河津電廠XMW火力發(fā)電廠電氣設(shè)計

山西大學(xué)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）題目河津電廠2X350MW火力發(fā)電廠電氣設(shè)計系別電力系專業(yè)電氣自動化班級 姓名指導(dǎo)教師下達(dá)日期2010年1月16日設(shè)計時間自2010年2月16日至2010年6月20日畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書一、設(shè)計題目：1、題目名稱河津電廠2X350MW火力發(fā)電廠電氣一次系統(tǒng)設(shè)計2、題目來源現(xiàn)場二、目的和意義本設(shè)計充分應(yīng)用和鞏固所學(xué)專業(yè)知識，如發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)分析等，進(jìn)行實際運算，加深學(xué)生對在校期間所學(xué)知識的理解和掌握，提高學(xué)生分析計算的能力，訓(xùn)練學(xué)生的綜合運用能力和創(chuàng)造能力，使學(xué)生在行將畢業(yè)參加工程實際工作之前得到電氣設(shè)計工程師的初步訓(xùn)練，為今后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。三、原始資料1、該廠為新建電廠，屬凝汽式火力發(fā)電廠2、發(fā)電機出口電壓23KV，經(jīng)開壓至220KV送入系統(tǒng)3、廠用電率4.6%4、220KV出線四回分別是趙家莊兩回臨晉一回，備用一回5、總規(guī)劃容量（1300---1400MW）二期擬擴建2臺300—350MW機組6、發(fā)電機參數(shù)415MVA、23KV、10417A、cosφ=0.85、xd=17.4%四、設(shè)計說明書應(yīng)包括的內(nèi)容1、電氣主接線的設(shè)計原則2、電氣主接線的設(shè)計3、主變壓器的選擇4、短路電流的計算5、電氣設(shè)備的配置和選擇6、配電裝置的設(shè)計7、保護(hù)裝置的配置8、防雷與接地的設(shè)計五、設(shè)計應(yīng)完成的圖紙1、設(shè)計說明書；2、河津電廠２Ｘ３５０ＭＷ首期電氣主接線圖；3、規(guī)劃容量電氣主接線圖。六、主要參考資料電氣工程電氣設(shè)計手冊專業(yè)課程教材七、進(jìn)度要求1、實習(xí)階段第周（月日）至第周（月日）共周2、設(shè)計階段第周（月日）至第周（月日）共周3、答辯日期第周（年月日）八、其它要求河津電廠2×350MW火力發(fā)電廠電氣設(shè)計摘要電能是經(jīng)濟發(fā)展最重要的一種能源，可以方便、高效地轉(zhuǎn)換成其它能源形式。當(dāng)今，火力發(fā)電在我國乃至全世界范圍，其裝機容量占總裝機容量的70％左右，發(fā)電量占總發(fā)電量的80％左右。由此可見，電能在我國這個發(fā)展中國家的國民經(jīng)濟中擔(dān)任著主力軍的作用。設(shè)計中將主要從理論上在電氣主接線設(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(hù)等方面做詳盡的論述，并與河津火力發(fā)電廠現(xiàn)行運行情況比較，同時，在保證設(shè)計安全的前提下，還要兼顧可靠性、經(jīng)濟性和靈活性，通過計算論證該火電廠實際設(shè)計的合理性與經(jīng)濟性。在計算和論證的過程中，結(jié)合電氣工程手冊規(guī)范，采用CAD軟件繪制了大量電氣圖，進(jìn)一步完善了設(shè)計。關(guān)鍵詞：主接線設(shè)計；短路電流；配電裝置；電氣設(shè)備選擇；繼電保護(hù)SubsystemDesignOnElectricityOfHejinCoal-FiredPowerPlantsIn2×350MWAbstractElectricityisthemostimportantenergyofeconomicdevelopmentwhichcanbeconvenientlyandefficientlyconvertedintootherformsofenergy.Today,notonlyinChinabutalsointheworld,thethermoelectricitycapacityaccountstoabout70%andthepowerabout80%.So,electricityplaysanimportantroleinourcountrywhichisadevelopingcountry.Inthisdesign,Iwillmainlydiscussmainelectricconnectiondesign,shortcircuitaccount,electricequipmentchoice,electricequipmentlayout,lightningstrikedefendingdesign,electricalmachine,transformerandgeneratrixprotectiverelayingdetailedlyintheoryandcomparingwiththepowerplantofHejin,whileensuringthereliabilityofthedesign,underthepremiseweshouldalsotakeintoaccounteconomicandflexibilitydemonstratedbycalculatingtheeffectivethermalpowerplantdesignandreasonableeconomy.Duringmycountinganddemonstrating,inordertoconsummatemydesign,Iwillprotractagreatlotofelectricengineering-picturesbyAuto-CADfollowingthenewcriterionofelectricengineering-enchiridion.Keywords：mainelectric；connectiondesign；shortcurrent；electricequipmentchoice；electricequipmentlayout；protectiverelaying…………...…………….....................................…............................................1第1章緒論…...…………….....................................….................2………...…………….......................................21.1.1電力系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀………...……………................21.1.2火電廠設(shè)計研究的國內(nèi)外發(fā)展概況………...…………….2…...…………….......................................21.2.1原始資料…...…………….......................................2原始資料分析…...…………….......................................2第2章電氣主接線方案的選擇與確定.…………….............................................3第1節(jié)概述…...……………......................................3主接線的設(shè)計原則…...……………......................................3主接線的要求…...……………................................3電氣主接線的設(shè)計程序……………................................................4第2節(jié)主接線的基本接線形式………................................5可選方案的確定………............................................................5可選方案的分析………...................................................................6單元接線（發(fā)電機與母線間的接線）………..........................................9第3節(jié)最優(yōu)方案的確定……….........................................................................10方案的比較……….................................................................10兩種方案的確定………..................................................................12第3章主變壓器選擇……….......................................................................