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西安某火力发电厂电气一次部分设计与分析

内容摘要

发电厂是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济。发电厂电气一次部分设计包括发电厂总体分析、主变选择、电气主接线设计、短路电流计算、电气设备选择、配电装置和总平面设计等。

本文针对西安某火力发电厂进行了发电厂电气部分设计，其主要工作首先进行了电气设计的主要内容的分析，主要包括了主变总体分析、主变选择、电气主接线选择、选路电流计算以及电气设备选择；另外，根据短路电流的计算，核验了电器设备的机械稳定性和热稳定性，校验了开关的遮断容量，确定了继电保护的整定值，为发电厂的电气部分系统设计及选择电器提供依据。

关键词：火力发电厂；电气主接线；电气一次设计

1绪论

1.1火力发电厂的发展现状与趋势

近年来，火电发电保持稳定增长，受环保、电力结构改革等政策影响，火电发电占比逐年略有下降，但同时，受能源结构、历史装机分配等因素影响，北方电力结构仍将在相当长一段时间内以火电为主。2019年中国火力发电量达51654亿千瓦时，占全国发电总量的72.32%，装机容量为119055万千瓦时，同比2018年增长4.1%[1]。

随着可再生能源电力生产的大幅增加，大型火电机组灵活性和深度调峰能力面临着越来越大的挑战[2]。本次设计是结合实际对35kV变电站电气部分供电方案进行经济性、可靠性的综合比较，着重对电气主接线的选择、短路电流的计算、设备的选型及保护配置、原理、整定计算进行阐述，掌握一次设备选择、了解地方变电站接线方式以及绘制变电站的主接线图、保护回路二次接线等[3]。

随着改革电力体制的力度不断加大，我们应当延长设备的寿命，除了定期检测修理之外，还应当用科学现代化的方法进行管理。因此，设立变电站各設备状态信息库，检验或预测设备的周期性发展，秉持“应该修就及时快速修、既然修了就一定要修好”的理念，防止出现电抗器/开关/变压器爆炸的事故，避免经济损失[4]。利用专家学者的指挥，加强对设备的管理，将设备的不足或问题扼杀在萌芽中，由于电力产品存在即时平衡性，所以要协调电力规划，投资和运营，减少设备维护费用，维护用户的用电安全和其他合法权利[5]。

1.2火力发电厂的研究背景

在丹麦各地，大大小小的热电联产机组正在从化石燃料转变为生物质和废物等可再生燃料。在未来，丹麦将在2050年实现电力生产100%使用可再生能源[6]。这种新能源发电挤占化石能源发电的趋势在一些西欧国家是一个正在进行的趋势。

而且在丹麦德国和瑞典新闻报道也出现了众多刚建成一到两年的蒸汽燃气联合循环的热电联产机组关停的报道，主要原因就是所有化石能源的电站包括燃气电站，在销售电价中会征收化石能源税和碳排放税。使得即使是高效能的相对清洁的燃气蒸汽联合循环机制在经济上也变得越来越不可行[7]。

北欧和波罗的海地区的电力交易发生在北欧电力交易所的现货市场。电网内电力的流动方向为从区域电价较低的区域流向区域电价更高的区域。电力的流动方向和价格都是由电力市场的供给和需求决定的。现货市场的电力价格的有效期为当前时间一个小时内价格。根据与德国最大的发电集团RWE的专家沟通，包括他们集团及德国其他发电企业，目前已经决定不再兴建任何大型燃煤火电机组。主要原因就是德国拥有可再生能源法，最严格地执行只要是可再生能源发电厂发出的电力（风电光伏）就必须上网。而且德国默克尔总理的政府已经做出决定，2022年关停所有核电站，未来也不再兴建任何核电设施[8]。正因为最严格的可再生能源法的规定，德国出现了在强风天气条件下，大量风电需要上网，很多火电机组被暂时停机。而且还出现向丹麦以负电价出口电力的怪事（即付给丹麦电网一定费用让丹麦电网接纳德国风电光伏发出的多余电量）[9]。

随着人口的增长，世界对电力的需求呈指数增长。现在地球上有超过76亿人。随着人口的增长，对电力的需求也增加了。到2016年底，世界上用于生产能源的石油消耗已达到13.763亿吨，在沙特阿拉伯，到2016年底也约为2.665亿吨。因此，可以看出，王国《2030年远景规划》记录的主要目标之一是减少对石油发电的依赖。实现该目标的一种方法是确保有关负载调度中心对系统中的总功率需求进行经济调度。负荷调度中心的经济调度功能减少了油耗，从而降低了火力发电厂的发电成本。

欧美由于电力需求相对稳定，电网建设速度较慢，老电站改造升级需求强烈。积极运用新技术、新设备，提高变电站和电网的利用效率，已成为智能变电站发展的动力。但就今朝来讲，电力系统在当前国际形势下的成长，必要不竭的去立异。变电站电压智能检测系统在国际上来说，已经是一套相当成熟的系统，所以更加应该的去不断完善这套系统[10]。

从上述欧洲各国的火电发展趋势中，可以看出火电调峰和部分燃煤火电厂的淘汰出局的前提是电力价格的市场化。

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