MW機組火力發(fā)電廠升壓站初步設(shè)計

摘要火力發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的重要組成部分，也直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與運行。發(fā)電廠升壓站系統(tǒng)的設(shè)計是電力工業(yè)建設(shè)中必不可少的一個項目。因此，發(fā)電廠升壓站系統(tǒng)的設(shè)計是否合理，對保證連續(xù)供電乃至發(fā)電廠和電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟運行至關(guān)重要。本設(shè)計結(jié)合國電哈密發(fā)電廠2×600MW超臨界空冷機組工程的實際情況，主要闡述全論文說明了各種設(shè)備選擇的最基本的要求和原則依據(jù)。變壓器的選擇包括：發(fā)電廠主變壓器、高壓備用變壓器及高壓廠用變壓器的臺數(shù)、容量、型號等主要技術(shù)數(shù)據(jù)的確定；電氣主接線主要介紹了電氣主接線的重要性、設(shè)計依據(jù)、基本要求、各種接線形式的優(yōu)缺點以及主接線的比較選擇，并制定了適合本廠要求的主接線。短路電流計算是最重要的環(huán)節(jié)，本論文詳細的介紹了短路電流計算的目的、假定條件、一般規(guī)定、元件參數(shù)的計算、以及各短路點的計算等知識；高壓電氣設(shè)備的選擇包括母線、高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、高壓開關(guān)柜的選擇原則和要求，并對這些設(shè)備進行校驗和產(chǎn)品相關(guān)介紹。發(fā)電廠和變電所的防雷保護則主要針對避雷針和避雷器的設(shè)計。此外，在論文適當?shù)奈恢眠€附加了圖紙及表格以方便閱讀、理解和應(yīng)用。通過對電氣主接線的設(shè)計、廠用電的設(shè)計和計算、短路電流的計算、電氣設(shè)備的選擇和校驗以及配電裝置的設(shè)計，簡要完成了2×600MW超臨界空冷機組的電氣升壓站的初步設(shè)計。關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；電氣一次部分；短路電流；電氣設(shè)備。AbstractThermalpowerplantisanimportantpartofthepowersystem,andalsoaffectthewholepowersystemsecurityandoperation.Thedesignofpowerplantauxiliarypowersystemisanessentialprojectintheelectricpowerindustryconstruction.Therefore,whetherthedesignofpowerplantauxiliarypowersystemisreasonable,isveryimportanttoensurethatloadofplantsupplyelectricpowercontinuously,eventhesafeandeconomicoperationofthePowerPlantandthePowerSystem.Thisdesignisbasedontheactualsituationof2*600MWsuperaircoolingunitsofhamipowerplant,andmainlyexpoundsthebasicrequirementsandprincipleoftheselectionofvariousequipment..Theselectionofthetransformerareasfollows:thepowerofmaintransformer,highvoltagestand-bytransformerandhighvoltageplantdeterminationofmaintechnicaldataofthetransformerunits,capacity,model;themainelectricalwiringmainlyintroducesthemainelectricalconnectionoftheimportance,designbasis,basicrequirements,variouslinesoftheformofadvantagesanddisadvantagesandthecomparisonandselectionofmainwiring,andtodevelopthesuitableforthefactorymainwiring.Short-circuitcurrentcalculationisthemostimportantlink,thispaperdetailedintroducestheshort-circuitcurrentcalculation,assumedconditions,generalprovisions,thecomponentparametercalculation,andtheshort-circuitcalculationofknowledge;selectionofhighvoltageelectricalequipmentincludingbus,highvoltagecircuitbreaker,isolatingleaveoff,currenttransformer,voltagetransformer,highvoltageswitchcabinetselectionprinciplesandrequirements,andtheequipmentforverificationandproductionareintroducedinthispaper.Lightningprotectionforpowerplantandsubstationismainlyforthedesignoflightningrodandarrest.Inaddition,theappropriatelocationofthepaperisalsoattachedtothedrawingsandformstofacilitatereading,understandingandapplication.Throughdesignandcomputationofthemainelectricalwiringandtheauxiliarypowersystem,short-circuitcurrentcomputation,electricalequipmentchoiceandverificationaswellaspowerdistributionequipment,thisarticlebrieflycompleted2×600MWsuperair-coolingunitselectricalpartialdesigns．KeyWordsPowersystem，Theshort-currentcalculation，TheElectricalequipmentchoice，Bus，Highvoltagecircuitbreaker

目錄TOC\o"1-2"\h\u摘要 IAbstract II目錄 III1主變壓器的選擇 11.1型式和結(jié)構(gòu)的選擇 11.2繞組數(shù)與結(jié)構(gòu) 11.3繞組接線組別 11.4調(diào)壓方式 21.5冷卻方法 21.6容量和臺數(shù)的確定 21.7無功補償裝置的確定 322×600MW機組電氣主接線設(shè)計 52.1電氣主接線概述 52.2600MW機組電氣主接線基本接線形式 52.3電氣主接線形式的確定 832×600MW機組廠用電設(shè)計 103.1廠用電概述及設(shè)計原則 103.2廠用電的電壓等級確定 113.3廠用電源及其引接方式 113.4廠用電接線設(shè)計 133.5廠用負荷計算 143.6廠用變壓器的選擇 154最大持續(xù)工作電流及短路計算 174.1各回路最大持續(xù)工作電流 174.2短路電流計算的主要目的 174.3一般規(guī)定 174.4短路電流計算步驟 184.5計算公式 194.6短路電流計算 215電氣設(shè)備和導(dǎo)體的選擇 315.1電氣設(shè)備選擇的一般原則 315.2500kV高壓設(shè)備的選擇 325.310KV高壓開關(guān)柜的選擇 355.4裸導(dǎo)體的選擇 365.5電氣設(shè)備和導(dǎo)體的選擇計算 386繼電保護和自動裝置配置 446.1繼電保護配置 442)零序電流保護 465）后備保護：復(fù)合電壓過電流保護 486.2自動裝置配置 517防雷保護設(shè)計 527.1雷害來源 527.2直擊雷的防護 527.3入浸雷的防護 537.4防雷接地 547.5防雷保護設(shè)計計算 54總結(jié) 57致謝 58參考文獻 59附錄 601主變壓器的選擇1.1型式和結(jié)構(gòu)的選擇主變壓器采用三相或是單相，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。由于大型變壓器隨著容量的增大，尺寸和重量也增大。所以當發(fā)電廠與系統(tǒng)連接的電壓等級為500kV時，600MW機組單元連接的主變壓器綜合考慮運輸和制造條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較，可采用單相組成的三相變壓器。采用單相變壓器時,由于備用單相變壓器一次性投資大,利用率不高,故應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)要求、設(shè)備質(zhì)量以及按變壓器故障率引起的停電損失費用等因素，確定是否裝設(shè)備用單相變壓器。若確需裝設(shè)，可按地區(qū)（運輸條件允許）或同一電廠2～3組的單相變壓器（容量、變比與阻抗均相同），合設(shè)一臺備用單相變壓器考慮。1.2繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)電力變壓器按每相的繞組數(shù)分為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式；按電磁結(jié)構(gòu)分為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等型式。容量為200MW以上大機組都采用與雙繞組變壓器成單元接線，而不于三繞組變壓器組成單元接線。這是由于機組容量大，其額定電流及短路電流都很大，發(fā)電機出口斷路器制造困難，價格昂貴，且對供電可靠性要求較高，所以，一般在發(fā)電機回路及廠用分支回路均采用分相封閉母線，而封閉母線回路中一般不裝高斷路器和隔離開關(guān)。1.3繞組接線組別變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星形“Y”和三角形“d”兩種。而在發(fā)電廠中，一般考慮系統(tǒng)或機組的同步并列要求以及限制3次諧波對電源的影響等因素，主變壓器接線組別一般都選用YN，d11常規(guī)接線。全星形接線變壓器用于中性點不接地系統(tǒng)時，3次諧波無通路，將引起正弦波電壓畸變，并對通信設(shè)備發(fā)生干擾，同時對繼電保護整定的準確度和靈敏度均有影響。在我國，全星形接線變壓器均為自耦變壓器，電壓變比多為220/110/35、330/220/35、330/110/35、500/220/110kV，由于500、330、220、110kV均系中性點直接接地系統(tǒng)，系統(tǒng)的零序阻抗較小，所以自耦變壓器設(shè)置三角形繞組用以對線路3次諧波的分流作用已顯得不十分必要。1.4調(diào)壓方式調(diào)壓是通過變壓器的分接開關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實現(xiàn)電壓的調(diào)整。切換方式有兩種：一種是不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在以內(nèi)；另一種是帶負荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴。1.5冷卻方法

