2×660MW燃煤电厂电气一次部分设计规划-毕业设计.pdf

摘 要 摘摘 要要 近年来，为了满足经济快速增长对电力的需求，我国电力工业也在高速发展，随着电力产能过剩风险的加剧和对环保、单位能耗要求的提高，火电机组朝着高参数发展是势在必行。本文为规划 2660MW 燃煤电厂电气一次部分设计，通过对拟建火力发电厂的概括以及出线方向的确定，从安全性、经济性及可靠性方面考虑，在明确电厂出线电压等级的基础上，进行电气主接线的设计，并进行相关的计算和校验。主要内容包括电气主接线的设计、主变的选择、电气设备的选型、短路计算、配电装置选择和简单的防雷规划设计等。关关 键键 词词：发电厂；主接线；电气设备；短路计算；配电装置 论文类型：论文类型：设计报告 目录 目目 录录 1 绪论.1 1.1 电力系统概述.1 1.2 选题的意义及应用背景.1 1.3 国内外研究现状.1 1.3.1 本课题所涉及的问题在国外的研究动态.1 1.3.2 本课题所涉及的问题在国内的研究动态.2 1.4 设计总体分析.2 2 主变和高厂变的选择.5 2.1 主变的选择依据.5 2.2 主变型式和容量的确定.5 2.2.1 主变容量的确定.5 2.2.2 主变相数的选择.5 2.2.3 绕组数量和连接方式的选择.6 2.2.4 调压方式的选择.6 2.2.5 冷却方式的选择.6 2.3 高厂变型式和容量的确定.7 2.3.1 高厂变台数和容量的确定.7 2.3.2 高厂变相数和绕组连接的确定.8 3 电气主接线设计.9 3.1 电气主接线设计概述.9 3.1.1 电气主接线的设计依据.9 3.1.2 电气主接线的基本要求.9 3.2 主接线的基本接线方式.10 3.2.1 单母线接线.10 3.2.2 单母线分段接线.10 3.2.3 双母线接线.11 3.2.4 双母线分段接线.12 3.2.5 带旁路母线的母线制接线.12 3.2.6 桥形接线.13 3.2.7 一台半断路器接线.14 3.3 本设计主接线方案.15 3.3.1 主接线方案选择.15 3.3.2 主接线方案的比较.15 3.3.3 主接线方案的确定.17 3.4 主变压器和发电机中性点接地方式.18 西安交通大学网络教育学院论文 3.4.1 主变压器中性点接地方式.18 3.4.2 发电机中性点接地方式.18 3.5 无功补偿.19 3.5.1 超高压并联电抗器的作用.19 3.5.2 超高压并联电抗器的位置和容量.20 3.6 厂用电接线设计.20 3.6.1 厂用电工作电源引接方式.21 3.6.2 高厂变中性点接地方式.21 4 短路电流计算.22 4.1 短路电流计算的目的.22 4.2 短路电流计算的条件.22 4.2.1 基本假定条件.22 4.2.2 一般规定.22 4.3 短路电流分析.23 4.3.1 选取短路点.23 4.3.2 画等值网络图.23 4.3.3 化简等值网络图.25 4.3.4 各短路点短路电流计算.26 4.4 短路电流计算结果.28 5 电气一次设备选择.29 5.1 电气一次设备选择校验概述.29 5.1.1 按正常工作条件选择电气设备.30 5.1.2 按短路状态进行设备校验.31 5.2 高压断路器的选择校验.32 5.2.1 断路器概述.32 5.2.2 断路器的选择.32 5.2.3 断路器的校验.32 5.3 隔离开关的选择校验.35 5.3.1 隔离开关概述.35 5.3.2 隔离开关选择和校验.35 5.4 电流互感器选择校验.36 5.4.1 电流互感器概述.36 5.4.2 电流互感器的选择.37 5.4.3 电流互感器的校验.37 5.5 电压互感器选择校验.38 5.5.1 电压互感器概述.38 目录 5.5.2 电压互感器的选择.39 5.6 750kV 侧母线和电抗器的选择.41 5.6.1 750kV 侧电抗器的选择.41 5.6.2 750kV 侧母线的选择.41 6 发电厂的防雷设计.43 6.1 概述.43 6.2 避雷针和避雷器.43 6.2.1 避雷器的配置.43 6.2.2 避雷器选择.43 6.3 全站接地.44 6.3.1 全站接地方式.44 6.3.2 全站接地装置阐述.45 结论与展望.47 致 谢.49 参考文献.51 附 录.53 攻读学位期间取得的研究成果.错误！未定义书签。错误！未定义书签。西安交通大学网络教育学院论文 1 绪论绪论 1.1 电力系统概述 电力系统是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将一次能源通过发电动力装置如锅炉、汽轮机、发电机及电厂辅助生产系统等转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。