火電廠125MW機組電氣設計

1、緒 論在高速發(fā)展的現代社會中，電力工業(yè)在國民經濟中的作用已為人所共知，不僅全面的影響國民經濟及其它部門的發(fā)展，同時也極大地影響人民的物質和文化生活水平的提高，影響整個社會的進步。火電廠是電力系統(tǒng)的重要組成部分，擔負著電能生產和電能轉換、重新分配的重要任務，對電網的安全和經濟運行起著舉足輕重的作用?；痣姀S是接受電能、變換電壓和分配電能的，實現電能的遠距離輸送，將電能分配到用戶，將發(fā)電機電壓進行多次變換，由電力變壓器、配電裝置和二次裝置構成。按火電廠的性質和任務不同，分為去區(qū)域火電廠和地方火電廠。按地位和作用不同分為樞紐火電廠、地區(qū)火電廠和用戶火電廠。隨著國民經濟的持續(xù)發(fā)展，人民的生活質量和生活水

2、平不斷提高家用電器越來越多的進入千家萬戶，人們對用電質量的要求越來越高。并且電力系統(tǒng)的發(fā)展電網結構越來越復雜。需準確掌握電網和火電廠的運行情況。并逐步采用無人值班管理模式。傳統(tǒng)火電廠一般都采用常規(guī)設備。同時實現火電廠綜合自動化是全面提高火電廠的技術水平和管理水平的重要目標。本次設計的為110kV火電廠，主要是一次部分有火電廠總體分析和負荷分析、火電廠主變壓器的選擇、電氣主接線設計、短路電流計算、電氣設備選擇、配電裝置及電氣總平面布置設計。電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設計的首要部分，也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關，

3、并且對電氣設備選擇，配電裝置布置的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關系，全面分析有關影響因素，通過技術經濟比較，合理確定主接線方案。1. 主接線的設計原則（1）在電力系統(tǒng)的地位和作用（2）考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模（3）考慮負荷的重要性分級和出線回路多少對主接線的影響（4）考慮主變臺數對主接線的影響（5）考慮備用量的有無和大小對主接線的影響2. 接線設計的基本要求（1）可靠性（2）靈活性主接線的靈活性有以下幾方面的要求:調度要求：可靈活的投入和切除變壓器、線路。調配電源和負荷，能夠滿足系統(tǒng)在運行方式下，檢修方式下特別方式下的調度要求。檢修要求：可方便的停運斷路器，母線及其繼電器保護設

4、備進行安全檢修，且不致影響對用戶的供電。擴建要求：可容易的從初期過渡到終期接線使在擴建時，無論一次和二次設備改造量最小。（3）經濟性經濟性主要是投資高，占地面積小，能量損失小。3. 廠用電氣設備簡述為滿足生產需要，發(fā)電廠中安裝有各種電氣設備。通常把生產和分配電能的設備，如發(fā)電機、變壓器和斷路器等稱為一次設備。它們包括：（1）生產和轉換電能的設備 如發(fā)電機將機械能轉換成電能，電動機將電能轉換成機械能，變壓器將電壓升高或降低，以滿足輸配電需要。這些都是發(fā)電廠中最主要的設備。（2）接通或斷開電路的開關電器 例如：斷路器、隔離開關、熔斷器、接觸器之類，它們用語正?；蚴鹿蕰r，將電路閉合或斷開。（3）限制

5、故障電流和防御過電壓的電器 例如：限制短路電流的電抗器和防御過電壓的避雷器等。（4）接地裝置 無論是電力系統(tǒng)中性點的工作接地或是保護人身安全的保護接地，均同埋入地中的接地裝置相連。（5）載流導體 如裸導體、電纜等，它們按設計的要求，將有關電氣設備連接起來。另外，還有一些設備是對上述一次設備進行測量、控制、監(jiān)視和保護用的，故稱為二次設備。它們包括：（1）儀用互感器 如電壓互感器和電流互感器，可將電路中的電壓或電流降至較低值，供給儀表和保護裝置使用。（2）測量表計 如電壓表、電流表、功率因數表等，用于測量電路中的參量值。（3）繼電保護及自動裝置 這些裝置能迅速反應不正常情況并進行監(jiān)控和調節(jié)，例如：

6、作用于斷路器跳閘，將故障切除。（4）直流電源設備 包括直流發(fā)電機組、蓄電池等，供給保護和事故照明的直流用電。本次設計的主要目的和任務是：通過設計樹立工程觀點，掌握發(fā)電廠設計的方法，并在分析、計算和解決實際工程等方面得到訓練，為今后從事設計、運行和科研工作，奠定必需的理論基礎。第1 章 發(fā)電廠的總體分析1.1 電力系統(tǒng)發(fā)展建設大型礦口電廠，搞好煤、電、運平衡。目前，我國一次能源主要是煤炭，火電仍為主要電源。煤炭產地主要在山西、內蒙古、河南等省，為了變輸煤為輸電，把建設大型礦口電廠和港口電廠作為電廠建設的重點。政企分開，省為實體，聯(lián)合電網，統(tǒng)一調度，集資辦電，為了適應社會主義市場經濟和社會化大生產

