700兆瓦火電廠電氣設(shè)計

1、700兆瓦火電廠電氣設(shè)計摘 要隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對電的需求也越來越大。電作為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展最重要的一種能源，主要是可以方便、高效地轉(zhuǎn)換成其它能源形式。電力工業(yè)作為一種先進(jìn)的生產(chǎn)力，是國民經(jīng)濟(jì)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(dá)到48405萬千瓦，越占總?cè)萘?7.82%。由此可見，火力電能在我國這個發(fā)展中國家的國民經(jīng)濟(jì)中的重要性。該設(shè)計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(jī)、變壓器和母線的繼電保護(hù)等方面做詳盡的論述，并與火力發(fā)電廠現(xiàn)行運(yùn)行情況比較，同時，在保證設(shè)計可靠性的前提下，還要兼顧

2、經(jīng)濟(jì)性和靈活性，通過計算論證火電廠實(shí)際設(shè)計的合理性與經(jīng)濟(jì)性。采用軟件繪制了大量電氣圖和查閱相關(guān)書籍，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) Electric design of the 700 megawatt firepower plantAbstractWith the developing of economy in our country,we need more and more Electricity energy.The Electricity is the most important energy of economic develo

3、pment which can be conveniently and efficiently converted into other forms of energy. The Electricity industry as a advanced produced energy. It is the most important basic energy industry.And the thermoelectricity is the main energy in the Electricity industry .Until the end of 2006,power Electrici

4、ty produce is 48405 kilowatt,occupied 77.82 percent in the entire capacity.So thermoelectricity energy plays an important role in our country which is a developing country.In this design, I will mainly discuss main electric connection design, short circuit account, electric equipment choice, electri

5、c equipment layout, lightning strike defending design, electrical machine, transformer and generatrix protective relaying detailedly in theory and comparing with the power plant, while ensuring the reliability of the design, under the premise we should also take into account economic and flexibility

6、 demonstrated by calculating the effective thermal power plant design and reasonable economy.During my counting and demonstrating,in order to consummate my design, I will protract a great lot of electric engineering-pictures following the new criterion of electric engineering-enchiridion.Keywords：ma

7、in electric connection design ；short current； electric equipment choice electric equipment layout；protective relaying 目 錄1 前言11.1 課題背景11.2 課題研究的目的和意義21.3 本課題的主要研究工作21.3.1設(shè)計內(nèi)容21.3.2擬解決的關(guān)鍵問題32電氣主接線設(shè)計42.1 明確任務(wù)和設(shè)計原理42.1.1原始資料42.1.2原始資料的分析52.2方案的設(shè)計、論證和選擇53 發(fā)電廠系統(tǒng)設(shè)計83.1 設(shè)計的要求83.1.1 廠用電高，低電壓的考慮83.1.2工作電源引接方

8、式83.1.3 確定用電系統(tǒng)83.2廠用主變選擇84短路電流計算104.1 短路的原因及形式104.2短路電流計算的目的104.3短路電流計算的方法114.4 短路電流分析115電氣設(shè)備的選擇225.1電氣設(shè)備選擇概述225.2發(fā)電機(jī)的選擇和主變壓器的選擇225.3高低壓電氣設(shè)備的選擇235.4導(dǎo)線的選擇266配電裝置276.1 110kV配電裝置276.2 6kV配電裝置277繼電保護(hù)287.1 發(fā)電機(jī)的保護(hù)287.2主變壓器保護(hù)297.3線路保護(hù)318防雷保護(hù)328.1.避雷針的選擇328.2.校驗(yàn)避雷針的保護(hù)范圍328.3避雷器的選擇338.4接地裝置設(shè)計349總結(jié)與展望35參考文獻(xiàn).3

9、6致 謝371 前言1.1 課題背景電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要部門之一，是一種將煤，石油，天然氣，水能，核能，風(fēng)能等一次能源轉(zhuǎn)換成電能這個二次能源的工業(yè)，作為國民經(jīng)濟(jì)的其他各部門的快速，穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動力，其發(fā)展水平是反映國家經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志，又和廣大人民群眾的日常生活有著密切的關(guān)系。電力是工業(yè)的先行，電力工業(yè)的發(fā)展必須優(yōu)先于其他的工業(yè)部門，整個國民經(jīng)濟(jì)才能不斷前進(jìn)。近幾年隨著我國工業(yè)的高速發(fā)現(xiàn)，我國電力工業(yè)超常規(guī)發(fā)展，每年裝機(jī)容量超過6000萬千瓦，30萬千瓦、60萬千瓦亞臨界火電機(jī)組成為我國電網(wǎng)的主力機(jī)組。目前，我國30萬千瓦、60萬千瓦的火力發(fā)電機(jī)組，70萬千瓦的水力發(fā)電機(jī)組，在