在电力系统电源规划中，主要根据发电方式的特性和资源条件，决定建设何种形式的电站，以及发电机组的台数和容量。承担基荷为主的电站因其利用率较高，宜选用适合长期运行的高效率机组，如大容量、高参数的火电机组，以降低燃料费用。在已确定电源点和负荷点的前提下，应合理选择输电电压等级，确定电网结构及输电线路的输送容量，并对系统的稳定性、可靠性和无功平衡应进行校核。1.2 选题的意义及应用背景 发电厂是电力系统的能源供给核心部分，而发电厂的电气主接线方式又直接影响到机组能否稳定、经济的运行，因此电气一次部分的设计具有举足轻重的定位。而在我国目前的电力能源结构中，火力发电厂仍是占据着绝大部分的比重，且在短期内燃煤火电厂的主要发电地位仍不会改变。随着目前国内电力产能过剩风险加剧，环境保护和降低能耗要求的提高，建设大容量、高参数的大型火电机组成为了必然。本设计是对新疆国信 2660MW 机组电气一次部分的初步设计，主要完成了电气主接线设计、设备选型、短路计算，具体包括不同主接线方案的比较和选择；主变压器、启动/备用变压器和高压厂用变压器容量计算、台数和型号的选择；短路电流计算和高压电气设备的选择与校验；配电装置的简单选择和全厂防雷的简单规划。1.3 国内外研究现状 1.3.1 本课题所涉及的问题在国外的研究动态 最早的火力发电是 1875 年在巴黎北火车站的火电厂实现的。随着发电机、汽轮机制造技术的完善，输变电技术的改进，特别是电力系统的出现以及社会电气化对电能西安交通大学网络教育学院论文 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 300600 兆瓦级（50 年中期），到 1973 年，最大的火电机组达 1300兆瓦。大机组、大电厂使火力发电的热效率大为提高，每千瓦的建设投资和发电成本也不断降低。到 80 年代后期，世界最大火电厂是日本的鹿儿岛火电厂，容量为 4400兆瓦。但机组过大又带来可靠性、可用率的降低，因而到 90 年代初，火力发电单机容量稳定在 300700 兆瓦。现在关于火电厂厂用电研究已经较为成熟，对厂用电设计已经有了一套完整规范。但厂用电主接线的确定对发电厂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，因此全面考虑电厂的远景规划，结构布局，运用新技术，新设备，对厂用电电气部分进行优化设计，以提高供电可靠性和稳定性已成为国外研究的新课题。在发电厂电气设备如高压开关方面，向高电压、大开断容量、智能化方向发展。在发电机出口断路器方面，已有 SF6 型（GCB），它额定电流可达 24000A，开断能力 160kA，而且结构紧凑，故障率更低(0.3%)，还可以集成 CT、PT、接地开关等设备，成为多功能的组合电器。1.3.2 本课题所涉及的问题在国内的研究动态 目前我国火力发电厂发电量占全国总发电量的 70-75%以上，并且随着非化石能源发电设备的发展，将呈逐年下降趋势。截止目前为止，我国火力发电厂单机容量主要以 30 万千瓦、60 万千瓦机组和 100 万千瓦机组为主，新疆农六师煤电有限公司于 2014年 1 月 16 日通过首台机组 168 小时试运行的 21100MW 超超临界空冷机组，不仅是国内首台投运的 110 万千瓦火电机组，也是目前国内单机容量最大、参数最高的火电机组。该工程汽轮发电机组在 TMCR 工况下出力达到 110 万千瓦，汽轮机前主蒸汽压力达到 26.25 兆帕，主蒸汽和再热蒸汽温度达到 600 摄氏度。此前，浙江省温州市玉环县的华能玉环电厂在 2008 年 7 月 8 日投产的 4 台 100 万千瓦发电机组，其 100 万千瓦超超临界火力发电机组主蒸汽压力为 25 兆帕，主蒸汽和再热蒸汽温度均为 600 度，这不仅在我国是最高参数，在世界上也处于最前沿水平。1.4 设计总体分析 本设计是某火电厂一期工程 2660MW 机组电气一次部分设计，电气主接线就是本次设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节，所以本设计的思想就是在主要考虑主接线的可靠性和灵活性的同时，也要兼顾经济性并留有一定冗余，方便系统在未西安交通大学网络教育学院论文 来几年随着负荷的发展和变化进行改扩建。根据设计要求和设计任务，确定本次设计的主要内容：针对本次设计 2660MW 火电机组，进行电气一次部分设计。