13第1節(jié)概述………......................................................................13第2節(jié)主變壓器的選擇………......................................................13變壓器相數(shù)的選擇……….................................................13變壓器繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)的選擇………........................................13變壓器繞組接線組別的選擇……….........................................13變壓器調(diào)壓方式的選擇……….................................................13變壓器冷卻方式的選擇………....................................................13第4章廠用電接線及設(shè)計………...........................................15第1節(jié)概述……….........................................................................................15廠用電概述……….......................................................................15廠用電率………........................................................................15廠用電負(fù)荷分類………............................................................15第2節(jié)廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式………......................................15對廠用電接線的要求……….....................................................15廠用電接線的設(shè)計原則……….....................................................16廠用電的電壓等級……….........................................................16廠用電源及其引接……….............................................................16廠用電接線形式……….....................................................................17第3節(jié)廠用變壓器的選擇………..........................................................18第4節(jié)廠用電動機選擇和自啟動校驗………..................................................18廠用電動機的選擇………............................................................18自啟動校驗………........................................................................19第5章短路電流的計算………...........................................................................22第1節(jié)概述………............................................................................22第2節(jié)參數(shù)計算……….......................................................................22等值電路圖………...............................................................22各元件參數(shù)計算………..........................................................22第3節(jié)短路電流計算………...........................................................................22各點短路計算……….................................................................22短路電流計算結(jié)果表……….........................................................26第6章電氣設(shè)備的選擇……….............................................................27第1節(jié)概述………................................................................27第2節(jié)母線的選擇………......................................................27機端封閉母線的選擇……….........................................................27匯流母線的選擇………....................................................................27第3節(jié)斷路器的選擇……….............................................................28斷路器的功能………....................................................................28斷路器的種類………....................................................................28斷路器的選擇………...................................................................28第4節(jié)隔離開關(guān)的選擇……….................................................................29隔離開關(guān)的主要用途………..........................................................29隔離開關(guān)的種類………...............................................................29隔離開關(guān)的選擇………..........................................................29第5節(jié)電流互感器的選擇………............................................................29電流互感器的作用………........................................................29電流互感器的種類………...........................................................29電流互感器的選擇原則……….......................................................30電流互感器的選擇………............................................................30第6節(jié)電壓互感器的選擇……….....................................................................31電壓互感器及其分類………........................................................31電壓互感器的選擇………...........................................................31第7章配電裝置的選擇………........................................................33第1節(jié)概述……….......................................................................33第2節(jié)屋內(nèi)配電裝置……….............................................................................33第3節(jié)屋外配電裝置………...............................................................................33第4節(jié)兩種配電裝置的比較…………………..34第5節(jié)配電裝置的選擇………...