7、的需要，我國在原有電力系統(tǒng)的基礎上，已成立了華北、東北、華東、華中、西北等電力集團，遵循社會主義市場經濟的準則，形成電力市場，互相調劑、共同發(fā)展。因地制宜，多能互補，綜合利用，講究效益。在邊遠農村和沿海島嶼，因地制宜建設小水電、風力發(fā)電、地熱發(fā)電和太陽能發(fā)電以解決無電、缺電地區(qū)的用電問題，重視和做好農村電氣化建設。節(jié)約能源，降低消耗。減少自身消耗，降低煤耗和水耗、廠用電和線損，發(fā)展熱電聯(lián)產。新建電廠應采用高參數、高效率的大機組。重視環(huán)境保護，積極防止對環(huán)境的污染。發(fā)展能源應與環(huán)境保護相協(xié)調。積極貫徹“預防為主，綜合治理”的方針，合理布局,合理利用資源。新建和擴建電力項目，要達到國家或地方制定的

8、污染物排放標準。我國電力工業(yè)自動化水平正在逐年提高。20萬KW及以上大型機組已采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，許多變電所已裝設微機綜合自動化系統(tǒng)，有些已實現無人值班，電力系統(tǒng)已實現調度自動化。迄今，我國電力工業(yè)已進入了大機組、大電廠、大電力系統(tǒng)、高自動化的新階段。1.2 對電力系統(tǒng)的基本要求1.2.1 系統(tǒng)運行的特點(1) 電能生產、輸送和使用的同時性現階段，電能還不能大量廉價的儲存，發(fā)、輸、變、配及用電是在同一瞬間進行的，每時每刻的發(fā)電量取決于同一時刻的用戶用電量和輸送過程的損耗，其中的任一環(huán)節(jié)出現故障，都會影響電力系統(tǒng)的運行。(2) 生產及人們的生活密切相關性由于電能和其他能源之間轉換方便，宜于大量生

9、產、集中管理、遠距離輸送、自動控制等，因此使用電能較其它能源有顯著優(yōu)點，所以廣泛使用電能。電能供應不足或中斷，將直接影響各類生產和人民的正常生活，甚至危及人身和設備的安全，造成十分嚴重的后果。(3) 過渡過程的瞬時性發(fā)電機、變壓器、電力線路、電動機等元件的投入或退出都在瞬間完成。電能輸送所需的時間僅為千分之幾或萬分之幾秒。電力系統(tǒng)從一種運行方式過渡到另一種運行方式的過渡過程更是非常短促。因此，正常運行和故障情況所進行的調整和切換工作，要求非常迅速。電力系統(tǒng)運行必須采用自動化程度高、又能迅速而準確動作的繼電器保護及自動裝置和自動檢測設備。1.2.2 對電力系統(tǒng)的基本要求(1) 滿足用電需求滿足國

10、民經濟各部門及人民生活不斷增長的用電需求，保障供給是電力部門的重要任務。電力工業(yè)的發(fā)展迅速，應超前于其他部門的發(fā)展速度，起到先行作用，應該竭力避免由于缺電而使工業(yè)企業(yè)不能充分發(fā)揮其生產能力的情況，應盡量滿足用戶的用電需要。(2) 電力生產應遵循安全第一，預防為主的原則這就要求加強電力系統(tǒng)各元件和設備的管理，經常進行監(jiān)視，維護，并定期更新設備，使設備處于完好的運行狀態(tài)；提高工作人員的素質，嚴格執(zhí)行各種規(guī)章制度，不斷提高運行水平，防止事故的發(fā)生。一旦發(fā)生事故，應迅速妥善處理，防止事故的擴大，做到迅速恢復供電。因為，供電中斷會使工農業(yè)生產停頓，人們生活秩序混亂，對某些用戶會造成產品報廢、設備損壞及危

11、及人身安全等嚴重后果。突然停電給國民經濟造成的損失遠遠超過電網本身的損失。因此，要確保安全可靠供電。電力系統(tǒng)中發(fā)生的事故是導致供電中斷的主要原因，但是要杜絕事故的發(fā)生非常困難。由于各種用戶對供電的要求不同，我們可以按負荷的重要程度將其分為三類，以此決定保證供電的順序和接線方式。一類負荷中斷供電將造成人身事故和重大設備損壞，且難以修復，給國民經濟帶來重大損失。由于一類負荷重要，在正常運行和故障情況之下，系統(tǒng)接線方式必須有足夠的可靠性和靈活性，保證對 用戶的連續(xù)供電。一類負荷要求有兩個以上的獨立電源供電，電源間應能自動切換，以便在任一電源發(fā)生故障時，對這類用戶的供電不至中斷。二類負荷中斷供電將造成

12、大量減產和廢品，以至損壞設備，在經濟上造成重要損失。二類負荷需要雙回線路供電。但是當雙回線路有困難時，允許有一回專用線路供電。三類負荷不屬于一類、二類負荷的用戶均屬于三類負荷。三類負荷對供電沒有特殊要求，允許長時間停電，可用單回線路供電，但是也不能隨意停電。(3) 保證電能質量電能的質量指標主要是電壓、頻率和波形等變化不得超出允許范圍。電壓容許變化的范圍是額定電壓的±5%；頻率的允許偏差為50±（0.20.5）Hz；波形應該是正弦波形，波形的畸變率非常小。電能質量合格，用電設備能正常并且具有最佳的技術經濟效果；如果變動范圍超過允許值，雖然還沒有中斷供電，但是已經嚴重影響到產