10、國際招標(biāo)中中標(biāo)成功率大于90%以上。這幾年電力工業(yè)之所以能飛速發(fā)展，其重要原因是，為中國電力市場提供的火力發(fā)電設(shè)備主要立足于國內(nèi)生產(chǎn)。這一觀點(diǎn)得到國內(nèi)各發(fā)電公司以及電廠老總們的認(rèn)同。今天電氣制造企業(yè)的國內(nèi)用戶率已達(dá)到75%以上?；鹆Πl(fā)電是現(xiàn)在電力發(fā)展的主力軍，在現(xiàn)在提出和諧社會，循環(huán)經(jīng)濟(jì)的環(huán)境中，我們在提高火電技術(shù)的方向上要著重考慮電力對環(huán)境的影響，對不可再生能源的影響，雖然現(xiàn)在在我國已有部分核電機(jī)組，但火電仍占領(lǐng)電力的大部分市場，近年電力發(fā)展滯后經(jīng)濟(jì)發(fā)展，全國上了許多火電廠，但火電技術(shù)必須不斷提高發(fā)展，才能適應(yīng)和諧社會的要求。目前，我國的電力工業(yè)已經(jīng)進(jìn)入“大電網(wǎng)”，“大機(jī)組”，“超高壓，交直

11、流輸電”，“電網(wǎng)調(diào)度自動化”，“狀態(tài)檢修”等新技術(shù)發(fā)展新階段，一些世界水平的先進(jìn)技術(shù)，已在我國電力系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著近年來我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展與人民生活用電的急劇增長，電力工業(yè)的發(fā)展仍不能瞞足整個社會發(fā)展的需要。另外，由于我國人口眾多，因此在按人口平均用電方面，仍只處于中等水平，尚不能及全世界平均人口用電量的一半。2008年人均用電量2596kWh，人均占用發(fā)電裝機(jī)容量僅為0.6kW；我國第二產(chǎn)業(yè)用電比重為76.49%，第三產(chǎn)業(yè)為9.78%，生活用電比重為11%。由此可見，我國人均用電水平遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家，與完成其工業(yè)化進(jìn)程國家的電力指標(biāo)相比，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展正處于工業(yè)化進(jìn)程的中后期，我國

12、用電遠(yuǎn)低于國際水平。因此我國電力工業(yè)必須持續(xù)，穩(wěn)步地大力發(fā)展，一方面要加強(qiáng)電源建設(shè)，搞好“西電東送”，確保電力現(xiàn)行，另一方面要深化電力體制改革，實(shí)施廠網(wǎng)分家。 本設(shè)計要求能運(yùn)用電機(jī)，發(fā)電廠、變電所電氣部分，高電壓技術(shù)，電力系統(tǒng)自動化，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)等專業(yè)知識解決實(shí)際問題，為本次畢業(yè)設(shè)計做了充分的知識原料準(zhǔn)備。1.2 課題研究的目的和意義我國是發(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

13、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。 因此，研究火電廠設(shè)計有著重大意義，像我國某些二期發(fā)電工程，發(fā)電能夠滿足廣大寒冷地區(qū)冬季的采暖供熱，采用水塔排煙(煙塔合一)新工藝是自主設(shè)計、自主施工，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)工藝技術(shù)。二期工程建設(shè)引進(jìn)國內(nèi)外先進(jìn)的環(huán)保技術(shù)和設(shè)施，實(shí)現(xiàn)一期已建成機(jī)組與二期工程同步進(jìn)行100煙氣脫硫；在采用低氮燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上，二期鍋爐采用100煙氣脫硝系統(tǒng)和采用高效除塵器，排放指標(biāo)較低。引進(jìn)污水處理廠提供的中水，作為發(fā)電冷卻用補(bǔ)充水，每年可節(jié)約優(yōu)質(zhì)水資源，促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展。鍋爐采用干除灰、干排渣技術(shù)?；摇⒃懊摿蚴?00綜合利用和深加工，變廢為寶，實(shí)

14、現(xiàn)零排放。1.3 本課題的主要研究工作1.3.1 設(shè)計內(nèi)容擬訂主接線的方案：分析原始資料、確定主接線、主變形式、設(shè)計經(jīng)濟(jì)比較并確定最佳方案、合理的選擇各側(cè)的接線方式、確定所用電接線方式。發(fā)電廠系統(tǒng)設(shè)計：廠用高低壓考慮，電源的選擇，主變的選擇計算短路電流：選擇計算短路點(diǎn)、計算各點(diǎn)的短路電流、并列出計算結(jié)果，畫出等值網(wǎng)絡(luò)圖。合理地選擇主要的電氣設(shè)備：選擇121kV、6kV電氣的主接線、主變雙側(cè)的斷路器，隔離開關(guān)、電壓互感器，電流互感器，開關(guān)柜，避雷器。配置主要的電氣設(shè)備：配置各級電壓互感器、配置避雷器和各個支路的電流互感器和屋內(nèi)屋外配電裝置。合理設(shè)計各種保護(hù)：防直擊雷保護(hù)、主變的繼電保護(hù)、發(fā)電機(jī)的

