火力發(fā)電廠220KV一次系統(tǒng)設計

韓紅梅

【摘 要】主要對火力發(fā)電廠220KV一次系統(tǒng)電氣主接線的方案進行了比較和選擇，對變壓器、高壓斷路器、隔離開關、電壓互感器和電流互感器進行了選擇。

【關鍵詞】發(fā)電廠；一次系統(tǒng)；穩(wěn)定性

在電力系統(tǒng)中，大、中型電廠起著舉足輕重的作用，一旦故障輕則引起大面積停電，重則可能引起電網(wǎng)崩潰。本次設計的電廠220kV在豫北電網(wǎng)占有重要位置，一旦發(fā)生事故將引起河南主網(wǎng)的解裂，所以對電廠主接線形式進行了詳細的分析比較，以期找到一種安全經(jīng)濟成熟的主接線形式。

1.電氣主接線設計

發(fā)電廠的電氣主接線是高壓電器設備通過接線組成的匯集分配和輸送電能的電路。電氣主接線的設計是發(fā)電廠或變電所電氣設計的主體。它與電力系統(tǒng)、電廠動能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運行可靠性、經(jīng)濟性的要求等密切相關，并對電器選擇和布置、繼電保護和控制方式等都有較大的影響。因此，主接線設計，必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠或變電所得具體情況，全面分析有關影響因素，正確處理它們之間的關系，經(jīng)過技術、經(jīng)濟比較，合理地選擇主接線方案。

原始資料分析

大、中型凝氣式火電廠，其容量為6×220=1320MW、最大單機容量為220MW，年利用小時數(shù)為5685h/a>5000 h/a，又為火電廠，在電力系統(tǒng)中主要承擔基荷，從而該廠主接線設計務必著重考慮其可靠性。從負荷特點及電壓等級可知，它具有110、220kV兩級電壓負荷。110kV有7回出線回路，220kV有6回出線回路，進出線總回路數(shù)為12回，呈強聯(lián)系形式并接受本廠剩余負荷。可見，該廠220kV級的接線對可靠性的要求很高；為保證檢修出線斷路器不致使對該回路停電，擬采取帶旁路母線接線形式為宜；15.75kV電壓為發(fā)電機出口電壓，既無直配負荷，又無特殊要求，擬采用單元接線形式，可節(jié)省價格昂貴的發(fā)電機出口斷路器，又利于配電裝置的布局。

220KV主接線設計

對于200MW發(fā)電機組一般采用發(fā)電機-變壓器單元接線。對于最大機組為200MW以上的發(fā)電機，由于機組容量大，額定電流及短路電流都很大，發(fā)電機出口短路器制造困難，價格昂貴，且對供電可靠性要求較高。所以，一般在發(fā)電機回路及廠用分支回路均采用分相封閉母線，而封閉母線回路中一般不裝置斷路器和隔離開關。

當220kV出線在四回及以上，110kV出線在六回及以上時，宜采用帶專用旁路斷路器的旁路母線。當斷路器為SF6時，可根據(jù)系統(tǒng)的實際情況，有條件的可不設旁路設施；當需要設置旁路設施，且220kV出線在6回及以上，110kV出線在8回及以上時，可采用帶專用旁路斷路器的旁路母線。

由于本次設計的電廠在豫北電網(wǎng)中占重要位置，一旦發(fā)生事故將引起河南主網(wǎng)的解裂，所以對主接線的穩(wěn)定性具有很高的要求，應首先考慮其穩(wěn)定性。根據(jù)對比分析，故擬定采用雙母分段帶專用旁路斷路器的接線形式。