设计的主要功能：火电厂 2660MW 机组电气一次部分设计，能使发电机端口输出电压经变压器后并网传输，实现能源的就地转化。本次设计的主要技术指标：发电机额定功率 660MW，额定功率因数 0.9，额定电压 20kV，额定频率 50Hz，额定转速 3000r/min，相数 3 相，极数 2 极，冷却方式水、氢氢，励磁方式自并励静态励磁；厂用电率 4.8%；出线回路 2 回架空线路，出线电压等级 750kV。西安交通大学网络教育学院论文 2 主变和高厂主变和高厂变的选择变的选择 2.1 主变的选择依据 根据大中型火力发电厂设计规范(DL 50660-2011)和电力工程设计手册中的关于主变压器选择的相关规定，对发电厂主变的台数、容量、相数、绕组接线方式、调压方式以及冷却方式等进行选择。2.2 主变型式和容量的确定 主变型式的确定主要包括相数、绕组接线方式和冷却方式，对于需要调压的变压器，还包括调压方式。本设计针对新疆国信 2660MW 机组，根据原始资料，该厂除了本厂用电外，其余向系统输送功率，不设发电机母线，故发电机与变压器采用单元接线，保证发电机电压出线的供电可靠，因此主变台数确定为 2 台。2.2.1 主变容量的确定 发电机与主变压器为单元连接时，主变压器的容量一般按照发电机的额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有 10%的裕度；按照发电机的最大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷；当采用扩大单元接线时，应采用分裂绕组变压器，其容量应等于上述两项算出的两台机容量之和。即有：1.1(1)cosNGpNGPKS （2-1）式中：NS主变压器额定容量；NGP发电机额定功率，根据原始资料为 660MW；cosG发电机额定功率因数，根据原始资料为 0.9；pK厂用电率，根据设计原始资料为 4.8%。则主变压器容量1.1(1)1.1 660(1 0.048)cos0.9NGpNGPKS=768(MVA)2.2.2 主变相数的选择 主变压器采用单相还是三相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。特别是大型变压器，尤其要考查其运输可能性，保证运输尺寸不超过隧道、涵洞、桥洞的允许通过限额，运输重量不超过桥梁、车辆、船舶等运输工具的允许承载能力。考虑到本次设计拟建厂址交通不太便利，同时由上述主变压器容量计算可知，西安交通大学网络教育学院论文 该变压器容量较大，升压后电压等级为 750kV，综合考虑设计规范和变压器制造、运输实际，采用单相变压器，即 3 台单相变压器组成 1 台主变。2.2.3 绕组数量和连接方式的选择 对于 200MW 及以上的机组，其升压变压器一般不采用三绕组变压器。因为在发电机回路及厂用分支回路均采用离相封闭母线，供电可靠性很高，而大电流的隔离开关发热问题比较突出，特别是设置在封闭母线中的隔离开关问题更多；同时发电机回路断路器的价格极为昂贵，故在封闭母线回路里一般不设置断路器和隔离开关，以提高供电的可靠性和经济性。因此，三绕组变压器的中压侧，由于制造上的原因，一般不希望出现分接头，往往只制造死接头，从而对高、中压侧调压及负荷分配不利。这样采用三绕组变压器就不如双绕组变压器加联络变压器灵活方便。考虑到本设计中机组功率较大，结合上述设计理念和本厂主变压器升压后只有一个电压等级的事实，主变压器采用普通双卷升压变压器。变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有 Y 和。我国 110kV 及以上电压，变压器都采用 Y 连接，35kV亦采用 Y 连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV 以下电压，变压器绕组都采用连接。因此本设计中，主变压器高压侧采用 Y 连接，低压侧采用连接。2.2.4 调压方式的选择 变压器的电压调整是用分接头开关切换变压器的分接头，从而改变变压器的变比来实现的。切换方式有两种：不带电切换，称为无励磁调压，调整范围通常在5%以内；另一种是带负载切换，称为有载调压，调整范围可达 30%。对于 750kV 电压等级的变压器，一般选择无励磁调压，变压器分接开关的调压范围应经调压计算确定，无激励调压变压器一般可选22.5%。由于该电厂远离负荷中心，主变压器高压侧电压应按照系统额定电压等级提高 5%10%，以抵消长距离输电线路上的线损。