46 2 + 135 . 89 2 12 × 4 = 79584 (kA )2 ⋅ S I t2t = 200 2 × 4 = 160000 (kA )2 ⋅ S > QK = 79584 (kA )2 ⋅ S Qk < I t2 t 动稳定校验：
ish = 470.7kA < 560kA 可见，所选 QLFM-24/23000 全连式分相封闭母线合格。
2.4 高压绝缘子和穿墙套管的选择计算 选用防污型实心棒式支柱绝缘子，型号为 ZSW-220/16K,技术参数为额定电压 220kV，干耐受工频试验电压不低于 495kV, 湿耐受工频试验电压不低于 395kV，全波冲 击试验电压幅值电压不低于 950kV，抗弯扭 16kN。
动稳定校验: 取总高 H＝2300mm，计算跨距 Lc = 1m ，相距 a＝0.7m H 1 H Fmax = 1 2300 + 2 2300 × 85 ×1.73 × 24.25 2 × 1 0.7 × 10 −7 ×10 6 = 148.28N<0.6 Fde =600N 即 F H max ≤ 0.6Fde ，满足任务要求。
2.5 电流互感器的选择计算 2.5.1 220kV 侧电流互感器的选择 第 33 页 共 40 页 型 号 额定电压 （kV） 额定电流 （A） 短路电流 ies（kA） 4s 热稳定电流 有效值（kA） 外径×壁厚 （mm） QLFM-24/23000 24 23000 560 2000 φ 900×15 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 （1）型号的选择: 查表选择六氟化硫气体绝缘 LVQB-220W2 型电流互感器，额定电压 220kV,额定电流 2×1250/5A，准确级 5P20/5P20/5P20/5P50/0.5/0.2S，短时热稳定电流 I t = 40 kA,耐受冲击 电流 imax = 100kA。
（2）校验: 校验结果见表 2-4。
表 2-4 220kV 电流互感器校验表 2.5.221kV 侧电流互感器的选择 I g.max = 1.05PN 3U N cosϕ = 1.05× 600 ×103 3 × 21× 0.85 = 20377A （ 1）型号的选择 : 查表选择 LMZ-6 型电流互感器，额定电压 24kV,额定电流 25000/5A，准确级 0.5/3，短时热稳定电流 I t = 500 kA,耐受冲击电流 i max = 90kA。
（2）校验 ：
校验结果见表 2-5。
第 34 页 共 40 页 项目 电流互感器 计算数据 （LVQB-220W2） 合格与否 额定电压 U N 220kV U N 220kV √ 额定电流 I g.max 2067A I n 2×1100/5A √ 准确级 5P/5P/5P/0.5/0.2 √ 动稳定 ish 14.861kA i max 125kA √ 热稳定 2 2 2 2 I ∞ teq 2.067 ×4 I th t 50 ×4 √ 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 表 2-5 21kV 电流互感器校验表 2.6 电压互感器的选择计算 2.6.2 220kV 电压互感器的选择 220kV 选择电容式电压互感器 TYD-220，其基本数据如下表 2-6：
表 2-6 220kV 电压互感器选择表 2.6.3 21kV 侧电压互感器的选择 21kV 选择单相油浸式电压互感器 JDX6-21，其基本数据如下表 2-7：
表 2-7 21kV 电压互感器选择表 第 35 页 共 40 页 项目 电流互感器 计算数据 （LMZ-6） 合格与否 额定电压 U N 21kV U N 24kV √ 额定电流 I g.max 20377A I n 25000A √ 准确级 0.5/3 √ 动稳定 ish 464.19kA i max 500kA √ 热稳定 2 2 2 2 I ∞ teq 20.377 ×4 I tht 90 ×4 √ 项目 计算数据 电压互感器（JDX6-21） 合格与否 额定电压 U N 21kV U N √ 初级绕组 21/ 3 kV 次级绕组 0.1/ 3 kV 剩余电压绕组 0.1/3kV 项目 计算数据 电压互感器（TYD-220） 合格与否 额定电压 U N 220kV U N √ 初级绕组 220 / 3 kV 次级绕组 0 .1 / 3 kV 剩余电压绕组 0.1kV 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 结 论 本次毕业设计的主要任务是 2×600MW 发电厂主接线与设备布置方案的设计，有 两期工程一期新建 2×600MW 和二期扩建 2×600MW，一期以四回出线接入 220kV 高 压系统，二期接入 500kV 高压系统。年利用小时数一般在 5000 小时以上，厂用电率为 8%。220kV 系统等值电抗为 0.0187。我主要进行了主接线的设计、厂用电设计、变压 器的选择、最大持续工作电流的计算、短路电流的计算、主要电气设备的选择。其中主 接线的设计中发电机变压器采用单元接线（用封闭母线），对于一期工程 220kV 有 4 回 出线，根据方案比较选择了双母线接线；