電力變壓器的冷卻方式隨變壓器型式和容量不同而異，一般有自然風冷卻、強迫風冷卻、強迫循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)風冷卻、強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷卻，在發(fā)電廠水源充足的情況下，為壓縮占地面積，也可采用強迫油循環(huán)水冷卻。強迫油循環(huán)水冷卻的散熱效率高，節(jié)省材料，減小變壓器本體尺寸，但要一套水冷卻系統(tǒng)和有關(guān)附件，在冷卻器中，油與水不是直接接觸，在設(shè)計時和運行中，以防止萬一產(chǎn)生泄漏時，水不至于進入變壓器內(nèi)，嚴重地影響油的絕緣性能，故對冷卻器的密封性能要求較高。1.6容量和臺數(shù)的確定主變壓器的容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。如果變壓器容量選得過大、臺數(shù)過多，不僅增加投資，增大占地面積，而且也增加了運行電能損耗，設(shè)備未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，將可能“封鎖”發(fā)電機剩余功率的輸出，這在技術(shù)上是不合理的，因為每千瓦的發(fā)電設(shè)備投資遠大于每千瓦的變電設(shè)備投資。為此，必須合理地選擇變壓器。對單元接線的變壓器,其容量應(yīng)按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有的裕度來確定，即變壓器的容量：（1.1）式中：為變壓器的計算容量KVA；PN為發(fā)電機的額定功率KW；K為發(fā)電機的廠用電率，一般取8%；為發(fā)電機的功率因數(shù)，一般取0.85。=1.1×（1-0.08）/0.85×600×1000=714353KV.A由于本工程采用發(fā)電機變壓器單元接線，主變壓器容量一般按變電所建成后5～10年的規(guī)劃負荷來進行選擇，并適當考慮遠期10～20年的負荷發(fā)展。根據(jù)DL5000—2000《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)定》：“主變壓器的容量可按發(fā)電機的最大連續(xù)容量扣除一臺廠用變壓器的計算負荷后留有10%的裕度選擇參見《GBT_6451-2008_三相油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》規(guī)定，主變壓器容量選擇720MVA可以滿足要求?？紤]到運輸條件的限制主變壓器選用三相雙繞組強迫油循環(huán)風冷銅線圈720MVA無勵磁調(diào)壓電力變壓器，電壓變比550±2×2.5%/22kV，連接組標號：YN，d11,空載損耗360kW，負載損耗1620kW，空載電流0.15%，阻抗電壓16%。主變壓器SFP10-720000/500主要技術(shù)參數(shù)如表1-1主變壓器主要技術(shù)參數(shù)型號：SFP10-720000/500額定容量：720MW.A連接組標號:YN，d11高壓：550±2×2.5%kV低壓：20kV阻抗電壓：41.25KV空載損耗：360kW負載損耗：1620kW空載電流：0.15%KA1.7無功補償裝置的確定提高自然因數(shù)的方法：

1).恰當選擇電動機容量，減少電動機無功消耗，防止“大馬拉小車”。

2).對平均負荷小于其額定容量40%左右的輕載電動機，可將線圈改為三角形接法（或自動轉(zhuǎn)換）。

3).避免電機或設(shè)備空載運行。

4).合理配置變壓器，恰當?shù)剡x擇其容量。

5).調(diào)整生產(chǎn)班次，均衡用電負荷，提高用電負荷率。

6).改善配電線路布局，避免曲折迂回等。

人工補償法：

實際中可使用電路電容器或調(diào)相機，一般多采用電力電容器補嘗無功，即：在感性負載上并聯(lián)電容器。一下為理論解釋：

在感性負載上并聯(lián)電容器的方法可用電容器的無功功率來補償感性負載的無功功率，從而減少甚至消除感性負載于電源之間原有的能量交換。

在交流電路中，純電阻電路，負載中的電流與電壓同相位，純電感負載中的電流滯后于電壓90o，而純電容的電流則超前于電壓90o，電容中的電流與電感中的電流相差180o，能相互抵消。

電力系統(tǒng)中的負載大部分是感性的，因此總電流將滯后電壓一個角度，將并聯(lián)電容器與負載并聯(lián)，則電容器的電流將抵消一部分電感電流，從而使總電流減小，功率因數(shù)將提高。并聯(lián)電容器的補償方法又可分為：

1.個別補償。即在用電設(shè)備附近按其本身無功功率的需要量裝設(shè)電容器組，與用電設(shè)備同時投入運行和斷開，也就是再實際中將電容器直接接在用電設(shè)備附近。

適合用于低壓網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)點是補嘗效果好，缺點是電容器利用率低。

2.分組補償。即將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所各分路出線上，它可與工廠部分負荷的變動同時投入或切除，也就是再實際中將電容器分別安裝在各車間配電盤的母線上。

優(yōu)點是電容器利用率較高且補嘗效果也較理想（比較折中）。

3.集中補償。即把電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側(cè)的母線上。在實際中會將電容器接在變電所的高壓或低壓母線上，電容器組的容量按配電所的總無功負荷來選擇。