15、繼電保護(hù)和發(fā)電廠線路的保護(hù)。1.3.2擬解決的關(guān)鍵問題發(fā)電機(jī)、變壓器、線路的各種保護(hù)問題；電氣主接線的一二次設(shè)計問題。2電氣主接線設(shè)計發(fā)電廠和變電所的電氣主接線是保證電網(wǎng)安全可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵,是電氣設(shè)備布置選擇自動化水平和二次回路設(shè)計的原則和基礎(chǔ)。電氣主接線的設(shè)計原則是：應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠和變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級、進(jìn)出線回路數(shù)、供電負(fù)荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)的線路容量、電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)劃與要求等條件確定。應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求。電氣主接線的主要要求為：（1）可靠性：衡

16、量可靠性的指標(biāo)，一般根據(jù)主接線的型式及主要設(shè)備操作的可能方式，按一定的規(guī)律計算出“不允許”事件發(fā)生的規(guī)律，對幾種主接線型式中擇優(yōu)。（2）靈活性：投切發(fā)電機(jī)、變壓器、線路斷路器的操作要可靠方便、調(diào)度靈活。（3）經(jīng)濟(jì)性：通過優(yōu)化比選，工程設(shè)計應(yīng)盡力做到投資省、占地面積小、電能損耗少。2.1 明確任務(wù)和設(shè)計原理2.1.1原始資料 裝機(jī)2臺，為2*350MW機(jī)組，廠用電率6%，（為保險起見選擇），機(jī)組年利用小時數(shù)。系統(tǒng)規(guī)劃部門提供的電力符合及與電力系統(tǒng)連接情況資料： 121kV電壓級與容量為3500MW的電力系統(tǒng)連接，系統(tǒng)歸算到本電廠121kV母線上的標(biāo)幺電抗，基準(zhǔn)容量為100MV.A,121kV出線

17、為56回。 地理資料，氣候條件：廠區(qū)地勢較不平坦，地質(zhì)條件好，有新的公路、鐵路通向礦區(qū)，交通方便。廠址附近有大河通過，水量豐富，屬于6級地震區(qū)，凍土層1.5米深，覆冰厚10mm；最大風(fēng)速20m/s；年平均溫度+6，最高氣溫+38，最低氣溫-36，土壤電阻率500。2.1.2原始資料的分析設(shè)計電廠為大中型火電廠,其容量為2*350=700(MW),占電力系統(tǒng)容量700/(3500+700)*100%=16.7%,超過了電力系統(tǒng)的檢修備用容量8%15%和事故備用容量10%的限額,說明該廠在未來電力系統(tǒng)中的作用和地位至關(guān)重要,而且年利用小時數(shù)為6500h5000h,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的平均最大

18、負(fù)荷利用小時數(shù)（如2005年我國電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組年最大負(fù)荷利用小時數(shù)為5225h）。該廠為火電廠，在電力系統(tǒng)中將主要承擔(dān)基荷，從而該廠主接線設(shè)計務(wù)必著重考慮其可靠性。其電力系統(tǒng)接線圖如圖1.1： 圖1.1電力系統(tǒng)接線圖2.2方案的設(shè)計、論證和選擇2.2.1 方案設(shè)計根據(jù)對原始資料的分析,現(xiàn)將各電壓級可能采用的較佳方案列出，進(jìn)而以優(yōu)化組合方式,組成最佳的方案。從負(fù)荷特點(diǎn)及電壓等級可知，6kV電壓等級上的地方負(fù)荷容量不大， 350MW發(fā)電機(jī)出口電壓，既無直配負(fù)荷，又無特殊的要求，擬采用單元接線的形式，121kV電壓級出現(xiàn)回路數(shù)為5回，其中2回作為備用，為避免母線或母線上的隔離開關(guān)或其他元件故障或檢

19、修時使連接在母線上的所有回路都長時間停電，擬采用雙母線接線形式接線或雙母線分段帶旁路接線方式。2.2.2 機(jī)數(shù)參數(shù)1確定發(fā)電機(jī)型號：參考“文獻(xiàn)1”可知汽輪發(fā)電機(jī)：2*QFSN-350-2 （額定容量：412MVA，額定功率因數(shù)：0.85）2、確定變壓器臺數(shù)及容量：臺數(shù)：這里選用2臺雙繞組變壓器容量：單元接線中的主變壓器容量SN 應(yīng)按發(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，預(yù)留10的裕度選擇，為 (1.2 )發(fā)電機(jī)容量；通過主變的容量；廠用電： 發(fā)電機(jī)的額定功率 由“文獻(xiàn)2”，選用三相油浸式雙繞組無勵磁調(diào)壓變壓器，型號為：S10-/1212.2.3 擬定可行的兩種主接線方案方案一： 圖2.1方案二