厂用电中高压厂用电采用单母线四分段，低压 厂用采用 380/220V 的三相四线制系统，高压厂用启动（备用）电源经由启/备变压器从 220kV 母线上引接，低压厂用启动（备用）电源引自相应的高压厂用 6kV 母线段；
变压 器的选择中主变压器选择双绕组三相无载变压器，厂用变压器设置了两台三绕组分裂变 压器和一台备用变压器。短路电流主要计算了 220kV 和 21kV 发电机出口短路时的最大 持续工作电流和短路电流。主要电气设备主要选择了断路器、隔离开关、（封闭）母线 绝缘子、穿墙套管、电流互感器、电压互感器的选择。短路器采用的是六氟化硫断路器， 220kV 选择的是铝镁系合金管母线，21kV 发电机的封闭母线选择的是全连式分相封闭 母线。220kV 绝缘子选用防污型实心棒式支柱绝缘子,21kV 绝缘子采用耐污悬式绝缘子， 220kV 电流互感器选择六氟化硫气体绝缘电流互感器，21kV 电流互感器选择树脂浇注的 母线式电流互感器，220kV 采用的是电容式电压互感器，21kV 采用的是单相油浸式电 压互感器。
由于本人经验不足和专业水平有限以及时间等原因，设计中的短路计算只选取了 220kV 母线短路和发电机出口短路，且均采取的是简化计算，各等级的母线和出线的设 备也选择的是同一型号，在实际设计中并不可取。另外本人 CAD 水平有限，所画的各 类图纸都较粗糙。
第 36 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 参 考 文 献 [1] 范锡普. 发电厂电气部分[M]，中国电力出版社，1992，102-129，168-206. [2] 西 北 电 力 设 计 院 . 电 力 工 程 设 计 手 册 [M] ， 上 海 科 学 技 术 出 版 社 ， 1972,53-88,255-279. [3] 西北电力设计院. 电力工程电气设计手册（电气一次部分）[M]，中国电力出版社， 1987,起止页码：45-62,119-123,214-260. [4] 西北电力设计院. 电力工程电气设备手册[M]，中国电力出版社，1990. [5] 黄纯华. 发电厂电气部分课程设计参考资料[M]，中国电力出版社，1987. [6] 胡志光. 火电厂电气设备及运行[M]，中国电力出版社，2001. [7] 陈衍. 电力系统稳态分析[M]. 北京：中国电力出版社，2007 [8]李光琦．电力系统暂态分析[M]．北京：中国电力出版社, 2007. [9] 涂光瑜. 汽轮发电机及电气设备[M],中国电力出版社,1998,起止页码：179-288. [10] 陈尚发. 大型发电厂电气主接线探讨[J]，中国电力，2003 年 36 卷 7 期，起止 页码：64-66. [11] 苏志杨. 大型电厂 500KV 电气主接线研究[J]，电力技术经济，2003 年 4 期，起 止页码：34-35. [12] 杨民，寇正华. 电站电气一次设计[J]，海河水利，1997 年 3 期，起止页码：35 －36. [13] 郭松山.大电厂变电所电气设备[M]，水利水电出版社，1979. [14] Srdjan Skok ph.D. Transient Analysis of Auxiliary DC Installations in Power Plants and Substations[J],IEEE CHF,8-11 Nov. 2004 Page（s）:277 – 280. 第 37 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 致 谢 为期半个学期的毕业设计接近尾声了，本次设计是由个人独立完成的，刚拿到任务 书的时候觉得任务艰巨，特别是看到配电装置平面布置图、配电装置进线断面图、配电 装置出线断面图、配电装置配置图时觉得很茫然，因为平时的学习中我对这些涉及的较 少，不是很懂。所以我们按照设计任务书中给出的参考文献，去图书馆借了相关书籍， 但是我们认真查阅了之后，发现并没有很清晰的思路。后来，我们就请教了老师，老师 给了我认真的指导。
