大型發(fā)電機定子繞組匝間短路保護(hù)本科畢業(yè)論文

1、目 錄目 錄I摘 要IVAbstractV第一章 電氣主接線設(shè)計11.1 概述11.1.1 電氣主接線在電力系統(tǒng)中的作用11.2 電氣主接線方案的確定11.2.1 電氣主接線的設(shè)計原則11.2.2 對電氣主接線設(shè)計的基本要求21.3 設(shè)計方案的提出31.3.1 原始資料31.3.2 電氣主接線擬定的方案41.3.3 可靠性計算91.4 電氣主接線可靠性分析和計算101.4.1 可靠性計算比較101.4.2 對電氣主接線進(jìn)行可靠性分析計算的目的111.4.3 電氣主接線可靠性計算方法11第二章 廠用電接線及設(shè)計212.1 概述212.2 廠用負(fù)荷分類212.3 廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式22

2、2.3.1 廠用電接線的設(shè)計原則222.3.2 廠用電及布置222.4 廠用變壓器的選擇242.4.1 廠用變壓器的選擇原則242.4.2 廠用工作變壓器容量選擇242.5 NY 型發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)設(shè)計方案252.5.1 對300MW汽輪發(fā)電機組廠用電接線設(shè)計的要求252.5.2 廠用電系統(tǒng)方案選擇252.5.3 廠用負(fù)荷統(tǒng)計及高壓廠變?nèi)萘窟x擇29第三章 短路電流計算303.1 短路電流計算的目的、規(guī)定和步驟303.1.1 短路電流的計算目的303.1.2 短路電流計算的一般規(guī)定303.1.3 計算步驟323.2 短路電流計算32第四章 電氣設(shè)備的選擇394.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件394.

3、1.1 按正常工作條件選擇電器394.1.2按短路條件校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定404.1.3短路電流計算條件414.1.4短路計算時間414.2 高壓斷路器選擇414.2.1高壓斷路器的選擇414.2.2500 KV側(cè)斷路器選擇444.2.3110 KV側(cè)斷路器選擇454.2.4隔離開關(guān)的選擇464.2.5500 KV隔離開關(guān)選擇484.2.6110 KV隔離開關(guān)選擇484.3 互感器的選擇494.3.1電流互感器的選擇494.3.2電壓互感器的選擇50第五章 繼電保護(hù)配置及設(shè)備525.1 概述525.1.1繼電保護(hù)的基本任務(wù)525.1.2電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求525.1.3繼電保護(hù)的基本原理及

4、保護(hù)裝置的組成535.2 NY大型發(fā)電廠繼電保護(hù)配置及設(shè)備535.3 論述大型發(fā)電機變壓器組的繼電保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成555.3.1 發(fā)電機變壓器組保護(hù)的功能配置方案555.3.2 發(fā)電機變壓器組保護(hù)動作的控制對象565.3.3 發(fā)電機變壓器保護(hù)組保護(hù)裝置的類型選擇575.4 300MW汽輪發(fā)電機繼電保護(hù)585.4.1發(fā)電機的故障及其保護(hù)585.4.2 發(fā)電機不正常運行狀態(tài)及其保護(hù)595.5 發(fā)電機各種保護(hù)簡介605.5.1 發(fā)電機相間短路縱聯(lián)差動保護(hù)605.5.2 定子繞組匝間短路保護(hù)605.5.3 定子繞組單相接地保護(hù)605.5.4 定子繞組單相接地保護(hù)615.5.5 低勵失磁保護(hù)625.5.6

5、勵磁回路一點（兩點）接地保護(hù)625.5.7 轉(zhuǎn)子表層過熱（負(fù)荷電流）保護(hù)635.5.8 逆功率保護(hù)635.5.9 低頻異常運行保護(hù)635.5.10 定子繞組過電壓保護(hù)645.5.11 失步異常運行保護(hù)645.5.12 定子繞組對稱過負(fù)荷保護(hù)645.5.13 勵磁回路過負(fù)荷保護(hù)655.6變壓器繼電保護(hù)655.6.1 概述65第六章 專題發(fā)電機定子匝間短路保護(hù)676.1概述. 676.2發(fā)動機縱差保護(hù)的基本原理. . 676.2.1發(fā)動機定子繞組的橫聯(lián)差動電流保護(hù). 686.2.2負(fù)序功率方向閉鎖的轉(zhuǎn)子二次諧波電流匝間短路保護(hù).696.2.3零序電壓匝間短路保護(hù)的基本原理.71第七章 微機保護(hù)及計

6、算機監(jiān)控系統(tǒng)82參考文獻(xiàn)83致 謝84附 錄85大型發(fā)電機定子繞組匝間短路保護(hù)摘 要 本設(shè)計是根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的要求，對某一地區(qū)設(shè)計一個4300MW 的火力發(fā)電廠的電氣主系統(tǒng)。通過對原始資料的分析，知道該坑口電廠在電力系統(tǒng)中占有重要地位。所以，對電氣主接線的可靠性要求很高，就擬定使用可靠性較高的雙母線三分段和3/2接線進(jìn)行比較。詳細(xì)論述了這兩個方案的特點，通過優(yōu)、缺點和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最后得出3/2接線方案。進(jìn)而進(jìn)行了廠用電設(shè)計、短路計算、高壓電氣設(shè)備的選擇、配電裝置，并對發(fā)電機、變壓器的保護(hù)作了闡述，詳細(xì)描述了發(fā)電機縱聯(lián)差動保護(hù)的原理及構(gòu)成，對計算機監(jiān)控系統(tǒng)也作了一些簡述。關(guān)鍵詞：發(fā)電廠，主

