中型凝汽式火電廠;機(jī)組容量與臺(tái)數(shù)：4×50MW

1、湖州師范學(xué)院課程名稱： 工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)訓(xùn)練 設(shè)計(jì)題目： 凝汽式火電廠電氣部分設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 工學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 姓 名： 吳 闖 學(xué) 號(hào)： 2013082507 日 期： 2016 年 5 月 30 日 目錄目錄2引 言2摘要31、設(shè)計(jì)任務(wù)書41.1設(shè)計(jì)的原始資料41.2設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求52、電氣主接線52.1系統(tǒng)與負(fù)荷資料分析52.2主接線概述62.3主接線方案的選擇83、廠用電接線方式的選擇113.1接線要求123.2設(shè)計(jì)原則123.3廠用電源124、變壓器的選擇與計(jì)算134.1變壓器容量的確定原則134.2主變壓器型式的選擇原則134.3變壓器的選擇144.4主變壓器容量

2、的選擇154.5聯(lián)絡(luò)變壓器容量的選擇155、短路電流的計(jì)算155.1 短路計(jì)算的一般規(guī)則155.2 短路電流的計(jì)算過(guò)程166、電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)206.1電氣設(shè)備的選擇條件206.2斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇227、結(jié)束語(yǔ)25附錄A26附錄B28引 言設(shè)計(jì)工作是工作建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。做好設(shè)計(jì)工作，對(duì)工程建設(shè)的工期、質(zhì)量、投資費(fèi)用和建設(shè)投產(chǎn)后的運(yùn)行安全可靠性和生產(chǎn)的綜合效益，起著決定性的作用，設(shè)計(jì)是工程建設(shè)的靈魂。電力行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，國(guó)家“十一五”計(jì)劃著重發(fā)展火電、水電、核電，高質(zhì)量的電力資源和可靠的供電水平是衡量電力行業(yè)發(fā)展的指標(biāo)，電力的發(fā)展與時(shí)俱進(jìn)。此次是電力系統(tǒng)基礎(chǔ)課程后的一次

3、綜合性訓(xùn)練，通過(guò)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐來(lái)鞏固“發(fā)電廠電氣部分”、“電力系統(tǒng)分析”等課程的理論知識(shí)。同時(shí)，熟悉國(guó)家能源開(kāi)發(fā)策略和有關(guān)的技術(shù)規(guī)范、規(guī)定、導(dǎo)則等。做好設(shè)計(jì)工作對(duì)工程的建設(shè)的工期、質(zhì)量、投資費(fèi)用和建成投產(chǎn)后的運(yùn)行安全可靠性和生產(chǎn)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，起著決定性的作用。本設(shè)計(jì)是針對(duì)凝汽式火電廠的要求來(lái)進(jìn)行配置的，它主要包括了三大部分，分別為電氣主接線的設(shè)計(jì)、廠用電接線的設(shè)計(jì)、主變壓器的選擇。本次設(shè)計(jì)參考了發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)分析等技術(shù)資料。設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了各位老師的重要指導(dǎo)；此外，還得到了一些同學(xué)的幫助。在此深表謝意。由于本人水平有限，設(shè)計(jì)中難免存在不足之處，希望大家多多指正，謝謝！摘要摘要:本次

4、凝汽式火電廠電氣設(shè)計(jì)是在老師的指導(dǎo)下，以自己平時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)為基礎(chǔ)，結(jié)合相關(guān)專業(yè)用書按照工程設(shè)計(jì)程序綜合考慮而設(shè)計(jì)的。由主接線部分和和廠用電接線部分組成。首先，分析原始資料，擬定幾種主接線接線方案，進(jìn)行比較，綜合考慮可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性，選擇最優(yōu)方案，確定廠用電的接線形式和電壓等級(jí)。接著，根據(jù)發(fā)電機(jī)容量、負(fù)荷容量和廠用電率分別確定主變壓器的型號(hào)，容量，臺(tái)數(shù)，列出技術(shù)參數(shù)表。綜合各個(gè)步驟繪制出電氣主接線圖。關(guān)鍵字：電氣主接線 、短路電流 、電力變壓器 、高壓電氣設(shè)備 abstractThe condensing coal-fired power plant electrical design

5、 is under the guidance of the teacher, in terms of their usual theoretical knowledge as the foundation, combined with relevant professional books designed comprehensive consideration according to the process of engineering design. By the main part and auxiliary power wiring connection parts. First,

6、analyzing the original data, and proposed several main wiring connection scheme, comparison, considering reliability, flexibility and economy, select the optimal scheme, determine the connection form of auxiliary power and voltage level. Then, according to the capacity of generator, load capacity an

7、d plant rate respectively determine the type of the main transformer, capacity, sets, lists the technical parameter table. Comprehensive various steps to map the main electrical wiring diagram.Keywords：electrical host wiring plan short-circuit currentpower transformer high-handed electric equipment

