1. 研究目的与意义

电能是现代工业生产的主要能源和动力，现代社会的生产过程、信息技术以及其他高新技术无一不是建立在电能供应与分配的基础之上。而火力发电是现代社会电力发展的主力军，通过火电厂可以将煤炭转化为易于利用的电能。目前我国传统化石能源消费比重正不断下降，核电、新能源等清洁能源的比例在不断上升，但以煤为主的能源消费结构仍将长期存在。由于迅速发展的电力工业对发电厂的设计提出了更高的要求，所以火力发电厂机组改扩建工程设计是现代电力工业建设中必不可少的一个项目。在保证设计可靠性、经济性、合理性、灵活性的前提下，做好火电厂机组改扩建工程，对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。

火力发电因其消耗一次能源、污染环境等因素，2015年12月2日，国务院常务会议决定全面实施燃煤厂超低排放和节能改造，大幅降低发电煤耗和污染排放。我国规划，到2020年，要在做到水电、火电、核电和新能源合理利用和开发的基础上，形成全国联合电网，实现电力资源在全国范围内的合理配置和可持续发展。

电力行业是国民经济的重要支柱，同时社会经济的快速发展使地区电网电力负荷呈现增长态势，导致电力供需矛盾日益突出，通过火电厂机组改扩建可以满足地区负荷快速发展需求，缓解其电力供需矛盾。火电厂改扩建设计关系到地区电网结构的规划和布局，是一项符合电网规模化、复杂化、科学化发展趋势的有效工程。

2. 国内外研究现状分析

从19世纪末开始，电力应用得到了迅猛发展。世界上最早的发电厂是巴黎北火车站电厂，于1875年建成。国外火电机组建设的主要特点是装机容量较大，火电站发电量比重达到60%~80%，如美、英、德等主要工业国家。火力发电厂的600MW及以上机组工程，厂用电接线一般采用11kV、6.6kV或11kV、3.3kV两级电压，300MW及以下机组一般采用6.6kV等级一级电压。火力发电厂的机组保护配置工程中保护较多配置发电机、主变、厂变大差动及小差动方式，以实现主保护双重化，有部分工程发电机的后备保护采用双重化配置。中性点接地的变压器除了配置零序过电流保护外还需配置限制性接地保护。因此国外火电厂建设设计的电气主接线形式较为复杂，电气设备数量及其初投资较高，运行维护复杂。

2000年以前，我国火电厂以30万kW机组为主，2000年以后，主要建设30万kW及以上高参数、高效率、调峰性能好的机组，同时引进和发展超临界机组。但目前火电厂的平均发电煤耗、供电煤耗、厂用电率及电网线损率仍较高。火电厂的二氧化硫、氮氧化物及大量粉尘的排放尚未得到有效控制。国内火电厂的600MW机组，厂用电接线一般采用10kV或6kV一级电压，如采用两级电压，厂高压变压器也多采用三绕组变压器，从而简化了厂用电接线，减少了厂用中压系统的设备数量，节约了主厂房内的中压配电室空间。同时，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。为确保用户获得安全、经济、优质的电能，就需在发电和供用电的各个环节和不同层次设置相应的信息与控制系统，以便对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度。随着火力发电厂自动化水平的不断提高，目前国内对于火电厂的运行以及电网的计算机监控调度系统已经进入了实用化阶段，使自动控制系统能更有力地保证机组的良好运行，提高火力发电厂机组运行的安全性和经济性。

3. 研究的基本内容与计划

该设计主要进行已有火力发电厂机组的扩建改造工程，从电气主接线设计、短路电流计算、电气设备的选择、配电装置的布局、防雷设计、发电机、变压器和母线的继电保护等方面的设计，并与火力发电厂现行运行情况比较，同时，在保证设计可靠性的前提下，还要兼顾经济性和灵活性，通过计算论证火电厂实际设计的合理性与经济性。

2016年2月22日3月20日完成火电站与系统连接方案、主变方案、电气主接线方案、地区负荷供电和电站自用电设计

2016年3月21日4月5日完成短路电流计算、主要电气设备的选择、二次线、继电保护及自动装置、过电压保护和接地的设计

2016年4月6日4月30日完成不停电电源、直流电源、励磁系统的选择，绘制相应图纸

4. 研究创新点

随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，原有的电厂机组已无法满足地方用户的供电需求。目前，我国基本上进入了大电网、大电厂、大机组、超高压、自动化和信息化的新时代，采用传统的设备已经不能满足电力系统的要求，必须利用先进的计算机技术，新型的设计理念，做到硬件资源与信息资源共享，实现发电厂变电站综合自动化以及配网自动化系统的集成应用。