7、接線，短路計算，繼電保護(hù)，縱聯(lián)差動保護(hù) Large Generator Longitudinal differential protection in conjunctionAbstract The design is based on Book design task graduation requirements, the design of a region of a 4 300MW coal-fired power plants in the main electrical system. Through the analysis of raw data ，it is know tha

8、t the system in power plant Hang occupies an important position. Therefore, the main electrical wiring on the reliability requirements of high reliability high on the development of dual-use three sub-bus and 3 / 2 connection for comparison. Discussed in detail the characteristics of these two progr

9、ams through the advantages and disadvantages and the technical and economic comparison, came to the conclusion that 3 / 2 Connection program. Then make powr design, short circuit calculation, the choice of high-voltage electrical equipment, power distribution devices, and generators, transformers pr

10、otection described, a detailed description of the generator differential protection principle and structure of computer monitoring system is also briefly made some. Keywords: power plants, the main connection, short circuit, the relay protection, longitudinal differential protection in conjunction第一

11、章 電氣主接線設(shè)計1.1 概述1.1.1 電氣主接線在電力系統(tǒng)中的作用電氣主接線是發(fā)電廠、變電站電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。電氣主接線是高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電器主系統(tǒng)。用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號并按工作順序排列，詳細(xì)的表示電器設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。主接線代表了發(fā)電廠或變電所電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它直接影響運行的可靠性、靈活性并對電氣選擇，配電裝置布置，繼電保護(hù)，自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。主接線的正

12、確，合理設(shè)計，不僅關(guān)系到電廠的安全經(jīng)濟(jì)運行，也關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的安全，靈活和經(jīng)濟(jì)運行。因此，發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計應(yīng)綜合考慮電廠所在電力系統(tǒng)的特點；電廠的性質(zhì)，規(guī)模和系統(tǒng)中的地位；電廠所供負(fù)荷的范圍，性質(zhì)和出線回路數(shù)等因素，并滿足安全可靠，運行靈活，檢修方便，運行經(jīng)濟(jì)和遠(yuǎn)景發(fā)展的要求。1.2 電氣主接線方案的確定1.2.1 電氣主接線的設(shè)計原則 電氣主接線的設(shè)計基本原則是以設(shè)計任務(wù)書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實際情況在保證供電可靠、調(diào)度靈活，滿足各項技術(shù)要求的前提下，兼顧運行，維護(hù)方便，盡可能的節(jié)省投資，就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進(jìn)性與可靠性，堅

13、持可靠、先進(jìn)、實用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。1.2.2 對電氣主接線設(shè)計的基本要求 對電氣主接線的基本要求，應(yīng)該包括可靠性、靈活性、經(jīng)常性三個方面。1、可靠性：安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。分析可靠性時要考慮以下因素：（1）、發(fā)電廠或變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用發(fā)電廠和變電所都是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其可靠性應(yīng)與系統(tǒng)相適應(yīng)。（2）、發(fā)電廠和變電所接入電力系統(tǒng)的方式其接入方式的選擇與容量大小、電壓等級、負(fù)荷性質(zhì)以及地理位置和輸送電能距離等因素有關(guān)。（3）、發(fā)電廠和變電所的運行方式及負(fù)荷性質(zhì)對擔(dān)任基本負(fù)荷的發(fā)電廠，設(shè)備利用率較高，年利用小時數(shù)在5000h以上且主

14、要供應(yīng)、類負(fù)荷用電時，必須采用供電較為可靠的接線形式，且保證有兩路電源供電；承擔(dān)腰荷的發(fā)電廠，年利用小時數(shù)在3000h以下其接線的可靠性要求，需要進(jìn)行綜合分析。（4）、設(shè)備的可靠程度直接影響著主接線的可靠性電氣主接線是由電氣調(diào)和 組成的，電氣設(shè)備本身的質(zhì)量及可靠程度直接影響著主接線的可靠性。（5）、長期實踐運行經(jīng)驗的積累是提高可靠性的重要條件（6）、主接線的可靠遲到是發(fā)展的，隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展新設(shè)備的投運，自動裝置和先進(jìn)技術(shù)的使用。主接線的可靠性會改變。（7）、衡量可靠性（主接線運行）評判標(biāo)準(zhǔn)是：1) 母線故障時，查母線檢修時，停電范圍的大小和停電時間的長短，能否保證供電。2) 斷路器或母

15、線隔離并關(guān)故障或檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，能否保證對、類負(fù)荷用戶的供電。2、靈活性：應(yīng)滿足在操作、調(diào)度、擴建時的靈活性（1）、操作的方便性：電氣主接線應(yīng)在滿足可靠性的前提下，結(jié)線簡單，操作方便，盡可能的使操作步驟少，以便于運行人員掌握，不致在操作過程中出差錯。（2）、高度的方便性：電氣主接線在正常運行時，要能根據(jù)調(diào)度要求，方便地改變運行方式，并且在發(fā)生事故時，要能盡快地切除故障，使停電時間最短，影響范圍最小，不致過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。（3）、擴建的靈活性：對將來要擴建的發(fā)電廠和變電站，其主接線必須上具有擴建的方便性。特別是火電廠和變電站，在設(shè)計主接線時

16、應(yīng)留有發(fā)展擴建的余地。設(shè)計時不僅要考慮最終接線的實現(xiàn)，還要考慮到從初期接線過渡到最終接線的可能和分階段施工的可行方案，使其盡可能地不影響連續(xù)供電或在停電時間最短的情況下，將來可順利完成過渡方案的實施，使改造工作量最小。3、經(jīng)濟(jì)性：在滿足可靠性，靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理，主要體現(xiàn)在一下幾方面：（1）、投資?。海?）、占地面積少：（3）電能損失小。1.3 設(shè)計方案的提出1.3.1 原始資料1、凝汽式發(fā)電廠規(guī)模：（1）、某地區(qū)根據(jù)西電東送的要求，擬在該地區(qū)新建一座裝機容量為4300MW(凝汽式火力發(fā)電廠)機組型號為QFSN-300-2。額定功率為300 MW，額定電壓為20kV，額定功率因數(shù)為0.