8、1、設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1設(shè)計(jì)的原始資料1、發(fā)電廠情況： （1）中型凝汽式火電廠;（2）機(jī)組容量與臺(tái)數(shù)：4×50 MW， Kv;（3）電廠所在地區(qū)最高溫度42，年平均溫度25，氣象條件一般；（4）機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)小時(shí)/年；（5）廠用電率6 %；2、負(fù)荷與系統(tǒng)情況： （1）發(fā)電機(jī)電壓負(fù)荷：最大20MW，最小15MW，5200小時(shí)； （2）110kV負(fù)荷：最大40MW，最小30MW，5，4570小時(shí)； （3）其余功率送入220kV系統(tǒng)，系統(tǒng)容量3500MW，歸算到發(fā)電廠220 kV母線上=0.021(100MVA)； （4）供電回路數(shù)： 1）發(fā)電機(jī)電壓：電纜出線6回，每回輸送容量按3500KW

9、設(shè)計(jì)，長(zhǎng)度L=5001000m; 2)110kV：架空線出線6回，每回輸送容量按6700KW設(shè)計(jì)； 3）220kV：架空線一回。 （5）發(fā)電機(jī)出口處主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0.1s，后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間2s1.2設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求 （1）發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計(jì)； （2）廠用電設(shè)計(jì)； （3）主變壓器的確定； （4）短路電流的計(jì)算； （5）電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)2、電氣主接線2.1系統(tǒng)與負(fù)荷資料分析(1)凝汽式發(fā)電廠的規(guī)模裝機(jī)容量：裝機(jī)4臺(tái)，每臺(tái)容量為50MW，kv機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)：Tmax=6500h/a氣象條件：發(fā)電廠所在地最高溫度42C，年平均溫度25度，氣象條件一般廠用電率：6%負(fù)荷及電力系統(tǒng)連接情況220KV

10、電壓等級(jí)：架空線1回，最大輸送20MW，最小輸送15MW，Tmax=5200h/a，cos=0.8。110KV電壓等級(jí)：架空線6回，最大輸送40MW，最小輸送30MW，Tmax=4570h/a，cos=0.85。系統(tǒng)容量3500MW設(shè)計(jì)電廠為中型凝汽式火電廠，其容量為4×50=200MW，最大單機(jī)容量為50MW，即有中型容量規(guī)模，中型機(jī)組的特點(diǎn)，年利用小時(shí)數(shù)為6500h/a>5000h/a，又為火電廠，在系統(tǒng)中將主要承擔(dān)基荷，故該廠主接線務(wù)必考慮其可靠性及經(jīng)濟(jì)性。它占電力系統(tǒng)總?cè)萘?00/（3500+200）×100%=5.4%< 6%，未超過(guò)系統(tǒng)的事故備用10

11、%和事故檢修備用容量8%15%，所以雖然該電廠的負(fù)荷類型為基荷但是在系統(tǒng)中并不承擔(dān)主要地位，所以應(yīng)該設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該在保證可靠下優(yōu)先考慮其經(jīng)濟(jì)性。表1-1 發(fā)電機(jī)的參數(shù)發(fā)電機(jī)視在功率（MW）有功功率（MW）額定電壓（KV）額定電流（A）功率因素COS電抗值X”d(%)QFN-50-4117.51001050064750.8512152.2主接線概述電氣主接線是由電氣設(shè)備通過(guò)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(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)。用規(guī)定的電氣設(shè)備圖形符號(hào)和文字符號(hào)并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(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。主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分的

12、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，直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性并對(duì)電器選擇、配電裝置布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。 單母線接線及單母線分段接線 1、單母線接線 單母線接線供電電源在變電站是變壓器或高壓進(jìn)線回路。母線既可保證電源并列工作，又能使任一條出線都可以從任一個(gè)電源獲得電能。各出線回路輸入功率不一定相等，應(yīng)盡可能使負(fù)荷均衡地分配在各出線上，以減少功率在母線上的傳輸。 單母接線的優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單，操作方便、設(shè)備少、經(jīng)濟(jì)性好，并且母線便于向兩端延伸，擴(kuò)建方便。缺點(diǎn)：可靠性差。母線或母線隔離開(kāi)關(guān)檢修或故障時(shí)，所有回路都要停止工作，也就成了全廠或全站長(zhǎng)期停電。調(diào)

13、度不方便，電源只能并列運(yùn)行，不能分列運(yùn)行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時(shí)，有較大的短路電流。 綜上所述，這種接線形式一般只用在出線回路少，并且沒(méi)有重要負(fù)荷的發(fā)電廠和變電站中。 2、單母分段接線 單母線用分段斷路器進(jìn)行分段，可以提高供電可靠性和靈活性；對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個(gè)電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將用戶停電；兩段母線同時(shí)故障的幾率甚小，可以不予考慮。在可靠性要求不高時(shí)，亦可用隔離開(kāi)關(guān)分段，任一母線故障時(shí)，將造成兩段母線同時(shí)停電，在判別故障后，拉開(kāi)分段隔離開(kāi)關(guān)，完成即可恢復(fù)供電。 這種接線廣泛用于中、小容量發(fā)電廠和變電站610KV接線中。但是，由于這種接線對(duì)重要負(fù)