综合以上设计依据和选择方案，可选择无励磁调压变压器，调压范围为22.5%。2.2.5 冷却方式的选择 主变压器一般采用的冷却方式有自然风冷却、强迫油循环风冷、强迫导向油循环风冷等。小容量变压器一般采用自然风冷却，大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却。随着现代变压器制造技术的发展，对于大容量变压器还经常采用强迫油循环导向风冷却方式，它是用潜油泵将冷油压入线圈之间，线饼之间和铁芯的油道中，故此冷西安交通大学网络教育学院论文 却效率更高。本次设计中的主变压器即可采用强迫导向油循环风冷却方式。鉴于以上设计原则和设计资料，结合实际变压器制造厂家，选用特变电工新疆变压器厂 DFP-3260000/800kV 型变压器，该型号单相变压器参数如下表 2-1 所示。表 2-1 DFP-260000/800kV 变压器技术参数 名称 参数 相数 单相 额定容量 260000KVA 额定调压和分接范围（800/322.5%）/20KV 空载损耗 101.04KW 负载损耗 493.79KW 连接组别 Lio（单相）；YNd11（三相组合）冷却方式 ODAF 短路阻抗 20.02%2.3 高厂变型式和容量的确定 发电厂厂用电负荷一般都比较小，其可靠性要求远不如主变那样高。厂用电的负载主要是电动机和照明设备。大型电动机比如磨煤机、一次风机等无法和照明设备使用同一电压等级，故厂用电压等级按照两级设计。依据电力系统设计技术规程，确定厂用电电压等级采用 6kV 和 0.4kV 两级供电。高厂变的确定主要包括高厂变台数、容量、相数和绕组数量等几个方面的确定，基本选择也是根据大中型火力发电厂设计规范(DL 50660-2011)和电力工程设计手册中的关于主变压器选择的相关规定。2.3.1 高厂变台数和容量的确定 本设计对象为新疆国信 2660MW 机组，由于考虑到以后机组检修时的灵活性，故设计两台高厂变，其高压侧可与发电机出口直连，经降压变压为 6kV 高压厂用工作电源。高压厂用工作变压器容量应按高压电动机计算负荷的 110%与低压厂用电计算负荷之和选择，低压厂用工作变压器的容量留有 10%裕度。结合本次设计厂用电率，及考虑后续脱硫脱硝、电除尘器改建，可估算得高厂变容量。(1 10%)cosNGpCNGP KS （2-2）式中：CNS高压厂用变压器额定容量；NGP发电机额定功率，根据原始资料为 660MW；cosG发电机额定功率因数，根据原始资料为 0.9；西安交通大学网络教育学院论文 pK厂用电率，根据设计原始资料为 4.8%。则高压厂用变压器额定容量：(1 10%)660 4.8%(1 10%)cos0.9NGpCNGP KS=39（MVA），即本设计中高压厂用变压器的额定容量不应小于 39MVA。同时该厂由于是新厂，除高压厂用变压器外，还需起动/备用变压器，由于起备变和高厂变运行时需要短时间并列，故两台变压器容量应相同；同时起备变所带负载应该是两台机组的厂用负荷，所以应留出大约 1 倍的冗余，即高厂变满负载能力大约为 78MVA。2.3.2 高厂变相数和绕组连接的确定 如前主变压器选择时所述，变压器采用三相或是单相受很多因素的制约。但对于高压厂用变压器，由于其电压等级低，容量小，一般采用三相变压器。由于考虑到 6kV厂用电源进线故障和厂用母线故障的情况，故一台机设两段 6kV 母线，即高厂变选用三绕组分裂变压器。绕组连接上，因为其和主变直接相连，主变低压侧采用接线，故高厂变高压侧采用接线，故高压厂用变压器低压侧两卷均采用 Y 接线。鉴于以上设计依据和设计资料，结合实际变压器制造厂家，选择特变电工新疆变压器厂 SFF-60000/20kV 型变压器。该型号变压器参数如下表 2-2 所示。表 2-2 SFF-60000/20kV 变压器技术参数 名称 参数 相数 三相 额定容量 60000/36000-36000KVA 额定调压和分接范围（2022.5%）/6.3-6.3KV 空载损耗 29.21KW 负载损耗 262.93KW/154.04KW/202.88KW 连接组别 Dyn1-yn1 冷却方式 ONAN/ONAF(67%/100%)短路阻抗 21.53%/21.74%/47.32%西安交通大学网络教育学院论文 3 电气主接线设计电气主接线设计 3.1 电气主接线设计概述 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。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。