17、85。（2）、機組年利用小時數(shù)max=6500h/a，廠用電率為5.67 。（3）、該電廠為坑口電廠，附近有大量煤廠，海拔高度為1500米以下，水源、灰場和交通等符合要求；氣象條件；所在地最高溫度為37，年平均溫度為25，最低溫度為7，氣候條件一般無特殊要求。2、電力負(fù)荷與電力系統(tǒng)情況，（1）、本期工程一次建成，電廠建成后除廠用電外，全部電能送經(jīng)系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)劃，電廠采用500kv電壓等級接入系統(tǒng)，500kv出線4回，本期工程出線回至電廠，預(yù)留回備用。（2）、電力系統(tǒng)容量為14908mw，當(dāng)取基準(zhǔn)容量為1000MVA時，系統(tǒng)將歸算到500kv母線上的XvB0.089，發(fā)電機出口主保護(hù)動作時間取

18、tpr=0.1S1.3.2 電氣主接線擬定的方案綜合考慮到500kv負(fù)荷容量大、電壓高、輸電距離遠(yuǎn)，亦是本廠向系統(tǒng)輸送功率的主要接線方式，為保證其接線的可靠性，電氣主接線擬定了以下兩個方案：方案一 500kv配電裝置采用雙母三分段接線，每臺機組以發(fā)電機雙圈變壓器的形式接入500kv配電裝置。四臺機組和四回線路形成四進(jìn)四出的雙母三分段接線。為檢修運行方便，在其中一段母線上用閘刀進(jìn)行分段。正常運行時，應(yīng)盡量將四進(jìn)四出其圖1方案二：500kv配電裝置采用一個半斷路器接線，每臺機組以發(fā)電機一雙圈變壓器組的形式接入500kv配電裝置。各回線路接入500kv配電裝置的另一則。四臺機組和四回線路形成四個串的

19、接線，每一串上有三臺斷路器。其接線如下圖所示：圖11、兩個方案的技術(shù)特點比較（1）、雙母三分段接線：具有較高可靠性。但在投資費用、可靠性、運行、檢修方面都不及一個斷路器。（2）、一臺半斷路器接線：一臺半斷路器既是一種雙母線接線，以是一種多環(huán)接線。同時具備了這兩種接線方式的優(yōu)點，布置清晰，可靠性很高，運行靈活。1) 優(yōu)點： 任何一組母線或一臺斷路器檢修退出工作都不會影響機組運行，并且隔離開關(guān)不參加倒閘操作，減少了因誤操作引起事故的可能性。2) 缺點： 用電氣開關(guān)設(shè)備較多，投資大，并希望進(jìn)出線回路數(shù)為雙數(shù)；由于每一回路有2個斷路器，進(jìn)出線故障將引起2個斷路器跳閘，增加斷路器的維護(hù)工作量；繼電保護(hù)及

20、二次回路的設(shè)計、調(diào)整、檢修等比較復(fù)雜。（3）、方案的確定在對原始資料分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合對電氣主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性等基本要求，綜合考慮在滿足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)政策的前提下，力爭使其為技術(shù)先進(jìn)，供電安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理的主接線方案。供電可靠性是對電氣主接線的首要要求。以下就各種故障情況的停電范圍對兩方案作比較。一臺半斷路器接線故障停電范圍運 行 情 況故 障 類 別停電回路（回）停電百分比（%）無設(shè)備檢修母線側(cè)斷路器故障112.5母線故障00中間斷路器故障212.5有一臺斷路器檢修母線側(cè)斷路器故障1212.525母線故障01012.5中間斷路器故障225一組母線檢修母線側(cè)斷路器故障225母線故障0

21、0中間斷路器故障225雙母線三分段接線故障停電范圍運 行 情 況故 障 類 別停電回路 (回)停電百分比(%)無設(shè)備檢修出線斷路器故障112.5母線故障242550母聯(lián)或分段斷路器故障465075有一臺斷路器檢修出線斷路器故障225母線故障2-525-62.5母聯(lián)或分段斷路器故障4-750-87.5一段母線檢修出斷路器故障112.5母線故障2-625-75母聯(lián)或分段斷路器故障4-850-100從以上分析可得出如下結(jié)論:一、 一臺半斷路器接線故障范圍最大的停電百分比是25%,發(fā)生在一串的中間斷路器故障時。二、 雙母線三分段接線故障范圍最大停電百分比是100%，發(fā)生在一段母線檢修期間又發(fā)生母聯(lián)斷路