20、： 圖2.2 2.2.4選擇主接線方案：方案一采用雙母線形式，供電可靠性大，可以輪流檢修母線而不使供電中斷，當(dāng)一組母線故障時，只要將故障母線上的回路倒換到另一組母線，就可迅速恢復(fù)供電，另外還具有調(diào)度、擴(kuò)建、檢修方便的優(yōu)點(diǎn)。方案二采用了雙母線分段帶旁路接線形式，就是在雙母線帶旁路接線的基礎(chǔ)上，在母線上增設(shè)分段斷路器，它具有雙母線帶旁路的優(yōu)點(diǎn)，更加提高供電的可靠性和縮小元件故障的范圍，但投資費(fèi)用較大，占用設(shè)備間隔較多，在擴(kuò)建時比方案一多占用了土地，會造成土地資源浪費(fèi)。而方案一的投資費(fèi)用比較少。小結(jié)：雖然方案二比方案一供電可靠，但是方案二的配電裝置復(fù)雜，在改變運(yùn)行方式倒閘操作時容易發(fā)生誤操作，且不宜

21、實(shí)現(xiàn)自動化。而采用方案一不僅僅節(jié)省了投資，也節(jié)約了用地，鑒于大、中型發(fā)電廠大機(jī)組應(yīng)以可靠性和靈活性為主，所以，經(jīng)過綜合的分析，決定選用圖方案一作為設(shè)計的最佳方案。3 發(fā)電廠系統(tǒng)設(shè)計3.1 設(shè)計的要求（1）保證廠用電源的可靠性，各機(jī)組的廠用系統(tǒng)應(yīng)該相對獨(dú)立，防止一臺機(jī)組廠用母線故障，影響其他機(jī)組的正常運(yùn)行。（2）根據(jù)用電設(shè)備的要求，對廠用工作，起動/備用電源，保安電源和交流不停電源等容量必須可靠和充裕，限制事故波及范圍，迅速進(jìn)行事故處理。（3）要考慮全廠擴(kuò)建和發(fā)展規(guī)劃，與機(jī)務(wù)工藝專業(yè)等密切配合，廠用配電裝置布置合理，便于維護(hù)管理。（4）調(diào)度靈活可靠，檢修調(diào)試安全方便。（5）設(shè)備選用合理，技術(shù)先進(jìn)

22、，注意節(jié)約投資，減少電纜用量。3.1.1 廠用電高，低電壓的考慮發(fā)電廠廠用高壓電壓。根據(jù)火力發(fā)電廠技術(shù)規(guī)程，發(fā)電廠可采用3kV、6kV、10kV作為高壓廠用電的電壓。容量為60MW 及以下的機(jī)組，發(fā)電機(jī)電壓為10.5kV時，可采用3kV，容量為100300MW的 機(jī)組，宜采用6kV；容量為600MW的機(jī)組可根據(jù)工程具體條件采用6kV一種或 3kV、10kV兩種高壓廠用電電壓。 經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后確定。發(fā)電機(jī)的額定容量為350MVA，宜采用6kV級。 發(fā)電廠廠用低壓。動力網(wǎng)絡(luò)電壓采用380V時，低壓廠用電壓采用將6kV變?yōu)?80V。3.1.2工作電源引接方式高壓廠用工作電源由該單元主變壓器低壓側(cè)

23、引接。3.1.3 確定用電系統(tǒng)廠用電系統(tǒng)采用如圖方案一和方案二，廠用電在兩個方案中都是一樣。低壓廠用工作變壓器的容量宜留有10%左右的裕度。3.2廠用主變選擇根據(jù)火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程，一般取發(fā)電機(jī)容量的5%8%，這里取6%。即0.6cos0.63500.85247.06MVA選型號為： ，選用2臺啟備變壓器，容量為35MVA. 型號為：4短路電流計算4.1 短路的原因及形式在電力系統(tǒng)中，出現(xiàn)次數(shù)比較多的嚴(yán)重故障就是短路。所謂短路是指電力系統(tǒng)中不等電位的導(dǎo)體在電氣上被短接。產(chǎn)生短路的主要原因，是由于電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞所造成。而絕緣損壞主要是因?yàn)榻^緣老化、過電壓、機(jī)械性損傷等引起。人為誤操

24、作及鳥獸跨越裸導(dǎo)體等也能引起短路。發(fā)生短路時，由于系統(tǒng)中總阻抗大大減少，因而短路電流可能達(dá)到很大數(shù)值（幾萬安至十幾萬安）。這樣大的電流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)會使電氣設(shè)備受到破壞；同時短路點(diǎn)的電壓降到零，短路點(diǎn)附近的電壓也相應(yīng)地顯著降低，使此處的電力系統(tǒng)受到嚴(yán)重影響或被迫中斷；若在發(fā)電廠附近發(fā)生短路，還可能使整個電力系統(tǒng)運(yùn)行解列，引起嚴(yán)重后果。在三相供電系統(tǒng)中，可能發(fā)生的主要短路類型有三相短路、二相短路、兩相接地短路和單相接地短路，三相短路屬對稱短路，其余三種為不對稱短路。在四種短路故障中，出現(xiàn)單相短路故障的機(jī)率最大，三相短路故障的機(jī)率最小。但在電力系統(tǒng)中，用三相短路作為最嚴(yán)重的故障方式，來驗(yàn)