優(yōu)點:是電容器利用率高，能減少電網(wǎng)和用戶變壓器及供電線路的無功負荷。缺點:不能減少用戶內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)的無功負荷。發(fā)電廠的功率因數(shù)一般為0.85～0.89，要達到0.93～0.95的功率因數(shù)，需要無功功率補償?，F(xiàn)已0.93為例；無功補償前的功率因數(shù)；（1.2）無功補償后的功率因數(shù)（1.3）無功補償容量；（1.4）22×600MW機組電氣主接線設(shè)計2.1電氣主接線概述將高壓電氣設(shè)備（包括發(fā)電機、變壓器、母線、斷路器、隔離開關(guān)、線路等）的圖形用單線繪制成的接線圖，稱為電氣主接線。電氣主接線方式的選擇，是為滿足功率傳輸要求，對安全性、經(jīng)濟性、可靠性、靈活性的輸送電能起著決定性作用。對一個裝有600MW機組的電廠而言，電氣主接線在電廠設(shè)計時就已經(jīng)根據(jù)機組容量、電廠規(guī)模及電廠在電力系統(tǒng)中的地位、供電負荷的距離等，以及保證輸、供電可靠性、運行靈活性、經(jīng)濟性、發(fā)展和擴建的可能性等方面，并經(jīng)綜合比較后確定。2.2600MW機組電氣主接線基本接線形式本節(jié)主要介紹裝有大容量（600MW及以上）汽輪發(fā)電機組的發(fā)電廠有關(guān)的基本主接線形式。雙母線接線1．一般雙母線接線如圖2-1所示，它具有兩組母線：工作母線Ⅰ和備用母線Ⅱ。每回進出線均經(jīng)一組斷路器和兩組母線隔離開關(guān)分別接至兩組母線，兩組母線間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器QFc相連。有兩組母線后，使運行的可靠性和靈活性大為提高，其特點如下：（1）檢修任意一組母線時，不會停止對用戶的連續(xù)供電。例如，檢修母線Ⅰ時，可把全部電源和復(fù)合線路切換到母線Ⅱ上。圖2-1一般雙母線接線（圖2-1一般雙母線接線2．雙母線帶旁路母線接線圖2-2雙母線帶旁母接線一般雙母線接線的主要缺點是，檢修線路斷路器會造成該回路停電。為了檢修線路斷路器時不致造成停電，可采用帶旁路母線的雙母線（應(yīng)該注意的是旁路母線只為檢修斷路器時不中斷供電而設(shè)，它不能代替匯流母線），如圖2-2所示。在每一回路的線路側(cè)裝設(shè)一組隔離開關(guān)（旁路隔離開關(guān)）QS，接到旁路母線Ⅲ上，而旁路母線再經(jīng)旁路斷路器和旁路隔離開關(guān)接到兩組母線上。圖2-2圖2-2雙母線帶旁母接線3．雙母線分段接線雙母線接線難以滿足大型電廠和變電所對主接線可靠性的要求：不分段的雙母線接線在母聯(lián)斷路器故障或一組母線檢修，另一組運行母線故障時，有可能造成嚴重的或全廠（所）停電事故。圖2-3雙母線分段接線如圖2-3為雙母線分段接線。用分段斷路器QF3把工作母線圖2-3雙母線分段接線以上三種雙母線接線方式具有供電可靠、檢修方便、調(diào)度靈活及便于擴建等優(yōu)點，在國內(nèi)大中型電廠和變電所廣泛采用。但是這種接線所用設(shè)備多，在運行中隔離開關(guān)作為操作電器，交易發(fā)生誤操作。特別是當母線系統(tǒng)發(fā)生故障時，需要短時間內(nèi)切除較多電源和線路，這對于特別重要的大型發(fā)電廠變電所是不容許的。二、3/2斷路器接線如圖2-4所示，在上Ⅰ和下Ⅱ兩組母線之間有3個斷路器構(gòu)成一串，給2個元件（出線或電源）使用，每個元件占用3/2斷路器。稱為3/2斷路器接線，又稱3/2接線。正常運行時，兩組母線和同一串的三個斷路器都投入運行，稱為完整串運行，形形成多環(huán)路狀供電，具有很高的可靠性。圖2-43/2接線其主要特點是，任一組母線故障或檢修時，只斷開與此母線相連的所有斷路器，所有回路都不會停電。圖2-43/2接線在裝設(shè)600MW機組的大容量電廠中，廣泛采用3/2斷路器接線。在電廠一期工程中，一般機組和出現(xiàn)數(shù)較少。如本期2×600MW工程，只有兩臺發(fā)電機和兩回出線（一回送至霍州500kV變電所，一回備用），構(gòu)成只有兩串的3/2斷路器接線。在此情況下，電源（進線）和出線的接入點可采用兩種方式：一種是交叉接線，如圖2-5（a）所示，將兩個同名元件（電源或出線）分別布置在不同串上，并且分別靠近不同母線接入，即電源（變壓器）和出線相互交叉配置；另一種是非交叉接線，如圖2-5（b）所示，它也將同名元件（電源或出線）分別布置在不同串上，但所有同名元件都靠近同一母線一側(cè)（進線都靠近一組母線，出線都靠近一組母線）。圖2-53/2交叉接線3/2非交叉接線通過分析可知：3/2交叉接線比3/2非交叉接線具有更高的運行可靠性，可以減少特殊運行方式下事故擴大。例如，一串中的聯(lián)絡(luò)斷路器（設(shè)502）在檢修或停用，當另一串的聯(lián)絡(luò)斷路器發(fā)生異常跳閘或事故跳閘（出線L2故障或進線T2回路故障）時，對非交叉接線將造成切除兩個電源，相應(yīng)的兩臺發(fā)電機甩負荷至零，電廠與系統(tǒng)完全解列；而對交叉接線而言，至少還有一個電源（發(fā)電機—變壓器）可向系統(tǒng)送電，L2故障時T2向L1送電，T2故障時T1向L2圖2-53/2交叉接線3/2非交叉接線應(yīng)當指出，當3/2接線的串數(shù)多于兩串時，由于線路本身構(gòu)成的閉環(huán)回路不止一個，一個串中的聯(lián)絡(luò)斷路器檢修或停用時，任然還有閉環(huán)回路，因此不存在交叉接線的優(yōu)點。2.3電氣主接線形式的確定本期工程2×600MW超臨界空冷凝汽機組以500kV一級電壓接入系統(tǒng)，電廠出線1回，接入鄭州500kV變電站。500kV系統(tǒng)采用一般雙母線接線?？紤]到電廠長期運行，本期工程電氣采用聯(lián)合單元接線，主變側(cè)設(shè)有斷路器，可避免一臺機組檢修和投運時影響另一臺機組的正常運行；結(jié)合系統(tǒng)總體規(guī)劃及本工程近期規(guī)劃情況，從確保系統(tǒng)可靠性、減少運行維護工作量、降低工程造價等方面考慮，本工程發(fā)電機與主變之間的連接采用全連式分相封閉母線。發(fā)電機與主變壓器之間不裝設(shè)斷路器，只設(shè)可拆連接片，以供檢修和調(diào)試使用。（發(fā)電機出口不裝設(shè)斷路器，其理由是，大電流大容量斷路器投資較大，而且發(fā)電機出口到主變壓器和廠用工作母線采用全連式分相封閉母線后，此段線路范圍內(nèi)，相間短路故障的可能性亦已降低。）此方案接線簡單、投資低、布置簡單。高壓廠用變壓器和勵磁變壓器由發(fā)電機與主變低壓側(cè)之間引接。32×600MW機組廠用電設(shè)計3.1廠用電概述及設(shè)計原則發(fā)電廠在啟動、運轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)、檢修過程中，有大量由電動機拖動的機械設(shè)備。用以保證機組的主要設(shè)備（如鍋爐、汽輪機、發(fā)電機等）和輸煤、碎煤、除灰，除灰及水處理的正常運行。這些電動機以及全廠的運行、操作、試驗、檢修、照明用電設(shè)備等都屬于廠用負荷，總的耗電量，統(tǒng)稱為廠用電。

廠用電設(shè)計應(yīng)按照運行、檢修和施工的要求，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃，妥善解決分期建設(shè)引起的問題，積極慎重地采用經(jīng)過鑒定的新技術(shù)和設(shè)備，使設(shè)計達到經(jīng)濟合理、技術(shù)先進，保證機組安全、經(jīng)濟和滿足發(fā)電運行。現(xiàn)代大容量火力發(fā)電廠要求其生產(chǎn)過程是自動化和采用計算機控制的，為了實現(xiàn)這一要求

，就需要許多廠用機械和自動化監(jiān)控設(shè)備（如鍋爐

汽輪機

發(fā)電機)和輔助設(shè)備服務(wù)，而絕大多數(shù)機械采用電動拖動，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，這種供電系統(tǒng)稱為廠用電系統(tǒng)。廠用電系統(tǒng)設(shè)置有完備的監(jiān)視儀表、控制系統(tǒng)、保護連鎖及自動裝置等。

廠用電源的可靠性是決定整個電廠安全運行的關(guān)鍵，因此廠用電源系統(tǒng)在設(shè)計上應(yīng)滿足以下基本要求：(1)系統(tǒng)應(yīng)安全可靠廠用電源系統(tǒng)的接線方式和電源容量應(yīng)能適應(yīng)正常供況、事故異常和檢修狀態(tài)等各種工況的供電要求，同時還應(yīng)考慮到機組啟停過程中的供電，并方便電源的切換操作。一般各機組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)盡可能相互獨立，當某一臺機組的廠用電源系統(tǒng)故障或其相關(guān)設(shè)備故障時，只會影響到該機組的運行，而不致影響到其他機組的正常運行，同時能在短時間內(nèi)將本機組恢復(fù)運行。對公用負荷的供電方式要合理布置，使發(fā)生事故時影響范圍最小。(2)