22、器故障時。三、 二種主接線相比較可明顯看出一個半斷路器的可靠性大大高于雙母線三分段接線。二個方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見下表：技 術(shù) 經(jīng) 濟(jì) 比 較 表方 案第 一 方 案第 二 方 案項 目一個半斷路器接線雙母線三分段接線占 地2.13(hm)4.2 （hm）多投資 93.15 萬元（按 45 萬元hm計）主 要 設(shè) 備斷路器12組（190萬元組）斷路器11組（190萬元組）隔離開關(guān)24組（48萬元組）隔離開關(guān)30組（48萬元組）電流互感器12組（36萬元組）電流互感器11組（36萬元組）合計 3864 萬元合計 3926 萬元 ，比第一方案多投資 62 萬元檢 修多環(huán)轉(zhuǎn)供電，運行調(diào)度靈活方便，二次

23、回路及機電保護(hù)接線較為復(fù)雜運行調(diào)度靈活性比第一方案差，但配電裝置布置比第一方案清晰。二次機電保護(hù)接線較為簡單，整定方便。可 靠 性可靠性高，發(fā)生母線故障時，任何回路可不停電，中間斷路器拒動時，相應(yīng)回路只是短時停電?？煽啃员鹊谝环桨覆钔顿Y比較0+155.15萬元從上表可以看出，技術(shù)經(jīng)濟(jì)的各項指標(biāo)中第一方案具有明顯的優(yōu)越性。 一個半斷路器接線方案，每一個發(fā)變組單獨接到500KV母線上，運行較為靈活，系統(tǒng)所需要的備用容量較少，并且該接線在國內(nèi)有較成熟的運行經(jīng)驗，運行單位較容易接受。雙母線三分段接線方案，該接線在國內(nèi)尤其在220kv電壓等級中被大量采用，運行經(jīng)驗較為豐富，特別是二次繼電保護(hù)方面更是如此

24、，但在投資費用、可靠性、運行、檢修方面，都不及一個半斷路器接線。通過以上的論證和比較，我們認(rèn)為一個半斷路器接線的方案是較為優(yōu)越的方案，故確定選用第一方案。1.3.3 可靠性計算可靠性是指系統(tǒng)、設(shè)備在規(guī)定的條件下和預(yù)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。隨著系統(tǒng)工程學(xué)的興起，可靠性理論及其應(yīng)用的速度發(fā)展，對大型發(fā)電廠或變電所電氣主接線設(shè)計時不能再只賃借設(shè)計和運行人員的經(jīng)驗判斷，做出決策，必須用定量計算的方法、制定出能夠反映其可靠性性能的指標(biāo)，來衡量主接線完成功能或喪失功能的判據(jù)，使主接線的設(shè)計與運行建立在更加科學(xué)的基礎(chǔ)上。一般設(shè)備或系統(tǒng)可分為不可修復(fù)和可修復(fù)兩大類。如果設(shè)備或系統(tǒng)運行一段時間發(fā)生故障，

25、經(jīng)過修理就能恢復(fù)到原來的工作性能，該設(shè)備或系統(tǒng)稱為可修復(fù)設(shè)備可系統(tǒng)；否則，就稱為不可修復(fù)設(shè)備或系統(tǒng)。電氣主接線是由發(fā)電機、變壓器、開關(guān)電器、母線等設(shè)備組成的系統(tǒng)，大部分元件是可修復(fù)的。所以，主接線屬于可修復(fù)系統(tǒng)。對不可修復(fù)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)通常采用可靠度。這是指設(shè)備或系統(tǒng)在預(yù)定的時間（壽命）內(nèi)，沒有發(fā)生故障這一事件的概率。對可修復(fù)系統(tǒng)，由于它在故障后還可以通過修理，重新投入工作，所以除計及故障的概率外，還要計及故障后修復(fù)的概率和修復(fù)后繼續(xù)工作的概率。因此，稱可修復(fù)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)為可用度，即定義為“可修復(fù)系統(tǒng)在長期運行時間中，處于或準(zhǔn)備處于工作中的時間所占的比例”，實際上仍是一個時間概率量。利用

26、概率量來放映其可靠性，實際是根據(jù)各種可能性的均值和幾率來對未來的隨機時間進(jìn)行預(yù)測，不可能用確切的量來表明。1.4 電氣主接線可靠性分析和計算在對電氣主接線可靠性論證分析時，都有是采取與其他接線方式相對而言，進(jìn)行定性的描述，而無定量的概念。對于要求較高且經(jīng)濟(jì)技術(shù)相當(dāng)，容量又較大的幾個不同主接線方案比較時，需要依據(jù)電氣設(shè)備的可靠性數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)學(xué)分析建立模型，通過可靠性數(shù)值計算來論證主接線的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，使設(shè)計、運行、檢修等工作建立在更加科學(xué)的基礎(chǔ)上。1.4.1 可靠性計算比較可靠性是指系統(tǒng)設(shè)備在規(guī)定的條件下和預(yù)定的條件下和預(yù)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。1.4.2 對電氣主接線進(jìn)行可靠性分析計

27、算的目的 1、通過設(shè)備的可靠性數(shù)據(jù)來預(yù)測主接線的可靠性，作為設(shè)計和評價主接線的依據(jù)。2、對不同主接線方案進(jìn)行可靠性指標(biāo)綜合比較，提供概率值，作為選擇最優(yōu)方案的依據(jù)。3、對已運行的主接線，尋求可能的供電通路。選擇最佳運行方式。4、尋找主接線的薄弱環(huán)節(jié)，以便函合理安排檢修計劃和采用相應(yīng)對策等。1.4.3 電氣主接線可靠性計算方法主接線的可靠性計算，須基于各設(shè)備元件的可靠性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及采取合理的計算方法。作為設(shè)備可靠性的基礎(chǔ)資料，都應(yīng)來自長期運行實踐資料的累積，且應(yīng)符合生產(chǎn)設(shè)備的現(xiàn)狀，歷來的故障率。目前廣泛采用邏輯表法，來計算比較電氣主接線的可靠性。1、邏輯表格法由于計算簡便直觀，易于理解，不論接線復(fù)