在接近半年的日子里，可以说得是苦多于甜，一路荆棘基本上看不到出路。通过这 次的毕业设计设计，我发现尽管平时上课时很认真地听讲、仔细的做了笔记，但在设计 的过程中仍会暴露出自己的缺点和不足，我在设备的选择上和校验上遇到了难题，在设 计指导书上找不到合适的型号，这时我就及时问老师或者上网查询，刚好我又在设计院 实习，在那里我找到了最新的设备用书，又不懂的地方也及时问了同时，另外，我之前 不会使用 CAD，拿到任务书的时候便借了本 CAD 书平时在寝室里摸索，也请教了老师 同学和同事，他们教会了我一些画图技巧，但是由于能力有限，画出的图还是比较丑， 望谅解，就这样顺利地完成了任务。整个设计下来，我感觉自己收获了很多，学到了很 多书本上没有的知识，提高了自己的学习能力，深刻的体会到了学习理论知识的重要性， 发现知识掌握的越多，思路越广。毕业设计真的很好，很能锻炼我们的能力，弥补了我 在理论学习中的不足和缺陷，让我学到了很多东西，我感觉到真的没有人能随随便便成 功，我们一定要努力，路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。既然选择了远方，就要风雨 兼程。我们不可能什么都会，什么都懂，遇到自己不明白的地方，不曾学过的东西，要 有针对性的查阅资料，充分利用学校给学生营造的良好学习氛围，认真学习，在科技大 爆炸的今天，学习是永无止境的，一定要加油。
此外，我也由衷的感谢陈老师的指导，陈老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计 的每个阶段，从原始资料分析到主接线的确定和修改，中期检查，后期设备选择，装配 草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计步骤较为复杂烦琐，但是陈老师仍 然细心地指出和纠正设计中的不足和错误。另外我还要谢谢我工作的设计院的同事，他 第 38 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 们也给了我很多指导。
其次要感谢我的同学对我无私的帮助，和他们一起的讨论，让 我看到了自己的不足，正因为如此我才能顺利的完成设计。我还要感谢我的母校——长 沙理工大学，是母校给我提供了优良的学习环境；
另外，我还要感谢那些曾给我授过课 的每一位老师，是你们教会我专业知识。
最后再次感谢我的导师XX老师，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、 学习中的榜样；
他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。谢谢您对我的 指导！您辛苦了！ 第 39 页 共 40 页 2×600MW 火电厂电气主接线与设备布置方案设计 附录 设计图纸 附录 1：电气主接线图 附录 2：220kV 总平面布置图 附录 3：220kV 出线、主变间隔断面图 附录 4：220kV 母联、3#厂用变间隔断面图 附录 5：220kV PT/I 母联接线桥间隔断面图 第 40 页 共 40 页 毕业设计(论文)开题报告 题目：2×600MW 火电厂电气主接线与设备 布置方案设计 课 题 类 别：
学 生 姓 名：
设 计 学 班 号：
级：
专业（全称）：
指 导 教 师：
电气工程及其自动化 2011 年 X月 一、本课题设计（研究）的目的：
1.随着国民经济的迅速发展，我国电力需求迅速增长，由于产业结构调整和居民 生活水平的提高，第三产业和居民用电比重上升，制冷制热负荷大幅度增加，使得电 网规模不断扩大、结构越来越复杂，人们对能源利用的认识越来越重视，而火力发电 厂对于电力的生产起到了举足轻重的作用。
2.了解火力发电厂的重要性和有关的技术指标；
2×600MW 火电厂电气主接线与 设备布置方案设计的原理；
结合实例，对发电厂进行综合分析后，提出设计方案；
从系统总体 考虑，优化设计方案。
3.要完成该课题需要综合应用发电厂电气部分、电力系统、高电压等相关专业知识，学习和 掌握火电厂电气部分设计的基本方法培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基 本技能，符合专业培养要求。
4. 通过毕业设计实践，熟悉工程设计的全过程，掌握工程设计的思想、方法、手段，树立 必要的工程概念，培养一丝不苟的求实工作、学习态度。通过所学的知识和毕业设计的实践，掌 握资料收集，工程计算，工程技术，图纸的绘制标准，绘制方法，以及熟练掌握 AutoCAD绘图软 件和设计报告的撰写。
二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：
