發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計

1、發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計作者：盧平摘要隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對電的需求也越來越大。電力工業(yè)是我國經(jīng)濟發(fā)展中最為重要的一種能源，主要是它可以方便、高效地轉(zhuǎn)換其它能源形式。電力工業(yè)作為一種先進的生產(chǎn)力，是國民經(jīng)濟發(fā)展中最重要的基礎(chǔ)能源產(chǎn)業(yè)。而火力發(fā)電是電力工業(yè)發(fā)展中的主力軍。截止2006年底，火電發(fā)電量達到48405萬千瓦，約占總?cè)萘康?7.82%。由此可見，火力發(fā)電在我國這個發(fā)展中國家的國民經(jīng)濟中的重要性。本次設(shè)計是針對2*300MW火力發(fā)電廠電氣部分的設(shè)計，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)。所以本次設(shè)計電氣部分主接線方案為一臺半斷路器接線。該設(shè)計主要從理論

2、上在電氣主接線設(shè)計、短路電流計算、電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布局、防雷設(shè)計、發(fā)電機、變壓器和母線的繼電保護等方面做詳盡的論述，同時，在保證設(shè)計可靠性的前提下，還要兼顧經(jīng)濟型和靈活性，通過計算論證火電廠實際設(shè)計的合理性與經(jīng)濟型。采用軟件繪制電氣圖和查閱相關(guān)書籍，進一步完善了設(shè)計。關(guān)鍵詞：電氣主接線；短路電流；配電裝置；電氣設(shè)備選擇AbstractAs China's economic development，the demand for electricity is growing。Electric power industry in China's economic devel

3、opment is one of the most important energy，mainly it can be easily and efficiently convert other forms of energy。As an advanced productivity in the electrical industry，is the most important foundation in the development of energy industry of the national economy。Thermal power is the main force in th

4、e development of the electric power industry。By the end of 2006, thermal power generating capacity reached 484.05 million-kilowatt，77.82% per cent of total capacity。Thus，thermal power generation in China，the importance of developing the national economy。This design is designed for electrical parts o

5、f the 2*300MW thermal power plant，main electrical connection is the primary part of the electric design of power plant and substation，constitute the main part of power system。 Design of main electrical connection scheme for one and a half circuit breaker connection。The design theory in the design of

6、 main electrical wiring，electrical equipment for short-circuit current calculations，selection and distribution equipment for lightning protection design，layouts，generators，transformers and relay protection of Busbar in elaborate on these，at the same time，ensure the reliability design of premise，also

7、 consider economic and flexibility through calculations justify the actual design of thermal power plant and cheap。Draw electrical diagrams software and check out books，further improved the design。Key words：main electrical wiring；short circuit current；distribution equipment；electrical equipment sele

8、ction目錄1原始資料介紹11.1原始資料分析11.2本次設(shè)計主要內(nèi)容12電氣主接線設(shè)計方案確定22.1電氣主接線設(shè)計原則與要求2電氣主接線設(shè)計原則2電氣主接線設(shè)計基本要求2大機組超高壓主接線的特殊要求42.2500KV電氣主接線的確定52.3主接線方案的確定72.4主變壓器的選擇9發(fā)電廠主變壓器的容量和臺數(shù)的確定9主變壓器型式的選擇9繞組容量和連接方式的選擇9電氣設(shè)備的選擇93廠用電設(shè)計113.1廠用負荷分類113.2廠用電接線基本要求113.3廠用電的電壓等級123.4廠用電系統(tǒng)中性點接地方式123.5廠用電源及其引接133.6備用電源數(shù)量153.7廠用變壓器的選擇15火電廠主要廠用電負

9、荷16廠用電負荷的計算方法18廠用變壓器的選擇20廠備用變壓器選擇213.8廠用電接線的確定244短路電流計算254.1短路電流計算的目的254.2短路電流計算的一般規(guī)定254.3短路電流計算步驟264.4電路元件參數(shù)計算274.5各點短路電流計算27d1點短路（500KV）28d2（發(fā)電機出口側(cè)）短路29d3點短路電流（廠用變壓器低壓側(cè)）計算：315電氣設(shè)備的配置355.1隔離開關(guān)的配置35隔離開關(guān)的作用35隔離開關(guān)的配置方案355.2電壓互感器的配置365.3電流互感器的配置365.4接地刀閘或接地器的配置375.5自動裝置的配置375.6繼電保護配置38發(fā)電機保護的配置38變壓器保護的配

10、置38廠用電源保護39發(fā)電機變壓器組及繼電保護39線路繼電保護40500KV線路保護配置方案416母線的選擇與校驗436.1母線導(dǎo)體型式的選擇436.2母線選擇和校驗條件43按持續(xù)工作電流選擇43按經(jīng)濟電流密度選擇43按短路穩(wěn)定校驗43按熱穩(wěn)定校驗446.3500KV母線選擇及校驗44按照最大持續(xù)工作電流選擇44熱穩(wěn)定校驗457電氣設(shè)備的選擇原則477.1電氣設(shè)備選擇的一般要求477.2電氣設(shè)備選校驗477.3斷路器與隔離開關(guān)的選擇與校驗487.4500KV電流互感器選擇487.5500KV電壓互感器選擇497.6廠用設(shè)備的選擇497.7避雷器的選擇497.8耦合電容器的選擇507.9高壓熔斷