28、雜程度，適用于發(fā)電廠或變電所的任何主接線形式。2、邏輯表格法具體步驟（1）、可靠性判據(jù)和基本假設(shè)以供電連續(xù)性作為系統(tǒng)可靠工作的判據(jù)。假設(shè)：1) 元件的壽命為指數(shù)分布，即故障率為常數(shù)；2) 各元件的故障是獨立的，一般不考慮雙重故障（有必要時亦可考慮）；僅考慮某一元件檢修時另一元件故障的重選情況；3) 元件的故障是隨機的；（2）、可靠性計算的基本原始數(shù)據(jù)采用邏輯表格法計算主接線可靠性，應(yīng)具備以下基本資料。1) 設(shè)備元件故障率包括：1) 斷路器故障率：Q ( f / a )2) 母線故障降率：W ( f / a ) 3) 變壓器故障率：T ( f / a ) 4) 發(fā)電機故障率：G ( f / a

29、) 5) 線路故障率： L f / (a.100km)(100km的線路在一年內(nèi)發(fā)生故障的平均次數(shù)）2) 斷路器故障停運時間Qf ( h ) 指查明和排除一次故障所需的時間；3) 斷路器大修周期Q (r / a) 指每臺斷路器每年的平均大修次數(shù)，其值隨斷路器類型及電壓等級而異。4) 斷路器小修周期Q (r / a) 指每臺斷路器每年小修次數(shù)。5) 斷路器大修時間Q r o ( h ) 指每臺斷路器每次大修所需的平均時間。6) 斷路器小修時間Qr ( h ) 指每臺斷路器每次小修所需的平均時間。7) 母線故障停運時間wf ( h ) 指母線因故障每次停運的平均時間。8) 母線檢修周期wr (r

30、/ a) 指母線每年平均檢修次數(shù)。9) 母線檢修停運時間wf ( h ) 指母線每次檢修平均時間。10) 故障查明時間 ( h ) 每次查明故障所需的平均時間。11) 隔離開關(guān)分（合）閘時間c ( h ) 指隔離開關(guān)操作一次（分式合）所需的平均時間。（3）、根據(jù)基礎(chǔ)資料進(jìn)行輔助參數(shù)計算。1） 某臺斷路器故障率Qi同類型斷路器在配電裝置中位置的不同，所承擔(dān)的任務(wù)和工作狀態(tài)不同，相應(yīng)故障率也不同，以予分別處理。a、以母線引出的饋線斷路器的故障率為：Qi = Q + L L100 + b、對于操作頻繁的斷路器適當(dāng)予以修正，如一臺斷路器接線中，每串的中間斷路器及雙母線中的母線中的母聯(lián)斷路器故障率修正為

31、：Qi = 2Q + L L100 + 必要時可調(diào)整取值。 饋線路長度： 母線故障影響的故障率，一般取0.0020.004( f / a )2） 某臺斷路器計劃檢修停運系數(shù)kQ r i指某臺斷路器一年中因大、小修所花費的時間占全年時間的百分比：kQ r i oQ r o QQ r （Qo）Q8760100Q 斷路器小修周期 （fa）Q r 斷路器小修時間 （ h ）o 斷路器大修周期 （fa）Q r o斷路器大修時間 （ h ）3） 某臺斷路器故障停運系數(shù)kQ f i指某臺斷路器一年中因故障而停運的時間事全年時間的百分?jǐn)?shù)，即：kQ f i(Q iQ f i8760 )100Q f i：某斷路器

32、一年中因故障而停運的時間。4) 母線故障停運系數(shù)wy指母線一年中故障停運時間占全年時間的百分比。即：wy（ww f 8760）1005) 母線計劃檢修停運系數(shù)w r指母線一年中檢修時間占全年時間的百分?jǐn)?shù)。即：w r（w rw r8760）100w r ：母線檢修周期( f / a ) ；w r ：母線檢修停運時間。6) 正常工作系數(shù)K。指主接線中所有斷路器與母線一年中處于完好運行狀態(tài)的時間占全年的百分比。即：K。（1KQ f iKQ r iKw f mKw r m）100KQ f i 某臺斷路器停運系數(shù)；Kw f m 某條母線故障停運系數(shù)；KQ r i 某臺斷路器計劃檢修停運系數(shù)； Kw r

33、m 某條母線計劃檢修停運系數(shù)。n: 斷路器臺數(shù)；m: 母線條數(shù)；注：工程近似計算中，上式后兩項可省略。7) 故障時隔離開關(guān)切換操作時間指當(dāng)斷路器或母線發(fā)生故障時，從查明故障原因到倒閘操作完畢，使線路恢復(fù)供電所需要時間。0nc0 ：故障查明時間（ h ）； ：隔離開關(guān)（合）閘時間（ h ）；n： 需要操作的隔離開關(guān)臺數(shù)。8) 一母線檢修期間，另一元件（斷路器或母線）故障，引起相應(yīng)線路被迫停運時間w r1 f 2 即w r1 f 2 12w rw r : 母線檢修停運時間（ h ）。9) 一元件檢修期間，另一元件故障引起相應(yīng)元件被迫停運概率 即停運頻次：r1 f2r1 f 2 Kr1f 2 ( K