系統(tǒng)接線簡明、運行靈活

廠用電源系統(tǒng)分期建設(shè)和現(xiàn)場施工中廠用電系統(tǒng)的擴建方便和可靠切換運行，應(yīng)結(jié)合遠景規(guī)劃，統(tǒng)一安排，便于過渡，盡可能減少改變接線和變換設(shè)備。同時要與電氣主接線的方式相結(jié)合來考慮，尤其是在備用電源引線時。(3)符合經(jīng)濟性要求在滿足可靠性的同時，還應(yīng)注意廠用電源系統(tǒng)的經(jīng)濟性，壓宿投資，降低運行費用。3.2廠用電的電壓等級確定600MW機組廠用電電壓的選取，與很多因素有關(guān)，如廠用電接線方式，短路電流水平，母線電壓水平，設(shè)備制造水平等。對600MW機組的廠用電，根據(jù)國內(nèi)以往若干電廠的設(shè)置情況，可分為以下兩種：方案一：廠用電采用6kV和380V兩個電壓等級。配電原則是：200kW及以上的電動機采用6kV電壓供電，200kW以下的電動機采用380V電壓供電。方案二：廠用電采用10kV、3kV和380V三個電壓等級。配電原則是：2000kW及以上的電動機采用10kV電壓供電，200—2000kW的電動機采用3kV電壓供電，200kW以下的電動機采用380V電壓供電。方案已采用一個6kV等級的廠用高壓，而方案二采用了10kV和3kV兩個等級的廠用高壓。原則上，前者可使廠用電系統(tǒng)簡化、設(shè)備減少，但是許多2000kW以上的大容量電動機接在6kV母線上，也會帶來設(shè)備選擇和運行方面的問題，如9000kW電動給水泵的啟動就要考慮許多因素。600MW機組廠用電壓等級采用哪一種方案，在設(shè)計時都要經(jīng)過諸多因素的綜合比較后予以確定由于本期工程廠用負荷較大，高壓電機數(shù)量較多，廠用高壓母線短路故障時，電動機的反饋電流大，在此種情況下，考慮到國內(nèi)電機產(chǎn)品10kV系列中、小容量電動機生產(chǎn)、制造不存在問題。其余配電設(shè)備，因為10kV是我國標準配電電壓等級，10kV開關(guān)柜、變壓器、電纜，因此本工程選用10kV一級電壓。3.3廠用電源及其引接方式發(fā)電廠的廠用電源必須供電可靠，且能滿足電廠各種工作狀態(tài)的要求，除應(yīng)具有正常的工作電源外，還應(yīng)設(shè)置啟動/備用電源和事故保安電源。下面簡紹本工程600MW機組的廠用電源引接方式。1廠用工作電源及其引接對于大容量機組，各臺機組的廠用工作電源必須是獨立的，保證機組正常運行最基本的電源，要求供電可靠，而且要滿足整套機爐的全部廠用負荷要求。本工程600MW機組采用發(fā)電機—變壓器組電源接線，并采用全連式分相封閉母線。主變壓器側(cè)設(shè)有斷路器，可避免一臺機組檢修和投運時影響另一臺機組的正常運行。機組廠用電源從發(fā)電機G到主變壓器T之間的全連式分相封閉母線引接，即從發(fā)電機出口經(jīng)高壓廠用變壓器將發(fā)電機出口22kV電壓降到所需的10kV廠用高壓。600MW機組的廠用分支上不裝設(shè)斷路器，主要原因是：開斷電流很大，斷路器難以選擇，而且發(fā)電機出口到主變壓器和廠用工作母線采用全連式分相封閉母線后，此段線路范圍內(nèi)，相間短路故障的可能性亦已降低。也不裝設(shè)隔離開關(guān)，只設(shè)置可拆連接片，以供檢修和調(diào)試用。此方案接線簡單、投資低、布置簡單。低壓380V廠用工作電源，由10kV高壓廠用工作母線通過低壓廠用工作變壓器引接。2啟動/備用電源及其引接備用電源用于因工作電源事故或檢修時帶提工作電源，起到后備作用。備用電源應(yīng)具有獨立性和足夠的容量，最好能與電力系統(tǒng)緊密聯(lián)系，在全長停電的情況下任然能從系統(tǒng)獲得廠用電源。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情況下為該機組的廠用負荷提供電源。本工程2臺600MW機組啟動、備用廠用電源和其它機組一樣，采用采用啟動電源兼做備用電源的方式設(shè)置，啟動/備用電源可由用現(xiàn)有的霍州寺莊220kV變電所引接。對于380V低壓廠用備用電源，與低壓工作電源的引接方法類似，也從高壓廠用母線經(jīng)低壓變壓器引接，但低壓工作電源與備用電源取至不同的廠用高壓母線分段上。3事故保安電源及其引接對于大容量發(fā)電機組，當廠用工作電源和備用電源都消失時，為確保能安全停機，應(yīng)該設(shè)置事故保安電源。通常采用的事故保安電源有蓄電池組、柴油發(fā)電機、外接電源。本工程每臺機組設(shè)置一套380V、三相、50Hz柴油發(fā)電機組作為機組的事故保安電源。柴油發(fā)電機組連接到保安電動機控制中心。當失去廠用電源時，柴油發(fā)電機組能在1015s之內(nèi)快速啟動，向保安負荷供電。3.4廠用電接線設(shè)計廠用電接線方式合理與否，對機、爐、電的輔機以及整個發(fā)電廠的工作可靠性有很大的影響。廠用電的接線應(yīng)保證廠用供電的連續(xù)性，使發(fā)電廠能安全滿發(fā)，并滿足運行安全可靠、靈活、方便等要求。110kV高壓廠用母線接線設(shè)計本工程2臺600MW超臨界空冷機組10kV高壓廠用母線的接線形式：單母線分段接線，且按爐分段（將廠用母線按鍋爐臺數(shù)分成若干獨立段，凡屬同一臺鍋爐的廠用負荷均接在同一段母線上，與鍋爐同組的汽輪機的廠用負荷也接在該段上，而該段母線由其對應(yīng)的發(fā)電機組供電）。圖3-110kv高壓廠用電接線圖因此，每臺機組設(shè)置A、B兩段10kV母線，由雙分裂廠用變壓器供電，鍋爐、汽機的雙套輔機由A、B段母線供電。全廠公用負荷分攤到A、B兩段母線。10kV高壓工作母線向全廠低壓廠用變壓器和大于、等于200kW的電動機供電。如圖3-1所示，每臺機組設(shè)置一臺分裂繞組高壓廠用變壓器，容量為45MVA；兩臺機組設(shè)置1臺起動/備用變壓器，容量為65/45-45MVA。每臺機組共2段10kV工作母線。該方案的優(yōu)點是：接線簡單清晰，共箱封閉母線布置方便，占地面積最小，最適應(yīng)現(xiàn)場場地條件。.2380/220V低壓廠用電系統(tǒng)接線設(shè)計本工程低壓廠用電系統(tǒng)采用380/220V中性點直接接地系統(tǒng)，PC-MCC供電方式。PC-MCC的設(shè)置原則為：成對的兩臺低壓廠用變壓器低壓側(cè)設(shè)立兩段PC母線，用斷路器分段。正常工作時，斷路器打開，不設(shè)置自動切換。但允許短時合上斷路器，以便正常檢修時轉(zhuǎn)移負荷。在負荷中心設(shè)立MCC母線，向就近負荷供電，其電源由相應(yīng)PC引接兩路，一路工作，一路備用，采用手動或自動切換方式。動力中心PC主要供電給下列負荷：大于等于75kW，小于200kW的電動機；大于等于100kVA靜態(tài)負荷。電動機控制中心MCC主要供電給下列負荷：75kW以下的電動機和小于100kVA的靜態(tài)負荷由電動機控制中心供電。成對的低壓電動機分別由對應(yīng)的動力中心和電動機控制中心供電。主廠房內(nèi)每臺機、爐的兩臺低壓廠用工作變壓器互為備用，兩臺公用變壓器互為備用。每臺機組設(shè)1臺容量為500kVA檢修變壓器和1臺容量為500kVA照明變壓器。兩臺機組的檢修變壓器、照明變壓器互為備用。廠區(qū)內(nèi)其它廠用變壓器根據(jù)分片集中供電的原則設(shè)置。所有低壓變壓器接線組別為D，yn11，型式為干式。3.5廠用負荷計算大型火電廠廠用負荷可達上千臺，主要分布于汽水系統(tǒng)、循環(huán)水和供水系統(tǒng)、開式和閉式冷卻水系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)、燃油或點火油系統(tǒng)、水預(yù)處理和化學(xué)水系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及電氣、修配、暖通等公用負荷。