14、荷必須采用兩條出線供電，大大增加了出線數(shù)目，使整體母線系統(tǒng)可靠性受到限制，所以，在重要負(fù)荷的出線回路較多、供電容量較大時(shí)，一般不予采用。 3、單母線分段帶旁路母線的接線 單母線分段斷路器帶有專用旁路斷路器母線接線極大地提高了可靠性，但這增加了一臺(tái)旁路斷路器，大大增加了投資。 雙母線接線及分段接線 1、雙母線接線 雙母接線有兩種母線，并且可以互為備用。每一個(gè)電源和出線的回路，都裝有一臺(tái)斷路器，有兩組母線隔離開(kāi)關(guān)，可分別與兩組母線接線連接。兩組母線之間的聯(lián)絡(luò)，通過(guò)母線聯(lián)絡(luò)斷路器來(lái)實(shí)現(xiàn)。其特點(diǎn)有：供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便等特點(diǎn)。 由于雙母線有較高的可靠性，廣泛用于：出線帶電抗器的610KV配電裝

15、置；3560KV出線數(shù)超過(guò)8回，或連接電源較大、負(fù)荷較大時(shí)；110220KV出線數(shù)為5回及以上時(shí)。 2、雙母線分段接線 為了縮小母線故障的停電范圍，可采用雙母分段接線，用分段斷路器將工作母線分為兩段，每段工作母線用各自的母聯(lián)斷路器與備用母線相連，電源和出線回路均勻地分布在兩段工作母線上。雙母接線分段接線比雙母接線的可靠性更高，當(dāng)一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護(hù)作用下，分段斷路器先自動(dòng)跳開(kāi)，而后將故障段母線所連的電源回路的斷路器跳開(kāi)，該段母線所連的出線回路停電；隨后，將故障段母線所連的電源回路和出線回路切換到備用母線上，即可恢復(fù)供電。這樣，只是部分短時(shí)停電，而不必短期停電。雙母線分段接線被廣泛

16、用于發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)電壓配置中，同時(shí)在 220 500KV 大容量配電裝置中，不僅常采用雙母分段接線，也有采用雙母線分四段接線的。 3、雙母線帶旁路母線的接線 雙母線可以帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。這樣多裝了價(jià)高的斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，增加了投資，然而這對(duì)于接于旁路母線的線路回?cái)?shù)較多，并且對(duì)供電可靠性有特殊需要的場(chǎng)合是十分必要的。 2.3主接線方案的選擇電氣主接線的設(shè)計(jì)是發(fā)電廠或變電站電氣設(shè)計(jì)的主題。它與電力系統(tǒng)、電廠動(dòng)能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求等密切相關(guān)，并對(duì)電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護(hù)和控制方式等都有較大的影響。因此，主接線設(shè)計(jì)

17、，必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠和變電站的具體情況，全面分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系，經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，合理地選擇主接線方案。 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，以國(guó)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(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。對(duì)電氣主接線的主要要求，包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面：可靠性衡量可靠性的指標(biāo)，一般是根據(jù)主接型式及主要設(shè)備操作的可能方式，按一定規(guī)律算出“不允許”事件發(fā)生地規(guī)律，停運(yùn)的持

18、續(xù)時(shí)間期望值等指標(biāo)，對(duì)幾種主接型式中擇優(yōu)?？煽堪踩请娏ιa(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本要求。它可以從以下幾方面考慮：發(fā)電廠或者變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用；發(fā)電廠和變電所接入電力系統(tǒng)的方式；發(fā)電廠和變電所的運(yùn)行方式及負(fù)荷性質(zhì)；設(shè)備的可靠性程度直接影響著主接線的可靠性；長(zhǎng)期實(shí)踐運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累是提高可靠性的重要條件。靈活性 主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性。調(diào)度時(shí)，應(yīng)操作方便的基本要求，既能靈活的投入或切除某些機(jī)組、變壓器或線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，又能滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求；檢修時(shí)，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全

19、檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供電；擴(kuò)建時(shí)，可以容易地從初期接線過(guò)渡到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，投入新裝機(jī)組、變壓器或線路而不互相干擾，并且對(duì)一次和二次部分的改建工作量最少。經(jīng)濟(jì)性 主接線應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下作到經(jīng)濟(jì)合理。一般從以下幾方面考慮。投資??；占地面積少；電能損耗少。此外，在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，要避免建立復(fù)雜的操作樞紐，為簡(jiǎn)化主接線，發(fā)電廠、變電所接入系統(tǒng)的電壓等級(jí)一般不超過(guò)兩種。發(fā)電、供電可靠性是發(fā)電廠生產(chǎn)的首要問(wèn)題，主接線的設(shè)計(jì)首先應(yīng)保證其滿發(fā)、滿供、不積壓發(fā)電能力，同時(shí)盡可能減少傳輸能量過(guò)程中的損失，以保證供電連續(xù)性。為此，對(duì)大、中型發(fā)電廠主接