11、器的選擇507.10高壓戶外支柱絕緣子的選擇518高壓配電裝置設(shè)計528.1高壓配電裝置設(shè)計原則528.2高壓配電裝置設(shè)計要求528.3配電裝置設(shè)計的基本步驟538.4500KV屋外配電裝置設(shè)計539過低保戶和接地559.1雷電過電壓的保護559.2直擊雷的保護范圍和保護措施55直擊雷的保護范圍55直擊雷保護的措施（裝避雷針）569.3避雷針（線）的裝設(shè)原則與接地裝置的要求56結(jié)論58參考文獻59致謝601 原始資料介紹1.1 原始資料分析2*300MW火電廠電氣部分設(shè)計原始資料1、類型：凝汽式火電廠。2、裝機容量：裝機2臺，總?cè)萘?00MW。3、環(huán)境條件：年最高氣溫+42，最低氣溫-8。對氣

12、象無特殊要求。4、廠用電率：按10%考慮。5、廠用負荷與系統(tǒng)連接情況：500KV電壓等級，架空線路2回與系統(tǒng)相連，當基準容量取為100MVA時，系統(tǒng)歸算至500KV側(cè)的電抗為0.018。1.2 本次設(shè)計主要內(nèi)容2*300MV火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計，著重講述了發(fā)電廠電氣主接線的最佳方案的選擇，廠用電接線方案的選擇，通過短路電流計算結(jié)果確定二次部分的繼電保護與自動裝置，以及屋外配電裝置的布置。具體設(shè)計內(nèi)容為：（1）確定發(fā)電廠電氣主接線的最佳方案；（2）確定發(fā)電廠廠用電接線的最佳方案；（3）短路電流計算；（4）確定發(fā)電廠電流互感器、電壓互感器、避雷器、避雷針、繼電保護及自動裝置的配置方案；（5）電氣

13、設(shè)備的選擇與校驗；（6）高壓配電裝置的設(shè)計；本次設(shè)計的電氣部分主要是關(guān)于一臺半斷路器典型的接線方案的確定和電器的布置方面進行闡述，并結(jié)合火電廠的實際情況和經(jīng)濟技術(shù)論證，從而得到最佳方案。2 電氣主接線設(shè)計方案確定2.1 電氣主接線設(shè)計原則與要求2.1.1 電氣主接線設(shè)計原則發(fā)電廠電氣主接線是電力系統(tǒng)的主要組成部分。它表明了發(fā)電機、變壓器、線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù)量和連接方式及可能的運行方式，從而完成發(fā)電、變電、輸配電的任務(wù)。它的設(shè)計直接關(guān)系這全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。由于電能生產(chǎn)的特點是：發(fā)電、變電、輸電和用電是

14、在同一時刻完成的，所以主接線設(shè)計的好壞，也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線的設(shè)計是一個綜合性問題，必須正確處理各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，合理確定主接線方案。2.1.2 電氣主接線設(shè)計基本要求電氣主接線設(shè)應(yīng)滿足可靠性，靈活性和經(jīng)濟性三項基本要求?，F(xiàn)對各項要求說明如下：1、可靠性供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個要求。在研究主接線時，應(yīng)全面地看待一下幾個問題:(1)可靠性的可觀衡量標準是運行實踐，估計一個主接線的可靠性時，應(yīng)充分考慮長期積累的運行經(jīng)驗。我國現(xiàn)行設(shè)計技術(shù)規(guī)程中的各項規(guī)定，就是對運行實踐實驗的總結(jié)。設(shè)計時應(yīng)予遵循。(2)主

15、接線的可靠性，是由其各組成元件（包括一次和二次設(shè)備）的可靠性的綜合。因此主接線設(shè)計，要同時考慮一次設(shè)備和二次設(shè)備的故障率及其對供電的影響。(3)可靠性并不是絕對的，同樣的主接線對某廠是可靠的，而對另一些廠則可能還不夠可靠。因此，評價可靠性時，不能脫離發(fā)電廠在系統(tǒng)中的地位和作用。衡量主接線運行可靠性的標志是：（1）斷路器檢修時，能否不影響供電。（2）線路、斷路器或母線故障時，以及母線檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。（3）發(fā)電廠、變電所全部停運的可能性。（4）對大機組超高壓情況下的電氣主接線，應(yīng)滿足可靠性準則的要求。1）對于單機容量在300MW及以上的發(fā)

16、電廠，可靠性準則初步建議如下：任何斷路器檢修、不得影響對用戶的供電；任何一進出線斷路器故障或拒動，不應(yīng)切除一臺以上機組和相應(yīng)的線路；任一臺斷路器檢修和另一臺斷路器故障或拒動相重合時，以及分段或母聯(lián)斷路器故障拒動時，都不應(yīng)切除兩臺以上機組和相應(yīng)線路；經(jīng)論證，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定和發(fā)電廠不致全停的條件下，允許切除兩臺以上300MW機組。2)對于330500KV變電所電氣主接線，可靠性準則為：任何斷路器檢修，不得影響對用戶的供電；任一臺斷路器檢修和另一臺斷路器故障或拒動重合時，不宜切除兩回以上超高壓線路；一段母線故障（或連接在母線上的進出線斷路器故障或拒動），宜將故障范圍限制到不超過整個母線的四分之一，當

17、分段或母聯(lián)斷路器故障時。其故障范圍宜限制到不超過整個母線的二分之一；經(jīng)過論證，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下，才允許故障范圍大于上述要求。通常定性分析和衡量主接線可靠性時，從以下幾方面考慮:斷路器檢修時，能否不影響供電；線路、斷路器或母線故障時以及母線或母線隔離開關(guān)檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，以及能否保證對一、二類符合的供電；發(fā)電廠或變電站全部停電的可能性；大型機組突然停運時，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響與后果等因素。在可靠性分析中，應(yīng)考慮瞬時故障、永久故障及檢修停電的影響。評估供電可靠性的主要指標有停電頻率、每次停電的持續(xù)時間及用戶在停電時的生產(chǎn)損失或電力企業(yè)在電力市場環(huán)境下通過輔助服