3.1.1 电气主接线的设计依据 根据现行标准大中型火力发电厂设计规范（DL 50660-2011）和电力工程电气设计手册中的关于主接线设计的相关规定，在电气主接线设计时，应以发电厂在电力系统中的地位和作用为首要依据。其次应考虑发电厂的分期和最终建设规模，发电厂的机组容量，应根据电力系统规划容量、负荷增长速度和电网结构等因素进行选择，最大机组的容量以占系统的 8%10%为宜。另外还必须根据系统对发电厂提出的具体要求，比如（1）出线的电压等级、回路数、出线方向、每回输送容量和导线截面等；（2）主变压器的台数、容量、型式、阻抗、调压范围和各种运行方式下通过变压器的功率潮流，各级电压母线的电压波动值和谐波含量值；（3）系统的短路容量或归算的电抗值；（4）变压器中性点接地方式及接地点的选择；（5）为保证大系统的稳定性，提出对大机组超高压电气主接线可靠性的特殊要求。3.1.2 电气主接线的基本要求 主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求；灵活性主要是指满足在调度、检修及扩建时的灵活性；经济性是指主接线在满足可靠性和灵活性的前提下，还应尽量做到节省投资、减小占地面积和降低电能损伤。同时在设计主接线时，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，发电厂接入系统的电压等级一般不超过两种。大型电厂和超高压变电所在系统中的地位重要，供电容量大、范围广，发生事故可能使系统稳定被破坏，甚至瓦解，造成巨大损失，为此对大机组超高压主接线提出了可靠性的特殊要求，即对于单机容量为 300MW 及以上的发电厂（1）任何断路器检修，不影响对系统的连续供电；（2）任何一进出线断路器故障或拒动以及母线故障，不应切除一台以上机组和相应的线路；（3）任何一台断路器检修和另一台断路器故障或拒动相重合，以及当母线分段或母线联络断路器故障或拒动时，不应切除两台以上机组和相应的线路；（4）对于单机容量为 300MW 的电厂，经过论证，在保证系统稳定和发电厂不致全停的条件下，允许切除两台以上机组。西安交通大学网络教育学院论文 3.2 主接线的基本接线方式 电气主接线的种类较多，每种主接线方式都有其适用的范围。根据电力工程设计手册第二章中关于电气主接线的内容和规定，先对几种常见的主接线方式做出介绍，再根据每种接线方式的适用范围，综合考虑上述的电气主接线设计依据和设计基本要求，选出本设计拟用的主接线方式。3.2.1 单母线接线 单母线接线是只有一条母线，如图 3-1 所示，他的特点是接线精简，用的断路器少，成本低，操作方便，扩建容易，因为单母线可以作为最终接线，也可以作为过度线使用，如果在设计中考虑到扩建的问题，则单母线可以过度到单母分段接线方式、双母线接线方式、双母分段接线方式。WL1WL2WL3WL4QF1QF2QF3QF4 图 3-1 单母线接线 缺点：因为这种接线方式只有一条汇流母线，所以可靠性不高，在设备出现故障或者在检修时会全停。适用范围：一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况：1)610kV 配电装置的出线回路数不超过 5 回时；2)3563kV 配电装置的出线回路数不超过 3 回时；3)110220kV 配电装置的出线回路数不超过两回时。3.2.2 单母线分段接线 如图 3-2 所示。这种接线用断路器将母线分段，这样断路器和母线就可以分开轮流检修，将故障限制在故障母线范围内，对一二级负荷类用户可以引双回线以保证其供电，其特点在单母的基础上提高了其可靠性。西安交通大学网络教育学院论文 QF1QF2QF3QF4QF1WL1WL2WL3WL4 图 3-2 单母线分段接线 缺点：在分段断路器故障时整个配电装置会全停；母线和母线隔离开关检修时，该断路器上的连接的元件都要在检修期间停电。适用范围：1)610kV 配电装置出线回路数为 6 回及以上时；2)3563kV 配电装置出线回路数为 48 回时；3)110220kV 配电装置出线回路数为 34 回时。3.2.3 双母线接线 此接线方式供电可靠，调度灵活，各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上，通过倒换操作可以组成各种运行方式，扩建方便，向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由自合分配，在施工中也不会造成原有回路停电。