20、線的可靠性，應(yīng)從以下幾方面考慮：斷路器檢修時(shí)，是否影響連續(xù)供電；線路、斷路器或母線故障，以及在母線檢修時(shí)，造成饋線停運(yùn)的回路數(shù)少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，能否滿足重要的 ，類負(fù)荷對(duì)供電的要求；本發(fā)電廠有無(wú)全廠停電的可能性；大型機(jī)組突然停電對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響與產(chǎn)生的后果等因素。對(duì)于主接型式的具體選擇可以根據(jù)火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程綜合發(fā)電廠的具體要求確定。在此設(shè)計(jì)中可以參考一下相關(guān)規(guī)定：1. 發(fā)電機(jī)電壓母線可采用雙母線或雙母線分段的接線方式。為了限制短路電流，可在母線分段回路中安裝電抗器。如不滿足要求，可在發(fā)電機(jī)或主變壓器回路中裝設(shè)分裂電抗器，也可在直配線上安裝電抗器。2. 容量為200300MW

21、的發(fā)電機(jī)與雙繞組變壓器為單元連接時(shí)，在發(fā)電機(jī)與變壓器之間不應(yīng)裝設(shè)斷路器、負(fù)荷開(kāi)關(guān)或隔離開(kāi)關(guān)，但應(yīng)有可拆連接點(diǎn)。3. 采用單母線或雙母線的110220kV 配電裝置，當(dāng)斷路器為少油型或壓縮空氣型時(shí)，除斷路器有條件停電檢修外，應(yīng)設(shè)置旁路設(shè)施；當(dāng)220kV 出線在4 回及以上、110kV 出線在6回及以上時(shí)，宜采用帶專用旁路斷路器的旁路母線。當(dāng)斷路器為六氟化硫(SF6)型時(shí)，可根據(jù)系統(tǒng)、設(shè)備、布置等具體情況，有條件時(shí)可不設(shè)旁路設(shè)施；當(dāng)需要設(shè)置旁路設(shè)施，且220kV出線在6 回及以上、110kV 出線在8 回及以上時(shí)，可采用帶專用旁路斷路器的旁路母線。110KV電壓級(jí)：出線回路數(shù)12回>4回且為

22、I級(jí)負(fù)荷，Tmax=4500h/a，為使其出線斷路器檢修時(shí)不停電，應(yīng)采用雙母分段或雙母帶旁路，以保證其供電的可靠性和靈活性。220KV電壓級(jí)：出線回路數(shù)6回>4回且為I級(jí)負(fù)荷，Tmax=5000h/a，應(yīng)采用雙母帶旁路或一臺(tái)半。擬訂兩方案如表1-2，具體接線方式見(jiàn)附錄。表1-2 擬定的兩種方案電壓等級(jí)方案方案110KV雙母分段雙母帶旁路220KV雙母帶旁路一臺(tái)半關(guān)于所選幾種主接線型式各自的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)如下所述：雙母分段：具有比雙母接線更高的可靠性，占地面積較少，但操作較復(fù)雜，并增加了斷路器的數(shù)量，誤操作的可能性要相對(duì)較大，配電裝置投資較大。雙母帶旁路：和雙母分段相比較，該接法主要優(yōu)點(diǎn)在與能

23、使每個(gè)回路不斷電的情況下檢修斷路器，但是其占地面積較大。一臺(tái)半斷路器接線：通常用于330KV500KV配電裝置中，具有很高的可靠性，任意母線或斷路器檢修都不至于斷電，運(yùn)行簡(jiǎn)單，操作方便，但是投資大。當(dāng)采用雙母分段接線方式不能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和地區(qū)供電可靠性的要求，且技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，容量為300MW以上機(jī)組發(fā)電廠的200KV配電裝置可以采用一個(gè)半接線方式。綜上考慮該電廠為地區(qū)電廠，且負(fù)荷為基荷，所以主接方式采用方案。主接線圖3、廠用電接線方式的選擇發(fā)電廠在啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停役、檢修過(guò)程中，主要由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，可以保證機(jī)組方面主要設(shè)備如鍋爐、氣輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等和輸煤、碎煤、除灰、除塵及水處理方

24、面的正常運(yùn)行。在電動(dòng)機(jī)和全廠運(yùn)行、操作、試驗(yàn)、檢修、照明、保護(hù)用電設(shè)備等都屬于廠用負(fù)荷，總的耗電量，統(tǒng)稱為廠用電。在電負(fù)荷方面，就其用電設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中的作用和突然中斷供電所造成的危害性，可分為四類：類廠用負(fù)荷；類廠用負(fù)荷；類廠用負(fù)荷；事故保安負(fù)荷和不間斷供電負(fù)荷。3.1接線要求（1）各機(jī)組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨(dú)立的。特別是200MW及以上機(jī)組，應(yīng)做到這一點(diǎn)。（2）全廠性公用負(fù)荷應(yīng)分散接入不同機(jī)組的廠用母線或公用負(fù)荷母線。（3）充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、啟動(dòng)等運(yùn)行方式下的供電要求，盡可能地使切換操作簡(jiǎn)便，啟動(dòng)（備用）電源能在短時(shí)內(nèi)投入。（4）充分考慮電廠分期建設(shè)和連續(xù)施工過(guò)程中廠用電系統(tǒng)的運(yùn)