18、務(wù)市場獲得備用容量所付出的代價。2、靈活性電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性包括以下幾個方面：（1）操作的方便性。電氣主接線應(yīng)該在滿足可靠性的條件下，結(jié)線簡單，操作方便，盡可能地使操作步驟少，以便于運行人員掌握，不致在操作過程中出差錯。（2）調(diào)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）擴建的方便性。對將來要擴建的發(fā)電廠和變電站，其主接線必須具有擴建的方便性，尤其是火電廠和變電站，在設(shè)計主接線時應(yīng)留有發(fā)展擴建的

19、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，使改造工作量最少。3、經(jīng)濟性在設(shè)計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。通常設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性與經(jīng)濟性之間。通常設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟合理。經(jīng)濟性主要從以下幾方面考慮：（1）節(jié)省一次投資。主接線應(yīng)簡單清晰，并要適當采用限制短路電流的措施，以節(jié)省開關(guān)電器數(shù)量、選用價廉的電器或輕型電器，以便降低投資。（2）占地面積少。主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積少；同時

20、應(yīng)注意節(jié)約搬遷費用、安裝費用和外匯費用。對大容量發(fā)電廠或變電站，在可能和允許條件下，應(yīng)采取一次設(shè)計，分期投資、投建，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益。2.1.3 大機組超高壓主接線的特殊要求1、對于單機容量為300MW及以上的發(fā)電廠（1）任何斷路器檢修，不影響對系統(tǒng)的連續(xù)供電。（2）任何一進出線斷路器故障或拒動以及母線故障，不應(yīng)切除一臺以上機組和相應(yīng)的線路。任何一臺斷路器檢修和另一臺斷路器故障或拒動相重合，以及當母線分段或母線聯(lián)絡(luò)短路故障或拒動時，不應(yīng)該切除兩臺以上機組和相應(yīng)的線路。2、對于500KV發(fā)電廠（1）任何斷路器檢修，不影響對系統(tǒng)的連續(xù)供電。（2）除母聯(lián)及分段斷路器處，任何一臺斷路器檢修期間，又發(fā)生

21、另一臺斷路器故障或拒動，以及母線故障，不宜切除三回以上線路。2.2 500KV電氣主接線的確定500KV超高壓配電裝置主要采用雙母線四分段帶專用旁路母線和一臺半斷路器接線，300MW大機組一般都采用與雙繞組變壓器組成單元接線而不與三繞組變壓器組成單元接線，由于本發(fā)電廠只有一種升高的電壓等級，不需裝設(shè)聯(lián)絡(luò)變壓器。采用三繞組變壓器時，發(fā)電機出口要求裝設(shè)斷路器，但由于甚大的額定電流和短路電流，使得出口斷路器制造很困難，造價也甚高。以下是對兩種方案的確定和比較。方案一:500KV超高壓配電裝置接線的可靠性要求高，為限制故障范圍，當進出線為67回時，宜采用雙母線四分段帶旁路接線，并裝設(shè)兩臺母聯(lián)兼旁路斷路

22、器。如圖2.1所示：圖2.1 雙母線四分段帶專用旁路母線圖2.2 一臺半斷路器接線方案二：雙重接線的多環(huán)形行接線，是現(xiàn)代國內(nèi)大型電廠和變電站高壓配置廣泛采用的一種接線。500KV超一臺半斷路器接線是一種沒有多回路集結(jié)點，一個回路由兩臺斷路器供電的高壓配電裝置主要采用雙母線四分段帶專用旁路母線和一臺半斷路器接線。300MW大機組一般采用與雙繞組變壓器組成單元接線而不與三繞組變壓器組成單元接線由于本發(fā)電廠只有一種升高的電壓等級，不需裝設(shè)聯(lián)絡(luò)變壓器。一臺半斷路器接線是一種沒有多回路集結(jié)點，一個回路由兩臺斷路器供電的雙重接線的多環(huán)行接線，是現(xiàn)代國內(nèi)大型電廠和變電站高壓配置廣泛采用的一種接線，如圖2.2

23、所示：2.3 主接線方案的確定表2-1 一臺半斷路器接線與雙母線四分段帶旁路母線接線的技術(shù)經(jīng)濟比較要點項目一臺半斷路器接線雙母線四分段帶旁路母線接線可靠性在檢修和故障相重合的情況下，停運的回路不超過兩回1.一段母線故障，停運23個回路02.一段母線故障，合并分段或母聯(lián)斷路器拒動的雙重故障時，停運兩段母線，即46個回路。但這種情況幾率極少靈活性1.為多環(huán)行供電，調(diào)度靈活。但停運一個回路需操作兩臺斷路器，母線故障時，接線內(nèi)潮流變化大2.隔離開關(guān)只作為檢修電器，不作為操作電器，處理事故時，用斷路器操作，消除事故迅速。檢修斷路器時，不要要帶旁路操作1.為調(diào)整系統(tǒng)潮流，限制短路電流以及防止事故擴大等方面