…………….............................34第8章保護(hù)裝置的配置………...…………….............................35第1節(jié)概述………...…………….................................................35第2節(jié)發(fā)電機的保護(hù)及整定計算………...…………….............35發(fā)電機的縱差動保護(hù)………...……………........................36發(fā)電機的縱差動保護(hù)的整定原則與計算………...………36第3節(jié)母線的保護(hù)………...…………….....................................37裝設(shè)母線保護(hù)的幾種情況………...……………................37目前國內(nèi)110KV及其以上母線保護(hù)裝置的原理有以下幾種……….…37第9章防雷與接地的設(shè)計………...…………….........................39第1節(jié)概述………...…………….................................................39雷害來源………...……………........................................39避雷針作用………...…………….....................................39避雷針的保護(hù)范圍………...…………….........................39第2節(jié)

避雷器的選擇原則………...……………........................40型式………...……………..................................................40滅弧電壓………...……………......................................40工頻放電電壓………...……………....................................40沖擊放電電壓和殘壓………...……………......................40第3節(jié)

避雷器的選擇………...…………….................................40接地的定義…………...……………..............................................................40接地的分類…………...……………..............................................................41發(fā)電廠防雷接地…………...……………......................................................41結(jié)論………...…………..................................................................42參考文獻(xiàn)………...……………......................................................43附錄………...……………..................................................................附錄一主接線圖………...……………............................................附錄二配電裝置圖………...……………........................................中文原文………...……………......................................................44英文譯文………...……………......................................................47指導(dǎo)教師評語表……...……………......................................................................51前言 本設(shè)計充分應(yīng)用和鞏固所學(xué)專業(yè)知識，如發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)分析等，進(jìn)行實際運算，加深我們對在校期間所學(xué)知識的理解和掌握，提高我們分析計算的能力，訓(xùn)練我們的綜合運用能力和創(chuàng)造能力，使我們在行將畢業(yè)參加工程實際工作之前得到電氣設(shè)計工程師的初步訓(xùn)練，為今后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。發(fā)電廠時電力系統(tǒng)的重要組成環(huán)節(jié)，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行。本設(shè)計主要講河津電廠電氣設(shè)計，主要完成電氣主接線設(shè)計、短路電流的計算、電氣設(shè)備的選擇和配電裝置的選擇的等內(nèi)容。第1章緒論第1節(jié)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.1.1電力系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展概況新中國成立以后，特別是改革開放以來，我國電力工業(yè)得到了迅速發(fā)展。在黨中央、國務(wù)院的正確領(lǐng)導(dǎo)下，廣大電力職工奮發(fā)圖強，辛勤耕耘，中國的電力工業(yè)取得了令人矚目的成就。1987年，全國電力裝機容量邁上1億千瓦臺階；1995年突破2億千瓦；到2000年底，全國電力裝機容量已達(dá)3.19億千瓦。從1949年到改革開放前的1978年，我國電力裝機由185萬千瓦增加到5712萬千瓦，增長了29.9倍；年發(fā)電量由43億千瓦時增加到2566億千瓦時，增長了58.7倍。而從1978年到二十世紀(jì)末，我國電力裝機和年發(fā)電量又分別增長了4.58和4.33倍。目前，我國的電力裝機容量和年發(fā)電量均居世界第2位；我國的電力工業(yè)也已從大電網(wǎng)、大機組、超高壓、高自動化階段，進(jìn)入了優(yōu)化資源配置、實施全國聯(lián)網(wǎng)的新階段[3]。我國是發(fā)展中國家，我國的電力工業(yè)長期以來依靠多家辦電的政策，吸引了投資，促進(jìn)了我國電力工業(yè)的發(fā)展；并通過引進(jìn)、消化和吸收和技術(shù)創(chuàng)新，極大地提高了電力的技術(shù)水平和裝備水平；通過十年的堅持不懈的達(dá)標(biāo)、創(chuàng)一流工作，大大提高了電力企業(yè)的管理水平，很多電力企業(yè)，尤其是一些發(fā)電廠的管理水平可以與發(fā)達(dá)國家的電廠的管理一比高低。但是，我國人均用電水平還很低，面臨著繼續(xù)快速發(fā)展的巨大壓力。自從加入了ＷＴＯ以后，國家電力公司已經(jīng)確定了“建成控股型、經(jīng)營型、集團(tuán)化、現(xiàn)代化、國際一流的電力公司”的戰(zhàn)略目標(biāo)，并已在2000年躋身世界500強，2001年在世界500強中位居77位。中國加入WTO對電力工業(yè)來說，是機遇與挑戰(zhàn)并存，機遇大于挑戰(zhàn)。1.1.2火電廠設(shè)計研究的國內(nèi)外發(fā)展概況在我國乃至全世界范圍，火電廠的裝機容量占總裝機容量的70％左右，發(fā)電量占總發(fā)電量的80％左右。截止目前為止，我國火力發(fā)電廠單機容量以30萬千瓦和60萬千瓦機組為主，浙江省溫州市玉環(huán)縣的華能玉環(huán)電廠正在投建4臺100萬千瓦發(fā)電機組，首臺機組預(yù)計今年投產(chǎn)發(fā)電。其100萬千瓦超超臨界火力發(fā)電機組主蒸汽壓力為25兆帕，主蒸汽和再熱蒸汽溫度均為600度，這不僅在我國是最高參數(shù)，在世界上也處于最前沿水平。此前，上海電氣與西門子合作制造的上海外高橋2臺90萬千瓦火力機組是我國第一個超臨界百萬級項目，首臺機組已于2006年開始發(fā)電。第2節(jié)原始資料及分析1.2.1原始資料1.2.2該廠為新建電廠，屬凝汽式火力發(fā)電廠，發(fā)電機出口電壓23KV，經(jīng)開壓至220KV送入系統(tǒng)。220KV出線四回分別是趙家莊兩回臨晉一回，備用一回?？傄?guī)劃容量（1300---1400MW）二期擬擴建2臺300—350MW機組。本設(shè)計充分地應(yīng)用和鞏固所學(xué)專業(yè)知識，如發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)分析、繼電保護(hù)及自動裝置和高電壓技術(shù)等，進(jìn)行實際運算，以提高分析問題和解決實際問題的能力，為今后的工作打下堅定的基礎(chǔ)。