13、品的質量和數量，甚至會造成人身和設備故障，同時對電力系統(tǒng)本身的運行也有危險。因此，必須通過調頻及調壓措施來保證頻率和電壓的穩(wěn)定。(4) 保證電力系統(tǒng)運行的經濟性電能產生的規(guī)模很大。在其生產、輸送和分配過程中，本身消耗的能源占國民經濟能源中的比例相當大，因此，最大限度的降低每1KW/h電能所消耗的能源和降低輸送、分配電能過程中的損耗，是電力部門一項極其重要的任務。電能成本的降低不僅意味著能源的節(jié)省，還將降低各用電部門的成本，對整個國民經濟帶來很大的好處。現在最廣泛的做法是實行電力系統(tǒng)的經濟運行。按照最優(yōu)化原則分配發(fā)電廠、發(fā)電機組之間的發(fā)電出力及輸電和配電路徑，充分利用水力資源，盡可能采取節(jié)能降耗

14、措施，力爭取得整個現在電力系統(tǒng)最大的、綜合的經濟效益。應當指出，以上要求是相互關聯(lián)的。而且常是相互矛盾，相互制約的。因此，要綜合考慮，滿足任何一項要求時，必須兼顧其它要求。1.3 發(fā)電廠類型發(fā)電廠是把各種天然能源，如煤炭、水能、核能等轉換成電能的工廠。電能一般還要由變電所升壓，經高壓輸電線路送出，再由變電所降壓才能供給用戶使用。下面簡要介紹發(fā)電廠類型。(1) 火力發(fā)電廠這是指用煤（包括用油和天然氣）為燃料的發(fā)電廠?；鹆Πl(fā)電廠的原動機，大都為氣輪機，也有個別地方采用柴油機和燃氣輪機?；鹆Πl(fā)電廠又可分為：凝汽式火電廠 鍋爐產生蒸汽，送到汽輪機，帶動發(fā)電機發(fā)出電能。已作過功的蒸汽，排入凝汽器中冷卻成

15、水，又重新送回鍋爐。在凝汽器中，大量的熱量被循環(huán)水帶走，所以凝汽式火電廠的效率較低，只有30% 40%。凝汽式火電廠，通常簡稱火電廠。熱電廠 熱電廠與凝汽式火電廠不同之處在于：汽輪機中一部分作過功的蒸汽，從中間段抽出供給熱用戶，或經熱交換將水加熱后，再把熱水供給用戶。這樣，可減少被循環(huán)水帶走的熱量損失，現代熱電廠的效率高達60% 70%。(2) 水力發(fā)電廠水力發(fā)電廠把水的位能和動能轉變成電能，通常簡稱水電廠或水電站。根據水利樞紐布置的不同，水電廠又可分為堤壩式、引水式等。(3) 核電廠核電廠是利用核裂變能轉化為熱能，再按火電廠的發(fā)電方式，將熱能轉換為電能，它的原子核反應堆相當于鍋爐。(4) 其

16、它發(fā)電方式利用其它一次能源發(fā)電的，尚有風力發(fā)電、潮汐發(fā)電、地熱發(fā)電、太陽能發(fā)電等。此外，還有直接將熱能轉換成電能的磁、流體發(fā)電等。第2章 電氣主接線的設計2.1電氣主接線的設計原則發(fā)電廠電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。它表明了發(fā)電機、變壓器、線路和斷路器等電氣設備的數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。它的設計，直接關系著全廠電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經濟運行。由于電能生產的特點是：發(fā)電、變電、輸電和用電是在同一時刻完成的，所以主接線設計的好壞，也影響到工農業(yè)生產和人民生活。因此，主接線的設計

17、是一個綜合性的問題，必須要以設計任務書為依據，以國家的經濟建設方針、政策、技術規(guī)定、標準為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠、調度靈活、滿足各項技術要求的前提下、兼顧運行、維護方便，盡可能的節(jié)省投資，就近取材，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經濟、美觀的原則。同時必須在滿足國家有關技術經濟政策的前提下，力爭使其技術先進、經濟合理、安全可靠。設計主接線的基本要求是：1. 可靠性 供電可靠性是電力生產和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個要求。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、斷路器或母線檢修時，停運出線回路數的多少和停

18、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，應滿足可靠性準則的要求。2. 靈活性（1）調度靈活，操作簡便：應能靈活地投入某些機組、變壓器或線路，調配電源和負荷，能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調度要求。（2）檢修安全：應能方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不影響電力網的正常運行及對用戶的供電。3. 經濟性（1）投資省：主接線應簡單清晰，控制、保護方式不過于復雜，適當限制斷路器電流。（2）占地面積?。弘姎庵鹘泳€設計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件。（3）電能損耗少：經濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和臺數

19、，避免兩次變壓而增加電能損失。2.2 基本接線的適應范圍大型發(fā)電廠（總容量1000MW及以上，單機容量200MW以上），一般距負荷中心較遠，電能需用較高壓輸送，故宜采用簡單可靠的單元接線方式，直接接入高壓或超高壓系統(tǒng)。中型發(fā)電廠（總容量200MW 1000MW、單機容量50 200MW）和小型發(fā)電廠（總容量200MW以下、單機50MW以下），一般靠近負荷中心，常帶有6 10KV電壓級的近區(qū)負荷，同時升壓送往較遠用戶或與系統(tǒng)連接。發(fā)電機電壓超過10KV時，一般不設機壓母線而以升高電壓直接供電。對于6 220KV電壓配電裝置的接線，一般分為兩大類：其一為母線類，包括單母線、單母線分段、雙母線、雙母

