河南理工大學(xué) 電氣工程及其自動化畢業(yè)論文

1、 河南理工大學(xué)本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計）題 目： 2×350MW發(fā)電廠電氣部分設(shè)計層 次： 專升本 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 年 級： 學(xué) 號： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 2014年01月20日2×350MW發(fā)電廠電氣部分設(shè)計學(xué)生：張維凱 指導(dǎo)教師：內(nèi)容摘要發(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。在發(fā)電廠中，一次接線和二次接線都是其電氣部分的重要組成部分。本文為規(guī)劃4×350MW熱電廠的一期工程2×350MW熱電廠電氣部分設(shè)計，通過對擬建火力發(fā)電廠的概括以及出線方向來考慮，并通過對負(fù)荷資料的分析，從安全性、經(jīng)濟性及

2、可靠性方面考慮，確定了220kV以及廠用電的主接線，然后通過負(fù)荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)、容量及型號，同時也確定了廠用變壓器的容量及型號。最后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計算的結(jié)果，對高壓斷路器、隔離開關(guān)、母線、絕緣子、穿墻套管、電壓互感器、電流互感器進行了選型，從而完成了2×350MW熱電廠電氣部分設(shè)計。2×350MW發(fā)電廠電氣部分設(shè)計目 錄1.前言-31.1電力系統(tǒng)概述-31.2電力工業(yè)的發(fā)展概況-41.3我國電力行業(yè)發(fā)展方針-41.4畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容及基本思想-52. 電氣主接線-82.1電氣主接線概述-82.2對原始資料的分析-152.3擬定可行的主接線方

3、案-152.4廠用電的設(shè)計-183. 短路電流的計算-203. 1短路計算的目的-203. 2短路電流計算的條件-213.3短路電流分析-224.主要電氣一次設(shè)備選擇-37 4.1 概述-374.2 高壓斷路器的選擇-434.3 隔離開關(guān)的選擇-464.4 母線的選擇-484.5電流互感器的選擇-494.6電壓互感器的選擇-515、 單元變、啟動變?nèi)萘啃：?525.1 導(dǎo)言-525.2 變壓器容量應(yīng)滿足的要求-525.3、計算依據(jù)-535.4、計算變壓器負(fù)載-53結(jié)束語-60參考文獻-601.前言1.1電力系統(tǒng)概述由發(fā)電機、輸配電線路、變配電所以及各種用戶用電設(shè)備連接起來所構(gòu)成的整體，被稱為電

4、力系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心。由于電源點與負(fù)荷中心多數(shù)處于不同地區(qū)，也無法大量儲存，電能生產(chǎn)必須時刻保持與消費平衡。因此，電能的集中開發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應(yīng)與負(fù)荷的隨機變化，就制約了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行。因此，電力系統(tǒng)要實現(xiàn)其功能，就需在各個環(huán)節(jié)和不同層次設(shè)置相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，以便對電能的生產(chǎn)和輸運過程進行測量、調(diào)節(jié)、控制、保護、通信和調(diào)度，確保用戶獲得安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)的電能。1.2電力工業(yè)的發(fā)展概況電能是一種清潔的二次能源。由于電能不僅便于輸送和分配，易于轉(zhuǎn)換為其它的能源，而且便于控制、管理和調(diào)

5、度,易于實現(xiàn)自動化。因此，電能已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟、社會生產(chǎn)和人民生活的各個方面。絕大多數(shù)電能都由電力系統(tǒng)中發(fā)電廠提供，電力工業(yè)已成為我國實現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，得到迅猛發(fā)展。到2011年底，我國發(fā)電機裝機容量達10.6億千瓦，居世界第2位，發(fā)電量達4.8萬億度，居世界第1位。是電力系統(tǒng)的最大電能用戶，供配電系統(tǒng)的任務(wù)就是企業(yè)所需電能的供應(yīng)和分配。電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，使高效、無污染、使用方便、易于調(diào)控的電能得到廣泛應(yīng)用，推動了社會生產(chǎn)各個領(lǐng)域的變化，電力系統(tǒng)的規(guī)模和技術(shù)水準(zhǔn)已成為一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平的標(biāo)志之一。1.3我國電力行業(yè)發(fā)展方針目前我國人均擁有裝機容量和人均占有發(fā)電量較低，技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)平均水平不

6、高，火電廠的污染物排放量高，電網(wǎng)相對薄弱，供電可靠性偏低。未來提高效率和保護環(huán)境，及時關(guān)閉低效率、煤耗高、污染嚴(yán)重的小火電機組，以大代小，裝設(shè)煙氣脫硫及降低氮氧化物設(shè)施，開展?jié)崈裘喝紵夹g(shù)的研究及應(yīng)用。主要的發(fā)展方針有：1) 積極發(fā)展水電，水能資源是可再生的、清潔的能源；在電力系統(tǒng)中，有一定比重的水電裝機容量對對系統(tǒng)調(diào)峰和安全經(jīng)濟運行極為有利；水電站的發(fā)電成本低，水庫可以綜合利用。我國水電裝機容量目前僅開發(fā)了少部分，所以要積極發(fā)展水電。2) 優(yōu)化發(fā)展火電，我國有豐富的煤炭、石油和天然氣，火電廠的廠址不受限制，建設(shè)周期短，能較快發(fā)揮效益。3) 適當(dāng)發(fā)展核電。4) 重點發(fā)展電網(wǎng)，促進全國聯(lián)網(wǎng)。5)