25、行方式，特別要注意對(duì)公用負(fù)荷供電的影響，也便于過(guò)渡，盡量減少改變接線和更換設(shè)置。（5）200MW及以上機(jī)組應(yīng)設(shè)置足夠容量的交流事故保安電源。當(dāng)全廠停電時(shí)，可以快速啟動(dòng)和自動(dòng)投入向保安負(fù)荷供電。3.2設(shè)計(jì)原則廠用電的設(shè)計(jì)原則與主接線的設(shè)計(jì)原則基本相同，主要有：（1）接線應(yīng)保證對(duì)廠用負(fù)荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)。（2） 接線應(yīng)靈活的適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運(yùn)行方式的要求。（3）廠用電源的對(duì)應(yīng)供電性。（4）設(shè)計(jì)還應(yīng)適當(dāng)注意其經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展的可能性并積極慎重的采用新技術(shù)、新設(shè)備，使廠用電接線具有可行性和先進(jìn)性。（5）在設(shè)計(jì)廠用電接線時(shí)，還應(yīng)對(duì)廠用電的電壓等級(jí)、中性點(diǎn)接地方式、廠用電源及其引

26、線和廠用電接線形式等問(wèn)題，進(jìn)行分析和論證。3.3廠用電源發(fā)電廠的廠用電源，必須供電可靠，且能滿足各種工作要求，除應(yīng)滿足具有正常的工作電源外，還應(yīng)設(shè)置備用電源、啟動(dòng)電源和事故保安電源。一般電廠中，都以啟動(dòng)電源兼作備用電源。本設(shè)計(jì)中每臺(tái)發(fā)電機(jī)從各單元機(jī)組的變壓器低壓側(cè)接引一臺(tái)高壓工作廠用變壓器作為6KV廠用電系統(tǒng)的工作電源。為了能限制廠用電系統(tǒng)的短路電流，以便是6KV系統(tǒng)能采用輕型斷路器，并能保證電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)母線電壓水平和滿足廠用電纜截面等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要求，高壓工作廠用變壓器選用分裂變壓器，其低壓分裂繞組分別供6KV兩個(gè)分段廠用母線。為滿足機(jī)組啟動(dòng)時(shí)廠用電供電和作為高壓工作變壓器的備用，每?jī)膳_(tái)機(jī)

27、組配備一臺(tái)啟動(dòng)備用變壓器。啟動(dòng)備用變壓器電源引自升高電壓母線，采用明備用方式。廠用系統(tǒng)中性點(diǎn)接地 6KV中性點(diǎn)有四種接地方式，分別是：中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地、中電阻接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。目前大容量機(jī)組發(fā)電廠，6KV廠用網(wǎng)絡(luò)較大，電容電流較大，經(jīng)計(jì)算都在810A甚至更大，故6KV中性點(diǎn)步步接地或經(jīng)消弧線圈接地方式較少，多采用高阻接地或中阻接地的方式。在沒(méi)有中性點(diǎn)可供接地的高壓廠用系統(tǒng)，通常采用專用接地變壓器，此時(shí)采用間接接入電阻的辦法為佳。設(shè)計(jì)采用的為一般的中阻接地方式。4、變壓器的選擇與計(jì)算 4.1變壓器容量的確定原則接有發(fā)電機(jī)電壓母線接線的主變壓器容量的確定的原則連接在發(fā)電機(jī)電

28、壓母線與系統(tǒng)之間的主變壓器的容量，應(yīng)考慮以下因素：發(fā)電機(jī)全部投入運(yùn)行時(shí)，在滿足發(fā)電機(jī)電壓供電的日最小負(fù)荷，并扣除廠用負(fù)荷后，主變壓器應(yīng)能將發(fā)電機(jī)電壓母線的剩余有功和無(wú)功容量送入系統(tǒng)。接在發(fā)電機(jī)電壓母線上的最大一臺(tái)機(jī)組檢修或故障時(shí)，主變壓器應(yīng)能從電力系統(tǒng)倒送功率，保證發(fā)電機(jī)電壓母線上最大負(fù)荷的需要。若發(fā)電機(jī)電壓母線上接有兩臺(tái)或以上的主變壓器時(shí)，當(dāng)其中容量最大的一臺(tái)因故退出運(yùn)行時(shí)，其它主變壓器在允許正常過(guò)負(fù)荷范圍內(nèi)，應(yīng)能輸送母線剩余功率的70%以上。4.2主變壓器型式的選擇原則 1、對(duì)大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器為宜。 2、對(duì)地區(qū)性孤立的一次變電

29、所或大型工業(yè)專用變電所，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝設(shè)三臺(tái)主變壓器的可能性。 3、對(duì)于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電所，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)，更換變壓器的容量 4、主變壓器容量一般按變電所建成后510年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期1020年的負(fù)荷發(fā)展。對(duì)于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變壓器的容量。對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)其過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷；對(duì)一般性變電所，當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的 70%80%。 5、同級(jí)電壓的單臺(tái)降壓變壓器容量的級(jí)別不宜太多。