20、線分段和增設旁路母線的接線；其二為無母線類，包括單元接線、橋形接線和多角形接線等。對于330 500KV超高壓配電裝置接線，首先要滿足可靠性準則的要求。常用的接線有：3 5角形接線、一臺半斷路器接線、雙母線多分段接線、變壓器母線接線、環(huán)形母線多分段接線及斷路器接線。電氣主接線的方式主要有以下幾種：1. 單母線接線：優(yōu)點：接線簡單清晰、設備少、操作方便、便于擴建和釆用成套配電裝置。缺點：不夠靈活、可靠，任一元件（母級及母線隔離開關等）故障或檢修，均 需使整配電裝置停電。單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短停電。在用隔離開關將故障的母線段分開后，才能恢復非故障段的供電。適用范

21、圍：（1）610KV配電裝置的出線回路數不超過5回（2）3563KV配電裝置的出線回路數不超過3回（3）110220KV配電裝置的出線回路數不超過2回2. 單母線分段接線優(yōu)點：（1）用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回報路，有兩個電源供電。（2）當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點：（1）當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該母線的回路都要在檢修期間內停電。（2）當出線為回路時，常使架空線路出現交叉跨躍適用范圍:（1）610KV配電裝置的出線回路數不超過6回及以上時（2）3563KV配電裝置的出線回路數不超過4-

22、8（3）110220KV配電裝置的出線回路數不超過3-4回3. 雙母線接線優(yōu)點：（1）供電可靠（2）調度靈活（3）擴建方便（4）便于試驗缺點：（1）增加一組母線和使用每回路就需增加一組母線隔離開關。（2）當母線故障需檢修時，隔離開關作為倒換操作電器，容易誤操作適用范圍：（1）610KV配電裝置，當短路電流較大，出線需要帶電抗器時。（2）3563KV配電裝置，當出線回路數超過8回時其連接的電源較多，負荷較大時。（3）110220KV配電裝置，在系統(tǒng)中處重要地位，出線回路數為4回及以上時。4. 雙母線分段接線當220KV進出線回路較多時，雙母線需要分段，分段的原則為：（1）當進出線回路數為1014

23、時，在每一級母線上用斷路器分段（2）當進出線回路數為15回及以上時，兩組母線均用斷路器分段。（3）在雙母線分段接線中，均裝設兩臺母聯(lián)兼旁路斷路器。（4）為了限制220KV母線短路電流系統(tǒng)解列運行的需要，可根據需要將母線分段。35110kV線路為兩回及以下時，宜采用橋形、線路變壓器組成或線路分支接線。超過兩回時，宜采用擴大橋形、單母線或單母分段的接線。3563kV線路為8回及以上時，亦可采用雙母線接線。110kV線路為6回及以上時，宜采用雙母線接線。在采用單母線、單母線分段或雙母線的35110kV主接線中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。當有旁路母線時，首先宜采用分段斷路器或母聯(lián)斷路器

24、兼作旁路斷路器的接線。當110kV線路為6回及以上時，3563為8回及以上時，可裝設專用的旁路斷路器。主變壓器35110kV回路中的斷路器，有條件時亦可接入旁路母線。采用SF6斷路器的主接線不宜設旁路設施。當變電所裝有兩臺主變壓器時，610kV側宜采用單母線分段。線路為12回及以上時，亦可采用雙母線。當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。當635kV配電裝置采用手車式高壓開關柜時，不宜設置旁路設施。2.3 主接線設計步驟電氣主接線的選擇原則是根據國家規(guī)定現行的“安全可靠、經濟適用、符合國情”的電力建設與發(fā)展方針，按照技術規(guī)定和標準，結合實際的特點步驟：（1）原始資料分析根據任務書的要求，在

25、分析基本資料的同時各級電壓可擬訂數個主接線方案。（2）對擬訂的方案進行技術經濟比較選出最佳方案。（3）繪制電氣主接線圖。根據設計任務書的要求及其對負荷的分析情況，現將各電壓級可能采用的可行性方案列出，進而以優(yōu)化組合的方式，確定最佳的電氣主接線形式。2.4 設計方案的介紹本廠為兩臺單機容量為125MW，總容量為250MW，故宜采用可靠的單元接線，直接接入110KV系統(tǒng)。對于110KV配電裝置的接線，我們選擇了雙母線接線，與單母分段帶旁路兩種接線方案，目前大型電廠接線都采用雙母接線，具有很高的供電可靠性、調度靈活性，擴建方便，適合目前電力發(fā)展需求，兩組母線同時工作，并且通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運行，電源

26、與負荷平均分配在兩組母線上，即稱之為固定連接方式運行。這也是目前生產中最常用的運行方式，它的母線繼電保護相對比較簡單。單母分段帶旁路接線具有簡單清晰、設備少、投資小、運行操作方便，且有利于擴建等優(yōu)點，但可靠性和靈活性比較差兩種設計方案的接線圖如下：單母線分段帶旁路接線雙母線接線第3章短路電流的計算3.1 短路電流的計算在電力系統(tǒng)中，短路故障造成發(fā)電機功率不平衡而失去同步，給系統(tǒng)帶來很大危害.其中短路的形式分為三相短路，兩相短路，單相短路接地，兩相短路接地，在四種短路形式中，三相短路時短路電流最大.短路故障使電源供電回路的總阻抗減小，產生暫態(tài)過程，電流增加超過額定電流值很大，短路點產生電弧燒壞電

27、氣設備，并引起電力網絡中電壓降低，在靠近短路點部分用戶的用電設備破壞.功率發(fā)生變化，當機械功率大于輸出的電磁功率時，發(fā)電機的轉速增加，破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，引起大片地區(qū)的停電.3.2 計算目的及基本情況在發(fā)電廠和變電所的電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的主要有以下幾個方面:（1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種方式接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。（2）在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校