7、 因地制宜發(fā)展新能源發(fā)電，做好農(nóng)村電氣化建設(shè)，在邊遠(yuǎn)農(nóng)村和沿海島嶼，因地制宜建設(shè)小水電、風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電和太陽能發(fā)電等。1.4畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容及基本思想本次畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容是一個2*350MW火力發(fā)電廠的電氣部分設(shè)計。在這次設(shè)計中一共分以下幾個步驟來完成本次的設(shè)計任務(wù)。1.4.1畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容、功能及技術(shù)指標(biāo)1）電廠規(guī)模：裝機容量: 裝機2臺，容量為：2×350MW 超臨界供熱式汽輪發(fā)電機組。350MW發(fā)電機參數(shù)：額定電壓20KV，額定電流10812A，額定功率因數(shù)0.85。并計劃在二期裝2臺同樣機組。一期工程與系統(tǒng)用3回220KV線路聯(lián)系。2）主要技術(shù)指標(biāo)：（1

8、） 保證供電安全、可靠、經(jīng)濟；（2）功率因數(shù)達到0.9及以上3）主要內(nèi)容：（1）確定主接線：根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，分析原始資料與數(shù)據(jù)，選擇變壓器的容量、臺數(shù)、型號等，列出技術(shù)上可能實現(xiàn)的23個主接線方案，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較，確定最優(yōu)方案。（2）短路電流計算：根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護整定的需要，選擇短路計算點，繪制等值網(wǎng)絡(luò)圖，計算短路電流，并列表匯總。（3）電氣設(shè)備的選擇：選擇并校驗斷路器、隔離開關(guān)、電抗器、電流互感器、電壓互感器、母線、電纜、避雷器等，選用設(shè)備的型號、數(shù)量匯總成設(shè)備一覽表；（4）主變壓器繼電保護的整定計算及配置（5）高壓廠用電動機的自啟動校驗1.4.2畢業(yè)設(shè)計的基本思想及設(shè)計工作步驟

9、1）主接線的設(shè)計發(fā)電廠的主接線是保證電網(wǎng)的安全可靠、經(jīng)濟運行的關(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)的可靠運行和經(jīng)濟調(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)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)濟性的要求。2）主變壓器的選擇發(fā)電廠200MW及以上機組為發(fā)電機變壓器組接線時的主變壓器應(yīng)滿足DL50002000火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程的規(guī)定：“變壓器容量可按發(fā)電機的最大連續(xù)容量扣除

10、一臺廠用變壓器的計算負(fù)荷和變壓器繞組的平均溫度或冷卻水溫度不超過65的條件進行選擇”。3）短路電流的計算短路就是指不同電位的導(dǎo)電部分包括導(dǎo)電部分對地之間的低阻性短接。進行短路計算的目的是為了限制短路的危害和縮小故障的影響范圍。三相短路是危害最嚴(yán)重的短路形式，因此，三相短路電流是選擇和校驗電器和導(dǎo)體的基本依據(jù)。4）電氣設(shè)備的選擇選擇并校驗斷路器、隔離開關(guān)、電抗器、電流互感器、電壓互感器、母線、電纜、避雷器等，選用設(shè)備的型號。正確的選擇電氣設(shè)備的目的是為了事導(dǎo)體和電器無論在正常情況或故障情況下，均能安全、及經(jīng)濟合理的運行、在進行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況、在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的

11、采取新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。5）主變壓器繼電保護的設(shè)計繼電保護是保證系統(tǒng)安全和設(shè)備可靠運行的關(guān)鍵裝置之一。當(dāng)電力系統(tǒng)和設(shè)備發(fā)生故障時，繼電保護應(yīng)準(zhǔn)確、可靠快速的切出故障，保證系統(tǒng)和設(shè)備的安全發(fā)供電，并能保證其他設(shè)備的正常繼續(xù)運行。為防止變壓器發(fā)生各類故障和不正常運行造成的不應(yīng)有的損失以及保證電力系統(tǒng)安全連續(xù)運行，變壓器應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的保護。2. 電氣主接線2.1電氣主接線概述電氣主接線是發(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)整體及發(fā)電廠、變電所本身的運行的可靠性、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、繼電保護和控