QF1QFCQF2WL1QFQFQFQFWL2WL3WL4 图 3-3 双母线接线 缺点：首先在设备投资上增加了一条母线和隔离开关，增加了占地面积和工程投资。在设备检修时倒闸操作复杂，易发生误操作。母线联络断路器故障，整个配电装西安交通大学网络教育学院论文 置讲全停。适用范围：1)610kV 配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；2)3563kV 配电装置，当出线回路数超过 8 回；或连接的电源较多，负荷较大时。3)110220kV 配电装置出线回路为 5 回及以上时；或当 110220kV 配电装置，在系统中居重要地位，出线回路数为 4 回及以上时。3.2.4 双母线分段接线 如图 3-4 所示。这种接线方式克服了双母接线存在的全停可能性的缺点，缩小了故障停电范围，提高了供电的可靠性。在设备方便只是增加了一台断路器和一组母线电压互感器和避雷器，在占地面积方面没有变化但是可靠性明显提高。适用范围：当 220kV 出线回路数甚多时，双母线需要分段，分段的原则是：1)当进出线回路数为 1014 回时，在一组母线上用断路器分段。2)当进出线回路数为 15 回及以上时，两组母线均用短路器分段。3)在双母线分段接线中均装设两台母联兼旁路断路器。4)为了限制220kV母线短路电流或系统解列运行的要求，可根据需要将母线分段。QF1QFDQF2QFC1QFC2WL1WL2WL3WL4 图 3-4 双母线分段接线 3.2.5 带旁路母线的母线制接线 带旁路母线接线可分为单母带旁路、单母分段带旁母、双母带旁母、双母分段（单分、双分）带旁母等接线方式。加旁路母线及旁路断路器的目的是利用利用一套公用的母线、公用的断路器和公用的保护装置。缺点：增加了配电装置的设备，增加了占地，也增加了工程投资。倒闸操作复杂，容易产生误操作。保护及二次回路接线复杂。用旁路代替各回路断路器的倒闸操作，西安交通大学网络教育学院论文 需要人工操作不利于变电所无人值班。3.2.6 桥形接线 两回变压器线路单元接线相连，接成桥形接线。分为内桥和外桥形两种接线，是长期开环运行的四角形接线。1）内桥形接线（1）优点：高压断路器数量少，四个回路只需要三台断路器。（2）缺点：a）变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运。b）桥连断路器检修时，两个回路需要解列运行。c）出线断路器检修时，线路需较长时间停运。为避免次缺点可以假装正常端来运行的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，在跨条上加装两组隔离开关。桥连断路器检修时，可以利用此跨条。d）适用范围：适用较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或者线路较长、故障率较高的情况。WL1WL2QF1QF2QF3 图 3-5 内桥接线 2.外桥形接线(1)优点：高压断路器数量少，四个回路只需要三台断路器。(2)缺点：1)变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。2)桥连断路器检修时，两个回路需要解列运行。3)变压器侧断路器检修时，断路器需较长时间停运。为避免次缺点可以假装正常端来运行的跨条。桥连断路器检修时，可以利用此跨条。(3)适用范围：适用较小容量的发电厂、变电所，并且变压器切换比较频繁或者线路较短、故障率较少的情况。此外线路有穿越功率时，也宜采用外桥接线。西安交通大学网络教育学院论文 WL1WL2QF1QF2QF3 图 3-6 外桥接线 3.2.7 一台半断路器接线 一台半断路器接线是一种没有多回路集结点，一个回路由两台断路器供电的双重连接的多环形接线，是现代国内外大型电厂和变电所超高压配电装置广泛应用的一种接线。接线方式如图 3-7 所示。WL1WL2WB1WB2QF1QF2QF3QF6QF4QF5 图 3-7 一台半断路器接线 西安交通大学网络教育学院论文 一台半断路器接线的特点是有高度可靠性；运行调度灵活；操作检修方便。选用一台半断路器接线时，要注意由于一个回路连接着两台断路器，一台中间断路器连接着两个回路，使继电保护及二次回路复杂；为提高一台半断路器接线的可靠性，防止同名回路（双回路出线或主变压器）同时停电的缺点，可按同名回路应布置在不同串上和如有一串配两条线路时，应将电源线路和负荷线路配成一串的原则。