28、驗開關設備的開斷能力和確定電抗器的電抗值；計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設備的熱穩(wěn)定；計算短路電流沖擊值，用以校驗設備動穩(wěn)定。（3）在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線的相間和相對地的安全距離。（4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路電流為依據。（5）接地裝置的設計，也需用短路電流。3.3 短路電流計算的基本要求（1）電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行，相位角相等，頻率相同在短路前電力系統(tǒng)的電勢和電流是對稱的；（2）以變壓器為理想變壓器，鐵心處于飽和狀態(tài)，電抗值不隨電流的變化而變化；（3）輸電線路的分布電容可省略不計；（4）應考慮對短路電流值有影響的所有

29、元件，不考慮短路點的電弧電阻；（5）采用平均電壓，這樣在計算短路電流時，可減小誤差，計算發(fā)電機，變壓器，線路等元件的電抗；（6）簡化時在電源短路點很近的情況下，發(fā)電機由于特性不同將對短路電流的變化規(guī)律有決定的影響，不能將不同類型的發(fā)電機合并，如果發(fā)電機與短路點之間的電氣距離較大時，不同類型的發(fā)電機引起的短路電流變化規(guī)律的差異受到極大的削弱，這時可將不同類型的發(fā)電機合并。3.4 計算過程在母線上確定短路電流點f，其中短路電流點f位于110KV母線上兩臺主變壓器并列運行的短路點。圖2-1(1) 畫出等值電路圖簡網絡： 圖2-2(2) 選擇基準容量，算出電抗：在計算的時忽略變壓器對短路計算的影響，查

30、供用電實用手冊910架空線路鋼芯鋁絞線的電抗值：各線型的單位電抗分別是： 計算各線路的阻抗值(3) 化簡網絡 化簡結果如圖2-3圖2-3即為G1，G2的轉移阻抗，即為系統(tǒng)S1的轉移阻抗，即為系統(tǒng)S2的轉移阻抗。(4) 求出電源的計算阻抗： 圖2-4短路電流計算如表2-1：表2-1短路電流計算列表短路點（KA）（KA）（KA）（KA）（KA）（KA）16.80816.80916.80916.816.042.786第4章 主變壓器的選擇4.1 125MW發(fā)電機組變壓器選擇要求對于125MW及以上發(fā)電機組：一般與雙繞組變壓器組成單元接線，主變壓器的容量和臺數與發(fā)電機容量配套選用。當有兩種升高電壓之間

31、裝聯(lián)絡變壓器，其容量按兩種電壓網絡的交換功率選擇。對于中、小型發(fā)電廠應按下列原則選擇：（1）為節(jié)約投資及簡化布置，主變壓器應選用三相式。（2）為保證發(fā)電機電壓出線供電可靠，接在發(fā)電機電壓母線上的主變壓器一般不少于兩臺。在計算通過主變壓器的總容量時，至少應考慮5年內負荷的發(fā)展需要，并要求：在發(fā)電機電壓母線上的負荷為最小時，能將剩余功率送入電力系統(tǒng)；發(fā)電機電壓母線上最大一臺發(fā)電機停運時，能滿足發(fā)電機電壓的最大負荷用電需要；因系統(tǒng)經濟運行而需限制本廠出力時，亦應滿足發(fā)電機電壓的最大負荷用電。（3）在發(fā)電廠有兩種升高電壓的情況下，當機組容量為125MW及以下時，從經濟上考慮，一般采用三繞組變壓器，但每

32、個繞組的通過功率應達該變壓器容量的15%以上。三繞組變壓器一般不超過兩臺。（4）在高、中系統(tǒng)均為中性點直接接地系統(tǒng)的情況下，可考慮采用自耦變壓器。當經常由低、高壓側向中壓側送電或由低壓側向高、中壓側送電時，不宜使用自耦變壓器。（5）對潮流方向不固定的變壓器，經計算采用普通變壓器不能滿足調壓要求是，可采用有載調壓變壓器。4.2 主變壓器的選擇1. 方案一 采用單母線分段帶旁路接線形式根據接線方式，本廠選用兩臺容量相等雙繞組變壓器，單機容量為125MW，為了以后擴建的可能和電壓等級的變動，高低壓之間采用自耦變壓器為系統(tǒng)之間聯(lián)絡變壓器，發(fā)電機與變壓器為單元接線時，主變壓器的容量可按下列條件中的較大者

33、選擇.（1）按發(fā)電機的額定容量和扣除本機組的廠用負荷后留有10%的裕度（2）按汽輪發(fā)電機組的最大連續(xù)輸出容量扣除本機組的廠用負荷.已知:PG =125WM， COS=0.85雙繞組變壓器的選擇 SMAX= 1.1PG（1-kp）/ COS (MVA)因為在大容量發(fā)電廠，自耦變壓器用來作高低壓系統(tǒng)之間聯(lián)絡用的變壓器，它的阻抗小，對改善系統(tǒng)穩(wěn)定性有一定的作用，可以擴大變壓器的制造容量，便利運輸和安裝。在110KV的發(fā)電廠應盡可能的選用三相變壓器。所以選擇的型號為SFSZ7-160000.的三相自耦變壓器。2. 方案二 采用雙母線接線形式因為采用相同的變壓器所以與方案一的選擇要求一樣.雙繞組變壓器的