12、制方式的擬定有較大的影響。發(fā)電廠的電氣主接線是保證電力網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟運行的關(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)。2.1.1電氣主接線設(shè)計的重要性首先，電氣主接線圖示電氣運行人員進行各種操作和事故處理的重要依據(jù)，因此電氣運行人員必須熟悉本廠電氣主接線圖，了解電路中各種電器設(shè)備的用途、性能及維護、檢查項目和運行的步驟。其次，電氣主接線表明了發(fā)電機、變壓器、斷路器和線路等電氣設(shè)備的數(shù)量、規(guī)格、連接方式及可能的運行方式。電氣主接線直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定。是發(fā)電廠電氣部分投資大小的決定性因素。再次，由于電能生產(chǎn)的特點是：發(fā)電、

13、變電、輸電和用電視在同一時刻完成的，所以主接線的好壞，直接關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行，也直接影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們生活。2.1.2電氣主接線的設(shè)計依據(jù)1）發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠有大型主力電廠、中小型地區(qū)電廠及企業(yè)自備電廠三種類型。大型主力電廠靠近煤礦或沿海、沿江，并接入300-500KV超高壓系統(tǒng)；地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)，一般接入110-220KV系統(tǒng)，也有接入330KV系統(tǒng)；企業(yè)自備電廠則以本企業(yè)供電供熱為主，并與地區(qū)110-220KV系統(tǒng)相連。中小型電廠常有發(fā)電機電壓饋線向附近供電。2）負(fù)荷大小和重要性2.1.3電氣主接線的主要要求電氣主接線的設(shè)計原則是

14、：根據(jù)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經(jīng)濟調(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)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)濟性的要求。1） 可靠性：衡量可靠的標(biāo)準(zhǔn)，一般是根據(jù)主接線型式機主要設(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，停運的持續(xù)時間期望值等指標(biāo)，對幾種主接線型式中擇優(yōu)。供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。2）靈活性：是指在調(diào)度時，可以靈活的投入和切除發(fā)電機、變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運

15、行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求；在檢修時，可以方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備，而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電；在擴建時，可以容易的從初期接線擴建到最終接線，在不影響連接供電或停電時間最短的情況下，投入新機組、變壓器或線路，并對一次和二次部分的改建工作量最少。在操作時間便、安全、不易發(fā)生誤操作的“方便性”。3） 主接線應(yīng)在滿足供電可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟性。即：主接線應(yīng)力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器等一次設(shè)備，要是控制、保護不過于復(fù)雜，要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器。做到投資省。合理的選擇主變壓器的種類（雙繞組、三繞組或自

16、耦變等）容量、臺數(shù)，避免兩次變壓而增加電能的損失。電器主接線選擇時要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。2.1.4主接線的基本形式1）單母線接線只有一組母線的接線。這種接線的特點是電源和供電線路都聯(lián)在同一母線上。為了便于投入或切除任何一條進、出引線每條引線上都裝有可以切除符合電流和故障電流的斷路器。單母線接線的主要優(yōu)點是：接線簡單、清晰、采用設(shè)備少，投資省，操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置。單母線接線一般只適用于一臺發(fā)電機或一臺變壓器的以下三種情況：（1）610KV配電裝置的出線回數(shù)不超過5回；（2）3563KV配電裝置的出線回數(shù)不超過3回；（3）110220KV配電裝置的出線回

17、數(shù)不超過3回。單母線接線最嚴(yán)重的缺陷是母線停運（母線檢修、故障，線路故障后線路保護或斷路器拒運）將使全部支路停運，即停電范圍為該母線段的100%，且停電時間很長，若為母線自身損壞須待母線修復(fù)之后方能恢復(fù)各支路運行。隔離開關(guān)作為操作電器，所以斷路器和隔離開關(guān)在正常運行操作時，必須嚴(yán)格遵守操作順序；隔離開關(guān)“先合后斷”或在等電位狀態(tài)下進行操作。2）單母線分段接線單母線接線的缺點可以通過將母線分段的辦法來克服。當(dāng)母線的中間裝設(shè)一個斷路器后，即把母線分為兩段，這樣對重要的用戶可以由分別接于兩段母線上的兩條線路供電。由于單母線分段接線既保留了單母線接線本身的簡單、經(jīng)濟、方便等基本優(yōu)點，又在一定程度上克服

18、了它的缺點，所以這種接線目前仍被廣泛應(yīng)用。單母線分段接線適用范圍：（1）610KV配電裝置的出線回數(shù)為6回及以上時；（2）3563KV配電裝置的出線回數(shù)為48回時；（3）110220KV配電裝置的出線回數(shù)為34回時。單母線分段有其如下優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要的用戶可以從不同的段引出兩條回路，有兩個電源供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器會自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是單母線分段接線也有較顯著的缺點，就是當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或檢修時，該段母線上所連接的全部引線都要在檢修期間停電；當(dāng)出線為雙回路時，需時架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴建時須向兩個