24、的原因，有可能要求母線分列運行時，本接線比較靈活2.隔離開關(guān)要作為操作電源，當改變運行方式和吃力事故時，需進行倒閘操作，檢修斷路器要進行帶旁路操作 續(xù)表2-1經(jīng)濟性設(shè)備投資：9回及以上，一臺半斷路器接線較貴 8回路時，兩種接線相等 7回及以上，雙母線四分段帶旁路母線貴占地面積：1.當一臺半斷路器接線為常規(guī)三列式順序布置時，因一個間隔可以雙側(cè)出線，占地面積比雙母線四分段帶旁路母線可節(jié)約40%。當為交替布置或平環(huán)式或單列式布置時，兩種接線占地面積相近 2.當一臺半斷路器接線的常規(guī)布置，應(yīng)用于發(fā)電廠時，為避免縱向布置的大機組出線偏角不至過大，常需改變配電裝置布置形式，擴大占地面積30%-50%。雙母

25、線四分段帶旁路母線接線，則能適應(yīng)縱向布置大機組出線位置而不需擴大占地面積繼電保護及二次回路復(fù)雜性1.由于每個回路連接兩臺斷路器，一臺中間斷路器連接著兩個回路，保護接于兩組電流互感器的和電流，其電流互感器的二次回路，保護裝置的跳合閘出口等比較復(fù)雜2.應(yīng)用于發(fā)電廠時，發(fā)電機變壓器組與線路共用的中間短路器，只能在單元控制室控制，并在網(wǎng)絡(luò)控制室設(shè)相應(yīng)的斷路器信號，比較復(fù)雜1.分段的母線保護比較復(fù)雜，需有故障母線選擇元件，而當將回路從一段切換到另一段母線時，電流互感器二次回路需要切換。母線隔離開關(guān)的閉鎖回路及母聯(lián)兼旁路斷路器的保護，二次回路較復(fù)雜2.應(yīng)用與發(fā)電機變壓器利用一臺斷路器，只需在單元控制室控制

26、，與線路控制無關(guān)，比較簡單兩種接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性、繼電保護及二次回路復(fù)雜性并綜合原理資料，最終確定一臺半斷路器接線為電氣主接線的最佳方案。2.4 主變壓器的選擇2.4.1 發(fā)電廠主變壓器的容量和臺數(shù)的確定發(fā)電廠與主變壓器為單元接線，主變壓器的容量按下列條件中較大者選擇：（1）按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%的裕度。（2）按發(fā)電機的最大連續(xù)輸出容量扣除本機組廠用負荷、2.4.2 主變壓器型式的選擇（1）主變壓器采用三相或單相，主要考慮變壓器的制造條件，可靠性要求及運輸條件等因素。（2）對于單機容量為300MW，并直接升到500KV,宜選用三相變壓器。2.4.3 繞組

27、容量和連接方式的選擇（1）發(fā)電廠主變壓器繞組的數(shù)量對于300MW機組，其升壓變壓器一般不采用三繞組變壓器。因為在發(fā)電機回路及廠用分支回路均采用分相封閉母線，供電可靠性很高，而大電流的隔離開關(guān)發(fā)熱問題比較突出等等。（2）繞組連接方式變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。我國110KV及以上電壓，變壓器繞組都采用Y連接。2.4.4 電氣設(shè)備的選擇根據(jù)以上論述，最終確定發(fā)電機、主變壓器型號如下：1、發(fā)電機： 型號：QFS-300-2型 額定功率：300MW , x_d"=0.167 額定電壓：18KV 額定電流：11320A =0.85 額定轉(zhuǎn)速：3000r/min

28、2、主變壓器： 型號：SFP-360000/500 額定容量：360MVA 額定電壓：525/18KV 連接組別：YN,d11 P0=225KW 阻抗電壓%=1 3 廠用電設(shè)計3.1 廠用負荷分類按其負荷的重要性一般分以下四類：1、事故保安負荷在事故停機過程中及停機后的一段時間內(nèi)，仍應(yīng)保證電，否則可能引起主要設(shè)備損壞、重要的自動控制失靈或危及人身安全的負荷，稱為事故保安負荷。根據(jù)對電源要求的不同，又可分下列三種：（1）直流保安負荷。由蓄電池組供電，如發(fā)電機組的直流潤滑油泵等。（2）交流不停電保安負荷。一般由接于蓄電池組的逆變裝置供電，如實時控制用電子計算機。（3）允許短時停電的交流保安負荷。平

29、時由交流廠用電供電，失去廠用工作電源和備用電源時，交流保安電源應(yīng)自動投入，如220MW及以上機組的盤車電動機。類負荷短時（手動切換恢復(fù)供電所需的時間）的停電可能影響人參或設(shè)備安全，使生產(chǎn)停頓或發(fā)電量大量下降的負荷，如給水泵、凝結(jié)水泵。對類負荷，必須保證自啟動，并應(yīng)由2個獨立電源的母線供電，當一個電源失去后，另一電源應(yīng)立即自動投入。類負荷允許短時停電，但停電時間過長，有可能損壞設(shè)備或影響正常生產(chǎn)的負荷。如工業(yè)水泵、疏水泵等。對類負荷，應(yīng)由有2個獨立電源的母線供電，一般采用手動切換。類負荷長時間停電不會直接影響生產(chǎn)的負荷。如中央修配廠、實驗室等的用電設(shè)備。對類負荷，一般由1個電源供電。3.2 廠用

30、電接線基本要求廠用電接線除應(yīng)滿足正常運行的安全、可靠、靈活、經(jīng)濟、和檢修、維護方便等一般要求外，尚應(yīng)滿足下列特殊要求：（1）盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障影響范圍，并應(yīng)盡量避免引起全廠停電事故。（2）充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、起動等運行方式下的供電要求。切換操作簡便。（3）便于分期擴建或連續(xù)施工。對公用負荷的供電，要結(jié)合遠景規(guī)模統(tǒng)籌安排。3.3 廠用電的電壓等級廠用電的電壓等級是根據(jù)發(fā)電機額定電壓、廠用電動機的電壓和廠用電供電網(wǎng)絡(luò)等因素，相互配合，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟綜合比較確定的。為了簡化廠用電接線，且使運行維護方便，廠用電電壓等級不宜過多。在發(fā)電廠和變電站中，低壓廠用電壓常采用400V，高壓廠用電