第2章電氣主接線選擇第1節(jié)概述電氣主接線時發(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)的要環(huán)節(jié)。本章以電氣主接線的設(shè)計為中心，從工程的觀點出發(fā)，介紹對主接線的基本要求、典型接線形式以及主要設(shè)備的作用、配置原則等。綜合闡述了發(fā)電廠電氣接線的特點和主接線的原則、步驟等。主接線的設(shè)計原則(1)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用這是主要因素，很大程度上決定了發(fā)電廠的主接線形式。如發(fā)電廠是系統(tǒng)的大型主力電廠，還是屬于地區(qū)或企業(yè)的中小型電廠；是帶基本負(fù)荷的電廠，還是只負(fù)責(zé)腰荷或調(diào)峰的電廠。各類發(fā)電廠在系統(tǒng)中的地位和作用不同，對于主接線的可靠性，選擇性和靈活性的要求也不同。本設(shè)計發(fā)電廠為新建電廠，首期建成后分別供給臨晉、趙家莊，且總規(guī)劃容量為1300-1400MW，屬于地區(qū)性的重要發(fā)電廠。(2)電廠的分期和最終建設(shè)規(guī)模發(fā)電廠的機組容量，應(yīng)該根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃容量，負(fù)荷增長速度和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行選擇，最大機組的容量以占系統(tǒng)總?cè)萘康?-10％為宜，且以一個廠房內(nèi)的機組其臺數(shù)以不超過6臺，容量等級以不超過兩種為宜。本設(shè)計發(fā)電廠分為兩期建設(shè)，最終建設(shè)規(guī)模為1300-1400MW。總之，我們設(shè)計的電氣主接線基本原則是以設(shè)計任務(wù)為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設(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，以保證宮殿可靠，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，盡可能地節(jié)約投資，就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進(jìn)性與可靠性，堅持可靠，先進(jìn)，適用，經(jīng)濟，美觀的原則。主接線的要求(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，電氣主接線必須保證供電可靠。電氣主接線的可靠性不是絕對的。同樣形式的主接線對某些發(fā)電廠是可靠的，而對另一些發(fā)電廠則不一定能滿足可靠性要求。在分析電氣主接線可靠性時，要考慮發(fā)電廠在系統(tǒng)中的地位和作用，用戶的負(fù)荷類型和性質(zhì)，設(shè)備運行制造水平及運行經(jīng)驗等。通常定性分析和衡量主接線可靠性時，從以下幾方面考慮：①發(fā)電廠或變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用②發(fā)電廠接入電力系統(tǒng)的方式③運行方式和負(fù)荷性質(zhì)④設(shè)備的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)驗的積累提高可靠性是主要條件(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(jìn)行運行方式的轉(zhuǎn)變。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)構(gòu)簡單，操作方便，盡可能地使操作步驟少，以便運行人員掌握，不致再操作過程中出錯。②調(diào)度的方便性。電氣主接線在正常運行時，要根據(jù)調(diào)度要求，方便地改變運行方式，并且在發(fā)生事故時，要盡快的切除故障，使停電時間最短，影響范圍最小，不致過多的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)計主接線時要留有發(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，使其盡可能的不影響連續(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)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟合理。經(jīng)濟性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(dāng)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占地面積小。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，盡可能使占地面積小，同時應(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。③電能損耗小。在發(fā)電廠或變電站中，電能損耗主要來自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟合理的選擇變壓器的型式，容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。電氣主接線的設(shè)計程序電氣主接線的設(shè)計伴隨著發(fā)電廠或變電站的整體設(shè)計進(jìn)行，即按照工程基本建設(shè)程序，歷經(jīng)可行性研究階段，初步設(shè)計階段和施工設(shè)計階段等四個階段。在各階段中隨要求，任務(wù)的不同，其深度，廣度也有所差異，但總的設(shè)計思路，方法和步驟基本相同。設(shè)計步驟和內(nèi)容如下：(1)工程情況，對發(fā)電廠類型，設(shè)計規(guī)劃容量，單機容量和臺數(shù)，最大負(fù)荷利用小時數(shù)及可能的運行方式等的分析。發(fā)電廠容量的確定與國家經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃，電力負(fù)荷增長速度，系統(tǒng)規(guī)模和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及備用容量等因素有關(guān)。發(fā)電廠裝機容量標(biāo)志著發(fā)電廠的規(guī)模和在電力系統(tǒng)中的地位和作用。在設(shè)計時，對發(fā)展的電力系統(tǒng)可優(yōu)先選用較為大型的機組。但是最大單機容量不宜大于系統(tǒng)總?cè)萘康?0％，以保證在該機檢修或故障情況下系統(tǒng)的供電可靠性。發(fā)電廠運行方式及利用小時數(shù)直接影響著主接線設(shè)計。承擔(dān)基荷為主的發(fā)電廠，設(shè)備利用率高，一般年利用小時數(shù)在5000小時以上；承擔(dān)腰荷的發(fā)電廠，設(shè)備利用小時數(shù)在3000－5000小時；承擔(dān)峰荷的發(fā)電廠，設(shè)備利用小時數(shù)在3000小時以下。不同的發(fā)電廠其工作特性不同。對于核電廠或300MW及以上的火電廠以及徑流式水電廠等應(yīng)優(yōu)先擔(dān)任基荷，相應(yīng)主接線應(yīng)保證可靠性。對于水電廠，其具有靈活的機動性，故其主接線應(yīng)保證調(diào)度靈活。(2)電力系統(tǒng)情況，及對電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，發(fā)電廠或變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用，本期工程和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點接地方式等的分析。發(fā)電廠的總?cè)萘颗c電力系統(tǒng)容量之比如果大于15％時，則就可認(rèn)為該廠在系統(tǒng)中處于重要地位，應(yīng)選擇可靠性較高的接線方式。以防一旦全廠停電影響系統(tǒng)供電的可靠性。主變壓器和發(fā)電機中性點接地方式與電壓等級，單相接地短路電流，過電壓水平，保護(hù)配置等有關(guān)，其直接影響電網(wǎng)的絕緣水平，系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性，主變壓器和發(fā)電機的運行安全以及對通信線路的干擾等。我國規(guī)定：一般35千伏及以下電壓系統(tǒng)采用中性點非直接接地方式（中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地）;110千伏及以上的高壓系統(tǒng)采用中性點直接接地方式。發(fā)電機中性點都采用非直接接地方式，目前廣泛采用經(jīng)消弧線圈接地方式或經(jīng)中性點接地變壓器接地。(3)負(fù)荷情況，及對負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置，輸電電壓等級，出現(xiàn)回路數(shù)及輸送容量等分析。