30、應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。 4.3變壓器的選擇 單元接線中的主變壓器容量臺(tái)數(shù)的選著應(yīng)按容量應(yīng)按發(fā)電機(jī)容量扣除本機(jī)組廠用負(fù)荷后有10%的裕度選擇 (MVA) 雙繞組變壓器計(jì)算 SN=1.1×50×（1-0.06）/0.8=64.625MW 根據(jù)發(fā)電廠電氣部分選著雙繞組變壓器SFPL1-63000/110和SSPL-63000/220 主要參數(shù)表如下額定容量連接組標(biāo)號(hào)額定電壓空載損耗短路電壓空載電流短路損耗000（KVA）高壓：242±2×2.5%低壓：10.5（KV）93(KW)14.45%2.41%404=63000（KVA）高壓：121

31、7;2×2.5%低壓：10.5（KV）60(KW)10.5%0.8%2964.4主變壓器容量的選擇 1、當(dāng)發(fā)電機(jī)母線上負(fù)荷最小時(shí)，應(yīng)能將發(fā)電機(jī)最大剩余功率送至系統(tǒng) =99.8（MVA）根據(jù)據(jù)算數(shù)據(jù)從發(fā)電廠電氣部分選擇兩臺(tái)SSPSL-120000/220三繞組變壓器參數(shù)表如下額定容量連接組標(biāo)號(hào)額定電壓空載損耗阻抗電壓（%）短路電壓高-中高-低中-低120000（KVA）高壓：220±8×1.5%中壓：121 低壓：10.5（KV）123.1(KW)高中：13 中低：22.6高低：8.024.7%14.7%8.8%4.5聯(lián)絡(luò)變壓器容量的選擇 聯(lián)絡(luò)變壓器容量一半不應(yīng)該小

32、于接在兩種電壓母線上的最大一臺(tái)機(jī)組容量，以保證最大一臺(tái)機(jī)組故障或檢修時(shí)，通過(guò)聯(lián)絡(luò)變壓器來(lái)滿足本側(cè)符合的要求；同時(shí)，也可在線路檢修或故障時(shí)，通過(guò)聯(lián)絡(luò)變壓器將剩余容量送入另一系統(tǒng)。5、短路電流的計(jì)算5.1 短路計(jì)算的一般規(guī)則 短路是一種經(jīng)常在電力系統(tǒng)發(fā)生的故障，它是一個(gè)暫態(tài)過(guò)程。在電力系統(tǒng)中，影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的因素很多在實(shí)際運(yùn)算過(guò)程中我們需要把每種因素都考慮進(jìn)來(lái)，這是一種復(fù)雜而且沒(méi)有必要的。因此，在滿足工程要求下，為了簡(jiǎn)化計(jì)算難度，做出一些合理的假設(shè)，對(duì)短路電流進(jìn)行計(jì)算：1計(jì)算的同步發(fā)電機(jī)假設(shè)為理想發(fā)電機(jī)。2同步發(fā)電機(jī)導(dǎo)磁部分的導(dǎo)磁系數(shù)不變。3各發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)同相位。4各臺(tái)發(fā)電機(jī)均用 作為其等值

33、電抗。5若負(fù)荷電流較短路電流小得多，可忽略不計(jì)。因此短路點(diǎn)以外的負(fù)荷可以去掉。6忽略線路對(duì)地電容和變壓器的勵(lì)磁支路；在計(jì)算110kV及以上高壓電網(wǎng)時(shí)，可忽略線路電阻的影響，只計(jì)電抗。1在短路電流計(jì)算中比較，某段線路是否需要進(jìn)行短路電流計(jì)算。2在選著電氣主接線中的各種設(shè)備時(shí)能保證設(shè)備正常運(yùn)行同時(shí)能夠降低資金成本。3在繼電保護(hù)和屋外的防雷時(shí)必須用到短路電流4短路電流計(jì)算首先選取短路點(diǎn)，算出短路發(fā)生時(shí)最大電流不考慮短路點(diǎn)電抗和勵(lì) 磁電流和輸電線電容5.2 短路電流的計(jì)算過(guò)程1 .K1點(diǎn)短路分析X1=X2=X3=X4=0.129×100/50=0.258US1%=0.5(14.7+8.8-2

34、4.7)=-0.6%US2%=0.5(24.7+8.8-14.7)=9.4%US3%=0.5(24.7-8.8+14.7)=15.3%X7=US1%×100/120=-0.005X8=US2%×100/120=0.078X9=US3%×100/120=0.128X6=13.7%×100/63=0.218X5=10.5%×100/63=0.167X10=0.021將X2和X3并聯(lián)后再與X7串聯(lián)得到X11=0.124X1和X6串聯(lián)得到X15=0.476X4、X5、X8串聯(lián)得到X12=0.503 再將X11 X12 X9 化簡(jiǎn)得X13=0.284和X

35、14=1.15如下圖： Xjs1=X15（50/100）=0.238Xjs2-3=X13（100/100）=0.284Xjs4=X14（50/100）=0.575Xjss=X10(3500/100)=0.735IG1*(0)=4.8 IG4*(0)=1.84IG2-3*(0)=3.82 Is*(0)=1.4ING1=50/(Uav.k)=0.125ING2-3=100/(Uav.k)=0.25ING4=50/(Uav.k)=0.125INs=3500/(Uav.k)=8.75I”=IG1*(0)×ING1+IG23*(0)×ING2-3+IG4*(0)×ING4+