19、方向均衡擴建。顯然對于大容量發(fā)電廠來說，這都是不允許的。因此，還要改進。3）雙母線接線雙母線接線是根據(jù)單母線接線的缺點提出來的。雙母線接線，其中一組為工作母線，另一組為備用母線，并通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運行，在進行倒閘操作時應(yīng)注意，隔離開關(guān)的操作原則是：在等電位下操作或先通后斷。它可以有兩種運行方式，一種是固定連接分段運行方式。即一些電源與出線固定連接在一組母線上，母聯(lián)斷路器合上，相當(dāng)于單母線分段運行。另一種工作方式相當(dāng)于單母線運行方式。很顯然雙母線分段的可靠性高于前兩種接線方式，只是母線保護較復(fù)雜。然而它比單母線分段接線的投資更大。雙母線接線的適用范圍：（1）610KV配電裝置，當(dāng)短路電流較大，

20、出線需要帶電抗器時；（2）3563KV配電裝置的出線回數(shù)超過8回火連接電源較多、負(fù)荷較大時；（3）110220KV配電裝置的出線回數(shù)為5回以上時，或110220KV配電裝置，在系統(tǒng)中居重要地位，出線回數(shù)在4回以上時。雙母線接線的優(yōu)點有：a供電可靠。通過兩組母線隔離開關(guān)的倒閘操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷，一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電，檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路。b調(diào)度靈活。各個電源和各個回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上能靈活的適應(yīng)系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。c擴建方便。向雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線單位電源和符合均勻分配，不會引起原有回

21、路的停電。當(dāng)有雙回架空線路時，可以順序布置，以至界限不同的母線斷路時不回如單母線分段那樣導(dǎo)致出線交叉跨越。d 便于實驗。當(dāng)個別回路需要單獨進行實驗時，可將該回路分開，單獨接至一組母線上。雙母線接線也有其缺點：a 增加一組母線和使每回路就須加一組母線隔離開關(guān)。b 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。為了避免隔離開關(guān)誤操作，需要隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。 4）變壓器-線路單元接線發(fā)電機和變壓器直接連接成一個單元，組成發(fā)電機-變壓器組，稱為單元接線。單元接線的特點是幾個元件直接單獨連接，其間沒有任何橫的聯(lián)系（如母線等），這樣不僅減少了電器的數(shù)目，簡化了配電裝置的結(jié)構(gòu)和降低

22、了造價，同時也大大減少了故障的可能性。（1）發(fā)電機-雙繞組變壓器組成的單元接線。這種接線由于發(fā)電機和變壓器都不能單獨運行，因此，二者的容量應(yīng)當(dāng)相等。單元接線的基本缺點是原件之一損壞或檢修時，整個單元將被迫停止工作。這種接線形式適用于大型的發(fā)電廠。（2）發(fā)電機-變壓器-線路單元接線。這種接線不需在發(fā)電廠或變電所中建造高壓配電裝置，從而大大減小了占地面積與造價，并簡化了運行。但這種接線的采用卻具有相同的局限性，線路故障或檢修時，變壓器停運；變壓器故障或檢修時，線路停運。5）橋型接線兩個“變壓器-線路”連接，便構(gòu)成橋型接線。橋型接線分為內(nèi)橋接線和外橋接線兩種。 (1) 內(nèi)橋型接線優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量

23、少，四個回路只需三臺斷路器。缺點：a 變壓器的切除和投入較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，影響一回線路的暫時停運。 b 橋聯(lián)斷路器檢修時，兩個回路需解裂運行。 c 出線斷路器檢修時，線路需較長時期停運。為避免此缺點，可加裝正常段開運行的跨條，為了輪流停電檢修任何一組隔離開關(guān)，再跨條上需加裝兩組隔離開關(guān)。橋聯(lián)斷路器檢修時，也可利用此跨條。適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠、變電所，并且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長，故障率較高的情況下。 (2) 外橋型接線優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量少，四個回路只需三臺斷路器。缺點：a 線路的投入和切除較復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運。 b 牽連斷路器檢修時，兩個回路

24、需解裂運行。 c 變壓器側(cè)斷路器檢修時，變壓器需較長時間停運。為避免此缺點，可加裝正常段開運行的跨條，橋聯(lián)斷路器檢修時也可利用此跨條。適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠、變電所，并且變壓器切換或線路較短時，故障率較少的情況下。此外，線路有穿越功率時，也宜采用外橋型接線。2.2對原始資料的分析從原始資料和文獻（4）可以知道，本電廠屬于地區(qū)性供熱火力發(fā)電廠，一期建成后裝機容量為700MW，二期建成后總裝機容量為1400MW，建成后與周邊的幾個電廠形成區(qū)域電網(wǎng)。該電廠的發(fā)電量除了本廠廠用電剩余的電力向系統(tǒng)供電，因此，本電廠在系統(tǒng)中有重要作用。電廠是否安全、可靠運行直接影響該地區(qū)的經(jīng)濟效益，可見該電廠的