在設(shè)計中，對電力負(fù)荷的預(yù)測不僅應(yīng)有短期負(fù)荷預(yù)測，還應(yīng)有中期負(fù)荷預(yù)測，對電力負(fù)荷預(yù)測的準(zhǔn)確性直接關(guān)系著發(fā)電廠或變電站電氣主接線設(shè)計成果的質(zhì)量。發(fā)電廠承擔(dān)的負(fù)荷應(yīng)僅可能的讓全部機組安全滿發(fā)，并按系統(tǒng)提出的運行方式，在機組間經(jīng)濟合理的分配負(fù)荷，減少母線上的電流流動，讓發(fā)電機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定和滿足電能質(zhì)量要求。第2節(jié)主接線的基本接線形式電氣主接線是發(fā)電廠﹑變電所電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)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)整體如發(fā)電廠﹑變電所本身運行的可靠性﹑靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇﹑配電裝置配置﹑繼電保護(hù)和控制方式的擬訂有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關(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?？蛇x方案的確定據(jù)原始資料可知：220kV出線為四回，主變進(jìn)線兩回，廠用高壓起動∕備用變兩回，進(jìn)出線共計八回。按手冊：對主接線的基本要求為：安全性、可靠性﹑靈活性﹑經(jīng)濟性。根據(jù)該電廠的具體情況以及手冊要求，對各種基本接線的具體分析如下：(1)單母線接線依手冊可知，單母線適用于220kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過2回，而該電廠的出線數(shù)為4回，所以單母線接線不可選。(2)單母線分段接線根據(jù)手冊，單母分段接線適用于出線回路數(shù)為3～4回，但可靠性不高，所以該接線也不可選。(3)雙母線接線依手冊，該接線適用于220kV配電裝置的出線回路數(shù)為5回以上時；或220kV配電裝置在系統(tǒng)中居重要地位，出線數(shù)為4回及以上時，所以雙母接線可選。(4)雙母線分段接線（包括雙母三分段和雙母四分段）按手冊，雙母分段接線適用于220kV配電裝置的出線回路數(shù)為10～14回時，所以該接線可選。(5)雙母線帶旁路母線接線依據(jù)手冊可知：220kV線路輸送功率較多﹑送電距離較遠(yuǎn)﹑停電影響較大，并且220kV少油斷路器平均每臺每年檢修時間約需5天及7天，停電時間較長，一般需設(shè)置旁路母線或旁路隔離開關(guān)。而且220kV出線為5回及以上時，一般裝設(shè)專用旁路斷路器。所以雙母線帶旁路母線接線可選，并且設(shè)置專用旁路斷路器。(6)一臺半斷路器接線查手冊得：在特殊情況下，個別大型電廠和樞紐變電所未接入500kV系統(tǒng)而接入220kV系統(tǒng)，致使其220kV配電裝置在系統(tǒng)中的地位特別重要而采用了超高壓配電裝置應(yīng)用的一臺半斷路器接線可選。(7)橋形接線按照手冊，橋形接線適用于較小容量的發(fā)電廠，而該發(fā)電廠為大容量的電廠，所以橋形接線不可選。(8)3～5角形接線根據(jù)手冊可知：多角形接線適用于最終進(jìn)出線為3～5回的110kV及以上配電裝置，所以多角形接線不可選?？蛇x方案的分析綜合以上分析可知：符合原始資料和規(guī)程規(guī)定的方案有：方案?。弘p母線接線（如2—1）(1)該方案的優(yōu)點：1)供電可靠；2)調(diào)度靈活；3)擴建方便；4)便于實驗。(2)缺點：1)增加一組母線和一回路就需要增加一組母線隔離開關(guān)，增加投資；2-1雙母線接線2)當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作；3)出線斷路器檢修時，該回路須停止供電。方案ⅱ：雙母線三分段（如圖2—2）方案ⅲ：雙母線四分段（如圖2—3）(1)兩種方案的優(yōu)點：具有很高的可靠性和靈活性；當(dāng)母線故障時，不須短時切換較多電源和負(fù)荷。圖2-2雙母線三分段接線圖2-3雙母線四分段接線(2)缺點：1)增加分段斷路器和母聯(lián)斷路器的數(shù)量，配電裝置投資較大；2)檢修出線斷路器時，仍然會使該回路停止供電。方案ⅳ：雙母線帶旁路接線（如圖1—4）該方案的優(yōu)點：圖2-4雙母線帶旁路接線1)檢修出線斷路器時，該回路可以不停電；2)運行操作方便，不影響雙母線正常運行。(2)缺點：1)多裝一臺斷路器，增加了投資和配電裝置的占地面積；2)旁路斷路器的繼電保護(hù)為適應(yīng)各出線的要求，其整定較復(fù)雜。方案ⅴ：一臺半斷路器接線（如圖2—5）(1)該方案的優(yōu)點：1)即使母線發(fā)生故障，只斷開與此母線相連的所有斷路器，任何回路均不停電，具有較高的供電可靠性；2)正常運行時，兩組母線和全部斷路器都閉合，形成多環(huán)行供電，運行調(diào)度靈活可靠；3)隔離開關(guān)不作為操作電器，只承擔(dān)隔離電壓的任務(wù)，減少誤操作，對任何斷路器檢修可不停電，操作檢修方便。(2)缺點：1)造價高；2)為解決繼電保護(hù)校驗問題，保護(hù)必須雙重化；3)在8個回路以上時，一次設(shè)備的投資超過雙母線四分段帶旁路母線接線的投資，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)提高太多。圖2—5一臺半接線通過分析﹑篩選﹑組合，在滿足規(guī)程要求的前提下，保留兩種可能的接線方案，即雙母線三分段接線和雙母線帶旁路母線接線，在下一節(jié)中做進(jìn)一步的可靠性和經(jīng)濟性比較。單元接線（發(fā)電機與母線間的接線）單元接線是無母線中最簡單的形式，它有三種常用形式：發(fā)電機－雙繞組變壓器單元接線，發(fā)電機－三繞組變壓器單元接線，發(fā)電機－變壓器－線路單元接線。(1)發(fā)電機－雙繞組變壓器單元接線是大型機組廣泛采用的接線形式。發(fā)電機出口不裝斷路器，為調(diào)試發(fā)電機方便可裝設(shè)隔離開關(guān)，對200MW以上機組，發(fā)電機出口采用分相封閉母線，為了減少開斷點，也可不裝斷路器，但應(yīng)留有可拆點，以便機組調(diào)試。該種接線避免了額定電流或短路電流過大，從而造成在選擇斷路器時受到價格和制造條件的限制。但其也有缺陷：1）當(dāng)主變壓器或廠總變壓器發(fā)生故障時，除了跳主變壓器高壓出口斷路器外，還需調(diào)發(fā)電機磁場開關(guān)。而大型發(fā)電機時間常數(shù)較大，從而即使磁場開關(guān)跳開后，在一段時間內(nèi)通過發(fā)電機－變壓器組的故障電流仍很大；如果磁場開關(guān)拒跳，后果會更嚴(yán)重。2）發(fā)電機定子繞組本身故障時，如果變壓器高壓側(cè)斷路器失靈拒跳，就只能通過失靈保護(hù)出口啟動母差保護(hù)或發(fā)遠(yuǎn)方跳閘信號使線路對側(cè)斷路器跳閘；如果由于通道原因遠(yuǎn)方跳閘信號失效，就只能由對側(cè)后備保護(hù)來切除故障，從而造成切除時間大大延長，導(dǎo)致發(fā)電機，變壓器嚴(yán)重?fù)p壞。3）發(fā)電機故障跳閘時，會失去廠用工作電源，如果此時備用電源切換不成功，廠用電就面臨中斷危險。(2)發(fā)電機－三繞組變壓器單元接線：為了在發(fā)電機停止工作時，仍能保持和中壓電網(wǎng)的聯(lián)系，在變壓器的三側(cè)均應(yīng)裝斷路器。(3)發(fā)電機－變壓器－線路單元接線：用于一機，一變，一線的廠或站。單元接線簡單，開關(guān)設(shè)備少，操作簡便，以及因不設(shè)發(fā)電機電壓母線，而在發(fā)電機和變壓器低壓側(cè)短路的幾率和短路電流相對于具有發(fā)電機電壓母線時有所減小。此外單元接線還有擴大單元接線：1）發(fā)電機－雙繞組變壓器擴大單元接線：當(dāng)發(fā)電機單機容量不大，且在系統(tǒng)備用容量允許時，為了減少變壓器臺數(shù)和高壓側(cè)斷路器數(shù)目，并節(jié)省配電裝置占地面積，將兩臺變壓器與一臺變壓器相連接構(gòu)成擴大單元接線。2）發(fā)電機－分裂繞組變壓器擴大單元接線：通常單機容量僅為系統(tǒng)容量的1％－2％或更小，而電廠的升高電壓等級又較高時采用此種接線。本設(shè)計中發(fā)電機容量為350MW，發(fā)電機出口短路電流很大，考慮到其他條件，故采用發(fā)電機－雙繞組變壓器單元接線，且采用分相封閉母線。第3節(jié)最優(yōu)方案的確定方案的比較(1)各種電氣設(shè)備的配置根據(jù)規(guī)程規(guī)定，各種設(shè)備的配置要求如下：1)隔離開關(guān)的配置中小型發(fā)電機出口一般應(yīng)裝設(shè)隔離開關(guān)，容量為220MW及以上大機組與雙繞組變壓器為單元接線時，其出口不裝設(shè)隔離開關(guān)，但應(yīng)有可拆連接點。由于該機組為350MW，且與雙繞組變壓器的連接為單元接線，所以，發(fā)電機出口不裝設(shè)隔離開關(guān)。