当前，火电厂担负着发出和分配电能的重要任务，是工矿企业家庭获得动力的重 要源泉。火电厂的安全和经济运行，直接影响到国计民生。火电厂的设计工作坚持“以 人为本”和“可持续发展”的理念，各个方面、各个模块的设计综合考虑每个设备选 择的合理性、每个布置尺寸的合理性、每项革新和改进的合理性、每个问题解决方案 的合理性”。其基本原则是：安全可靠、技术先进、投资合理、标准统一、运行高效， 努力做到统一性与可靠性、先进性、经济性、适合性、灵活性、时效性和和谐的协调 统一 [5]。
火电厂电气主接线设计是根据火电厂的最高电压等级和火电厂的性质，选择出一 种与火电厂在系统中的地位和作用相适应的接线方式。火电厂的电气主接线的重要组 成部分，它表明火电厂内的变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备以最优化的接 线方式与电力系统相连，同时也表明在火电厂内各电气设备之间的连接方式。火电厂 的电气主接线设计是整个火电厂设计的核心技术。它对火电厂内电气设备选择、布置， 继电保护及自动装置的设计，火电厂总平面布置的设计，都起着决定性作用。电气主 接线直接影响火电厂乃至相关电力系统安全、经济、稳定、灵活的运行[5]。
主接线的基本形式有有汇流母线和无汇流母线两种，有汇流母线的接线形式概括 地分为单母线接线形式和双母线接线形式两大类；
无汇流母线的接线形式主要有桥形 接线、角形接线和单元接线。现在我国 600MW 的机组的主要接线形式有双母线接线、 一个半断路器接线、桥型接、单元接线。在近几年来，600MW 等级火力发电机组是 大型机组所采用的主要机型。在电厂容量不是很大，并靠近负荷中心或为了适应分期 建设的需求，600MW 等级火力发电机组可以 220kV 接入系统.当电厂容量较大，则多 接入 500kV 系统。我国目前装备 600MW 等级火力发电机组的电厂常用的主要接线形 势有;采用两级升高电压的电厂，一般 220kV 采用双母线带旁路接线，500kV 采用一 个半但断路器连接，在 220kV 与 500kV 采用联络变压器接线：采用单一升压电压等级 的双母线四分段或一个半断路器接线[1]。
随着电网容量的不断增大，600MW 机组电厂的设计规模已达到 4×600MW、 6×600MW 以至于 8×600MW,虽然接入 500kV 系统，但对于电气主接线的接线形式、 布置方式及启动、备用电源的引接方式等都提出了更高的要求，因而出现了更多的方 案选择[1]。
火电厂一般都需要经过多次扩建后才能最终完成所选择的接线方式。因此，过渡 接线的设计是火电厂各发展阶段中电气主接线设计的重要内容之一，它直接关系着火 电厂的建设初期或扩建的安全性、灵活性和经济性。电气主接线的设计与所在电力系 统及所采用的设备密切相关。随着电力系统的不断发展、新技术的采用、电气设备的 可靠性不断提高，设计主接线的观念也应与时俱进、不断创新。
在火电厂中，用来向系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器：用于两电压 等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；
只供本厂用电的变压器，称为厂用变 压器。主变压器的容量、台数直接影响主接线形式和配电装置的结构。它的确定除依 据传送容量等原始资料外，还应根据电力系统 5-10 年发展规划、馈线回路数、电压等 级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。如果变压器容量选得 过大、台数太多，不但增加投资，增大占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备 未能充分发挥效益；
若容量选得过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出，或者 不满足火电厂负荷的实际要求。
配电装置是根据电气主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器，母线和 必要的辅助设备组建而成的总体装置。起作用是在正常运行情况下，用来接受和 分配电能，而在系统发生故障时，迅速切断故障部分，维持系统正常运行。为此，配 电装置应满足下述基本要求：1.保证运行可靠；
2.便于操作、巡视和检修；
3.保证工作 人员的安全；
4.力求提高经济性；
5.具有扩建的可能。
火电厂的配电装置型式选择应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜， 节约用电，并结合运行、检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。在确定配电 装置型式时必须满足下述要求：节约用地；
运行安全和操作巡视方便；
便于检修和安 装；
节约材料，降低成本。