31、壓有3、6、10KV等。為了正確選擇高壓廠用電的電壓等級，需進行技術(shù)經(jīng)濟論證。按發(fā)電機容量、電壓確定高壓廠用電壓等級容量在60MW及以下，發(fā)電機電壓為10.5KV，可采用3KV作為廠用高壓電壓。當容量在100300MW時，宜選用6KV作為廠用高壓電壓。當容量在300MW以上時，若技術(shù)經(jīng)濟合理，可采用兩種高壓廠用電壓，即3KV和10KV兩級電壓。通過考慮系統(tǒng)實際，單機容量為300MW的廠用電壓分為兩級，高壓為6KV,低壓為380V。3.4 廠用電系統(tǒng)中性點接地方式高壓廠用電系統(tǒng)中性點接地方式高壓（3、6、10KV）廠用電系統(tǒng)中性點接地方式的選擇，與接地電容電流的大小有關(guān)：當接地電容電流小于10A

32、時，可采用不接地方式，也可采用高電阻接地方式；當接地電容電流大于10A時，可采用經(jīng)消弧線圈或消弧線圈并聯(lián)高電阻的接地方式。一般發(fā)電廠的高壓廠用電系統(tǒng)多采用中性點經(jīng)高電阻接地方式。上述中性點接地方式的特點和適用范圍敘述如下：（1）中性點不接地方式。當高壓廠用電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，流過短路點的電流為電容性電流，且三相線電壓基本平衡。若單相接地電容電流小于10A時，允許繼續(xù)運行2h，為處理故障爭取了時間，若廠用電系統(tǒng)單相接地電容電流大于10A時，接地處的電弧不能自動熄滅，將產(chǎn)生較高的電弧接地過電壓（可達額定相電壓的3.55倍）并易發(fā)展成為多相短路，故接地保護應(yīng)動作于跳閘，中斷對廠用設(shè)備的供電。這

33、種中性點不接地方式曾廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電機組的高壓廠用電系統(tǒng)，今后仍會在接地電容電流小于10A的高壓廠用電系統(tǒng)中采用。（2）中性點經(jīng)高電阻接地方式。高壓廠用電系統(tǒng)的中性點經(jīng)過適當?shù)碾娮杞拥?，可以抑制單相接地故障時健全相的過電壓倍數(shù)不超過額定相電壓的2.6倍，避免故障擴大。常采用二次側(cè)接電阻的配電變壓器接地方式，無需設(shè)置大電阻器就可達到預(yù)期的目的。當發(fā)生單相接地故障時，短路點流過固定的電阻性電流，有利于饋線的零序保護動作。中性點經(jīng)高電阻接地方式適用于高壓廠用電系統(tǒng)接地電容電流小于10A，且為樂降低間歇性弧光接地過電壓水平和便于尋找接地故障的情況。（3）中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。在這種接地方式下，廠

34、用電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，中性點的位移電壓產(chǎn)生感性電流流過接地點，備嘗電容電流，將接地點的綜合電流限制到10A以下，達到自動熄弧。當機組的負荷變化時，需改變消弧線圈的分接頭以適應(yīng)廠用電系統(tǒng)電容電流的變化，但消弧線圈變比的變化又改變了接地點的電流值。為了保持接地故障電流不變，必須相應(yīng)地調(diào)節(jié)二次側(cè)的電阻，所以二次側(cè)電阻應(yīng)由與消弧線圈分接頭相匹配的調(diào)節(jié)分接頭。這一接地方式運行比較復(fù)雜，要增加接地設(shè)備投資，而且接地保護也比較復(fù)雜，適用于大機組高壓廠用電系統(tǒng)接地電容電流大于10A的情況。對于2*300MW發(fā)電廠廠用中性點接線方式為中性點經(jīng)高電阻接線方式，優(yōu)點：可防止阻尼諧振過電壓和間歇性電弧接地過電壓

35、，接地電流水平為10A以下，減小了地位升高，接地故障可以不立即切清楚，因此能帶單相接地故障相運行。3.5 廠用電源及其引接發(fā)電廠的廠用電源，必須供電可靠，且能滿足各種工作狀態(tài)的要求，除應(yīng)具有正常的工作電源外，還應(yīng)設(shè)置備用電源、啟動電源和事故保安電源。一般電廠中，都以啟動電源兼做備用電源。1、工作電源發(fā)電廠或變電站的廠用工作電源，是保證正常運行的基本電源。通常，工作電源不少于兩個?，F(xiàn)代發(fā)電廠，一般都投入系統(tǒng)并聯(lián)運行。若從發(fā)電機電壓回路通過廠用高壓變壓器（或電抗器）取得廠用高壓工作電源，即使發(fā)電機組全部停止運行，仍可從電力系統(tǒng)倒送電能給廠用電源。這種接線方式，供電可靠、操作簡單、調(diào)度方便、投資和運