變壓器的選擇

根據(jù)設計規(guī)劃和負荷要求，四臺機組接入110kV和220kV母線，擬選用兩臺三繞組變壓器和兩臺雙繞組變壓器，變壓器參數(shù)如下：

（1）主變壓器：

1#主變：SSPS3-240000V/220

額定容量 240000/240000/240000kVA

額定電壓 242±2×2.5%/121/15.75kV

連接組別 Y0/ Y0/△-12-12

空載損耗 245kW

空載電流 0.54%

運行方式： 阻抗電壓 短路損耗

高壓—中壓 27.6% 1243kW

高壓—低壓 16.56% 1016.1kW

中壓—低壓 9.25% 822kW

2#主變：SSPSB-240000V/220

額定容量 240000/240000/240000kVA

額定電壓 242/121/15.75kV

連接組別 Y0 / Y0 /△-12-11

空載損耗 293kW

空載電流 0.57%

運行方式： 阻抗電壓 短路損耗

高壓—中壓 23.9% 1004.8

高壓—低壓 14% 904

中壓—低壓 8.67% 726.8

3、4#主變： SSP3-240000/220

額定容量 240000kVA

額定容量 242±2×2.5%/15.75kV

連接組別 Y0 /△-11（YN 、d11）

3# 4#

空載損耗 201.3kW 189kW

短路損耗 850.6kW 877kW

空載電流 0.499% 0.39%

阻抗電壓 14% 13.8%

（2）高壓廠變：

廠用電率為7%，容量計算為258.8×7%×（1+10%）=19.9276。參數(shù)如下：

1、2#型號 SFFL3-31500/20

額定容量 31500/15750-15750kVA

額定電壓 15.75±5%/6.3-6.3kV

連接組別 △/△-△-12-12

無吹風時容量 21000/10500-10500kVA

空載損耗 35kW

空載電流 0.355%

3#型號SFF3-40000/20

額定容量40000/20000-20000kVA

額定電壓15.75±2×2.5%/6.3-6.3kV

線圈連接組別△/△-△-12-12（D.d12-d12）

無吹風時容量26666/13333-13333kVA

空載損耗35.9kW

空載電流0.58%

4#型號SFF3-31500/15

額定容量31500/15750-15750kVA

額定電壓15.75±2×2.5%/6.3-6.3kV

線圈連接組別△/△-△-12-12

無吹風時容量21000/10500-10500kVA

空載損耗33.96kW

空載電流0.48%

2.電氣設備選擇

正確地選擇電氣設備的目的是為了使導體和電器無論在正常情況或故障下，均能安全、經(jīng)濟合理地運行。在進行設備選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設備。

2.1 220KV高壓斷路器選擇

斷路器是供電系統(tǒng)是最重要的開關電器，它不僅能安全地切合負荷電流，而且更重要的是能夠可靠和迅速地切除短路電流。按電壓等級選擇斷路器，110kV、220kV電壓等級中主要是少油斷路器，真空斷路器SF6斷路器，220kV側(cè)的斷路器選擇SF6斷路器。

2.2 220kV側(cè)的高壓隔離開關的選擇

隔離開關在供電系統(tǒng)中只用于接通和開斷沒有負荷電流流過的電路，它的作用是為保證電氣設備檢修時，使需檢修的設備與處于電壓下的其余部分構(gòu)成明顯的隔離。隔離開關沒有特殊的滅弧裝置，所以它的接通和切斷必需在斷路器分斷以后才能進行。本電廠采用GW6—220（DW）型號的高壓隔離開關，GW6—220（DW）產(chǎn)品為剪刀式結(jié)構(gòu)，分閘后形成垂直方向的絕緣斷口，分合閘狀態(tài)明顯，利于巡視。適用于軟、硬母線在配電設備中作母線隔離開關，具有占地面小，操作簡單等優(yōu)點。

2.3電壓互感器的選擇

電壓互感器應按額定電壓、安裝環(huán)境、準確度等級及二次側(cè)負荷來選擇。計量電費的電度表用的電壓互感器其準確度應為0.5級，而配電盤上的監(jiān)測儀表則用1～3級的電壓互感器。

2.3.1 220kV側(cè)的電壓互感器的選擇

220kV的電壓互感器試選擇JDCF-220W3型電壓互感器。

2.3.2發(fā)電機出口電壓互感器的選擇

本系統(tǒng)中性點有效接地，其額定電壓因素取1.5，故額定電壓為：15.75×1.5=23.635kV ，所以選擇JS-27.5型電壓互感器。

2.4電流互感器的選擇

測量與計量用電流互感器的選擇應滿足一次回路的額定電壓和額定電流，以及短路時熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定要求，此外應滿足測量與計量儀表對準確度的要求，繼電保護用電流互感器應滿足10誤差特性曲線的要求。

一般計量用電流互感要求準確度不低于0.5級，而配電盤上的監(jiān)測儀表或繼電器則采用1～3級的電流互感器。進線互感器試選用LB1-220（W）型的電流互感器。

【參考文獻】

[1]王崇林，鄒有明主編.供電技術.煤炭工業(yè)出版社.

[2]吳希再主編.電力工程.華中科技大學出版社.

[3]傅知蘭主編.電力系統(tǒng)電氣設備選擇與實用計算.中國電力出版社.