25、重要性。2.3擬定可行的主接線方案2.3.1 變壓器的選擇計算1）臺數(shù)：根據(jù)原始資料，該廠除了本廠的廠用電外，其余向系統(tǒng)輸送功率，所以不設(shè)發(fā)動機母系，發(fā)動機與變壓器采用單元接線，保證了發(fā)動機電壓出線的供電可靠，本廠220KV等級主變壓器選用三相式變壓器2臺。2）容量：單元接線中的主變壓器容量SN應(yīng)按發(fā)動機容量扣除本機組的廠用電負(fù)荷后，預(yù)留10%的裕度選擇，為SN= (2.1)PNG 發(fā)電機容量：PNG =350MW KP 廠用電率：KP =8%COSG發(fā)電機的額度功率因數(shù)：COSG =0.85發(fā)動機額定容量為350MW，扣除廠用電后經(jīng)過變壓器的容量為：SN= =416.7MVA （2.2）采用

26、三相強制風(fēng)冷強制油循環(huán)雙繞組無勵磁調(diào)壓變壓器，由文獻（2）可知：型號為 ：SF20-420，參數(shù)為240242±2×2.5%/202.3.2主接線方案根據(jù)變壓器的組合方案擬定主接線的初步方案，并依據(jù)對主接線的基本要求，從技術(shù)上進行論證各方的優(yōu)缺點，淘汰了一些較差的方案，保留了兩個技術(shù)上較好的方案。方案一：雙母接線；方案二：雙母帶旁路接線，如圖2.1和圖2.2所示：圖2.1雙母接線（方案一）圖2.2雙母帶旁路接線（方案二）2.3.3比較主接線方案1）技術(shù)上的比較：方案一供電可靠，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至于使供電中斷；調(diào)度靈活，各個電源和各回路

27、負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要；擴建方便，向雙母的左右任何方向擴建均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配，不會引起原有回路的停電；便于試驗。方案二比方案一更可靠。2）經(jīng)濟上的比較：雖然方案二比方案一更可靠，但從經(jīng)濟的角度看，方案二的投資比方案一要大很多，增加了旁路間隔和旁路母線，每回間隔增加一個隔離開關(guān)，大大的增加了投資，同時方案二比方案一多占用了土地，當(dāng)今我國的有效土地資源比較缺乏。從技術(shù)和經(jīng)濟的角度論證了兩個方案，雖然方案二比方案一供電更可靠，但是由于目前采用的六氟化硫斷路器，它的檢修周期長，不需要經(jīng)常檢修，所以采用旁路也就沒有多大意義了，

28、這樣一來不僅僅節(jié)約了投資，也節(jié)約了用地，所以，比較論證后確定采用方案一。2.4廠用電的設(shè)計2.4.1廠用電源的選擇2.4.1.1廠用電壓等級廠用供電電壓等級是根據(jù)發(fā)動機的容量和額度電壓、廠用電動機的額定電壓及廠用網(wǎng)絡(luò)的可靠、經(jīng)濟運行等諸方面因素，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟比較后確定。因為發(fā)電機的額度容量是350MW，依據(jù)電力系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)程，比較后確定廠用電電壓等級采用6KV的等級。2.4.1.2廠用電系統(tǒng)接地方式廠用變采用不接地方式，高壓和低壓均為三角形接線。當(dāng)容量較小的電動機采用380 V時，采用二次廠用變，將6KV變?yōu)?80V，中性點直接接地；啟備變采用中性點直接接地，高壓側(cè)星型接線，低壓側(cè)三角形接線

29、。2.4.1.3廠用工作電源引接方式因為發(fā)電機和主變采用單元接線，高壓廠用工作電源由該單元主變低壓側(cè)引接。2.4.1.4廠用備用電源引接方式廠用備用電源采用一臺啟備變，獨立從220KV母線引至啟備變，啟備變采用低壓側(cè)雙繞組分裂變壓器。2.4.1.5確定廠用電系統(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。2.4.2廠用變壓器的選擇2.4.2.1廠用變壓器的選擇原則1）變壓器主、付邊額定電壓應(yīng)分別與引接點和廠用電系統(tǒng)額定電壓相適應(yīng)。2）連接組別的選擇，宜使同一電壓級的廠用工作、備用變壓器輸出的電壓相位一致。3）阻抗電壓及調(diào)壓形式的選擇，宜使在引接點電壓及廠用電負(fù)荷正常波動范圍內(nèi)

30、，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電動機及設(shè)備能從電源獲得足夠的功率。2.4.2.2確定高壓廠用變壓器的容量按廠用電率確定高壓廠用變壓器的容量，廠用電率確定為KP=8%，SNG=PNG×KP/cosG=350×8%/0.8=35MVA選型號為：SF10-35000/15.75，額定容量為：35000/2×24000；電壓比為：20±2×2.5%/6.3-6.3；高壓廠用備用或起動/備用變壓器的容量應(yīng)等于最大一臺高壓廠用變壓器的容量。當(dāng)起動/備用變壓器還帶有部分公用負(fù)荷時，還應(yīng)計入這部分公用計算負(fù)