36、IS*(0)×INs=14.035KAIsh=2.69I”=37.75KA2. K2點(diǎn)短路分析X1和X6串聯(lián)得X11=0.476 X11 X9 X10化簡(jiǎn)得X12=3.5 X13=0.155X4 X5 X8串聯(lián)得X14=0.503 再將X12 X13 X14 X7化簡(jiǎn)得X15=3.35 X16=0.148 X17=0.481 X2 和X3 并聯(lián)的X18=0.129 Xjs1=1.675 Xjs2-3=0.129 Xjs4=0.241 Xjss=5.18 IG1*(0)=0.6 IG2-3*(0)=8.4 IG4*(0)=4.48 Is*(0)=1/5.18=0.193 ING1=50

37、/(Uav.k)=0.125 ING2-3=100/(Uav.k)=0.25 ING4=50/(Uav.k)=0.125 INs=3500/(Uav.k)=8.75 I”=IG1*(0)×ING1+IG23*(0)×ING2-3+IG4*(0)×ING4+IS*(0)×INs=4.42KA Ish=2.69I”=11.89KA6、電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 由于電氣設(shè)備各不相同在具體的工作條加下，則他們所選取的方法也不經(jīng)相同，但又要保證其工作條件來(lái)選擇，并進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)和熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)。電氣設(shè)備的選擇是發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。正確的選擇電氣設(shè)

38、備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行電氣設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的 采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。6.1電氣設(shè)備的選擇條件 正確的選擇電器是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行電器選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。電器要能可靠的工作，必須按正常條件下進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。 1 .按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 (1) 額定電壓和最高工作電壓 電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓調(diào)壓或負(fù)荷的變化，有時(shí)會(huì)高于電網(wǎng)的

39、額定電壓，故所選電氣設(shè)備允許的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。通常，規(guī)定一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的 1.1-1.15 倍，而電網(wǎng)運(yùn)行電壓的波動(dòng)范圍，一般不超過(guò)電網(wǎng)額定電壓的 1.15 倍。因此，在選擇電氣設(shè)備時(shí)，所選用的電氣設(shè)備允許最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓，即 UN USN 。 (2) 額定電流 電氣設(shè)備的額定電流 IN 是指額定周圍環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流。IN 應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流 Imax，即INImax。 由于發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器在電壓降低 5%時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的 Imax 為發(fā)

40、電機(jī)、調(diào)相機(jī)或變壓器的額定電流的 1.05 倍；若變壓器有過(guò)負(fù)荷運(yùn)行可能時(shí)，Imax 應(yīng)按過(guò)負(fù)荷確定（1.3-2 倍變壓器額定電流）；母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的 Imax；母線分段電抗器的 Imax應(yīng)為母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)跳閘時(shí)，保證該段母線負(fù)荷所需的電流，或最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流的 50%80%；出線回路的 Imax 除考慮正常負(fù)荷電流外，還應(yīng)考慮事故時(shí)由其他回路轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的負(fù)荷。2 .按短路情況校驗(yàn) a. 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 短路電流通過(guò)電氣設(shè)備時(shí),電氣設(shè)備各部分的溫度應(yīng)不超過(guò)允許值.滿足熱穩(wěn)定的條件為 It2×tQk 式中：Qk 為短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)，It

41、、t 分別為電器允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間。 b.電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn) 電動(dòng)力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，亦稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為 iesish 或 IesIsh 式中 ish、Ish 分別為短路沖擊電流幅值和有效值；ies、Ies 分別為電氣設(shè)備允許的動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值和有效值。 同時(shí)，應(yīng)按電氣設(shè)備在特定的工程安裝使用條件，對(duì)電氣設(shè)備的機(jī)械負(fù)荷能力進(jìn)行校驗(yàn)，即電氣設(shè)備的端子允許荷載應(yīng)大于設(shè)備引線在短路時(shí)的最大電動(dòng)力。 下列幾種情況可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動(dòng)穩(wěn)定。 （1） 用熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備，其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證，故可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。 （2） 采用有限流電阻的熔斷器保護(hù)的設(shè)備可不校驗(yàn)動(dòng)

42、穩(wěn)定。 （3） 裝設(shè)在電壓互感器回路中的裸導(dǎo)體和電氣設(shè)備可不驗(yàn)算動(dòng)、熱穩(wěn)定。 c.短路計(jì)算時(shí)間 （1）熱穩(wěn)定短路計(jì)算時(shí)間tk 。該時(shí)間用于校驗(yàn)電氣設(shè)備在短路狀態(tài)下的熱穩(wěn)定，其值為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tpr和相應(yīng)斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間tbr之和，即 tk =tpr+tbr 斷路器全開(kāi)斷時(shí)間tbr是指給斷路器的分閘脈沖傳送到斷路器操動(dòng)機(jī)構(gòu)的跳閘線圈時(shí)起，到各相觸頭分離后電弧完全熄滅為止的時(shí)間段。顯然tbr包括兩個(gè)部分，即 tbr=tin+ta （2）短路開(kāi)斷計(jì)算時(shí)間tk。斷路器不僅在電路中作為操作開(kāi)關(guān)，而且在短路時(shí)要作為保護(hù)電器，能迅速可靠地切斷短路電流。為此，斷路器應(yīng)能在動(dòng)靜觸頭剛分離時(shí)刻，可靠開(kāi)斷短路