2)電壓互感器的配置6～220kV電壓等級的每組主要母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。發(fā)電機出口一般裝設(shè)兩組電壓互感器，供測量、保護(hù)和自動電壓調(diào)整裝置需要。3)電流互感器的配置凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器，其臺數(shù)應(yīng)滿足測量儀表、保護(hù)和自動裝置要求。一臺半斷路器接線中，線路——線路串可裝設(shè)四組電流互感器，在滿足保護(hù)和測量要求的條件下也可以裝設(shè)三組電流互感器。(2)兩種方案的經(jīng)濟比較①查資料可得，方案中所采用的元件價格如下：斷路器38.82萬元／臺隔離開關(guān)12.05萬元／組電壓互感器2.9萬元／臺（單相式）電流互感器11.27萬元／臺（單相式）按上述規(guī)程配置完設(shè)備后，依據(jù)公式：（1+）——主體設(shè)備投資，包括變壓器、開關(guān)設(shè)備、配電裝置及明顯的增修橋梁、公路和拆遷等費用?！幻黠@的附加費用比例系數(shù)，如基礎(chǔ)加工、電纜溝道開挖費用等。對220kV取70。O——綜合總投資，主要包括變壓器綜合投資，配電裝置綜合投資以及不可預(yù)見的附加投資等。②具體計算過程如下：方案Ⅰ：（雙母線接線）主體設(shè)備投資為：=7×38.82＋18×12.05＋3×18×2.9＋3×48×11.27=271.74＋216.9＋156.6＋1622.88=2268.12（萬元）總投資為：=（1+）=2268.12（1＋）=3855.804（萬元）方案Ⅱ：（雙母線帶旁路母線）主體設(shè)備投資為：O=8×38.82＋20×12.05＋3×21×2.9＋3×52×11.27=310.56＋241＋182.7＋1758.12=2492.38（萬元）總投資為：O=（1＋）=2492.38×（1＋）=4237.046（萬元）兩種方案的計算結(jié)果比較如表1-7：表1-7兩種方案的經(jīng)濟比較方案設(shè)備方案Ⅰ雙母線接線方案Ⅱ雙母線帶旁路母線接線斷路器單價（萬元／臺）38.8238.82隔離開關(guān)單價（萬元／組）12.0512.05電壓互感器單價（萬元／臺）（單相式）2.92.9電流互感器單價（萬元／臺）（單相式）11.2711.27斷路器臺數(shù)（臺）78隔離開關(guān)臺數(shù)（臺）1820電壓互感器（臺）1821電流互感器（臺）4852主體設(shè)備投資O（萬元）2268.122492.38總投資O（萬元）3855.8044237.046通過比較可以看出，雙母線接線的綜合投資低于雙母線帶旁路母線接線的綜合投資，即＜，所以雙母線接線經(jīng)濟性比較好。兩種方案的確定（見表1-8）表1-8兩種方案的綜合比較方案項目方案Ⅰ（雙母接線）方案Ⅱ（雙母接線帶旁路）可靠性（1）通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷（2）一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電（3）檢修任一回路母線隔離開關(guān)時，只需斷開此隔離開關(guān)所述的一條電路和與此隔離開溝相連的該組母線，其他母線可正常運行，但操作步驟必須正確（4）在（3）的操作中，操作順序較繁，容易發(fā)生誤操作（1）具有方案一的所有特點：一組母線故障或檢修時，可以不間斷供電（2）出線斷路器經(jīng)過長期運行后檢修或故障時，旁路母線將使回路不致停電（3）增加了兩臺旁路斷路器，分別接在兩個母線上，接線較復(fù)雜靈活性（1）各個電源和回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，靈活適應(yīng)運行方式和潮流變化的需要（2）通過倒閘操作可以組成各種不同的運行方式（1）在有專用的旁路斷路器時，無論是檢修母線還是出線斷路器都比較靈活方便綜合可靠性和經(jīng)濟性，最終確定主接線采用雙母帶旁路接線。（見附圖1）第3章主變壓器選擇第1節(jié)概述在發(fā)電廠中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。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)。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5-10年發(fā)展規(guī)劃，輸送功率大小，饋線回路數(shù)，電壓等級等因素，進(jìn)行綜合分析和合理選擇。依據(jù)《電力工程電氣設(shè)計手冊》可知：發(fā)電機與變壓器單元接線時，主變壓器的容量可按下列條件中的較大者選擇：(1)電機的額定容量扣除本機組的廠用負(fù)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的常用負(fù)荷。根據(jù)原始資料可知：該電廠的單機為415MW，發(fā)電機與變壓器系用單元接線。設(shè)該電廠廠用電率為4.6％。則：S=415×（1-4.6％）×（1+10％）=435MVA第2節(jié)主變的選擇3.2.1變壓器相數(shù)的選擇容量為300Mw及以下機組單元連接的主變壓器和330Kv及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器。因為單項變壓器組相對投資大、占地多、運行損耗也較大，同時配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也增加了維修工作量。但是，由于變壓器的制造條件和運輸條件的限制，特別是大型變壓器，需要考慮其運輸可能性。若受到限制時，則可選用單相變壓器組，所以本設(shè)計采用三相變壓器。變壓器繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)的選擇規(guī)程中：機組容量為200MW以上的發(fā)電機采用發(fā)電機-雙繞組變壓器單元接線接入系統(tǒng)。故本設(shè)計采用雙繞組變壓器。變壓器繞組接線組別的選擇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。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，根據(jù)以上變壓器繞組連接方式的原則，本設(shè)計中主變壓器組別一般都選用YN,d11常規(guī)接線。變壓器調(diào)壓方式的選擇為了保證發(fā)電廠的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)。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。另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%。其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格較貴，只在以下情況下予以選用：1)接于出力變化大的發(fā)電廠的主變壓器，特別是潮流方向不固定，且要求變壓器二次電壓維持在一定水平時;2)接于時而為送端，具有可逆工作特點的聯(lián)絡(luò)變壓器，為保證供電質(zhì)量，要求母線電壓恒定時。而本設(shè)計發(fā)電廠為地區(qū)性電廠，負(fù)荷變化不大，潮流方向固定，一直處于送端，固采用較便宜的無激磁調(diào)壓。變壓器冷卻方式的選擇電力變壓器的冷卻隨變壓器型式和容量不同而異，一般有自然風(fēng)冷卻、強迫風(fēng)冷卻、強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。通常依靠裝在變壓器油箱上的片狀或管形輻射式冷卻器及電動機風(fēng)扇散發(fā)熱量的自然風(fēng)冷卻及強迫風(fēng)冷卻，適用于中、小型變壓器；大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。本設(shè)計變壓器額度容量為420000KVA，容量較大，固采用強迫油循環(huán)風(fēng)冷卻。