31、荷。根據(jù)原始資料統(tǒng)計公用計算負(fù)荷為20MVA，兩臺機組選用一臺啟動變，容量為55MVA。型號為SFSZIO-55000/220，額定容量為：55000/2×36000，電壓比為：230±8×1.5%/6.3-6.3KV。3. 短路電流的計算3. 1短路計算的目的因為短路故障對電力系統(tǒng)可能造成極其嚴(yán)重的后果，所以一方面應(yīng)采取措施以限制短路電流，另一方面要正確選擇電氣設(shè)備、載流導(dǎo)體和繼電保護裝置。計算短路的主要目的在于：1）為選擇和校驗各種電氣設(shè)備的機械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性提供依據(jù)；2）為設(shè)計和選擇發(fā)電廠和變電所的電氣主接線提供必要的數(shù)據(jù)；3）為合理配置電力系統(tǒng)中各種繼電

32、保護和自動裝置并正確整定其參數(shù)提供可靠的依據(jù)。3. 2短路電流計算的條件3.2. 1基本假定條件1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行。2）所有電源的電動勢相位角相同。3）電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運行。4）短路發(fā)生在短路電流為最大的瞬間；5）不考慮短路點的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻忽略不計。6）不考慮短路點的電流阻抗和變壓器的勵磁電流。7）元件的參數(shù)均取額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。8）輸電線路的電容略去不計。9）系統(tǒng)中的電機均為理想電機，不考慮電磁飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體集膚效應(yīng)等影響；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對稱；3.2. 2一般規(guī)定1）驗算導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開

33、斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本工程設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景的發(fā)展計劃。2）選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電器連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流影響。3）選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗回路的計算短路點，應(yīng)選擇在正常接線方式時短路電流最大地點。4）導(dǎo)體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路計算。3.3短路電流分析3. 3.1選取短路點由于原始資料規(guī)劃4臺相同機組，進行短路計算時考慮兩期工程都上馬時的因素，有利于母線、開關(guān)等一次設(shè)備的選擇，所以短路計算圖選擇4臺發(fā)電機。則選擇母線處短路點d1、發(fā)動機回路出口處短路點d2、d3、d4、d5、

34、廠用變低壓側(cè)短路點d6、d7、d8、d9，如下圖所示：圖3.1短路點的選擇3. 3.2畫等值網(wǎng)絡(luò)圖1) 去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷分支、線路電容和各元件的電阻，發(fā)動機電抗用次暫態(tài)電抗Xd”。2）計算網(wǎng)絡(luò)中各元件參數(shù)，見表3.1：表3.1 發(fā)電機參數(shù)（a）型號額定容量額定電壓額定電流功率因數(shù)Xd”QFS-350-2350MW20KV10812A0.8516.9%QFS-200-2200MW15.75KV8625A0.8514.44%QFS-300-2300MW20KV11320A0.8516.7%QFS-350-2350MW20KV12846A0.8517.1%表3.2 變壓器參數(shù)（b）型號額定電壓（

35、KV）空載損耗(KW)短路損耗(KW)阻抗電壓(%)SF10-415000242/2014%SF10-3500020/6.310.5%SF10-360000242/2014%SF10-445000242/2014%3) 將各元件電抗換算為同一基準(zhǔn)的標(biāo)么電抗：取基準(zhǔn)容量Sj=100MVA，基準(zhǔn)電壓Up1=242KV，Up2=20KV，Up3=6.3KV（1） 新建發(fā)電廠發(fā)電機、變壓器、廠用變的標(biāo)么值：X8=X10=X12=X14=()×()=()×()=0.0483 (3.1)X7=X9=X11=X13=()×()=()×()=0.0337 (3.2)X1

36、5=X18=X21=X24=(1-)X1-2×()=（1-）×0.105×()=0.045 (3.3)X16=X17=X19=X20= X22=X23=X25=X26=0.4902 (3.4)（2） 系統(tǒng)2×200MW火電廠QFS發(fā)電機、變壓器的標(biāo)么值：X1=0.0307X2=0.0219(3) 系統(tǒng)2×300MW火電廠QFS發(fā)電機、變壓器的標(biāo)么值：X3=0.0327X4=0.0194(4) 系統(tǒng)2×350MW火電廠QFS發(fā)電機、變壓器的標(biāo)么值：X5=0.0287X6=0.0157 畫出如圖3.2的等值電抗圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號。

37、圖3.2等值電抗表示的短路點3. 3.3 化簡等值網(wǎng)絡(luò)圖為了計算不同短路點的短路電流值，需要將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡為以短路點為中心的輻射網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗：1） 化簡d1短路點的等值網(wǎng)絡(luò)由圖3.2化簡得圖3.3X27=X1+X2=0.0307+0.0219=0.0526X28=X3+X4=0.0327+0.0194=0.0521X29=X5+X6=0.0287+0.0157=0.0444X30=X7+X8=0.0483+0.0337=0.082X31=X9+X10=0.0483+0.0337=0.082X32=X11+X12=0.0483+0.0337=0.082X3