34、Q r i或Kwrm )(Q i或w )10) 全部元件正常時，某元件故障引起相應(yīng)元件被迫停電運的概率，即切除頻次： ro f 2 K0f K0（Q i或w )K0 ：正常工作系數(shù)11) 一臺斷路器檢修期間：另一元件（斷路器或母線）故障，引起對應(yīng)線路被迫停運的時間r1 f 2 。設(shè)元件檢修時間為r1 ，元件故障時間f 2，若元件檢修和元件故障相重疊，導(dǎo)致對應(yīng)線路被迫停運，此時可能有兩種情況。a、 r1f 2時，對應(yīng)線路的被迫停運，將隨檢修結(jié)果而告終。故隨機故障造成對應(yīng)線路被迫停運的時間為：r1f2 12r1b、 r1f 2 時，r1f 2 f 22f 22r1c、f 2r1時 r1f 2f 2

35、一臺半斷路器接線中斷路器故障率斷路器編號線路長度L（km）自身故障率a（f/a）線路故障率（f/a）/100母線影響率（f/a）某斷路器故障率Q11500.0140.0150.0040.033Q21500.0140.0150.0040.033Q31500.0140.0150.0040.033Q41500.0140.0150.0040.033Q51500.0280.0150.0040.047Q61500.0280.0150.0040.047Q71500.0280.0150.0040.047Q81500.0280.0150.0040.047Q900.01400.0040.018Q1000.0140

36、0.0040.018Q1100.01400.0040.018Q1200.01400.0040.018雙母三分段接線中斷路器故障率斷路器編號線路長度L（km）自身故障率a（f/a）線路故障率（f/a）/100母線影響率（f/a）某斷路器故障率Q100.01400.0020.016Q200.01400.0020.016Q300.01400.0020.016Q400.01400.0020.016Q51500.0140.0150.0020.031Q61500.0140.0150.0020.031Q71500.0140.0150.0020.031Q81500.0140.0150.0020.031Q900

37、.02800.0040.032Q1000.02800.0040.032Q1100.02800.0040.0322、某斷路器故障停運系數(shù)（1）、一臺半斷路器接線：0.03360/87600.；0.；（2）、雙母三分段接線： （3）、斷路器計劃檢修停運系數(shù)：=0.2500+190(1-0.2)/8760=0.0196（4）、母線故障停運系數(shù)： =0.18/8760 =0.（5）、母線計劃檢修停運系數(shù)： =16/8760 =0.（6）、正常工作系數(shù)： 1）、一臺半斷路器接線： 2）、雙母三分段接線： （7）、一臺半斷路器檢修期間，另一臺故障停運，引起對應(yīng)線路被迫停運時間，分別計算斷路器和母線故障率。

38、 1) 斷路器 56.4（h）2）母線故障率 7.936（h）（8）、一母線檢修期間，另一元件故障，引起對應(yīng)線路被迫停運時間，分別計算斷路器和母線故障。 1）斷路器故障 （h） 2) 母線故障 （h） （9）、斷路器或其他元件故障，引起對應(yīng)元件被迫停運時間，即對應(yīng)元件經(jīng)切換的恢復(fù)時間式中，n視隔離開關(guān)需切換臺數(shù)而定。 （10）、全部元件正常時，某斷路器或母線故障的停運頻次由式 可得。 （11）、斷路器檢修時，另一斷路器或母線故障的停運頻次由式 可得。2、兩方案可靠性計算結(jié)果分析。 （1）、各回路每年停運頻次及時間由下表可見： 元件停運頻次，雙母三分段相應(yīng)比一臺半斷路器接線更高3.7534.95

39、5倍；元件每年停運時間也相應(yīng)高13.98818.043倍。各個回路每年停運頻次及停運時間對比表停運元件停運頻次（f/a）停運頻次比每年停運時間停運時間比IIII/IIIIII/IIL10.31050.082733.7532.509320.1432117.522L20.31050.080793.8432.509320.1427017.584L30.33480.082084.0792.586400.1433418.043L40.33480.082734.0472.586400.1436718.002T10.31050.067814.5791.739290.1234114.093T20.31050.

40、069434.4721.739290.1242513.998T20.33480.068584.8821.799400.1238114.534T40.33480.067584.9551.799410.1233014.593注：I為雙母三分段接線 II為一臺半斷路器接線（2）不同元件發(fā)生停運頻次 由下表可見：一臺半斷路器接線不會發(fā)生四元件及以上同時停運。而雙母三分段接線在相同條件下，可能發(fā)生四元件及以上同時停運，甚至?xí)鼍€全廠停電。不同元件發(fā)生停運頻次對比表停運元件數(shù)量停運頻次（f/a）I雙母三分段II一臺半斷路器接線一元件0.二元件0.四元件0.五元件0.全部0.通過邏輯表殼法對兩方案分析計算，

41、很明顯得出一臺半斷路器接線可靠性優(yōu)于雙母三分段接線。第二章 廠用電接線及設(shè)計2.1 概述現(xiàn)代大容量火力發(fā)電廠要求其生產(chǎn)過程自動化和采用計算機控制，為了實現(xiàn)這一要求，需要有許多廠用機械和自動化監(jiān)控設(shè)備為主要設(shè)備（汽輪機、鍋爐、發(fā)電機等）和輔助設(shè)備服務(wù)，而其中絕大多數(shù)廠用機械采用電動機拖動，因此需要向這些電動機、自動化監(jiān)控設(shè)備和計算機供電，這種電廠自用的供電系統(tǒng)稱為廠用電系統(tǒng)。廠用電系統(tǒng)的接線是否合理，對保證廠用負(fù)荷的連接供電和發(fā)電廠安全經(jīng)濟(jì)運行至關(guān)重要。由于廠用負(fù)荷多，分布廣，工作環(huán)境差和操作頻繁等原因，廠用電事故在電廠事故中占用很大的比例。此外，還因為廠用電接線的過渡和設(shè)備的異動比主系統(tǒng)頻繁，