依據(jù)以上分析結(jié)果，查《電力工程電氣設(shè)備手冊》，選用型號為SFPT-420000/220的變壓器，其技術(shù)參數(shù)如表1-9。表1-9主變壓器參數(shù)型號額定容量（KVA）額定電壓（KV）阻抗電壓（％）SFPT-420000/220420000高壓242+2×2.5%14%低壓23第4章廠用電接線及設(shè)計第1節(jié)概述4.1.1廠用電概述發(fā)電廠在啟動、運轉(zhuǎn)、停役、檢修過程中，用以保證機組的主要設(shè)備（如鍋爐、汽輪機或水輪機、發(fā)電機等）和輸煤、碎煤、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、照明用設(shè)備等都屬于廠用負(fù)荷，總的耗電量，統(tǒng)稱為廠用電。廠用電的可靠性，對電力系統(tǒng)得安全運行非常重要。提高廠用電可靠性的目的，是使電廠長期無故障運行，不致因廠用電局部故障而被迫停機。4.1.2廠用電率廠用電的電量,大都由發(fā)電廠本身供給.其耗電量與電廠類型、機械化和自動化程度、燃料種類及燃燒方式、蒸汽參數(shù)等因素有關(guān)。廠用電量占發(fā)電廠全部發(fā)電量的百分之?dāng)?shù)，稱為廠用電率。廠用電率是發(fā)電廠運行的主要經(jīng)濟指標(biāo)之一。一般凝汽式火電廠的廠用電率5﹪～8﹪，熱電廠為8﹪～13﹪，水電廠為0.5﹪～1.0﹪。本設(shè)計中廠用電率為4.6%。廠用電率:=×100﹪，其中:——廠用變壓器額度容量（MVA）——發(fā)電機額定有功功率（MW）4.1.3廠用電負(fù)荷分類廠用電負(fù)荷，根據(jù)其用電設(shè)備在生產(chǎn)中的作用和突然中斷供電所造成的危害程度，按其重要性可分為以下幾類：(1)Ⅰ類廠用負(fù)荷。凡是屬于短時停電，可能波及人身和設(shè)備的安全，使生產(chǎn)停頓或發(fā)電量大幅度下降的廠用負(fù)荷，都屬于Ⅰ類負(fù)荷。如火電廠的給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、引風(fēng)機、送風(fēng)機等等。通常它們都設(shè)有兩套設(shè)備互為備用，分別接到有兩個獨立電源的母線上，工作電源故障后，備用電源自動投入。(2)Ⅱ類廠用負(fù)荷。允許短時停電（幾秒至幾分鐘），恢復(fù)供電后，不致造成生產(chǎn)紊亂的廠用負(fù)荷，均屬于Ⅱ類廠用負(fù)荷。如火電廠的工業(yè)水泵、疏水泵、灰漿泵、輸煤設(shè)備和化學(xué)水處理設(shè)備等。一般它們均應(yīng)由兩段母線供電，并采用手動切換。(3)Ⅲ類廠用負(fù)荷。較長時間停電，不會直接影響生產(chǎn)，僅造成生產(chǎn)上的不方便的廠用負(fù)荷。如實驗室、修配廠、油處理室的負(fù)荷。通常它們由一個電源供電，但在大型發(fā)電廠也常采用兩路電源供電。(4)事故保安負(fù)荷。在200MW及以上機組的大容量電廠中,自動化程度較高,要求在事故停機過程中及停機后一段時間內(nèi),仍必須保證供電,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(fù)荷。按對電源要求的不同它又可分為：①直流保安負(fù)荷②交流保安負(fù)荷。(5)不間斷供電負(fù)荷。在機組運行期間，以及正?；蚴鹿释C過程中，甚至在停機后的一段時間內(nèi)，需要連續(xù)供電并具有恒頻恒壓特性的負(fù)荷，稱為不間斷供電負(fù)荷。一般采用由蓄電池供電所的電動發(fā)電機組或配電數(shù)控的靜態(tài)逆變裝置。第2節(jié)

廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式4.2.1對廠用電接線的要求廠用電接線的設(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，積極慎重地采用成熟的新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計達(dá)到經(jīng)濟合理、技術(shù)先進(jìn)，保證機組安全、經(jīng)濟地運行。廠用電接線應(yīng)滿足下述要求：(1)各機組的廠用電系統(tǒng)應(yīng)是獨立的。在任何運行方式下，一臺機組故障停運或其鋪機的電氣故障不應(yīng)影響另一臺機組的運行，并要求受廠用電故障影響而停運的機組應(yīng)能在短期內(nèi)恢復(fù)運行。(2)全廠性公用負(fù)荷應(yīng)分散接入不同機組的廠用母線或公用負(fù)荷母線。在廠用電接線中，不應(yīng)存在可能導(dǎo)致切斷多于一個單元機組的故障點，更不應(yīng)存在導(dǎo)致全廠停電的可能性，應(yīng)盡量縮小故障影響范圍。(3)充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、啟動等運行方式下的供電要求，盡可能的使切換操作簡便，啟動（備用）電源能在短時內(nèi)投入。(4)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，盡量減少改變接線和更換設(shè)置。(5)200MW及其以上機組應(yīng)設(shè)置足夠容量的交流事故保安電源。當(dāng)全廠停電時，可以快速啟動和自動投入向保安負(fù)荷供電。另外，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保護(hù)和計算機等負(fù)荷的用電。4.2.2廠用電接線的設(shè)計原則廠用電接線的設(shè)計原則與主接線的設(shè)計原則基本相同，主要有：(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)電廠主機安全運行運轉(zhuǎn);(2)接線應(yīng)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)荷有本機組供電，這樣，當(dāng)廠用電系統(tǒng)發(fā)生故障時，只影響一臺發(fā)電機組的運行，縮小故障范圍，接線也簡單；(4)設(shè)計時還應(yīng)適當(dāng)注意其經(jīng)濟性和發(fā)展的可能性并積極慎重地采用新技術(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)計廠用電接線時，還應(yīng)對廠用電的電壓等級、中性點接觸方式、廠用電源及其引接和廠用電接線形式等問題進(jìn)行分析和論證。4.2.3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)濟綜合比較后確定的。為了簡化廠用電接線，且使運行維護(hù)方便，廠用電電壓等級不宜過多。在發(fā)電廠和變電站中，低壓廠用電常采用400V或380V，高壓廠用電電壓有3、6、10kv等。為了正確選擇高壓廠用電的電壓等級，需進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟論證。按發(fā)電機容量、電壓等級確定高壓廠用電電壓等級(1)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；(2)當(dāng)容量在100-300M時，宜選用6kv作為廠用高壓電壓；(3)當(dāng)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電壓，即3Kv和10KV兩級電壓。本設(shè)計中發(fā)電機容量為350MW，考慮到其他因素，設(shè)計中采用高壓廠用電電壓為6kv，低壓廠用電電壓為380V。4.2.4廠用電源及其引接(1)工作電源發(fā)電廠的廠用工作電源，是保證正常運行的基本電源。通常，工作電源應(yīng)不少于兩個。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關(guān)系。當(dāng)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)電機機端斷路進(jìn)行選擇，其開斷電流可能比發(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，以限制斷路電流。對于200Mw及其以上的機組，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。低壓廠用工作電源，由高壓廠用母線通過低壓廠用變壓器引接。若高壓廠用電設(shè)有10KV和3KV兩個電壓等級，則400V工作電源一般從10KV廠用母線引接。本設(shè)計中采用廠用工作電源從主變壓器低壓側(cè)引接，并且采用分相封閉母線。(2)備用電源和啟動電源我國目前對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性才設(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)電機聯(lián)絡(luò)變壓器的低壓繞組引接，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、供電可靠的最低一級電壓母線引接。這樣，有可能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，但可靠性較高。4)當(dāng)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。考慮以上原則，本設(shè)計中啟動（備用）電源從變壓器側(cè)高壓母線上通過廠用電備用電源變壓器引接。(3)事故保安電源對300Mw及其以上的大容量機組，當(dāng)廠用工作電源河備用電源都消失時，為確保在嚴(yán)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(fù)荷，如潤滑油泵、密封油泵、熱工儀表及自動裝置、盤車裝置、定軸油泵、事故照明和計算機等設(shè)施的連續(xù)供電。事故保安電源必須是一種獨立而又十分可靠的電源，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降直流變?yōu)榻涣髯鳛榻涣魇鹿时０搽娫础?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線路，作為事故備用保安電源。本設(shè)計采用快速自動程序啟動的柴油發(fā)電機組來作為事故保安電源。4.2.5廠用電接線形式廠用電接線方式合理與否，對機、爐、電德輔機以及整個發(fā)電廠的運行可靠性有很大影響。廠用電接線應(yīng)保證廠用供電的連續(xù)性，使發(fā)電機能安全滿發(fā)，并滿足運行安全可靠、靈活方便等要求。