廠用負荷按其在生產(chǎn)過程中的重要性可劃分為：1）Ⅰ類負荷：如火力發(fā)電廠送、引風機、給粉機、給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵等。通常它們都設(shè)有兩套或多套相同設(shè)備。如：①2×100%表示有兩套相同的輔助設(shè)備，每一套輔助設(shè)備運行就能使主機帶滿負荷；正常運行時，一套運行，另一套備用或檢修，可以相互連鎖切換，如凝結(jié)水泵、工業(yè)水泵、疏水泵等。②2×50%表示有兩套相同的輔助設(shè)備，每一套輔助設(shè)備運行就能使主機帶50%負荷；正常運行時，兩套同時運行，沒有備用，其中一套因故障停運時，則主機降低出力到50%，如引風機、送風機、二次風機等。③3×50%表示有三套相同的輔助設(shè)備，每一套輔助設(shè)備運行就能使主機帶50%負荷；正常運行時，兩套同時運行，另一套備用或檢修，可以相互連鎖切換；其中一套因故障停運時，不影響主機的出力，如真空泵、電動給水泵。2）Ⅱ類負荷：允許短時間停電，但如果停電時間過長，有可能損壞設(shè)備或影響正常生產(chǎn)，如鋼球磨煤機、碎煤機等。Ⅱ類負荷與Ⅰ類負荷的供電方式基本相同，所不同的僅是備用電源不用自動投入，而用手動投入即可。3）Ⅲ類負荷：一般與生產(chǎn)工藝過程無直接關(guān)系，即便較長時間停電，也不會直接影響到正常運行，如油處理設(shè)施及中央修配廠等負荷，這類負荷允許只有一個電源，在有條件情況下也設(shè)有備用電源，但沒有備用設(shè)備。表3-1火力發(fā)電廠主要廠用電負荷及其分類表分類名稱負荷類別運行方式備注鍋爐負荷引風機Ⅰ類經(jīng)常、連續(xù)送風機Ⅰ類經(jīng)常、連續(xù)二次風機Ⅰ類經(jīng)常、連續(xù)空氣預(yù)熱器Ⅰ類經(jīng)常、連續(xù)爐水循環(huán)泵Ⅰ類經(jīng)常、連續(xù)磨煤機Ⅰ類、Ⅱ類經(jīng)常、連續(xù)儲庫式制粉系統(tǒng)為Ⅱ類給煤機Ⅰ類、Ⅱ類經(jīng)常、連續(xù)儲庫式制粉系統(tǒng)為Ⅱ類排粉機Ⅰ類、Ⅱ類不經(jīng)常、連續(xù)儲庫式制粉系統(tǒng)為Ⅱ類給粉機Ⅰ類、Ⅱ類不經(jīng)常、連續(xù)儲庫式制粉系統(tǒng)為Ⅱ類1廠用負荷的計算方法廠用負荷的計算常采用“換算系數(shù)法”：S——廠用分段母線上的計算負荷，kVAP——電動機的計算功率kW；K——換算系數(shù)（具體取值參見下表）表3-2換算系數(shù)機組容量（MW）≤125≥200機組容量（MW）≤125≥200給水泵及循環(huán)水泵電動機1.01.0其它高壓電動機0.80.85凝結(jié)水泵電動機0.81.0其它低壓電動機0.80.73.6廠用變壓器的選擇1變壓器選擇的基本原則和應(yīng)考慮的因素（1）變壓器、原副邊額定電壓應(yīng)分別與引接點和廠用電系統(tǒng)的額定電壓相適應(yīng)。（2）連接組別的選擇，應(yīng)使同一電壓等級（高壓或低壓）的廠用工作、備用變壓器輸出電壓的相位一致。（3）阻抗電壓及調(diào)壓方式的選擇，應(yīng)使在引接點電壓及廠用電負荷正常波動范圍內(nèi)，廠用電各級母線的電壓偏移不超過額定電壓的±5%。（4）變壓器的容量必須保證廠用機械及設(shè)備能從電源獲得足夠的功率。廠用變壓器三相雙繞組固體澆注式無勵磁調(diào)壓銅芯干式變壓器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下；暗備用接線的變壓器負荷計算時，不僅要計算兩個不同PC半段的容量，還應(yīng)考慮兩個半段和在一起時的負荷容量，因為兩個半段連接的是一臺機組的兩臺互為備用的輔機負荷。因此，計算一臺變壓器容量時，為兩個半段負荷容量之和，扣除重復(fù)負荷容量。其它低壓廠用變壓器的選擇方法與之類似，都選擇型號為SCB10-X/10的三相雙繞組固體澆注式無勵磁調(diào)壓銅芯干式變壓器。特別的，為保證照明電壓的質(zhì)量，照明變壓器選擇SCZB10-500/10型三相雙繞組固體澆注式有載調(diào)壓銅芯干式變壓器。表3-310kv干式變壓器型號額定容量（kVA）額定電壓（kV）連接組別損耗（W）空載電流（%）阻抗電壓（%）空載負載SCB10-1600/10160010.5±2×2.5%/0.4kVD，yn112140102000.66SCB10-2000/10200010.5±2×2.5%/0.4kVD，yn112400126000.464最大持續(xù)工作電流及短路計算4.1各回路最大持續(xù)工作電流電氣設(shè)備的額定電流IN應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流Ig.max。根據(jù)公式可以計算出各回路最大持續(xù)工作電流。（4.1）其中：Smax為所統(tǒng)計各電壓側(cè)負荷容量，Un為各電壓級額定電壓。4.2短路電流計算的主要目的電力系統(tǒng)短路電流計算的主要目的有:(1)選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備；(2)電氣主接線的比較與選擇；(3)選擇繼電保護裝置和整定計算；(4)驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓；(5)分析送電線路對通訊設(shè)施的影響。本次設(shè)計，進行短路電流計算主要是為了導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇。4.3一般規(guī)定4.3.1計算的假定條件短路電流實用計算中，作如下假設(shè)：(1)正常工作時三相系統(tǒng)對稱運行。(2)系統(tǒng)中所有發(fā)電機都在額定負荷下運行。(3)短路發(fā)生在短路電流最大的瞬間。(4)非無限大容量電源供電時，發(fā)電機的等值電抗為。(5)發(fā)電機電動勢均采用次暫態(tài)電動勢，且同相位。認為在短路瞬間不變，即。(7)短路點以外的負荷可以去掉，當短路點附近有大容量電動機時，則要計及電動機反饋電流的影響。(8)不考慮短路點的電弧阻抗。(9)忽略線路對地電容和變壓器的勵磁支路，計算110kV及以上高壓電網(wǎng)時，忽略線路電阻的影響，只計電抗。4.3.2接線方式計算短路電流所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，即最大運行方式。但不考慮在切換過程中可能短時并列運行的接線方式(如切換廠用變壓器時的短時并列)。4.3.3短路類型一般按三相短路計算。通常三相短路時的短路電流最大，若其他類型短路較三相短路嚴重時，則應(yīng)按最嚴重的情況計算。在本設(shè)計的電氣主系統(tǒng)中，由于發(fā)電機出口采用分相封閉母線，故障幾率小，所以運行可靠性高,及不可能出現(xiàn)比三相短路更為嚴重的短路類型，所以只需計算三相短路電流。4.3.4短路計算點在計算電路圖中，同電位各短路點的短路電流值均相等，但通過各支路的短路電流將隨著短路點的位置不同而不同。校驗電器和載流導(dǎo)體時，必須確定電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體處于最嚴重情況的短路點，使通過的短路電流校驗值為最大。例如：兩側(cè)均有電源的斷路器，如發(fā)電廠與系統(tǒng)相聯(lián)系的出線斷路器和發(fā)電機、變壓器回路的斷路器，應(yīng)比較斷路器前、后短路時通過斷路器的電流值，擇其大者為計算短路點；母聯(lián)斷路器應(yīng)考慮當采用該斷路器向備用母線充電時，備用母線故障流過該備用母線的全部短路電流；帶電抗器的出線回路由于干式電抗器工作可靠性較高，且斷路器與電抗器間的連線很短，故障幾率小，電器一般可選電抗器后為計算短路點，這樣出線可選用輕型斷路器，以節(jié)約投資。