3.3 本设计主接线方案 3.3.1 主接线方案选择 根据电力工程电气设计手册中的相关规定，单母线接线、单母线分段接线、双母线接线、双母线分段接线和带旁路的单母接线、带旁路的双母线接线方式等，适用于 6220kV 高电压配电装置，由于本设计出线回路电压等级为 750kV，故上述几种主接线方案不予考虑。适用于本设计的电气主接线方案主要有双母线三分段（四分段）带旁路母线（旁路隔离开关）接线，内桥接线，四角形接线，一台半断路器接线。由于双母线三分段（四分段）带旁路母线（旁路隔离开关）接线有着分段后母线保护太过复杂；配电装置太多，倒闸操作复杂；占地面积太大等原因，在本设计中亦不予考虑。主要对内桥型接线、四角形接线和一台半断路器接线进行比较，设计最佳的电气主接线方案。3.3.2 主接线方案的比较 内桥和一台半断路器主接线方案，其接线方式、接线特点和接线的供电可靠性均在前面电气主接线基本形式中阐述，四角形接线特点明显，此处比较主要是从三种接线方案的扩建改造工作量、配电装置布置和静态投资方面进行比较。1）750kV 内桥接线（1）扩建改造工作量 由于本期建设时升压站布置按照远景一台半断路器布置方式进行，因此将来扩建改造时一次设备布置工作量无显著增加，但二次接线工作量较大。即两回变压器线路单元接线相连，接成内桥接线，最终扩建为一台半断路器接线，既具有桥型接线初期投资少，运行方式相对灵活等有点，可靠性也可满足要求。（2）配电装置布置 由于考虑远期能够方便的扩建为一台半断路器接线，本期配电装置按照远期建设规模设置进出线构架，因此，本设计 750kV 配电装置采用内桥接线布置时占地为（纵向尺寸）274m162m（横向尺寸）。（3）静态投资估算 本设计中电气主接线的静态投资估算主要包括 750kV 断路器、隔离开关、电压互感器、绝缘子串、导线等的配电投资估算和安装费、土建综合费等的固定类投资估算，750kV 内桥接线静态投资估算如下表 3-1 所示。西安交通大学网络教育学院论文 表 3-1 750kV 内桥接线静态投资估算 序号 名 称 单位 数量 单价(万元)合计(万元)1 750kV SF6断路器 组 3 950 2850 2 750kV 隔离开关 组 8 100 800 3 750kV 电容式电压互感器 只 12 12.5 150 4 750kV 氧化锌避雷器 只 12 15 180 5 750kV 支柱绝缘子 只 6 5 30 6 导线、金具、绝缘子串 项 1 100 100 7 安装费 项 1 170 170 8 土建综合费 项 1 552 552 共计 4832 2）750kV 四角形接线（1）接线型式描述 角形接线的各断路器互相连接形成闭合的环形，是单环形接线。本期工程 750kV由两回变压器线路单元组成，因此 750kV 角形接线可以采用四角形接线。特点是投资较省；没有汇流母线；接线成闭合环形，运行可靠性及灵活性较高。（2）扩建改造工作量 扩建改造工作量基本同于内桥接线，具有初期投资较少，运行方式相对灵活、可靠性较好等优点，但是二次保护控制回路较复杂。（3）配电装置布置 由于考虑远期能够方便的扩建为一台半断路器接线，本期配电装置按照远期建设规模设置进出线构架，因此，本设计 750kV 配电装置采用四角形接线布置时占地为（纵向尺寸）274m162m（横向尺寸）。（4）静态投资估算 静态投资估算如下表 3-2 所示。表 3-2 750kV 四角形接线静态投资估算 序号 名 称 单位 数量 单价(万元)合计(万元)1 750kV SF6断路器 组 4 950 3800 2 750kV 隔离开关 组 12 100 1200 3 750kV 电容式电压互感器 只 12 12.5 150 4 750kV 氧化锌避雷器 只 12 15 180 5 750kV 支柱绝缘子 只 9 5 45 6 导线、金具、绝缘子串 项 1 150 150 7 安装费 项 1 195 195 8 土建综合费 项 1 736 736 共计 6457 西安交通大学网络教育学院论文 3）750kV 一台半断路器接线（1）扩建改造工作量 由于远期升压站与本期升压站均是按照一台半断路器接线方式进行，因此将来扩建改造时一、二次设备布置接线均可按照连续扩建增加，无需改造。即一台半断路器接线具有扩建方便，运行方式相对灵活、可靠性好等优点，但是初期投资较大。（3）配电装置布置 本设计 750kV 配电装置采用一台半断路器接线布置时占地为（纵向尺寸）274m162m（横向尺寸）。（4）静态投资估算 静态投资估算如下表 3-3 所示。