25、算電器設(shè)備的運(yùn)行能力。4.2短路電流計算的目的在發(fā)電廠電氣設(shè)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，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采用限制短路電流的措施，均需進(jìn)行必要的短路電流計算。（2）在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障狀況下都能安全、可靠的工作。同時又力求節(jié)約資金，這就需要按短路情況進(jìn)行全面校驗(yàn)。（3）在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗(yàn)軟導(dǎo)線相間和相對地安全距離。（4）在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計算，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。（5）接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。4.3短路電流計算的方法

26、常用的短路電流計算方法有：歐姆法和標(biāo)幺值法歐姆法：又稱有名單位制法，因其短路計算中的阻抗都采用有名單位“歐姆”而得名。標(biāo)么值法：也叫相對值法，就是將短路計算中各個參數(shù)都轉(zhuǎn)化為和該參數(shù)的基準(zhǔn)量的比值(相對于基準(zhǔn)量的比值)的方法?；鶞?zhǔn)值有四個，即基準(zhǔn)容量（常取100MVA），基準(zhǔn)電壓，基準(zhǔn)電流，基準(zhǔn)電抗。 本設(shè)計主要采用標(biāo)幺值法進(jìn)行計算。4.4 短路電流分析1.由原始材料分析,選擇短路點(diǎn)，如圖4.1所示K1,K2,K3,K4,K5： 圖4.12.具體元件用的等值網(wǎng)絡(luò)圖如圖4.2所示： 圖4.23、計算網(wǎng)絡(luò)中各元件參數(shù)：發(fā)電機(jī)參數(shù)：（根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)通用條件）新建發(fā)電廠發(fā)電機(jī)型號: QFSN-350-

27、2, 額定容量: 412MVA，額定功率因數(shù)：0.85 次暫態(tài)電抗： Xd =25%系統(tǒng)火電廠發(fā)電機(jī)型號：QFS-300-2，額定容量：353MVA，額定功率因數(shù)：0.85次暫態(tài)電抗： Xd =16.7%變壓器參數(shù)：“參考文獻(xiàn)2，P66”1.主變型號：S10-/121 電壓組合及分接范圍：高壓為121kV，低壓為15.75kV次暫態(tài)電抗： Xd =16%2.廠用主變型號：，“參考文獻(xiàn)2，P66”電壓組合及分接范圍：高壓為15.75kV，低壓為6.3kV次暫態(tài)電抗： Xd =14%3系統(tǒng)火電廠變壓器型號：SFP7-電壓組合及分接范圍：高壓為121kV，低壓為15.75kV 次暫態(tài)電抗： Xd =

28、14%4、將各元件電抗換算為同一基準(zhǔn)的標(biāo)幺電抗（取基準(zhǔn)容量Sj=100MVA）：(1) 新發(fā)電廠發(fā)電機(jī)標(biāo)幺值： (4.1)主變壓器標(biāo)幺值： 廠用變壓器的標(biāo)幺值： (4.2) (4.3)（2） 火電廠發(fā)電機(jī)的標(biāo)幺值： (4.4) 火電廠變壓器的標(biāo)幺值： (4.5)5.各短路點(diǎn)電流計算 （1）短路點(diǎn)K1化簡等值電抗圖如圖4.3所示： 圖4.3化簡可得： (4.6) 再由圖3化簡為圖4.4，如圖所示： 圖4.4其中： (4.7)計算電抗： (4.8)將圖4.4的等值電抗化成計算電抗： 由文獻(xiàn)1,查曲線表，可得電源供給的短路電流標(biāo)幺值：火電廠：0.304時，可得t=0S,t=0.4S和t=4S時的短路

29、電流標(biāo)幺值，當(dāng)=0.30時，,當(dāng)=0.32時，算出短路電流周期分量標(biāo)幺值： 算出短路電流周期分量有效值：kA (4.9)kA kA 1#，2#發(fā)電機(jī)：（同理）=0.428時，查曲線表其短路電流周期分量標(biāo)幺值：= 2.483 =1.942 =2.138算出短路電流周期分量有效值：=9.763 =7.636 =8.407總的短路電流有效值為：11.979+9.763=21.742 kA (4.10)8.415+7.636=16.051kA 7.886+8.407=16.293kA 短路容量：MVA (4.11)MVA MVA 短路沖擊電流：kA (4.12)短路全電流最大有效值：kA (4.13)

30、（2）短路點(diǎn)K2化簡等值電抗圖如圖4.5所示： 圖4.5再由圖4.5簡化為圖4.6： 圖4.6其中 再由圖4.6簡化為圖4.7： 圖4.7其中 再由圖4.7簡化為圖4.8： 圖4.8其中 ，（C1，C2為分支系數(shù)）， 計算電抗： 由計算電抗，查曲線表，可得t=0S,t=0.4S和t=4S時的短路電流標(biāo)幺值 則=1.651 =1.411 =1.839 則= 0.665 =0.632 =0.689 則=3.697 =2.562 =2.358其短路電流周期分量有效值為： 則 kA kA kA 則kA kA kA 則kA kA kA 總的短路電流有效值為：41.796+17.210+96.709=15