當10KV廠用母線短路時，如果高備變代替其中一臺廠高變工作，流經(jīng)廠高變和高備變的短路電流，要經(jīng)過計算才能比較大小。綜上述分析，計算電路圖中的短路點可設(shè)置為四點，即母線、發(fā)電機出口、廠高變分裂繞組一側(cè)和高備變分裂繞組一側(cè)。4.4短路電流計算步驟實用計算中，用運算曲線法計算短路電流的具體步驟：(1)選擇短路計算點；(2)系統(tǒng)元件參數(shù)計算(標么制)，取基準容量，基準電壓(各級平均額定電壓)，按平均額定電壓之比計算元件電抗的標么值；(3)對電動勢、負荷的簡化，取各發(fā)電機次暫態(tài)電動勢，電抗用次暫時態(tài)電抗表示，略去非短路點的負荷，只計短路點附近大容量電動機的反饋電流；(4)繪出等值網(wǎng)絡(luò)，并將各元件電抗統(tǒng)一編號；(5)網(wǎng)絡(luò)化簡，在離短路點的電氣距離很近時，可將同一類型的發(fā)電機進行合并，但無限大容量電源應(yīng)單獨考慮；(6)求轉(zhuǎn)移電抗(分別是等值電源和無限大容量電源對短路點的轉(zhuǎn)移電抗)；(7)求計算電抗，即將前面求出各等值電源的轉(zhuǎn)移電抗按各相應(yīng)等值電源的容量進行歸算；(8)由計算電抗分別查出0、2、4s時各等值電源供出的三相短路電流周期分量有效值的標么值，由無限大容量電源供給的三相短路電流不衰減，其周期分量有效值的標么值；(9)計算短路電流周期分量有值、、；(10)計算短路的沖擊電流。4.5計算公式4.5.1元件參數(shù)計算1.發(fā)電機(4.2)式中——發(fā)電機電抗標么值；——發(fā)電機次暫態(tài)電抗；——基準容量(一般取100或1000)，；——發(fā)電機的額定容量，。2.雙繞組變壓器(4.3)式中——變壓器電抗標么值；——變壓器短路電壓百分數(shù)或阻抗電壓百分數(shù)，%；——變壓器額定容量，MV·A。3.分裂繞組變壓器(4.4)式中——分裂變壓器高壓繞組與一個低壓繞組間的電抗標么值；——分裂變壓器半穿越電抗百分數(shù)，%；——分裂分壓器的額定容量。4.5.2網(wǎng)絡(luò)變換1.兩支路有源網(wǎng)絡(luò)等值變換(4.5)式中——合并后的等值電源——合并后的等值電抗(a)變換前的網(wǎng)絡(luò)(b)變換后的網(wǎng)絡(luò)圖4.1網(wǎng)絡(luò)變換圖2.Y/Δ等值變換Y/Δ網(wǎng)絡(luò)變換如圖4.2所示：(a)Y形網(wǎng)絡(luò)(b)Δ形網(wǎng)絡(luò)圖4.2網(wǎng)絡(luò)變換圖Y/Δ變換(4.6)Δ/Y變換(4.7)4.5.3計算電抗(4.8)……式中、…——等值電源1、2…短路點的轉(zhuǎn)移電抗、…——等值電源1、2…的額定容量，。4.5.4短路點短路電流周期分量有效值的計算(4.9)其中……式中——短路點k所在電壓級的平均額定電壓，kV；、——歸算至短路點電壓級各等值電源的額定電流，kA。4.5.5短路的沖擊電流(4.10)式中——起始次暫態(tài)電流；——沖擊系數(shù)，一般取1.8。4.6短路電流計算4.6.1短路電流計算接線圖為了進行短路電流計算，根據(jù)第一部分的說明分析，現(xiàn)將電氣主接圖化簡，如圖4.3所示。圖中各元件的技術(shù)數(shù)據(jù)已標出，線路電壓采用平均額定電壓，4個短路點也已確定，且均為三相短路。圖4.3短路電流計算接線圖4.6.2參數(shù)計算視系統(tǒng)為無限大容量電源，即，已經(jīng)500kV母線與系統(tǒng)聯(lián)系的電抗標么值。取基準容量，，計算各元件電抗的標么值取，并將各元件電抗編號，做出等值網(wǎng)絡(luò)如下圖4.4所示。這是純電抗等值網(wǎng)絡(luò)，圖中電抗值前的均已略去，并將電抗下標“*”也略去，相應(yīng)的運算以實數(shù)運算。圖4.4短路電流計算等值網(wǎng)絡(luò)4.6.3500kV母線短路(k1)1.網(wǎng)絡(luò)化簡等值網(wǎng)絡(luò)化簡及進一步化簡分別如圖4.5(a)和(b)所示。發(fā)電機G1與G2合并，合并后的等值機G對短路點的等值電抗為(a)網(wǎng)絡(luò)化簡(b)進一步化簡圖4.5等值網(wǎng)絡(luò)化簡2.短路電流周期分量有效值系統(tǒng)供給的短路電流不衰減，其周期分量有效值標么值有效值等值機G對短路點K1的計算電抗為查附圖的運算曲線，可得，，歸算至短路點處電壓級等值機G的額定電流為于是短路點K1的不同時刻三相短路電流周期分量有效值分別為3.短路的沖擊電流4.6.4600MW發(fā)電機出口短路(k2)1.網(wǎng)絡(luò)化間將圖4.4的等值網(wǎng)絡(luò)進行化簡及進一步化簡分別如圖4.6(a)和(b)所示。等值電抗為2.短路電流周期分量有效值系統(tǒng)S和發(fā)電機G2對短路點K2的轉(zhuǎn)移(利用星—三角變換)分別為(a)網(wǎng)絡(luò)化簡(b)進一步化簡圖4.6等值網(wǎng)絡(luò)化簡發(fā)電機G1和G2對短路點K2的計算電抗分別為根據(jù)運算曲線，分別查t為0、2、4s時，發(fā)電機G1和G2供給的短路電流周期分量有效值的標么值,,,,由系統(tǒng)供給的短路電流周期分量不衰減，其有效值的標么值為固有效值,歸算至短路點處電壓級G1和G2的額定電流為于是短路點K2不同時刻短路電流周期分量的有效值分別為3.短路的沖擊電流4.6.5廠用高壓工作變壓器10kV一段短路(k3)1.網(wǎng)絡(luò)化簡等值網(wǎng)絡(luò)進行化簡，如圖4.7所示。圖4.7等值網(wǎng)絡(luò)化簡其中2.求解電流及電抗將圖進行網(wǎng)絡(luò)變換，如圖4.8(a)所示。令各等值電源電動勢均為0，在短路點K3加電動勢變?yōu)榈戎稻W(wǎng)絡(luò)圖4.8(b)。在此圖中使為單位電流，則有，(a)網(wǎng)絡(luò)圖(b)等值網(wǎng)絡(luò)圖圖4.8網(wǎng)絡(luò)圖，根據(jù)電流分布的定義，各電源支的電流分布為系統(tǒng)發(fā)電機G2發(fā)電機G1對電流分布系數(shù)驗算可見計算結(jié)果正確。短路回路的總等值電抗為從而得各電源對短路點轉(zhuǎn)移電抗為系統(tǒng)發(fā)電機G1發(fā)電機G23.短路電流周期分量有效值發(fā)電機G1和G2對短路點的計算電抗分別為由于、均大于3.45，表示發(fā)電機G1和G2供給的短路電流周期分量不衰減，其標么值可分別用下式計算,系統(tǒng)供給短路電流周期分量有效值的標么值為歸算至短路點處電壓級各發(fā)電機的額定電流為基準電流由于各電源供給的短路電流周期分量均不衰減，固短路點短路電流周期分量有效值為4.短路的沖擊電流4.6.6備用/啟動變壓器10kV一端短路(k4)1.網(wǎng)絡(luò)化簡將圖4.4的等值網(wǎng)絡(luò)進行化簡及進一步化簡分別如圖4.9(a)和(b)所示，發(fā)電機G1和G2合并后的等值機G對短路點的等值電抗為(a)網(wǎng)絡(luò)圖(b)等值網(wǎng)絡(luò)圖圖4.9等值網(wǎng)絡(luò)化簡2.短路電流周期分量有效值各等值電源對短的轉(zhuǎn)移電抗(利用星—三角變換公式)為系統(tǒng)等值發(fā)電機G等值機G對短路點的計算電抗為由于，表示等值發(fā)電機G供給的短路電流周期分量不衰減，其有效值的標么值可用下式計算系統(tǒng)供給的短路電流周期分量不衰減，其有效值的標么值為歸算至短路點處電壓級等值機G的額定電流為基準電流由于各等值電源供給的短路電流周期分量均不衰減，固短路點的短路電流周期分量有效值為1.短路的沖擊電流7計算結(jié)果列表將以上三相短路電流的計算結(jié)果進行整理，如附表所示。