36、行費用都比較省，常被廣泛采用。廠用高壓工作電源從發(fā)電機電壓回路的引接方式與主接線形式有密切聯(lián)系。當主接線具有發(fā)電機電壓母線時，則廠用工作電源（廠用變壓器或廠用電抗器）一般直接從母線上引接。當發(fā)電機和主變壓器為單元接線時，則廠用工作電源從主變壓器的低壓側(cè)引接。廠用分支上一般都應(yīng)裝設(shè)高壓斷路器。該斷路器應(yīng)按發(fā)電機機端短路進行選擇，其開端電流可能比發(fā)電機出口處斷路器的還要大，對大容量機組可能選不到合適的斷路器，可加裝電抗器或選低壓分裂繞組變壓器，以限制短路電流。如仍選不出時，對125MW以下機組，一般可在廠用分支上按額定電流裝設(shè)斷路器、隔離開關(guān)或連接片，此時若發(fā)生故障，應(yīng)立刻停機；對于200MW及以

37、上機組，廠用分支都采用分相封閉母線，故障率較小，可不裝斷路器和隔離開關(guān)，但應(yīng)有可拆連接點，以供檢修和調(diào)試用，這時，在變壓器低壓側(cè)務(wù)必裝設(shè)斷路器。參考火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計規(guī)定第2、4、5條：200MW及以上的機組，高壓廠用工作電源應(yīng)采用一臺分裂變壓器供給兩段高壓廠用母線；300MW及以上的機組采用兩種高壓廠用電壓時，應(yīng)采用兩臺3卷變壓器分別供給每一種高壓廠用電壓的2段母線。于是，考慮本廠實際情況，廠用工作電源在發(fā)電機出口引出一臺高壓廠用工作變壓器。1、備用電源和啟動電源廠用備用電源用于工作電源因事故或檢修而失電時替代工作電源，其后備作用。備用電源應(yīng)具有獨立性和足夠的供電容量，最好能與電力系統(tǒng)緊密

38、聯(lián)系，在全廠停電情況下仍能從系統(tǒng)取得廠用電源。啟動電源一般是指機組在啟動或停運過程中，工作電源不可能供電的工況下為該機組的廠用負荷提供電源。因此，啟動電源實質(zhì)上也是一個備用電源。我國目前對200MW以上大型發(fā)電機組，為了確保機組安全和廠用電的可靠才設(shè)置廠用啟動電源，且以啟動電源兼作事故備用電源，統(tǒng)稱啟動（備用）電源。備用電源的引接應(yīng)保證其獨立性，并且具有足夠的供電容量，以下是最常用的引接方式：（1）從發(fā)電機電壓母線的不同分段上，通過廠用備用變壓器（或電抗器）引接。（2）從發(fā)電廠聯(lián)絡(luò)變壓器的低壓繞組接線，但應(yīng)保證在機組全停情況下，能夠獲得足夠的電源容量。（3）從與電力系統(tǒng)聯(lián)系緊密、供電可靠的最低

39、一級電壓母線引接。這樣，有可能因采用變比較大的廠用高壓變壓器，增大高壓配電裝置的投資而致經(jīng)濟性較差，蛋可靠性較高。(4)當技術(shù)經(jīng)濟合理時，可由外部電網(wǎng)引接專用線路，經(jīng)過變壓器取得獨立的備用電源或啟動電源。備用電源有明備用和暗備用兩種方式。明備用方式，正如前面所述，設(shè)置專用的備用變壓器（或線路），經(jīng)常處于備用狀態(tài)（停運），當工作電源因故障斷開時，由備用電源自動投入裝置進行切換接通，代替工作電源，承擔全部廠用負荷。暗備用方式，不設(shè)專用的備用變壓器（或線路），而將每臺工作變壓器容量增大，相互備用，當其中任一臺廠用工作變壓器退出運行時，每臺變壓器只在半載下運行，投資較大，運行費用高。在大中型發(fā)電廠特別

40、是大型火電廠中，由于每臺機組爐的廠用負荷很大，為了不使每臺廠用變壓器的容量過大，一般均采取明備用方式，2、事故保安電源對300MW及以上的大容量機組，當廠用工作電源和備用電源都消失時，為確保在嚴重事故狀態(tài)下能安全停機，事故消除后又能及時恢復(fù)供電，應(yīng)設(shè)置事故保安電源，以保證事故保安負荷，如潤滑油泵、密封油泵、熱工儀表及自動裝置、盤車裝置、頂軸油泵、事故照明和計算機等設(shè)施的連續(xù)供電。事故保安電源必須使一種獨立而十分可靠的電源，通常采用快速自動程序啟動的柴油發(fā)電機組、蓄電池組以及逆變器將直流變?yōu)榻涣髯鳛榻涣魇鹿时０搽娫?。?00MW及以上機組還應(yīng)由附近110KV及以上的變電站或發(fā)電廠引入獨立可靠專用

41、線路，作為事故備用保安電源。3.6 備用電源數(shù)量參照電力工程電氣設(shè)計手冊-電氣一次部分P88表3-8可知：高壓廠用備用電源應(yīng)滿足當高壓廠用起動變壓器檢修時，不影響機組起停。對200-300MW的機組，高壓廠用備用電源應(yīng)按3臺機組及以下設(shè)一個。超過3臺，每兩臺機組設(shè)一臺起動/備用電源。根據(jù)本廠特點，備用電源引自當?shù)?20KV變電所，選擇一臺備用變壓器。3.7 廠用變壓器的選擇廠用變壓器的選擇主要考慮廠用高壓工作變壓器和啟動備用變壓器的選擇，其選擇內(nèi)容包括變壓器的臺數(shù)、型式、額定電壓、容量和阻抗。為了正確選擇廠用變壓器容量，首先應(yīng)對廠用主要用電設(shè)備的容量、數(shù)量及其運行方式有所了解，并予以分類和統(tǒng)計