發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)接線通常都采用單母線分段接線形式，并多以成套配電裝置接收和分配電能?；痣姀S的廠用電負(fù)荷容量較大，分布面較廣，尤以鍋爐的輔助機械設(shè)備耗電量大，如吸風(fēng)機、送風(fēng)機、排粉機、磨煤機、給粉機、電動給水泵等大型設(shè)備，其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)濟性，高壓廠用母線均采取按鍋爐分段的原則，即將高壓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(fù)荷均接在同一段母線上，與鍋爐同組的汽輪機的廠用負(fù)荷一般也接在該段母線上，而該段母線由其對應(yīng)得發(fā)電機組供電。全廠公用負(fù)荷，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷功率及可靠性的要求，分別接到各段母線上，各段母線上的負(fù)荷應(yīng)盡可能均勻分配。當(dāng)公用負(fù)荷大時，可設(shè)公用母線段。對于400t/h及以上的大型鍋爐，每臺鍋爐設(shè)兩段高壓廠用母線。低壓廠用母線一般也按鍋爐分段，常用電源則由相應(yīng)的高壓廠用母線供電。廠用電各級電壓均采用單母線分段（按鍋爐分段）接線形式，具體用下列特點：①若某一段母線發(fā)生故障，只能影響其對應(yīng)的一臺鍋爐的運行，使事故影響范圍局限在一機一爐；②廠用電系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流較小，有利于電氣設(shè)備的選擇；③將同一機爐的廠用電負(fù)荷接在同一段母線上，便于運行管理合安排檢修。故本設(shè)計中，廠用電高壓、低壓、備用母線均采用單母線分段（按鍋爐分段）接線形式。第3節(jié)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。(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。本設(shè)計中廠用工作電源從主變壓器低壓側(cè)引接，故一次側(cè)電壓為23kv，二次側(cè)電壓為6kv；廠用備用電源從主變壓器高壓側(cè)母線上引接，故一次側(cè)為220kv，二次側(cè)電壓為6kv。(2)工作變壓器的臺數(shù)和型式1)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)，而母線的段數(shù)又與廠用高壓母線的電壓等級有關(guān)。當(dāng)只有6KV一種電壓等級時，一般分兩段；當(dāng)10KV與3KV電壓等級同時存在時，則分四段。當(dāng)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。本設(shè)計中高壓廠用電6KV母線分為兩段，故廠用高壓工作變壓器選用1臺全容量的分裂繞組變壓器；而因廠用備用變壓器連接的公用亦分為兩段，故也采用分裂繞組變壓器。2)廠用變壓器的容量必須滿足廠用電負(fù)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)按廠用電高壓工作變壓器的容量應(yīng)按廠用高壓計算負(fù)荷110％與廠用電低壓計算負(fù)荷之和進(jìn)行選擇；而廠用低壓工作變壓器的容量應(yīng)留又10％左右的裕度。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)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(biāo)。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測的短路容量，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是具有較小阻抗，而分裂繞組出口短路時具有較大的阻抗。(4)變壓器的容量由上一節(jié)廠用電率公式:=×100﹪，得廠用電容量為:===201.25（MVA）有功功率為:==201.25×0.8=161（MW）得廠用變壓器容量為:=×（1+10%）=201.25×1.1=221.375（MVA）第4節(jié)廠用電動機選擇和自啟動校驗廠用機械設(shè)備所使用的拖動電動機，簡稱廠用電動機。在發(fā)電廠中有大量的廠用機械設(shè)備及相應(yīng)的廠用電動機，是廠用電的主要負(fù)荷。4.4.1廠用電動機的選擇(1)廠用電動機的類型及特點發(fā)電廠中各種廠用機械設(shè)備所使用的廠用電動機有異步電動機、同步電動機和直流電動機三類。其中使用最多的是異步電動機，特別是鼠籠式異步電動機。三類電動機的特點和適用范圍敘述如下。1)異步電動機結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，操作維護(hù)方便，過載能力強，且價格便宜，但啟動電流大，調(diào)速困難。在發(fā)電廠中廣泛使用的鼠籠式異步電動機有三種結(jié)構(gòu)形式，即單鼠籠式、和深槽式雙鼠籠式。后兩種具有啟動轉(zhuǎn)矩大、啟動電流較小等較好的啟動性能。繞線式異步電動機最大特點是可以均勻地?zé)o極調(diào)速，如采用轉(zhuǎn)子電路內(nèi)引入感應(yīng)電動勢的串級調(diào)速；也可以在轉(zhuǎn)子電路串接電阻進(jìn)行調(diào)整，即借助調(diào)節(jié)電阻使其在一定范圍內(nèi)改變轉(zhuǎn)速、啟動轉(zhuǎn)矩和啟動電流。2)同步電動機啟動、控制均較麻煩，啟動轉(zhuǎn)矩不大，在廠用電系統(tǒng)中，只在大功率低轉(zhuǎn)速的機械上有時采用，例如循環(huán)水泵等設(shè)備。直流電動機用于對調(diào)速性能和啟動性能要求較高的廠用機械，如給粉機就采用并激直流電動機拖動。此外，直流電動機還用于事故保安負(fù)荷中的汽輪機直流備用潤滑油泵等。單直流電動機制造工藝復(fù)雜、成本高、維護(hù)量大、工作可靠性也較差。3)直流電動機可在大范圍內(nèi)均勻而平滑地調(diào)速，而且啟動轉(zhuǎn)矩較大，不依賴廠用交流電源。(2)廠用電動機的選擇1)型式選擇。廠用電動機一般都采用交流電動機。只有要求在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速及當(dāng)廠用交流電源消失后仍要求工作的設(shè)備才選擇直流電動機。只有對反復(fù)、重載啟動或需要小范圍內(nèi)調(diào)速的機械，如吊車、抓斗機等才選用線繞式電動機或同步電動機。對200MW以上機組的大容量輔助機，為了提高運行的經(jīng)濟性可采用雙速電動機。2)容量選擇。選擇拖動廠用機械的電動機時，其電壓應(yīng)與供電網(wǎng)絡(luò)電壓一致，電機的轉(zhuǎn)速應(yīng)符合被拖動設(shè)備的要求，電動機容量必須滿足在額定電壓和額定轉(zhuǎn)速下大于滿載工作的機械設(shè)備軸功率，并留有適當(dāng)?shù)膬?，即?gt;(KW)式中：——電動機額定容量，KW；——被拖動機械設(shè)備軸功率，KW。4.4.2自啟動校驗廠用電系統(tǒng)中運行的電動機，當(dāng)突然斷開電源或常用電壓降低時，電動機轉(zhuǎn)速就會下降，甚至停止運行，這一轉(zhuǎn)速下降的過程稱為惰性。若電動機失去電壓以后，不與電源斷開，在很短時間內(nèi)，廠用電壓又自動恢復(fù)或通過自動切換裝置將備用電源投入，此時，電動機惰性尚未結(jié)束，又自動啟動恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)運行，這一過程稱為電動機自啟動。若參與自啟動的電動機數(shù)量多、容量大時，啟動電流過大，可能會使廠用母線及廠用電網(wǎng)電壓下降，甚至引起電動機過熱，將危及電動機的安全以及廠用電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行，因此必須進(jìn)行電動機自啟動校驗。自啟動可分為三類：失壓自啟動、空載自啟動、帶負(fù)荷自啟動。廠用工作電源一般僅考慮失壓自啟動，而廠用備用電源或啟動電源則需考慮失壓自啟動、空載自啟動及帶負(fù)荷自啟動等三種方式。電動機自啟動校驗可分為電壓校驗和容量校驗。而電壓校驗又分為兩種情況；一是單臺電動機自啟動或成組電動機自啟動母線電壓校驗；二是電動機經(jīng)廠用高壓變壓器和低壓變壓器串聯(lián)自啟動母線電壓校驗。在本設(shè)計中原始資料所給出的廠用電負(fù)荷不詳，故僅做成組電動機自啟動時高壓母線電壓校驗，并假設(shè)成組電動機在電壓消失或下降后全部處于制動狀態(tài)，當(dāng)恢復(fù)供電后同時啟動，并忽略外電路所有元件的電阻，由于電動機此時的轉(zhuǎn)差率為1，其等值電阻也可忽略。以該變壓器容量為基準(zhǔn)值，各元件參數(shù)均用標(biāo)幺值表示，再由于U=I×（x+x）（4-1）如圖4-1所示，為廠用電動機自啟動接線及等值電路。圖4-1廠用電動機自啟動接線及等值電路由此可得：I=（4-2）式中：I—參加自啟動電動機的啟動電流標(biāo)幺值總和；U—電源母線電壓標(biāo)幺值，一般采用經(jīng)電抗器供廠用電時取1，采用無激磁調(diào)壓變壓器時取1.05，采用有載調(diào)壓變壓器時取1.1；