附表4-1k1～k2點三相短路電流計算結(jié)果短路點編號短路點位置不同時刻短路電流周期分量有效值(kA)短路的沖擊電流(kA)K1500kV母線10.268.858.9026.16K2600MW發(fā)電機出口184.59136.46135.89470.70K3高廠變低壓側(cè)24.3524.3524.3562.00K4高備變低壓側(cè)19.4819.4819.4849.675電氣設(shè)備和導(dǎo)體的選擇5.1電氣設(shè)備選擇的一般原則盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。按正常工作條件選擇1.額定電壓電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負荷的變化，有時會高于電網(wǎng)的額定電壓，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，而電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運行電壓波動，一般不超過電網(wǎng)額定電壓的1.15倍。因此，在選擇電氣設(shè)備時，一般可按電氣設(shè)備的額定電壓不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即≥(5.1)2.額定電流電氣設(shè)備的額定電流是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長期允許電流。應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流，即≥(5.2)由于發(fā)電機和變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的應(yīng)為發(fā)電機和變壓器的額定電流的1.05倍；若變壓器有可能過負荷運行時，應(yīng)按過負荷確定(1.3～2倍變壓器額定電流)。3.環(huán)境條件對設(shè)備選擇的影響(1)海拔高度的影響當?shù)貐^(qū)海拔超過制造廠家的規(guī)定值時，由于大氣壓力、空氣密度和溫度相應(yīng)減少，使空氣間隙和外絕緣的放電特性下降。一般非高原型的電氣設(shè)備使用環(huán)境的海拔高度不超過1000m，當海拔在1000～3500m范圍內(nèi)，若海拔比制造廠家規(guī)定值每升高100m，則電氣設(shè)備允許最高工作電壓要下降1%。(2)溫度的影響電氣設(shè)備的額定電流是指在基準環(huán)境溫度下，允許長期通過的是最大工作電流。我國生產(chǎn)的電氣設(shè)備一般使用的額定環(huán)境溫度，如周圍環(huán)境溫度高于（但≤）時，其允許電流一般可按每增高，額定電流可增加0.5%，但其最大電流不得超過額定電流的20%。5.1.2按短路狀態(tài)校驗1.短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電器時，電氣設(shè)備各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值，即滿足熱穩(wěn)定的條件≥(5.3)式中——短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)，；、——電氣設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)電流和時間，kA、s。其中(5.4)(5.5)(5.6)式中——短路的計算時間，s——繼電保護動作時間，一般取后備保護動作時間3.9s；——斷路器的全開斷時間，s；——斷路器固有分閘時間，SF6斷路器一般為0.03s；——斷路器開斷時電弧持續(xù)時間，約為0.02～0.04s；可見，短路的計算時間最大為3.97s，所以進行短路的熱穩(wěn)定校驗時，一般取均會滿足要求。2.電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電器承受短路電流機械效應(yīng)的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為≥或≥(5.7)下列幾種情況可不校驗熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定：(1)用熔斷器保護的電氣設(shè)備，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，固可不驗算熱穩(wěn)定。(2)采用有限流電阻的熔斷器保護的設(shè)備，可不校驗動穩(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)備可不校驗動、熱穩(wěn)定。5.2500kV高壓設(shè)備的選擇5.2.1高壓斷路器的選擇本次采用的3/2接線，兩組母線通過4串斷路器相連，而進出線不設(shè)斷路器，所以高壓側(cè)共需12臺斷路器。斷路器的選擇應(yīng)在各種合理的運行方式下，按流過斷路器的長期工作電流和短路電流最大的一臺進行選擇。1.種類和型式的選擇高壓斷路器根據(jù)滅弧介質(zhì)不同，可分為少油斷路器、壓縮空氣斷路器、真空斷路器和六氟化硫SF6斷路器四種。其中SF6斷路器有斷口耐壓高、滅弧能力強、開斷性能好、無噪聲和干擾、制作精度高和密封性能好、體積和面積小等特點，而且維護工作量小、檢修周期長和壽命長，目前SF6斷路器已被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)。所以為滿足可靠性的要求，本設(shè)計選用戶外瓷柱式SF6斷路器。2.額定電壓和電流的選擇≥，≥（5.8）式中、——分別為電氣設(shè)備和電網(wǎng)的額定電壓，kV；、——分別為電氣設(shè)備的額定電流和電網(wǎng)的最大負荷電流，A。3.開斷電流的選擇高壓斷路器的額定開斷電流，不應(yīng)小于實際開斷瞬間的短路電流周期分量。但當斷路器的較系統(tǒng)短路電流大很多時，可簡化計算，即≥(5.9)由于僅計入了20%的非周期分量，一般中、慢速斷路器，開斷時間較長(≥0.1s)，短路電流非周期分量衰減較多，能滿足標準規(guī)定的要求。但對SF6斷路器，其全開斷時間最大為0.07s(<0.08s)，為高速斷路器，其開斷電流的最短時間應(yīng)為主保護動作時間(一般為0.05～0.06s）與固有分閘時間之和，最大為0.09s(<0.1s)。當在電源附近短路時，短路電流的非周期分量可能超過周期分量的20%，需要用短路全電流進行校驗。但如果在500KV側(cè)，由于離電源的電氣距離較遠，同樣非周期分量衰減較多，固可不計非周期熱分量效應(yīng)。4.短路關(guān)合電流的選擇為了保證斷路器在關(guān)合短路電流時的安全，斷路器的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流的最大沖擊值，即≥(5.10)5.短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗校驗式為≥、≥(5.11)斷路器的額定短路關(guān)合電流等于其額定動穩(wěn)定電流峰值。5.2.2隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)與斷路器配套使用，對3/2接線，進出線不設(shè)隔離開關(guān)。但在500KV系統(tǒng)中，電壓互感器與電網(wǎng)之間需裝設(shè)隔離開關(guān)。隔離開關(guān)與斷路器相比，額定電壓、額定電流的選擇及短路動、熱穩(wěn)定校驗的項目相同。但由于隔離開關(guān)不用來接通和切除短路電流，故無需進行開斷電流和短路關(guān)合電流的校驗。隔離開關(guān)型式的選擇。按安裝地點不同，可分為屋內(nèi)式和屋外式；按絕緣支柱數(shù)目又可分為單柱式、雙柱式各三柱式。