31、5.715kA 36.517+16.356+67.019=119.892 kA 47.593+17.831+61.683=127.107kA 短路容量： MVA MVA MVA 短路沖擊電流：kA 短路全電流最大有效值：kA （3）短路點(diǎn)K4化簡等值電抗圖如圖4.9所示： 圖4.9再由圖4.9化簡為圖4.10，如圖所示 圖4.10其中 再由圖4.10化簡為圖4.11，如圖所示 圖4.11其中，（C1C2C3為分支系數(shù)） ， 計算電抗： 短路電流標(biāo)幺值： 由于計算電抗大于3，所以 所以其廠用變壓器周期分量有效值 為：kA 電動機(jī)的反饋電流： KDd取6，為6倍啟動電流；功率因素取0.8，電動機(jī)的

32、容量取8000kW， (4.14)總的短路電流：kA (4.15)短路容量： 短路沖擊電流：kA )短路全電流最大有效值：kA 表4.1短路電流計算結(jié)果表短路點(diǎn)短路點(diǎn)位置短路點(diǎn)平均工作電壓短路電流周期分量有效值短路容量沖擊電流全電流最大有效值U（kV）（kA）（MVA）(kA) (kA)K1121kV母線11021.7424556.5156.9633.92K2,K31#，2#出口15.75155.7154247.75407.97242.92K4,K56kV母線6.327.525360.35686.52651.5195電氣設(shè)備的選擇5.1電氣設(shè)備選擇概述為了滿足電力生產(chǎn)和保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)

33、定性和經(jīng)濟(jì)性，發(fā)電廠和變電所中安裝有各種電氣設(shè)備，其主要的任務(wù)是啟停機(jī)組、調(diào)整負(fù)荷、切換設(shè)備和線路、監(jiān)視主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、發(fā)生異常故障時及時處理。根據(jù)電氣設(shè)備的作用不同，可以將電氣設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。（1）一次設(shè)備 通常把生產(chǎn)、變換、輸送、分配和使用電能的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、變壓器和斷路器等稱為一次設(shè)備。它們包括：生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備、接通或斷開電路的開關(guān)電器、限制故障電流和防御過電壓的保護(hù)電器、載流導(dǎo)體、接地裝置。（2）二次設(shè)備 對一次設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行測量、控制、監(jiān)視和保護(hù)的設(shè)備，成為二次設(shè)備。它們包括：使用的互感器、測量表計、 繼電保護(hù)及自動裝置、直流電源設(shè)備、操作電器。由于

34、各種電氣設(shè)備的具體工作條件并不完全相同，所以，它們的具體選擇方法也不完全相同，但基本要求是相同的。即，要保證電氣設(shè)備可靠的工作，必須按正常工作條件選擇，并按短路情況校驗(yàn)其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定5.2發(fā)電機(jī)的選擇和主變壓器的選擇發(fā)電機(jī)的選擇該系統(tǒng)火力發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)擬采用2臺型號為QFSN-300-2的水氫式機(jī)組。額定功率300MW,最大連續(xù)出力338MW,額定功率因數(shù)（滯后）0.85，額定電壓20kV,額定電流10189A,額定轉(zhuǎn)速3000rmin。 而新建的發(fā)電廠采用2臺汽輪發(fā)電機(jī)：2*QFSN-350-2 額定容量：412MVA，額定功率因數(shù)：0.85。額定電壓15.75kV，額定電流14221A。

35、主變壓器的選擇（1） 臺數(shù)分析：為了保證供電的可靠性，選2臺主變壓器。（2） 主變壓器容量：額定容量為480MVA，連接組別為YN,d11（3） 繞組分析：擬采用雙繞組變壓器5.3高低壓電氣設(shè)備的選擇5.3.1設(shè)備的介紹斷路器：室內(nèi)高壓斷路器是開關(guān)電器中結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的一類。在正常運(yùn)行時，可用它來將用電負(fù)荷或某線路接入或退出電網(wǎng)，起倒換運(yùn)行方式的作用；當(dāng)設(shè)備或線路上發(fā)生故障時，可通過繼電保護(hù)裝置聯(lián)動斷路器迅速切除故障用電設(shè)備或線路，保證無故障部分仍正常運(yùn)行。主要采用SF6斷路器.隔離開關(guān)：隔離開關(guān)是一種沒有專門滅弧裝置的開關(guān)設(shè)備，主要用來斷開無負(fù)荷電流的電路，隔離高壓電流，在分閘狀態(tài)時有明顯的斷