42、如若考慮不周，也常常會埋下事故的隱患。統(tǒng)計表明，不少全廠停電的事故是由于廠用電事故引起的。因此，廠用電的合理設(shè)計及安全運行都非常重要。2.2 廠用負(fù)荷分類按在生產(chǎn)過程中的重要性，廠用電負(fù)荷可分為以下幾類1 負(fù)荷：短時（手動切換恢復(fù)供電所需時間）的停電可能影響人身或設(shè)備的安全，使生產(chǎn)停頓或發(fā)電機組發(fā)電量下降的負(fù)荷。例如：給水泵、鍋爐引風(fēng)機、一次風(fēng)機和送風(fēng)機、直吹式磨煤機、凝結(jié)給水泵和凝結(jié)水升壓泵等。2 類負(fù)荷：允許短時停電，但停電時間延長，有可能損壞設(shè)備或影響正常生產(chǎn)的負(fù)荷。例如有中間粉倉的制粉系統(tǒng)設(shè)備。3 類負(fù)荷：長時間停電不會影響生產(chǎn)的負(fù)荷，例如修配車間的電源。4 不停負(fù)荷：在機組運行期間，

43、以及正?；蚴鹿释C過程中，甚至在停機后的一段時間內(nèi)，需要進(jìn)行連續(xù)供電的負(fù)荷，簡稱OI類負(fù)荷。例如電子計算機、熱工保護(hù)、自動控制和調(diào)節(jié)裝置。5 事故保安負(fù)荷：在發(fā)生全廠停電時，為了保證機組安全地運行，事故又能很快的重新啟動，或者為了防止危及人身安全等原因，需要在全廠停電時繼續(xù)供電的負(fù)荷，按負(fù)荷所要求的電源為直流或交流，又可分為直流保安負(fù)荷（如流行汽機直流潤滑油泵、發(fā)電機氫側(cè)和空側(cè)密封直流油泵等）和交流保安負(fù)荷（如交流潤滑油泵、盤車電動機、頂軸油泵等）2.3 廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式2.3.1 廠用電接線的設(shè)計原則1、廠用電接線應(yīng)保證對廠用負(fù)荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機安全運轉(zhuǎn)。2、接線應(yīng)

44、能靈活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運行方式的要求；3、廠用電源的對應(yīng)供電性，本機爐的廠用負(fù)荷由本機組供電，減小故障時影響范圍。4、設(shè)計時適當(dāng)注意廠用電接線具有可行性和先進(jìn)性，采用新型技術(shù)。5、還應(yīng)對廠用電的電壓等級，中性點接地方式，廠用電源及其引接線和廠用電接線形式等問題進(jìn)行分析和論證。2.3.2 廠用電及布置發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)接線通常都采用單母分段接線形式，并多以成套配套電裝置接受和分配電能。1、廠用電接線的基本原則：（1）、火電廠的廠用負(fù)荷容量較大，分布面廣，多為大型設(shè)備，其用電量約占廠用電量約占廠用電量的60%以上。為了保證廠用電系統(tǒng)的供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性，以及便于運行檢修，能使故障影響范圍

45、局限在一機一爐，不影響其他機爐的正常運行。（2）、低壓廠用母線段， 采用按爐分段。（3）、廠用公用母線段：全廠公用性負(fù)荷，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷功率豚可靠性的要求，分別接在各段母線上，休用集中供電方式，可設(shè)置公用母線段。正常運行時，可由起動備用變壓器向公用母線段供電。（4）、廠用電動機的供電方式。1) 個別供電方式：由相應(yīng)電壓等級的廠用母線段上引一條饋中線 直接接電動機適用于高壓廠用電和容量較大的低壓電動機。2) 成組供電方式：將若干臺電動機只占用廠用配電裝置中的一回饋線，待送到電動機控制中心（MCL）或車間就地配電屏（PDP）以后，再分別引至各電動機適用于低壓電動機。2、廠用電中壓等級設(shè)置原則火力發(fā)電廠

46、采用3KV、6KV和10KV作為高壓廠用電；采用380/220V作為低壓廠電壓，在滿足技術(shù)要求的前提下，優(yōu)先采用較低的電壓，以獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益；大容量的電動機采用較低電壓時經(jīng)位并不經(jīng)濟(jì)。為簡化廠用電接線，且使運行維護(hù)方便，廠用電電壓等級不宜過多；一般所有電廠的低壓廠用電都采用380/220V1而高壓廠用則根據(jù)發(fā)電廠類型，發(fā)電機組額定容量和額定電壓等因素進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后確定。（1）、高壓廠用電壓：1) 發(fā)電機組容量在600MW及以下，發(fā)電機電壓為10.5KV時，可采用3.5KV；2) 發(fā)電機組容量在600MW及以下，發(fā)電機電壓為6.3KV時，可采用6KV；3) 發(fā)電機組容量在100300MW