34、選擇 SMAX= 1.1PG（1-kp）/ COS選擇的型號為SFSZ7-160000的三相自耦變壓器.根據主接線和設計要求，需用兩臺型號為SFSZ7-160000/110的三相自耦主變壓器。表4-1 變壓器參數表型號變比容量(KVA)短路電壓%繞組形式臺數相數SFSZ7-160000110/13.816000013%Ynd11二三備注變壓器中性點全部接地4.3 廠用變壓器的選擇要求 一般廠用變壓器連接在廠用母線上，而用電設備由母線引接。為了合理正確的選擇廠用變壓器的容量，需對每段母線上引接的電動機臺數和容量進行統(tǒng)計和計算。廠用負荷計算一般采用換算系數法。當按換算系數法求得的計算負荷接近變壓器

35、高壓繞組的額定容量時，可用軸功率法校驗，取其大者作為計算負荷。對于廠用變壓器的選擇應按照以上要求：（1）高壓廠用工作變壓器容量應按高壓電動機計算負荷的110%當低壓廠用電計算負荷之和選擇。低壓廠用工作變壓器的容量留有10%左右的裕度。（2）高壓廠用備用變壓器（或電抗器）或啟動/備用變壓器，帶有公用負荷時，其容量還應滿足最大一方高壓廠用工作變壓器的要求，并考慮該起動/備用變壓器檢修的條件。高壓廠用備用變壓器或起動/備用變壓器自投負荷最大的一段廠用母線時，如不滿足所帶的一類電動機自啟動的要求；亦采用分批自啟動的方式，而不宜增大備用變壓器或啟動/備用變壓器的容量。（3）低壓廠用備用變壓器的容量應當最

36、大一分低壓廠用工作變壓器容量相同。4.3.1 負荷計算1. 計算原則（1）連續(xù)運行的設備應予計算。（2）機組正常運行時不經常而連續(xù)運行的設備（如備用勵磁機，備用電工給水泵等）也應計算。（3）不經常短路時及不經常而斷續(xù)運行的設備不予計算，但由電抗器供電的應全部計算。（4）由同一電源供電的互為備用的設備只計算運行的部分。（5）由不同電源供電的互為備用設備時，應全部計算，但臺數較少時，允許扣除其中一部分。（6）對于分裂繞組變壓器，其高低壓繞組應分別計算。當兩個低壓繞組接有互為備用設備時對高壓繞組只計算其運行部分。對低壓繞組，則一段均予計算。4.3.2 計算方法由于接在廠用母線上的用電設備不會同時工作

37、，且工作的設備也未必滿載運行，同時考慮到供電線路電能損失和電動機效率等因素的影響，將實際電源供給的容量小于用電設備的總容量，采用二者之比即用換算系數K表示。已知K后，則有： 式中 -廠用分段母線計算負荷，KVA。 -換算系數；綜合考慮了各電動機的負荷率、同時率、效率、功率因數等系數 。 -電動機及其他用電設備的計算功率。表4-2 換算系數表K電動機類型機組容量（KW）125000200000給水泵及循環(huán)水泵電機1.01.0凝結水泵電機0.81.0其它高壓電動機及低壓廠用變壓器0.80.85其他低壓電動機0.80.7電動機及其它用電設備的計算功率與電動機的運行特點有關，所以應根據負荷的運行方式及

38、特點確定。動力負荷：表4-3 不同動力負荷的計算功率表不同動力負荷計算功率不同動力負荷計算功率連續(xù)運行電機中央修配廠的用電負荷短時及斷續(xù)運行電機煤場機械不經常運行電機注：該類電動機額定功率之和（KW）最大5臺電動機額定功率之和（KW）其中最大3 臺發(fā)電機額定功率之和（KW）照明負荷，計算公式：需要系數，一般取0.81.0安裝容量，（KW）4.4 廠用變壓器的選擇發(fā)電機與主變壓器為擴大單元接線，應采用分裂繞組變壓器供廠用，每臺發(fā)電機出口處接入廠用變，總共為兩臺，同時配備兩臺高壓廠用啟動/備用變。表4-4工作廠用變壓器技術參數機組容量MW工作廠用變壓器KVA備用廠用變壓器KVA12516000KV

39、A/13.8KV16000KVA/1104.5 電氣主接線方案的確定通過對以上兩種可行性方案的比較可知，方案1較方案2結構簡單，投資較少，但是對于110KV 電壓級，綜合考慮各方面因素，如用電負荷情況，電氣主接線的基本要求以及該地區(qū)的經濟水平等，最后決定選用雙母線接線的主接線形式。目前大型火力發(fā)電廠都采用雙母線的接線方式，因為這種接線方式具有很高的供電可靠性，高度靈活性，且擴建方便，適合目前電力發(fā)展的需求，因此采用方案2。第5章 導體和電氣設備的選擇 5.1 設備選擇要求及任務導體和電器的選擇設計，同樣必須執(zhí)行國家的有關技術經濟政策，并應做到技術先進、經濟合理、安全可靠、運行方便和適當的留有發(fā)

40、展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經濟運行的需要。1.一般原則（1）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要；（2）應按當地環(huán)境條件校核；（3）應力求技術先進和經濟合理；（4）選擇導體時應盡量減少品種；（5）擴建工程應盡量使新老電器型號一致；（6）選用的新產品，均應具有可靠的試驗數據，并經正式鑒定合格。2.有關的幾項規(guī)定導體和電器應按正常運行情況選擇，按短路條件驗算其動、熱穩(wěn)定，并按環(huán)境條校核電器的基本使用條件。（1）在正常運行條件下，各回路的持續(xù)工作電流，應按下表計算。 表5-1各回路的持續(xù)工作電流表回路名稱 計算公式變壓器回路饋電回路 注：1. PN、UN、IN等都為設