36、開點(diǎn)，以保證其他電氣設(shè)備的安全檢修。在合閘狀態(tài)時能可靠地通過正常負(fù)荷電流及短路故障電流。因它未有專門的滅弧裝置，不能切斷負(fù)荷電流及短路電流。因此，隔離開關(guān)只能在電路已被斷路器斷開的情況下才能進(jìn)行操作，嚴(yán)禁帶負(fù)荷操作，以免造成嚴(yán)重的設(shè)備和人身事故。只有電壓互感器、避雷器、勵磁電流不超過2A的空載變壓器及電流不超過5A的空載線路，才能用隔離開關(guān)進(jìn)行直接操作?；ジ衅鳎夯ジ衅鞯淖饔弥饕桥c測量儀表配合，對線路的電壓、電流、電能進(jìn)行測量；與繼電保護(hù)裝置配合，對電力系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行保護(hù)；使測量儀表、繼電保護(hù)裝置與線路高電壓隔離，以保證運(yùn)行人員和二次裝置的安全；將線路電壓與電流變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)值，以利儀表和繼

37、電保護(hù)裝置的標(biāo)準(zhǔn)化。 1.電壓互感器電壓互感器是一種電壓的變換裝置，可將高電壓變換為低電壓，以便用低壓量值反映高壓量值的變化可以直接用普通電氣儀表進(jìn)行測量。由于電壓互感器二次側(cè)均為100V，使測量儀表和繼電器電壓線圈標(biāo)準(zhǔn)化，因此電壓互感器在電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。由于是接在110KV及其以上線路側(cè)，所以本設(shè)計采用電容式電壓互感器。2.電流互感器電流互感器是一種電流變換裝置，可將高壓電流和低壓大電流變換成電壓較低的小電流，供給儀表和繼電器保護(hù)裝置，并將儀表和保護(hù)裝置與高壓隔離電路隔開。電流互感器的額定電壓與電網(wǎng)的額定電壓應(yīng)相符，這里采用SF6電流互感器。開關(guān)柜：高壓開關(guān)是指用于電力系統(tǒng)發(fā)電、輸

38、電、配電、電能轉(zhuǎn)換和消耗中起通斷、控制或保護(hù)等作用，電壓等級在3.6kV550kV的電器產(chǎn)品。特點(diǎn)是體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，價格一般，維修方便。5.3.2主要電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)：1121kV側(cè)電氣設(shè)備選擇（1）斷路器選擇按額定電壓選擇：（應(yīng)不小于安裝地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓） （5.1）按額定電流選擇：（應(yīng)不小于流過斷路器的長期負(fù)荷電流） (5.2)按開斷電流選擇：（應(yīng)不小于斷路器瞬間的短路電流周期分量） (5.3)按動穩(wěn)定電流選擇：（電器允許通過的動穩(wěn)定電流不小于短路沖擊電流） (5.4)按熱穩(wěn)定度校驗(yàn)： (5.5)選用121kV的配電裝置為戶外式，故斷路器選用：LW6-110II/3150。（2）隔離

39、開關(guān)選擇（同上），選用型號為：GW17-110/3150（3）電流互感器選擇（同上），選用型號為：LFZJ1-110型2. 6KV側(cè)電氣設(shè)備選擇（1）斷路器的選擇按額定電壓選擇： 按額定電流選擇： 按開斷電流選擇： 按動穩(wěn)定電流選擇： 按熱穩(wěn)定度校驗(yàn)： 選用6KV的配電裝置為戶內(nèi)式，故斷路器選用SN10-6III/3000（2）隔離開關(guān)選擇（同上），選用型號為：GN10-6T/3000（3）電流互感器選擇（同上），選用型號為：LMC-6型3.電壓互感器的選擇（1）121kV側(cè)：選用JCC2-110型（2）6kV側(cè)：選用JDZJ-6型 表5.1 121KV側(cè)電氣設(shè)備項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目LW6-110II

40、/3150斷路器GW17-110/3150隔離開關(guān)LFZJ1-110電流互感器JCC2-110電壓互感器額定電壓110kV額定電壓110kV110kV110kV額定電流2645.37A額定電流3150A3150A3000A短路電流周期分量21.742kA開斷電流40kA_沖擊電流56.96kA動穩(wěn)電流80kA80kA*90*2.4=305.4kA熱穩(wěn)定度1104.8熱穩(wěn)定度=7500=7500=22500 表5.2 6KV側(cè)電氣設(shè)備項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目SN10-6III/3000斷路器GN10-6T/3000隔離開關(guān)LMC-6電流互感器JDZJ-6電壓互感器額定電壓6.3kV額定電壓6.3kV6.3k

41、V6.3kV額定電流2502.2A額定電流3000A3000A3000A短路電流周期分量33.025kA開斷電流40kA_沖擊電流86.526kA動穩(wěn)電流90kA90kA*90*2=254.5kA熱穩(wěn)定度36.07熱穩(wěn)定度=6400=2700=100005.4導(dǎo)線的選擇（1）121kV母線按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。110kV母線最大持續(xù)工作電流為2519.4A，由年最大負(fù)荷利用小時，“參考文獻(xiàn)1，表3-3”，知其經(jīng)濟(jì)密度為，則導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面為： (5.6)初采用特輕型鋼芯鋁絞母線LGJQT-2000。 按發(fā)熱條件選擇：由查表可知，時特輕型鋼芯鋁絞線LGJQT-2000的允許載流量，因此滿足發(fā)