43、電流，該短路開(kāi)斷計(jì)算時(shí)間tk為主保護(hù)時(shí)間和斷路器固有分閘時(shí)間tin 之和，即 tk=tpr1+tin 對(duì)于無(wú)延時(shí)保護(hù)，tpr1為保護(hù)啟動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)間之和，傳統(tǒng)的電磁式保護(hù)裝置一般為0.050.06s，微機(jī)保護(hù)裝置一般為 0.0160.03s。tk是短路電流的切除時(shí)間，等于繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加上斷路器全開(kāi)斷時(shí)間。 其中，在無(wú)繼電保護(hù)整定資料的情況下，繼電保護(hù)后備保護(hù)的時(shí)限，一般在電廠高壓母線上認(rèn)定為4秒，對(duì)發(fā)電機(jī)直配線路上認(rèn)定為2秒。 6.2斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇1. 斷路器的選擇對(duì)于斷路器的選擇，除了滿足技術(shù)條件與環(huán)境條件以外，還要考慮適合安裝調(diào)試并運(yùn)行維護(hù)，在經(jīng)濟(jì)技術(shù)和方面比較后才能確定。目

44、前在我國(guó)斷路器的生產(chǎn)情況就是，等級(jí)在10KV220KV的電網(wǎng)通常選用少油斷路器。高壓斷路器是電力系統(tǒng)中最重要的開(kāi)關(guān)設(shè)備，它既可以在正常情況下接通或斷開(kāi)電路，又可以在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)迅速的自動(dòng)斷開(kāi)電路。斷開(kāi)電路時(shí)會(huì)在斷口處產(chǎn)生電弧，為此斷路器設(shè)有專門的滅弧裝置。220KV 側(cè)出線斷路器 出線一回，PN=50×4-15-30=135MW 發(fā)電機(jī)最大持續(xù)工作電流： Imax=1.05PN/(UNcos)=465A查附錄6，選擇SW6-220/1200型少油斷路器，固有分閘時(shí)間為0.04s短路計(jì)算時(shí)間 tk=2s由于tk >1s，不計(jì)非周期熱效應(yīng)，短路電流的熱效應(yīng)Qk 等于周期分量熱

45、效應(yīng)QpQk=（I”2+10I2tk/2+I2tk）tk/12=355.8 kA2s短路斷開(kāi)時(shí)間tk=tpr1+tin=0.1+0.04=0.14s>0.1s，故用I”校驗(yàn)INbr。沖擊電流：ish=1.8I”=35.73kA由下表可知所選設(shè)備符合要求表6-1斷路器、隔離開(kāi)關(guān)選擇結(jié)果表計(jì)算數(shù)據(jù)SW6-220/1200 少型斷路器GW6-220D/1000-50 型隔離開(kāi)關(guān)UsN220kVUN220kVUN220kVImax465AIN1200kAIN1000kAI”14.035kAINbr21kAish35.73kAINcl55kAQk355.8kA2sI2t×t1764kA2

46、sI2t×t1764kA2sish35.73kAies55kAies50kA斷路器的選擇： 1從表 6-1 中可知，UsN=UN=220kV，INImax符合高壓斷路器額定電壓和電流的選擇。 2開(kāi)斷電流選擇：從表6-1 中可知INbrI” 3.短路關(guān)合電流的選擇：從表6-1中可知INclish4.短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 從表6-1中知I2t×tQk iesish隔離開(kāi)關(guān)與斷路器相比，在額定電壓、電流的選擇及短路動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)的項(xiàng)目相同。但由于隔離開(kāi)關(guān)不用來(lái)接通和切除短路電流，故無(wú)需進(jìn)行開(kāi)斷電流和短路關(guān)合電流的校驗(yàn)。10kV 側(cè)出線斷路器PN=20WM發(fā)電機(jī)最大持續(xù)工作電流

47、：Imax=1.05PN/(UNcos)=1516kA查附錄6，選擇SN10-10/2000型少油斷路器，固有分閘時(shí)間為0.06s短路計(jì)算時(shí)間 tk=2.12s由于tk >1s，不計(jì)非周期熱效應(yīng)，短路電流的熱效應(yīng)Qk 等于周期分量熱效應(yīng)QpQk=（I”2+10I2tk/2+I2tk）tk/12=17.04 kA2s短路開(kāi)斷時(shí)間tk=tpr1+tin=0.1+0.06=0.16s>0.1s，故用I”校驗(yàn)INbr。沖擊電流：ish=1.8I”=11.25kA由下表可知所選設(shè)備符合要求表6-2斷路器、隔離開(kāi)關(guān)選擇結(jié)果表計(jì)算數(shù)據(jù)SW6-220/1200 少型斷路器GN2-10/2000型隔離開(kāi)關(guān)UN10kVUN10kVUN10kVImax1516AIN2000kAIN2000kAI”4.42kAINbr43.3kAish11.25kAINcl130kAQk17.04kA2sI2t