42、，最后確定廠用變壓器容量。3.7.1 火電廠主要廠用電負荷火電廠的廠用電負荷包括全廠機、爐、電、燃運等的用電設(shè)備，面廣量大，且隨各廠機爐類型、容量、燃料種類、供水條件等而差異較大。例如：高溫高壓電廠比同容量的中溫中亞電廠的給水泵容量大；大容量機組的輔助設(shè)備比中、小型機組要多且功率大；開式循環(huán)冷卻方式比閉式冷卻方式的耗電量要??；各種燃料的發(fā)熱量不同，需要的風(fēng)量不同，風(fēng)機容量也不同，同時除灰設(shè)備也不盡一樣；若電廠采用汽動給水泵則可大大減小廠用變壓器容量等。一般廠用變壓器連接在廠用母線段上，而用電設(shè)備由母線引接。為了正確選擇廠用變壓器容量，不但要統(tǒng)計變壓器連接的分段母線上實際所接電動機的臺數(shù)和容量，

43、還要考慮它們是經(jīng)常工作的還是備用的。是連續(xù)運行的還是斷續(xù)運行的。為了計及這些不同的情況，選出既能滿足負荷要求又不致容量過大的變壓器，所以又提出按使用時間對負荷運行方式進行分類：經(jīng)常每天都要使用的負荷（電動機）；不經(jīng)常只在檢修、事故或機爐啟停期間使用的負荷（電動機）；連續(xù)每次連續(xù)運轉(zhuǎn)2h以上的負荷；斷續(xù)每次使用從帶負荷到空載或停止，反復(fù)周期性地工作，其每一周期不超過10min的負荷；上述“經(jīng)?！焙汀安唤?jīng)常”主要用來表征該類設(shè)備電動機的使用機會。而“連續(xù)”、“短時”和“斷續(xù)”則用來區(qū)分該類設(shè)備每次使用時間的長短。表3-1 火電廠主要廠用電負荷及其類別分類名稱負荷類別運行方式備注鍋爐負荷引風(fēng)機送風(fēng)機

44、排粉機磨煤機給煤機給粉機或或或經(jīng)常、連續(xù)用于送粉時為無煤粉倉時為無煤粉倉時為汽輪機負荷射水泵凝結(jié)水泵循環(huán)水泵給水泵備用給水泵經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)不經(jīng)常、連續(xù)用汽動給水泵就無給水泵項電氣及公共負荷充電機浮充點裝置空壓機空壓器冷卻器通信電源不經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)事故保安負荷盤車電動機頂軸油泵交流潤滑油泵浮充電裝置機爐自控電源保安保安保安保安保安不經(jīng)常、連續(xù)不經(jīng)常、短時不經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)輸煤負荷輸煤皮帶碎煤機電氣除塵器經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)出灰負荷灰漿泵碎渣機電氣除塵器經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)續(xù)表3-1廠外水工負荷中央循環(huán)

45、水泵消防水泵生活水泵冷卻塔通風(fēng)機或經(jīng)常、連續(xù)不經(jīng)常、短時、經(jīng)常、短時經(jīng)常、短時與工業(yè)水泵合用時生活水泵負荷類別為輔助車間負荷化學(xué)水處理室中央修配間電氣試驗室起重機械或經(jīng)常（短時）、連續(xù)經(jīng)常、連續(xù)不經(jīng)常、短時不經(jīng)常、斷續(xù)大于300MW機組時，化學(xué)水處理室負荷類別為注：表現(xiàn)類廠用負荷，表示類廠用負荷，表示類廠用負荷，保安表示保安廠用負荷3.7.2 廠用電負荷的計算方法(1) 換算系數(shù)法廠用電負荷的計算方法常采用換算系數(shù)法，按下式計算 (3-1) (3-2)式中 廠用母線上的計算負荷，KVA; 電動機的計算功率，KW; 換算系數(shù)，可取表32所列的數(shù)值；同時系數(shù)；負荷率;效率；功率因數(shù)；表32 換算系

46、數(shù)機組容量（MW）125200給水泵循環(huán)水泵電動機1.01.0凝結(jié)水泵電動機0.81.0電動機的計算功率，應(yīng)根據(jù)負荷的運行方式及特點確定。1）對經(jīng)常、連續(xù)運行的設(shè)備和連續(xù)而不經(jīng)常運行的設(shè)備。即連續(xù)運行的電動機均應(yīng)全部計入，按下式計算： (3-3)式中 電動機額定功率。KW2）對經(jīng)常短時及經(jīng)常斷續(xù)運行的電動機應(yīng)按下式計算：(3-4)3)對不經(jīng)常短時及不經(jīng)常斷續(xù)運行的設(shè)備，一般可不予計算： (3-5)這類負荷如行車、電焊機等。在選擇變壓器容量時由于留有裕度，同時亦考慮到變壓器具有較大的過載能力，所以該類負荷可以不予計入。但是。若經(jīng)電抗器供電時，因電抗器一般為空氣自然冷卻，過載能力很小，這些設(shè)備的負

47、荷均應(yīng)全部計算在內(nèi)。4）對中央修配廠的用電負荷，通常按下式計算： (3-6)式中 全部電動機額定功率總和，KW; 其中最大5臺電動機的額定功率總和，KW。5）煤場機械負荷重，對大型機械應(yīng)根據(jù)機械工作情況具體分析確定。對中、小型機械，則按下式計算： (3-7)翻斗機 (3-8) 輪斗機 (3-10)式中 其中最大3臺電動機的額定功率之和，KW。6)對照明負荷計算式為： (3-11)式中 需要系數(shù)，一般取0.81.0； 安裝系數(shù)，KW。（1） 軸功率法 廠用電負荷可用軸功率法進行計算。軸功率法的算式為： （3-12）式中 同時率，新建電廠取0.9，擴建電廠取0.95； 最大運行軸功率，KW； 對應(yīng)