41、備本身的額定值。 2.各標量的單位為：I（A）、U（KV）、P（KW）、S（KVA）。（2）驗算導體和電器時，所用短路電流的有關規(guī)定見節(jié)（短路電流）（3）驗算導體和110KV以下電纜短路熱穩(wěn)定時，所用的計算時間，一般采用主保護的動作時間加相應的斷路器全分閘時間。斷路器全分閘時間包括斷路器固有分閘時間和電弧燃燒時間。（4）短路熱穩(wěn)定時，導體的最高允許溫度可參照發(fā)電廠電氣部分課程設計參考資料P106表5-2所列數值。表5-2導體的最高允許溫度表導體種類和材料短路時導體允許工作溫度（C0）導體最長允許工作溫度（C0）熱穩(wěn)定系數C值母線（鋁） 200 70 87（5）驗算短路動穩(wěn)定時，硬導體的最大應力

42、大于表5-3所列數值。表5-3 導體和電器的選擇與校驗項目表材料 硬銅 硬鋁 鋼最大允許應力 137×106 69×106 157×106（6）環(huán)境條件。選擇導體和電器時，應按當地環(huán)境條件校核。在選擇導體和電器時，一般按表5-4所列各項進行選擇和校驗。 選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓和過電流的情況下保持正常運行。表5-4導體和電器設備選擇和校驗項目表項 目電 器正常工作條件短路條件額定電壓額定電流開斷容量動穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷路器隔離開關熔斷器電抗器電流互感器電壓互感器導線5.2 導體及電器設備的選取及校驗1.長期工作條件（1）電壓選用的電器在允許最高工

43、作電壓不低于該回路的最高運行電壓，即 （2）電流選用的電器額定電流不得低于所在回路在各種可能方式下的持續(xù)工作流 2. 短路穩(wěn)定條件（1）校驗的一般原則電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動穩(wěn)定校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流，若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相嚴重時，則應按嚴重情況校驗。用熔斷器保護的電器可不校驗熱穩(wěn)定。當熔斷器有限流作用時，可不校驗動穩(wěn)定。用熔斷器保護的電壓互感器，可不校驗動、熱穩(wěn)定。（2）短路的熱穩(wěn)定條件： It -t秒內設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值(kA)t-設備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間(s)校

44、驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間按下式計算： tb-繼電保護裝置后備保護動作時間（s）td-斷路器全分閘時間（s）注：驗算導體和110KV以下電纜適中熱穩(wěn)定時，用的計算時間釆用主保護的動作時間加相應的斷路器全分閘時間。3.短路的動穩(wěn)定計算： ich- 短路沖擊電流峰值（kA）imax-電器允許的極限通過電流峰值（kA）5.3 母線的選擇及校驗1. 根據導體和電器選擇設計技術規(guī)定載流導體宜采用鋁質材料，下列場所可選用銅質材料的硬導體。（1）持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機、變壓器出線端部或采用硬鋁導體穿墻套管有困難時。（2）污穢對銅腐蝕較輕微而對鋁有較嚴重腐蝕的場所。20KV以下回路的正常工作電

45、流在4000A及以下時，宜采用矩形導體，在4000-8000A時，宜選用槽形導體。110KV及以上高壓配電裝置，當采用硬導體時，宜選用鋁合金管形導體。2. 110KV母線選擇及校驗（1）按導體長期發(fā)熱允許電流選擇截面導體所在回路中最大持續(xù)工作電流在額定環(huán)境溫度K與實際環(huán)境溫度和海拔有關的綜合校正系數當導體允許最高溫度為+70和不計日照時，K用下式計算 其中 、 分別為導體長期發(fā)熱允許最高溫度和導體安裝地點實際環(huán)境溫度 按長期發(fā)熱允許電流選擇截面，查電氣設備實用手冊附表（鋁合金管形導體長期允許載流量和集膚效應系數K f ）選用3根截面系數為954mm的鋁錳合金。則 （2）母線校驗熱穩(wěn)定校驗短路持

46、續(xù)時間為 周期分量的熱效應 因t1s，故不計算非周期分量的熱效應：正常導體運行時導體溫度： 根據發(fā)電廠電氣部分查表，C=97滿足短路時發(fā)熱的最小導體截面為滿足熱穩(wěn)定要求。動穩(wěn)定校驗查發(fā)電廠電氣部分表3-5單跨、兩端固定多等跨，簡支=3.56 L=8m對該母線不計共振影響。取發(fā)電機出口短路時，沖擊系數為1.8，所以母線相間應力計算：其中 a=2.4m為相間距離滿足動穩(wěn)定要求導線選擇結果如表5-5所示 表5-5 導線選擇結果項目壓電級別主母線導體尺寸D1/D2導體截 面S（mm）最高溫度下允許栽流量（A）截面系數W（cm 3）質量（Kg/m）慣性距（Cm4）110KV鋁猛合金管形母線80/7295

47、4190017.32.66920.45.4 電氣設備的選取及校驗5.4.1 斷路器選擇在電力系統(tǒng)中，斷路器的主要作用是：在正常情況下控制各電力線路和設備的開斷及關合；在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，自動切除短路電流，以保證電力系統(tǒng)正常運行。按照電力工程設計手冊高壓斷路器選擇規(guī)定：斷路器型式的選擇除應滿足各項技術條件和環(huán)境條件外，還應考慮便于施工調試和運行維護，并經技術經濟比較后確定選擇斷路器。1. 斷路器選擇內容除需滿足各項技術條件和環(huán)境條件外，還應考慮便于安裝調試和運行維護，并經技術經濟比較后才能確定。根據當前我國生產制造情況，電壓6 220KV的電網一般選用少油斷路器；電壓110 330KV的電網，