38、3=X13+X14=0.0483+0.0337=0.082圖3.3d1短路點等值網(wǎng)絡(luò)圖（a）由圖3.3化簡得圖3.4X34=0.021圖3.4d1短路點等值網(wǎng)絡(luò)圖（b）2） 化簡d2短路點的等值網(wǎng)絡(luò) 由圖3.2化簡得圖3.5圖3.5 d2短路點等值網(wǎng)絡(luò)圖（a）由圖3.5化簡得圖3.6X35=0.0273圖3.6 d2短路點等值網(wǎng)絡(luò)圖（b）由圖3.6化簡得圖3.7X36= 0.0103圖3.7 d2短路點等值網(wǎng)絡(luò)圖（c）由圖3.7化簡得圖3.8X37= X36+ X7=0.0103+0.0337=0.044圖3.8 d2短路點等值網(wǎng)絡(luò)圖（d）由圖3.8化簡得圖3.9C1=0.2C2=0.2C3=

39、0.23C4=0.38X38=0.22X39=0.22X40=0.1913X41=0.1158圖3.9 d2短路點等值網(wǎng)絡(luò)圖（e）因為d2、d3、d4、d5各點的短路電流都相同，所以只化簡一點。3）化簡d6短路點的等值網(wǎng)絡(luò)由圖3.9得到短路點d6的等值阻抗圖3.10圖3.10 d6短路點等值網(wǎng)絡(luò)圖（a）由圖3.10化簡得圖3.11X42=X15+X17=0.045+0.4902=0.5352X43=0.0229圖3.11 d6短路點等值網(wǎng)絡(luò)圖（b）由圖3.11化簡得圖3.12X44=X42+X43=0.5352+0.0229=0.5581 C1=0.0229/0.22=0.104C2=X43/

40、X39=0.0229/0.22=0.104C3=X43/X40=0.0229/0.1913=0.1197C4=X43/X41=0.0229/0.1158=0.1978C5=X43/X8=0.0229/0.0483=0.4741X45=0.5581/0.104=5.3663X46=0.5581/0.104=5.3663X47=0.5581/0.1197=4.6625X48=0.5581/0.1978=2.8215X49=0.5581/0.4741=1.1772圖3.12 d6短路點等值網(wǎng)絡(luò)圖（c）因為d6、d7、d8、d9各點的短路電流都相同，所以只化簡一點。3. 3.4 各短路點短路電流計算1

41、） d1短路點（1）計算電抗：Xjs=X*×，將圖3.4的等值阻抗化為計算阻抗Xjs27=0.0526×=0.2475Xjs28=0.0521×=0.3678Xjs29=0.0444×=0.3656Xjs34=0.021×=0.3459查曲線得出各電源供給的短路電流標(biāo)么值：2×200MW火電廠：I*”=4.4 I*0.1=3.6 I*4=2.42×300MW火電廠：I*”=2.8 I*0.1=2.5 I*4=2.52×350MW火電廠：I*”=2.8 I*0.1=2.5 I*4=2.5發(fā) 電 機F1F4：I*”=3

42、.1 I*0.1=2.7 I*4=2.5（2）各電源點供給的基準(zhǔn)電流：Ij=2×200MW火電廠：Ij=1.122×300MW火電廠：Ij=1.682×350MW火電廠：Ij=1.96發(fā) 電 機F1F4：Ij=3.93(3) 各電源點供給的短路電流周期分量有效值：I”= I*”× Ij2×200MW火電廠：I”=4.928 I”0.1=4.032 I”4=2.6882×300MW火電廠：I”=4.704 I”0.1=4.2 I”4=4.22×350MW火電廠：I”=5.488 I”0.1=4.9 I”4=4.9發(fā) 電 機F1

43、F4：I*”=12.183 I*0.1=10.611 I*4=9.825總的短路電流：I”總=4.928+4.704+5.488+12.183=27.303I”總0.1=4.032+4.2+4.9+10.611=23.743I”總4=2.688+4.2+4.9+9.825=21.613（3） 短路容量和短路電流最大值：短路容量：S”d=3U I”總S”d=3U I”總=3×242×27.303=11443.89S”d0.1=3U I”總0.1=3×242×23.743=9951.74S”d4=3U I”總4=3×242×21.613=

44、9058.96沖擊電流：Ich=2.62 I”總=2.62×27.303=71.53KA全電流：Ich=1.56I”總=1.56×27.303=42.59KA2）d2短路點： （1）計算電抗：Xjs=X*×，將圖3.9的等值阻抗化為計算阻抗Xjs38=0.22×=1.0353Xjs39=0.22×=1.5529Xjs40=0.1913×=1.5754Xjs41=0.1158×=1.4305Xjs8=0.0483×=0.1989查曲線得出各電源供給的短路電流標(biāo)么值：2×200MW火電廠：I*”=1.05 I