48、于軸功率的電動機效率； 對應(yīng)于軸功率的電動機功率因； 廠用低壓計算負荷之和，KVA。3.7.3 廠用變壓器的選擇1、額定電壓廠用變壓器的額定電壓應(yīng)根據(jù)廠用電系統(tǒng)的電壓等級和電源引接處的電壓確定，變壓器一、二次額定電壓必須與引接電源電壓和廠用網(wǎng)絡(luò)電壓相一致。1、 工作變壓器的臺數(shù)和型式工作變壓器的臺數(shù)和型式主要與廠用高壓母線的段數(shù)有關(guān)，而母線的段數(shù)又與廠用高壓母線的電壓等級有關(guān)。當只有6KV一種電壓等級時，一般分兩段；當10KV和3KV電壓等級同時存在時，則分四段（10KV兩段和3KV兩段）。當只有6KV一種電壓等級時，廠用高壓工作變壓器可選用1臺全容量的分裂繞組變壓器，兩個分裂支路分別供兩段母

49、線；或選用2臺50%容量的雙繞組變壓器，分別供兩段母線。如出現(xiàn)10KV和3KV兩種電壓等級時，廠用高壓工作變壓器可選用2臺50%容量的三繞組變壓器，分別供四段母線。3、廠用變壓器的容量廠用變壓器的容量必須滿足廠用電負荷從電源獲得足夠的功率。因此，對廠用高壓工作變壓器的容量應(yīng)按廠用高壓計算負荷的110%與廠用電低壓計算負荷之和進行選擇；而廠用低壓工作變壓器的容量應(yīng)留有10%左右的裕度。（1）廠用高壓工作變壓器容量。當為雙繞組變壓器時按下式選擇容量 （3-13）式中 廠用電高壓計算負荷之和； 廠用電低壓計算負荷之和。當選用分裂繞組變壓器時，其各繞組容量應(yīng)滿足：高壓繞組 （3-14）分裂繞組 （3-

50、15） （3-16）式中 廠用變壓器高壓繞組容量，KVA； 廠用變壓器分裂繞組容量，KVA； 廠用變壓器分裂繞組計算負荷，KVA， 分裂繞組兩分支重復(fù)計算負荷，KVA。（2）廠用高壓備用變壓器容量。廠用高壓備用變壓器或啟動變壓器應(yīng)與最大一臺廠用高壓工作變壓器的容量相同；廠用低壓備用變壓器的容量應(yīng)與最大一臺廠用低壓工作變壓器容量相同。（3）廠用低壓工作變壓器容量?？砂聪率竭x擇變壓器容量 （3-17）式中 廠用低壓工作變壓器容量，KVA； 變壓器溫度修正系數(shù)。一般對裝于屋外或由屋外進風(fēng)小間內(nèi)的變壓器，可取=1，但宜將小間進出風(fēng)溫差控制在10以內(nèi)；對由主廠房進風(fēng)小間內(nèi)的變壓器，當溫度變化較大時，隨地

51、區(qū)而異，應(yīng)當考慮溫度進行修正。廠用變壓器容量的選擇，除了考慮所接負荷的因素外，還應(yīng)考慮：電動機自啟動時的電壓降；變壓器低壓側(cè)短路容量；留有一定的備用裕度。4、廠用變壓器的阻抗變壓器的阻抗是廠用工作變壓器的一項重要指標。廠用工作變壓器的阻抗要求比一般動力變壓器的阻抗大，這是因為要限制變壓器低壓側(cè)的短路容量，否則將影響到開關(guān)設(shè)備的選擇，一般要求阻抗應(yīng)大于10%；但是阻抗過大又將影響廠用電動機的自啟動。廠用工作變壓器如果選用分裂繞組變壓器，則能在一定程度上緩解上述矛盾，因為分裂繞組變壓器在正常工作時具有較小阻抗，而分裂繞組出口短路時則具有較大的阻抗。對于500KV大機組采用分裂繞組，查電力工程電氣設(shè)

52、備手冊得：變壓器型號：SFF7-40000/20；額定容量：40/20/2 電壓： 抗電壓：15.3%3.7.4 廠備用變壓器選擇考慮到升高電壓母線電壓變化大，啟動備用變壓器采用帶負荷調(diào)節(jié)變壓器，以保證廠用電安全經(jīng)濟地運行。此外，高壓廠用備用變壓器或啟動備用變壓器的容量應(yīng)與最大一臺高壓廠用變壓器的容量相同，當起動備用變壓器帶有公用負荷時，其容量還應(yīng)滿足最大一臺高壓廠用工作變壓器的要求，為了廠用電的安全把附近電網(wǎng)220KV作為備用電源，并考慮該啟動備用變壓器的檢修要求，查電力工程電氣設(shè)備手冊得：型號額定容量（KVA）額定電壓（KV）阻抗電壓（%）分裂系數(shù)高壓低壓全穿越半穿越SFPSZ1-40000/22040000/2*200022012.0221.753.238表3-2 廠用負荷計算及廠用高壓變壓器容量選擇設(shè)備名稱額定容量（KW）廠用高壓變壓器重復(fù)容量（KW）1A段1B段臺數(shù)容量（KW）臺數(shù)容量（KW）引風(fēng)機送風(fēng)機一次風(fēng)機排粉機磨粉機凝結(jié)水泵主汽機調(diào)速油泵碎煤機噴射水機1號皮帶機4號皮帶機22401000