48、當少油斷路器技術條件不能滿足要求時，可選用六氟化硫或空氣斷路器；大容量機組采用封閉母線時，如果需要裝設斷路器，宜選用發(fā)電機專用斷路器。（1） 斷路器選擇的具體技術條件簡述如下：電壓： 電流： 由于高壓開斷電器沒有連續(xù)過載的能力，在選擇其額定電流時，應滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求，即取最大持續(xù)工作電流開斷電流（或開斷容量）：（或） 式中 斷路器實際開斷時間T秒的短路電流周期分量； 斷路器額定開斷電流； 斷路器T秒的開斷容量； 斷路器額定開斷容量。 斷路器的實際開斷時間T，為繼電主保護動作時間與短路器固有分閘時間之和。動穩(wěn)定： 式中 三相短路電流沖擊值； 斷路器極限通過電流峰值。熱

49、穩(wěn)定： 式中 穩(wěn)態(tài)三相短路電流； 短路電流發(fā)熱等值時間； 斷路器T秒熱穩(wěn)定電流。2. 110KV側斷路器選擇因為，所以根據查電氣手冊，可選SW7-110ZC型高壓少油斷路器。短路計算時間： 短路周期熱效應： 4沖擊電流 斷路器選擇結果如表5-6所示：表5-6 110 KV斷路器選擇比較表計算數據SN10-110/1000110KV110KV1551.6A1600A16.808KA21KA42.786KA55KA112917645.4.2 隔離開關的選擇 隔離開關是高壓設備的一種，在結構上，隔離開關沒有專門的滅弧裝置因此不能用來拉合負荷電流和短路電流。正常分開位置時，隔離開關兩端之間有符合安全要

50、求的可見絕緣距離，在電網中，其主要用途有：設備檢修時，用來隔離有電和無電部分，形成明顯的開斷點，保證工作人員和設備的安全；和斷路器相配合，進行倒閘操作，以改變系統(tǒng)接線的運行方式。 隔離開關與斷路器相比，額定電壓、額定電流的選擇及短路、熱穩(wěn)定校驗的相同。但是，由于隔離開關不能用來接通和切除短路電流，無須進行開斷電流和短路關合電流的校驗。隔離開關選擇如表5-7下，并配合選擇2型接地開關。表5-7 110KV側隔離開關選擇計算數據GW5110D（W）110KV110KV1551.6A1600AQK1129(KA2)SIt2t1600(KA2)S42.786KA50KA5.4.3 絕緣子和穿墻套管根據

51、導體和電氣選擇設計技術規(guī)程 屋外支柱絕緣子宜采用棒式支柱絕緣子。屋外支柱絕緣子需倒裝時，可用懸掛式支柱絕緣子。屋內支柱絕緣子宜采用聯(lián)和膠裝的多棱式支柱絕緣子。屋內配電裝置宜采用鋁導體穿墻套管。對于母線型穿墻套管應該校核窗口允許穿過的母線尺寸。高壓穿墻套管有瓷絕緣和油紙電容式絕緣兩種。瓷絕緣的穿墻套管適用于交流電壓635kv系統(tǒng)，油紙電容式絕緣適用于交流電壓60500kv中性點直接接地系統(tǒng)。1. 110KV側（1）支柱絕緣子選擇 根據母線額定電壓110V和安裝地點，屋外支柱絕緣子選用電壓高一級支柱絕緣子：ZS-110/4型，其4000N 、 H=1060mm則：F選擇A級 3675N ZS-11

52、0/8驗算方法同屋內支柱絕緣子的方法相同。穿墻套管選擇，是根據工作電壓額定電流來選的，選CWL-110/630其長度 1020mm， 4000。套管容口尺寸為： 215×372（mm）644（mm）計算跨度： 套管受力： 絕緣子和套管選擇結果如表5-8所示：表5-8絕緣子和套管選擇結果電壓級別設備類型110KV絕緣子ZS-110/4穿墻套管CWL-110/6305.4.4 互感器的選擇互感器是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護等二次設備獲取電氣一次回路信息的傳感器?；ジ衅鲗⒏唠妷骸⒋箅娏靼幢壤兂傻碗妷汉托‰娏?，其一次側接在一次系統(tǒng)，二次側接測量儀表。二次繞組必須有可靠的接地，以防止繞組間

53、絕緣損壞而使二次部分長期存在高電壓。1. 電壓互感器選擇（1）特點容量很小，結構上要求有較高的安全系數；二次側儀表和繼電器的電壓線圈阻抗大，互感器接近空載運行。電壓互感器將高電壓轉換成低電壓，供各種設備和儀表用。（2）用途供電量計算用做繼電保護的電壓信號源用作合閘和重合閘檢查同期、檢無壓信號（3）電力工程設計手冊對電壓互感器配置的規(guī)定電壓互感器的配置與數量和配置主接線方式有關，并應滿足測量、保護周期和自動裝置的要求。電壓互感器應能在運行方式改變時，保護裝置不能失壓，周期點的兩側都能提取到電壓。6220KV電壓等級的一組主母線的三相上應裝設電壓互感器，旁路上是否需要裝設電壓互感器，應視各回出線外側裝設壓互的情況和需要確定。當需要監(jiān)視和檢測線路側