47、時，宜采用6KV；4) 發(fā)電機組容量在600MW及以上時，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 ，可采用6KV一級，也可采用3KV和10KV兩級電壓。（2）、低壓廠及電壓一般取220/380/400V。2.4 廠用變壓器的選擇火電廠廠用變壓器的選擇廠用變壓器分為高壓廠用變壓器和低壓廠用變壓器，此處，反說明高壓廠用工作變壓器和起動備用變的選擇。選擇內(nèi)容包括變壓器的臺數(shù)、型式、額定電壓、額定容量和短路阻抗。為正確選擇廠用變?nèi)萘?，首先清楚廠用主要用電設(shè)備及其運行方式，并予以分類，最后才能確定廠用變壓量容量。2.4.1 廠用變壓器的選擇原則1、廠用變壓器有型式應(yīng)滿足廠用電系統(tǒng)供電及設(shè)備選擇的要求，即大型機組爐兩段，宜采用低

48、壓分裂繞組變壓器，兩個低壓分裂繞組分別向兩段廠用母線段供電；也可選用兩臺雙繞給變壓器，分別向兩段廠用母線段供電，為限制廠用變壓器低能側(cè)的短路電流，合理選擇廠用系統(tǒng)的開關(guān)設(shè)備，一般要求選用阻抗大于10的高阻抗變壓器。2、廠用變壓器的一、二次側(cè)額定電壓應(yīng)分別與引接電源電壓和廠用網(wǎng)絡(luò)電壓相一致。2.4.2 廠用工作變壓器容量選擇（1）、當(dāng)廠用高壓變?yōu)殡p繞組時，其容量按下式計算： T1.1HLH廠用電高壓計算負(fù)荷之和，L廠用電低壓計算負(fù)荷之和；（2）、當(dāng)廠用變?yōu)榈蛪悍至牙@組變壓器時，其各繞組容量應(yīng)滿足高壓繞組：TS11.1Cr低壓繞組：TS2CC. r2分別為廠用變壓繞組但和低壓分裂繞組的額定容量。、

49、廠用低壓工作變壓器容量選擇 L/QL相應(yīng)奢用低壓工作變壓器低側(cè)計算負(fù)荷。Q變壓器溫度修正系數(shù)。2.5 NY 型發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)設(shè)計方案2.5.1 對300MW汽輪發(fā)電機組廠用電接線設(shè)計的要求1 各機組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨立的。廠用電接線在任何運行方式下，一臺機組的故障停運或其輔機的電氣故障不應(yīng)影響另一臺機組的運行，并要求受廠用電故障影響而停動的機組應(yīng)能在短期內(nèi)恢復(fù)本機組的運行。2 全廠性公用負(fù)荷應(yīng)分散接入不同機組的廠用負(fù)荷或公用負(fù)荷母線。在廠用電系統(tǒng)接線中，不應(yīng)存在可能導(dǎo)致發(fā)電廠切斷多于一個單元機組的故障點，更不應(yīng)導(dǎo)致全廠停電的可能性。3.廠用電的工作電源及設(shè)備用電源接線應(yīng)能保證各單元機組和全廠

50、的安全運行。4.在充分考慮電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運行方式，特別要注意對公用負(fù)荷供電的影響，要便于過渡，盡量改變接線和更換設(shè)備.5.設(shè)置足夠多的交流事故報案電源，當(dāng)全廠停電時，可以快速啟動和自動投入向保安負(fù)荷供電。別外，還要設(shè)計符合電能質(zhì)量指標(biāo)的交流不間斷電源，以保證不允許間斷供電的熱工負(fù)荷和計算機的用電。2.5.2 廠用電系統(tǒng)方案選擇1、設(shè)計方案提出，該廠廠用電壓共分為兩段，高壓6KV，低壓380/220V。300 MW汽輪發(fā)電機組高壓廠廠用電系統(tǒng)常用的有兩種供電設(shè)計方案。（1）、方案：為單獨設(shè)置二段6KV公用負(fù)荷母線，集中供全廠公用負(fù)荷用電，該公用負(fù)荷正常由起動備用變壓器供

51、電。圖2 設(shè)置公用負(fù)荷母線（2）、方案：為不設(shè)6KV公用負(fù)荷段，將全廠公用負(fù)荷（輸煤、除灰、化水等）分別接在各種機組A、B段母線上。圖2-2 不設(shè)公用負(fù)荷母線2、方案的技術(shù)比較（1）、方案、優(yōu)點：是公用負(fù)荷集中，無過渡問題，各單元機組獨立性強，便于各機組廠用母線清掃。缺點：是由于公用負(fù)荷集中，并因啟動備用變壓器要用工作變壓器作備用（若無第二臺起動備用變壓器作備用時），故工作變壓器也要考慮在起動備用變壓器檢修或故障時帶公用段運行。因此均較方案變壓器分支容量大，配電裝置也增多，投資較大；（2）、方案、優(yōu)點：公用負(fù)荷接于不同機組變壓器上，供電可靠性高，投資??；缺點：、由于公用負(fù)荷分別接于機組工作母線上，機組工作母線清掃時，將影響公用負(fù)荷的備用。另外由于公用負(fù)荷分別接于兩臺機組的工作母線上，因此，在1#機發(fā)電時，必須安裝好2#機組的6KV廠用配電裝置，并用起動備用變壓器供電。3、確定方案由于本工程公司負(fù)荷較多，容量較大，且方案一的優(yōu)點是可以廠網(wǎng)分開，竟價上網(wǎng)的需要，所以本工程推薦采用方案一。（1）、kV廠用電系統(tǒng)每臺300MW汽輪發(fā)電機組從各單元機組的變壓器低壓側(cè)引接一臺高壓工作常用變壓器作為6KV廠用電系統(tǒng)的工作電源。為了限制廠用電系統(tǒng)的短路電流，以便使6KV系統(tǒng)能采用輕型斷路器，并能保證