型式對配電裝置的布置和占地面積有很大影響，由于組合電器結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，有利于配電裝置的布置。而GW7系列戶外、三柱式隔離開關(guān)便于發(fā)展成組合電器，所以可選用此形式的隔離開關(guān)。5.2.3電流互感器的選1.種類和型式的選擇按用途分測量用和保護用(B)兩種，而保護用電流互感器又可分為穩(wěn)態(tài)保護用(P)和暫時態(tài)保護用(TP)兩種；按安裝地點可分為戶內(nèi)式和戶外式。在強電系統(tǒng)中，二次額定電流選用5A。2.一次回路額定電壓和電流和選擇一次回路額定電壓和電流應(yīng)滿足≥、≥(5.12)為確保所供儀表的準確度，電流互感器一次側(cè)額定電流應(yīng)盡可能與最大工作電流接近。3.準確級的選擇為了保證測量儀表的準確度，電流互感器的準確級不得低于所供測量儀表的準確級。500KV電流互感器的準確級不應(yīng)低于0.5級；而穩(wěn)態(tài)保護用電流互感器的準確級常用的有5P和10P，暫態(tài)保護用電流互感器的準確級分別有TPX、TPY、TPZ三個級別。4.熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗(1)熱穩(wěn)定考驗，一般以時允許通過的穩(wěn)定電流或一次額定電流的倍數(shù)來校驗，即≥或≥(5.13)(2)動穩(wěn)定校驗包括內(nèi)部動穩(wěn)定和外部動穩(wěn)定校驗，這里只進行內(nèi)部動穩(wěn)的校驗，通常以額定動穩(wěn)定電流或動穩(wěn)定電流倍數(shù)表示，即≥或≥(5.14)5.2.4電壓互感器的選擇1.種類和型式的選擇對500KV采用的3/2接線，應(yīng)在每條母線上裝設(shè)一組單相電壓互感器，每回出線上裝設(shè)一組三相電壓互感器；由于500kV配電裝置中，通常配有雙套主保護，并考慮到后備保護、自動裝置和測量的要求，電壓互感器應(yīng)具有三個二次繞組，即兩個主二次繞組和一個輔助二次繞組；另外500kV系統(tǒng)廣泛采用電容式電壓互感器。2.一次額定電壓和二次額定電壓的選擇(1)為保證測量的準確性，電壓互感器一次額定電壓應(yīng)在所安裝電網(wǎng)額定電壓的90%～110%之間。如果用相電壓，則為電網(wǎng)額定電壓的1/，即或/(5.15)(2)二次額定電壓。對單相電壓互感器，一次繞組接于電網(wǎng)線電壓時，二次繞組額定電壓為100V；一次繞組接于電網(wǎng)相電壓時，二次繞組額定電壓為100/V；在電網(wǎng)中性點直接接地系統(tǒng)中，互感器開口三角形輔助繞組額定電壓為100V。3.容量和準確級的選擇根據(jù)儀表和繼電器接線要求選擇互感器接線方式，盡可能將負荷均勻分布在各相上，然后按各相負荷大小，按照所接儀表的準確級和容量，選擇互感器的準確級和額定容量。5.2.5并聯(lián)電抗器的選擇單機容量為600MW的發(fā)電廠中，通常在高壓母線上并聯(lián)電抗器，以補償高壓輸電網(wǎng)的電容和吸收其無功功率，解決500kV母線電壓偏高問題，并能提高線路的功率因數(shù)，降低超高壓輸電線路的電能損耗和有利于自動重合閘。并聯(lián)電抗器是超高壓電網(wǎng)中普遍采用的重要電氣設(shè)備。1.種類和型式的選擇超高壓并聯(lián)電抗器按結(jié)構(gòu)可分為油浸電抗器和干式空芯電抗器，且每種電抗器又分三相電抗器和由單相組成的三相電抗器。目前，超高壓系統(tǒng)并聯(lián)電抗器采用油浸式較多。2.額定電壓的選擇并聯(lián)電抗器的額定電壓應(yīng)不低于裝置點電網(wǎng)的額定電壓，即(5.16)3.額定容量的選擇并聯(lián)電抗器的容量必須使系統(tǒng)同期并列點的工頻穩(wěn)態(tài)電位升高有所限制；當母線電壓升高時，并聯(lián)電抗器應(yīng)使電壓降低；降低潛工電流，提高單相快速重合閘的成功率。5.310KV高壓開關(guān)柜的選擇高壓開關(guān)柜主要用來接受和分配電能，同時亦對電路和設(shè)備起保護、控制和監(jiān)測的作用。開關(guān)柜由柜體和裝于柜內(nèi)的主開關(guān)(斷路器)、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、互感器、避雷器、母線等一次元件及控制、測量、保護裝置等二次元件組成。5.3.1種類和型式的選擇高壓開關(guān)柜按主開關(guān)的安裝方式分固定式和移開式，由于固定式開關(guān)柜檢修、調(diào)試不方便，現(xiàn)已很少采用，而多采用移開式；按隔室結(jié)構(gòu)分鎧裝型、間隔型和箱型，其中鎧裝型具有單獨的隔板，且防護等及不低于IP2X，當柜內(nèi)某一隔室發(fā)生短路故障時，可將故障限制在該隔室內(nèi)而不使故障擴大，因而可靠性比較高，應(yīng)用也較多；額定電壓和額定電流的選擇高壓開關(guān)柜的額定電壓和額定電流應(yīng)滿足≥，≥(5.17)式中——開關(guān)柜裝置地點的電網(wǎng)額定電壓，kV；——開關(guān)柜裝置回路的最大持續(xù)工作電流，A。對10KV廠用配置的開關(guān)柜(5.18)式中——分裂變壓器一個分裂繞組的容量，MV·A；——分裂變壓器的分裂繞組額定電壓，kV。5.3.3防護等級的選擇開關(guān)柜由固定的柜體(金屬外殼)和真空斷路器手車組成，為防止人體接近其帶電部分和觸及其運動部分免受傷害，現(xiàn)行標準規(guī)定開關(guān)柜外殼的最低防護等級為IP2X，此外更高的防護等級還有IP3X、IP4X、IP5X。同時對于每個隔室應(yīng)有壓力釋放通道，以保護人身安全，防止故障擴大。開斷和關(guān)合短路電流的選擇開關(guān)柜短路開斷、關(guān)合電流實際就是斷路器的額定開斷、關(guān)合短路電流，選擇方法同斷路器一樣，即≥，≥(5.19)5.3.5短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗校驗式為≥、≥(5.20)其中，短路的沖擊電流應(yīng)是6KV廠用母線短路時，流經(jīng)廠用高壓變壓器或備用/啟動變壓器短路沖擊電流的較大者。5.4裸導(dǎo)體的選擇5.4.1500KV母線的選擇1.導(dǎo)線選型500KV配電裝置中的導(dǎo)線選擇考慮電暈現(xiàn)象的影響，宜采用擴徑導(dǎo)線或鋁合金絞線組成的分裂導(dǎo)線，分裂間距可取200～400mm。如采用空心擴軟導(dǎo)線組成的分裂導(dǎo)線，對雙分裂間距一般取400mm。2.截面的選擇導(dǎo)體截面可按長期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟電流密度選擇。對年負荷利用小時數(shù)大(通常指>5000h)，傳輸容量大，長度在20m以上的導(dǎo)體，如發(fā)電機、變壓器的連接導(dǎo)體，其截面一般按經(jīng)濟電流密度選擇；而對500kV擴徑導(dǎo)線，由于經(jīng)濟電流密度選取的困難，可按長期允許電流來選擇，即≤(5.21)式中——導(dǎo)體所在回路中最大持續(xù)工作電流，A；——在額定環(huán)境溫度時導(dǎo)體允許電流，A；——與實際環(huán)境溫度和海拔有關(guān)的綜合校正系統(tǒng)。當導(dǎo)體允許最高溫度為和不計日照時，K值可用下式計算(5.22)式中，、分別為導(dǎo)體長期發(fā)熱允許最高溫度和導(dǎo)體安裝地點實際環(huán)境溫度。5.4.2母線的選擇對功率為200MW及以上的發(fā)電機引出線、廠用電源等分支線，為避免相間短路和減少導(dǎo)體對鄰近鋼構(gòu)的感應(yīng)發(fā)熱，宜采用全連式分相封閉母線；對廠用高壓變壓器高壓側(cè)不設(shè)斷路器，為提高廠用電系統(tǒng)的供電可靠性，由廠用高壓變壓