45、*0.1=1.0 I*4=1.152×300MW火電廠：I*”=0.7 I*0.1=0.65 I*4=0.682×350MW火電廠：I*”=0.7 I*0.1=0.65 I*4=0.67發(fā) 電 機F2F4：I*”=0.75 I*0.1=0.7 I*4=0.75發(fā) 電 機F1：I*”=5.4 I*0.1=5.3 I*4=2.45（2）各電源點供給的基準(zhǔn)電流：Ij=2×200MW火電廠：Ij=15.062×300MW火電廠：Ij=20.332×350MW火電廠：Ij=23.72發(fā) 電 機F2F4：Ij=35.7發(fā) 電 機 F1 ：Ij=11.86(

46、3) 各電源點供給的短路電流周期分量有效值：I”= I*”× Ij2×200MW火電廠：I”=15.81 I”0.1=15.06 I”4=17.322×300MW火電廠：I”=14.23 I”0.1=13.21 I”4=13.622×350MW火電廠：I”=16.6 I”0.1=15.42 I”4=15.89發(fā) 電 機F2F4：I*”=26.775 I*0.1=24.99 I*4=26.775發(fā) 電 機F1：I*”=64.03 I*0.1=62.85 I*4=29.05總的短路電流：I”總=15.81+14.23+16.6+26.775+64.03=13

47、7.45I”總0.1=15.06+13.21+15.42+24.99+62.85=131.53I”總4=17.32+13.62+15.89+26.775+29.05=102.66（4）短路容量和短路電流最大值：短路容量：S”d=3U I”總S”d=3U I”總=3×20×137.45=4761.268MVAS”d0.1=3U I”總0.1=3×20×131.53=4556.2MVAS”d4=3U I”總4=3×20×102.66=3556.14MVA沖擊電流：Ich=2.62 I”總=2.62×137.45=360.12KA

48、全電流：Ich=1.56I”總=1.56×137.45=214.42KA3）d6短路點： （1）計算電抗：Xjs=X*×，將圖3.9的等值阻抗化為計算阻抗Xjs45=5.3663×=25.25Xjs46=5.3663×=37.88Xjs47=4.6625×=38.4Xjs48=2.8215×=34.85Xjs49=1.1772×=4.85由于計算電抗大于3，所以采用I”= X*=0.5583I”*= I*0.1= I*4= I*=1.79（2）基準(zhǔn)電流：Ij=Ij=9.16 (3)短路電流周期分量有效值：廠用變周期分量：I”

49、= I*”× Ij=1.79×9.16=16.4KA 電動機反饋電流：KDd取6，為6倍啟動電流；功率因數(shù)取0.8，電動機的容量取8000KW。 I”D=KDd×IC=6××6.3×0.8=5.5KA總的短路電流：I”總= I”+ I”D =16.4+5.5=21.9KA（4）短路容量和短路電流最大值：短路容量：S”d=3U I”總S”d=3U I”總=3×6.3×21.9=238.96MVA沖擊電流：Ich=2.62 I”總=2.62×21.9=57.38KA全電流：Ich=1.56I”總=1.56&#

50、215;21.9=34.16KA短路點編號短路點位置短路點平均工作電壓短路電流周期分量起始值短路容量短路電流沖擊值短路全電流最大有效值U(KV)I”(KA)S”(MVA)ich(KA)ich(KA)d1242KV母線24227.30311443.8971.5342.59d2d5發(fā)電機出口20137.454761.268360.12214.42d6d96.3KV母線6.321.9238.9657.3834.164.主要電氣一次設(shè)備選擇 4.1 概述4.1.1選擇電氣一次設(shè)備遵循的條件電氣設(shè)備的選擇是電廠變電站電氣設(shè)計的主要內(nèi)容之一，正確的選擇電氣設(shè)備的目的是為了使導(dǎo)體和電器無論在正常情況或故障情

51、況下，均能安全、經(jīng)濟合理的運行。在進行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。 4.1.2電氣設(shè)備的選擇的一般要求是 （1） 滿足工作要求。應(yīng)滿足正常運行、檢修以及短路過電壓情況下的工作要求。 （2） 適應(yīng)環(huán)境條件。應(yīng)與當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件進行校驗。 （3） 先進合理。應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。 （4） 整體協(xié)調(diào)。應(yīng)與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。 （5） 適應(yīng)發(fā)展。應(yīng)適當(dāng)考慮發(fā)展，留有一定的裕量。電氣設(shè)備能安全、可靠的工作，必須按正常工作條件進行選擇，再用短路條件來校驗其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。4.1.3按正常工作條件選擇1）額定電壓電氣設(shè)備的額定電壓是標(biāo)示在其銘牌上的線電壓。電器可以長期在其額定電壓的110%-115%下安全運行，這一電壓成為最高允許工作電壓。當(dāng)Ue在220KV及以下時其UNs為1.15，當(dāng)UNe為330-500KV是，其UNs為1.1 UNe。另外，電氣設(shè)備還有一個最高工作電壓，即允許長期運行的最高電壓，一般不得超過