42、熱條件。校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度。“參考文獻(xiàn)1，表3-2”，35kV以上的鋁和鋁的合金線最小允許截面為25，所選的特輕型鋼芯鋁絞母線LGJQT-2000的經(jīng)濟(jì)截面滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。（2）6kV母線 按發(fā)熱條件選擇截面。6kV母線最大持續(xù)工作電流為2383.1A，“參考文獻(xiàn)1”，時LMY-10010型的矩形鋁母線的允許載流量2383.1A. 所以采用LMY-10010型的矩形鋁母線6配電裝置6.1 110kV配電裝置110kV的屋外配電裝置采用普通中型屋外的配電裝置。由于出線是五回，越占地78畝。母線相間距離為1.4，1.5M，間隔寬度為78M。如圖6.1“參考文獻(xiàn)2，P178” 圖6.1110kV屋內(nèi)配電

43、裝置。斷路器選為SF6或少油斷路器，隔離開關(guān)為GN10型，配電裝置采用單層，跨度為515M。樓層標(biāo)高為6.5M。為便于設(shè)備起吊，在樓板下適當(dāng)位置設(shè)吊環(huán)。土建結(jié)構(gòu)采用磚混結(jié)構(gòu)。為了通風(fēng)采光，采用百頁窗。6.2 6kV配電裝置6kV采用10kV等級的屋內(nèi)成套開關(guān)柜布置，開關(guān)柜采用KYN型式。型號為KYN28-12。7繼電保護(hù)繼電保護(hù)裝置：當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力元件(如發(fā)電機(jī)、變壓器、電壓互感器、線路等)或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障危及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行時，能夠向運(yùn)行值班人員及時發(fā)出警告信號，或者直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令以終止這些事件發(fā)展的一種自動化措施和設(shè)備，一般通稱為繼電保護(hù)裝置對繼電保護(hù)的基本要

44、求：1）可靠性?？煽啃允潜ＷC保護(hù)的最基本功能，體現(xiàn)為可信性和安全性?？尚判允羌皶r，準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)故障或異常，保護(hù)裝置可靠動作。安全性是在非設(shè)計要求動作時，不應(yīng)誤動作。2）選擇性。盡量縮小故障范圍，要求最靠近故障點(diǎn)的斷路器先斷開，避免大面積停電或擴(kuò)大系統(tǒng)振蕩，使系統(tǒng)瓦解。3）快速性?？焖傩员ＷC設(shè)備或系統(tǒng)發(fā)生故障或異常時，以最快的速度發(fā)出信號和跳閘指令，縮小故障動作時間，以減輕故障設(shè)備的損壞，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定。4）靈敏性。靈敏性是衡量保護(hù)裝置可靠動作的能力。在火力發(fā)電廠的具體施工設(shè)計中，要重點(diǎn)并且詳細(xì)考慮繼電保護(hù)的一次設(shè)備主要包括發(fā)電機(jī)、變壓器和母線。其具體繼電保護(hù)措施和裝置詳細(xì)說明如下。7.1 發(fā)電

45、機(jī)的保護(hù)發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行對保證電力系統(tǒng)的正常工作和電能質(zhì)量起著決定性作用，同時發(fā)電機(jī)本身也是十分重要的電氣設(shè)備，因此，應(yīng)針對各種不同的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，裝設(shè)性能完善的繼電保護(hù)裝置。1發(fā)電機(jī)差動保護(hù)動作電流的整定，“參考文獻(xiàn)5，P224”（1）防止電流互感器斷線條件整定。為防止電流互感器二次回路斷線時保護(hù)誤動作，保護(hù)動作電流按躲過發(fā)電機(jī)的額定電流，即 (7.1)（是動作電流，為電流整定的可靠系數(shù)，對DL型繼電器，取=1.2；是發(fā)電機(jī)的額定電流）（2）按躲過最大不平衡電流條件整定。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時，不平衡電流很小，當(dāng)外部故障時，由于短路電流的作用，電流互感器的誤差增大，同時受短路電流非周期分量

46、的影響，使增大，一般外部短路電流越大，就可能越大。為使保護(hù)在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行或外部故障時不發(fā)生誤動作，保護(hù)的動作電流按躲過外部短路時的最大不平衡電流整定。 (7.2)（是電流互感器最大相對誤差；是非周期分量系數(shù)；是同型系數(shù)；是發(fā)電機(jī)母線短路時的最大短路電流）2. 靈敏度校驗(yàn)。 取=17065.2A作為整定值。 (7.3)（為流經(jīng)保護(hù)最小的周期性短路電流） 不滿足靈敏度要求，改用按躲過最大不平衡電流條件整定。7.2主變壓器保護(hù)（1）瓦斯保護(hù) 瓦斯繼電器氣體容積整定范圍為250300，該火電廠主變壓器容量480MVA，重瓦斯保護(hù)有速度整定范圍0.61.5，為防止穿越性故障時瓦斯保護(hù)誤動作，將油流速度整定