火电厂中电力变压器是其很重要的供电元件，因此要保证其对供电的可靠性。变 压器的内部故障可以分为油箱内和油箱外两种。其不正常运行状况主要有：由于变压 器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压。由于负 荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因引起的油面降低。根据上述故障类 型和不正常运行状态，对变压器可装设以下保护：瓦斯保护，纵差动保护或电流速断 按保护和其他后备保护。
火电厂是电力系统的中心环节，如果发生雷击事故，将造成大面积停电，严重影 响国民经济和人民生活，因此火电厂的防雷保护必须是十分可靠的。火电厂遭受雷害 可能来自两个方面：1.雷直击于火电厂；
2.雷击线路，沿线路向火电厂入侵的雷电波。
对直击雷的保护，一般采用避雷针或避雷器。凡装设符合规程要求的避雷针的火 电厂，绕击和反击事故是非常低的。由于线路落雷频繁，但沿线路绝缘的限制，所以 线路绝缘水平是火电厂电气设备的损坏事故。由线路入侵的雷电波电压，虽然受到线 路绝缘的限制，但线路绝缘水平火电厂设备的绝缘水平高，若不采取防护措施，势必 造成火电厂电气设备的损坏事故。其主要防护措施是在火电厂内装设阀型避雷器以限 制入侵雷电波的幅值，使设备上的过电压不超过其耐压值；
在火电厂进线上设置进线 端保护段，以限制流经避雷器的雷电流和限制入侵雷电波的陡度[ 4]。
区域火电厂具有形式多样，运行习惯差异大，受当地规划、环境、经济发展水平 形象大的特点，我们应该深入广泛的调查研究，采取科学合理的设计，达到“贯彻实 施集约化管理，统一建设标准，统一设备规范；
方便设备招标 ，方便运行维护；
加快 设计、评审进度，提高工作效率；
降低火电厂建设和运行成本”的目的[ 6]。
三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：
1、大型火电厂的电气主接线设计，包括方案拟定、设备选型和装置布置。因 为在不同的前提下都有不同的要求，可以得到不同的结果。
2、阐明变电所设计的有关设计原则和适用范围；
3、结合各种技术指标，对各种方案进行比较，选择出最优方案。
4、综合比较研究成果，对最优方案进行设备布置，并绘制成图。
5、熟练使用 Auto CAD 6、总结课题，完成毕业设计论文的写作,并通过毕业论文答辩。
本设计采用比较方式。对各种情况的事例进行适时分析，广泛搜集各种资料， 从而理解完成设计。
四、设计（研究）进度计划：
5-6 周：借参考书及查阅文献熟悉资料，收集参考资料， 写出开题报告、文献综述 或读书心得布置任务，进行外文翻译；
6-7 周: 对参考资料进行分析，并进行方案设计；
8-10 周:对选择的方案进行相关计算，进行设备选型；
11-14 周: 进行设备布置，并绘制成图；
14-16 周: 整理毕业设计论文，撰写论文，整理设计成果；
16-17 周: 提交材料，进行毕业答辩 。
五、参考文献：
[1] 范锡普. 发电厂电气部分[M]，中国电力出版社，1992，102-129，168-206. [2] 西 北 电 力 设 计 院 . 电 力 工 程 设 计 手 册 [M] ， 上 海 科 学 技 术 出 版 社 ， 1972,53-88,255-279. [3] 西北电力设计院. 电力工程电气设计手册（电气一次部分）[M]，中国电力出 版社，1987,45-62,119-123,214-260. [4] 西北电力设计院. 电力工程电气设备手册[M]，中国电力出版社，1990. [5] 黄纯华. 发电厂电气部分课程设计参考资料[M]，中国电力出版社，1987. [6] 胡志光. 火电厂电气设备及运行[M]，中国电力出版社，2001. [7] 陈衍. 电力系统稳态分析[M]. 北京：中国电力出版社，2007 [8]李光琦．电力系统暂态分析[M]．北京：中国电力出版社, 2007. [9] 涂光瑜. 汽轮发电机及电气设备[M],中国电力出版社,1998,179-288. [10] 陈尚发. 大型发电厂电气主接线探讨[J]，中国电力，2003 年 36 卷 7 期， 起止页码：64-66. [11] 苏志杨. 大型电厂 500KV 电气主接线研究[J]，电力技术经济，2003 年 4 期， 起止页码：34-35. [12] 杨民，寇正华. 电站电气一次设计[J]，海河水利，1997 年 3 期，起止页码：
35－36. [13] Srdjan Skok ph.D. Transient Analysis of Auxiliary DC Installations in Power Plants and Substations[J],IEEE CHF,8-11 Nov. 2004