表 3-3 750kV 一台半断路器接线静态投资估算 序号 名 称 单位 数量 单价(万元)合计(万元)1 750kV SF6断路器 组 6 950 5700 2 750kV 隔离开关 组 16 100 1600 3 750kV 电容式电压互感器 只 12 12.5 150 4 750kV 氧化锌避雷器 只 16 15 240 5 750kV 支柱绝缘子 只 18 5 90 6 导线、金具、绝缘子串 项 1 200 200 7 安装费 项 1 234 234 8 土建综合费 项 1 828 828 共计 9042 3.3.3 主接线方案的确定 根据上述三种主接线方案介绍可以得出如下结论：1）可靠性比较 方案三 750kV 一台半断路器接线可靠性最高；方案二四角形接线由于进出线增加隔离开关成环运行与方案三 750kV 一台半断路器接线可靠性相当；方案一 750kV 内桥接线可靠性稍差。2）灵活性比较 方案一 750kV 内桥接线方案因设备数量少、在调度灵活性和检修维护方面均有较强优势，扩建时对连续供电的影响与方案二 750kV 四角形接线相当，略次于方案三750kV 一台半断路器接线。3）经济性指标 根据各方案静态投资估算结果比较分析，方案一 750kV 内桥接线静态投资估算为4832 万元，比方案二 750kV 四角形接线节省 1625 万元，比方案三 750kV 一台半断路器接线节省 4210 万元，投资最低。根据可靠性、灵活性、经济性的比较，虽然方案一 750kV 内桥接线和方案二 750kV西安交通大学网络教育学院论文 四角形接线静态投资较方案三 750kV 一台半断路器接线低，但从系统可靠性的角度看方案三优势明显。同时由于新疆地区电源结构和布局不十分完善，网架结构较薄弱，因此采用可靠性最优的方案三一台半断路器接线更为合理。因此综合考虑可靠性、灵活性、经济性等因素，本次设计高压配电装置接线即电气主接线采用方案三 750kV 一台半断路器接线方案，主接线图见附录一。3.4 主变压器和发电机中性点接地方式 3.4.1 主变压器中性点接地方式 1）电力网中性点的接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。主变压器的110kV 及以上侧，采用中性点直接接地方式。（1）凡是自耦变压器，其中性点需直接接地或经小电阻接地。（2）凡中、低压侧有电源的升压站或降压变电所至少有一台变压器直接接地。（3）终端变电所的变压器中性点一般不直接接地。（4）变压器中性点的接地数量应使电网所有短路点的综合零序电抗和综合正序电抗之比 X0/X1小于 3，以使单相接地时健全相上工频过电压不超过阀型避雷器的灭弧电压；X0/X1尚应大于 11.5，以使单相接地短路电流不超过三相短路电流。（5）所有普通变压器的中性点都应经过隔离开关接地，以便于运行调度灵活选择接地点。当变压器中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不是按照线电压设计的，应在变压器中性点装设避雷器保护。（6）选择接地点时应保证任何故障不都会使电网解列成中性点不接地的系统。双母线接线有两台及以上的主变时，可考虑两台主变的中性点接地。2）主变压器 663kV 侧采用中性点不接地或经消弧线圈接地方式。663kV 电网采用中性点不接地方式，但当单相接地故障电流大于 30A(610kV 电网)或 10A(2063kV 电网)时，中性点应经消弧线圈接地。采用消弧线圈接地应注意，663kV 电网中需要安装的消弧线圈应由系统统筹规划，分散布置。应避免整个系统只装一台消弧线圈，也应避免一个变电所装设多台消弧线圈。在任何方式下，系统都不得失去消弧线圈的补偿。3.4.2 发电机中性点接地方式 发电机中性点采用非直接接地方式。发电机定子绕组发生单相接地故障时，接地点流过的电流是发电机本身及其引出回路所连接元件（主母线、厂用分支线、主变压器低压绕组等）的对地电容电流。当超过允许值时，将烧伤定子铁芯，进而损坏定子绕组绝缘，引起匝间或相间短路，故需要在发电机中性点采取经消弧线圈或高电阻接地的措施，以保护发电机免遭损坏。发电机中性点经高电阻接地方式应注意以下几点。1）发电机中性点经高电阻接地后，可达到限制过电压不超过 2.6 倍额定相电压；限制接地故障相电流不超过 1015A；为定子接地保护提供电源，便于检测。2）为减小电阻值，一般经配电变压器接入中性点，电阻接在配电变压器的二次侧。西安交通大学网络教育学院论文 部分引进机组也有不接配电变压器而直接接入数百欧姆的高电阻。3）发生单相接地时，总的故障电流不宜小于 3A，以保证接地保护不带时限立即跳闸停机。4）适用于 200MW 及以上的大机组。综上所述，本设计中主变压器高压侧中性点采用直接接地，低压侧中性点不接地，发