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发电厂电气一次系统设计 摘 要 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。它的功能是将自然界的一次能源通 过发电动力装置转化成电能，再经输、变电系统及配电系统将电能供应到各负荷中心。 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。电能的使用已经渗透到社会、经济、生活的各个领域，而在我国电源结构中火电设备容量占总装机容量的75%。本文是对配有六台50MW汽轮发电机的大型火电厂一次部分的初步设计，主要完成了电气主接线的设计。包括电气主接线的形式的比较、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; 并作了防雷与接地。 关键词： 变压器；发电厂；电力系统；一次设计；电气设备 目 录 摘 要 I 1前 言 1 2 电气主接线设计 2 2.1 主接线的设计原则 2 2.2 主接线设计的基本要求 2 2.2.1 主接线可靠性的要求 2 2.2.2主接线灵活性的要求 2 2.2.3 主接线经济性的要求 3 2.3 电气主接线的选择和比较 3 2.3.1 主接线方案的拟定 3 2.3.2 主接线各方案的讨论比较 6 2.3.3 主接线方案的初步选择 6 3 主变压器的选择 7 3.1 变压器的确定原则 7 3.2 方案一变压器的选择 7 3.3 方案四变压器的选择 8 4 短路电流计算书 10 4.1 短路电流计算的目的 10 5 方案1主要电气设备的选择 20 5.1 各回路最大持续工作电流一览表 21 6 方案4主要电气设备的选择 35 6.2断路器的选择及校验 36 7 主接线方案的经济比较 51 7.1 方案1与方案4的综合投资 51 8 其他电气设备的选择 55 8.1 电流互感器的选择及校验 55 8.4 避雷器的选择及校验 66 8.4.1 110kV侧避雷器的选择和校验 67 8.4.2 35kV侧避雷器的选择和校验 67 8.4.3 10kV侧避雷器的选择和校验 68 9 配电装置的设计 70 10 防雷保护设计 72 10.1 避雷针的作用 72 10.2 避雷针的配置 72 10.3防雷保护方案 72 11 接地网的设计 75 11.1 设计说明 75 11.2 接地体的设计 75 11.3 典型接地体的接地电阻计算 75 11.4 接地网设计计算 75 结论 78 参考文献 79 致谢 80 1前言 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。它的功能是将自然界的一次能源通 过发电动力装置（主要包括锅炉、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。由于电源点与负荷 中心多数处于不同地区，也无法大量储存，电能生产必须时刻保持与消费平衡。因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就制约了电力系统的结构和运行。据此，电力系统要实现其功能，就需在各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产和输运过程进行测量、调节、 控制、保护、通信和调度，确保用户获得安全、经济、优质的电能。 电能是一种清洁的二次能源。由于电能不仅便于输送和分配，易于转换为其它的能源，而且便于控制、管理和调度,易于实现自动化。因此，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。到2003年底，我国发电机装机容量达38450万千瓦，发电量达19080亿度，居世界第2位。工业用电量已占全部用电量的50～70%，是电力系统的最大电能用户，供配电系统的任务就是企业所需电能的供应和分配。电力系统的出现，使高效、无污染、使用方便、易于调控的电能得到广泛应用，推动了社会生产各个领域的变化，开创了电力时代，发生了第二次技术革命。电力系统的规模和技术水准已成为一个国家经济发展水平的标志之一。 2 电气主接线设计 2.1 主接线的设计原则 发电厂电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路和断路器等的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。 对于6～220KV电压配电装置的接线，一般分两类：一为