火力發(fā)電廠電氣一次部分設(shè)計(參考)

1、4×200MW火力發(fā)電廠電氣一次部分設(shè)計Design of 4x200MW Thermal Power Plant Primary System學(xué)生學(xué)號： 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 起止日期： 摘 要由發(fā)電、配電、輸電、變電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費系統(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?；鹆Ρ疚闹饕瓿闪穗姎庵鹘泳€的方案設(shè)計及其經(jīng)濟型分析，主要電氣設(shè)備的選擇，包括主變壓器的容量計算。在發(fā)電廠短路電流計算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行配電裝置的選型方案的設(shè)計。回路。在火力發(fā)電廠電氣部

2、分設(shè)計中，一次回路的設(shè)計是主體，它是保證供電可靠性、經(jīng)濟性和電能質(zhì)量的關(guān)鍵，并直接影響著電氣部分的投資。本文主要完成了電氣主接線的方案設(shè)計及其經(jīng)濟型分析，主要電氣設(shè)備的選擇，包括主變壓器的容量計算。在發(fā)電廠短路電流計算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行配電裝置的選型方案的設(shè)計。關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；電氣主接線；電氣設(shè)備目 錄摘 要II第1章 緒 論11.1 電力工業(yè)的發(fā)展概況11.2 發(fā)電廠預(yù)設(shè)規(guī)模11.3 發(fā)電廠接入系統(tǒng)的原則2第2章 電氣主接線設(shè)計32.1 概述32.1.1 電氣主接線設(shè)計的基本要求32.1.2 220kV電壓等級常用接線方式32.2 擬定可行的主接線方案42.2.1 方案一42.2.2 方案二42

3、.2.3 方案的比較與選定52.3 變壓器的選型5第3章 火電廠廠用電接線的選擇63.1 概述63.1.1 方案的比較與選定63.1.2 廠用電的電壓等級63.1.3 廠用電系統(tǒng)中性點接地方式63.1.4 廠用電源及其引接83.2 廠用電系統(tǒng)的設(shè)計及確定8第4章 短路電流的計算104.1 概述104.2 短路電流計算條件104.2.1 短路計算的基本假定104.2.2 短路計算的一般規(guī)定114.3 短路計算114.3.1 畫等值網(wǎng)絡(luò)圖114.3.2 化簡等值網(wǎng)絡(luò)圖，求短路電流134.3.3 短路計算結(jié)果20第5章 電氣設(shè)備的選擇與校驗215.1 電氣設(shè)備選擇的概述215.1.1 一般原則215

4、.1.2 有關(guān)的幾項規(guī)定215.1.3 按額定電壓選擇的要求225.1.4 按額定電流選擇的要求225.1.5 短路熱穩(wěn)定校驗的要求225.1.6 校驗動穩(wěn)定校驗的要求225.2 電氣設(shè)備的選擇與校驗225.2.1 回路最大持續(xù)工作電流的確定225.2.2 高壓斷路器的選擇與校驗235.2.3 隔離開關(guān)的選擇與校驗255.2.4 導(dǎo)體的選擇與校驗26結(jié) 論30參考文獻(xiàn)31致 謝32第1章 緒 論由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過發(fā)電動力裝置（主要包括鍋爐、汽輪機、發(fā)電機及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等）轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能

5、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。據(jù)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(jìn)行測量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，確保用戶獲得安全、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)的電能。1.1 電力工業(yè)的發(fā)展概況隨著我國電力事業(yè)迅猛發(fā)展，工程規(guī)模在不斷擴大，所采用的電氣設(shè)備在不斷更新?lián)Q代。通過具體實踐摸索及不斷總結(jié)、積累和豐富了很多寶貴的運行經(jīng)驗和設(shè)計經(jīng)驗。自九十年代起，我國陸續(xù)修訂了所有的規(guī)程和規(guī)范

6、，電氣標(biāo)準(zhǔn)全面向IEC標(biāo)準(zhǔn)靠攏，并等效地被采用。從1982年起，分十幾批淘汰了大量的落后機電產(chǎn)品，多次整頓生產(chǎn)秩序，加強了對電氣產(chǎn)品的質(zhì)量管理，努力縮小了發(fā)達(dá)國家的差距，引進(jìn)和開發(fā)了具有國際先進(jìn)水平的電氣設(shè)備。二十多年來我們無論是在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計依據(jù)和設(shè)計方法上，還是在設(shè)計所選用的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備上都有了騰飛性的發(fā)展。隨著對大中型水電站推廣“無人值班、少人值守”的運行方式，電站的自動化水平越來越高，要更廣泛地采用高水準(zhǔn)的設(shè)備，相應(yīng)地對廠用電系統(tǒng)設(shè)計和廠用設(shè)備選型上也提出了更高的要求。1.2 發(fā)電廠預(yù)設(shè)規(guī)模1廠址概況：本廠為坑口電廠，所有燃料由煤礦直接供給。電廠生產(chǎn)的電能除用于廠用外，全部220k

7、V線路送入周邊系統(tǒng)。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，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機組參數(shù)：鍋爐：4HG-670/140-1汽機：2N200-130/535/535發(fā)電機：4QFQS-200-23電力系統(tǒng)接線圖，如圖1-1。圖1-1 電力系統(tǒng)接線圖1.3 發(fā)電廠接入系統(tǒng)的原則在擬定發(fā)電廠接入系統(tǒng)的方案時，應(yīng)明確該廠規(guī)劃裝機容量、單機容量、送電方向、功率、供電距離及在電力系統(tǒng)中的地位和作用，對于不同規(guī)模的發(fā)電廠及發(fā)電機組，應(yīng)根據(jù)在系統(tǒng)

8、中的地位，接入相應(yīng)電壓等級的電力網(wǎng)。在負(fù)荷中心的中小發(fā)電廠，在發(fā)電機端設(shè)立母線，發(fā)電機經(jīng)母線及升壓變壓器接入系統(tǒng)；對遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的火力發(fā)電廠，應(yīng)直接接入高壓主網(wǎng)。單機容量為100125MW的機組，當(dāng)系統(tǒng)有穩(wěn)定性要求時，應(yīng)直接升壓接入220kV電力網(wǎng)；單機容量為500MW及以上的機組，一般直接升壓接入500kV電力網(wǎng)1。本次設(shè)計中要求將電廠生產(chǎn)的電能除廠用電外，全部送入系統(tǒng)，根據(jù)發(fā)電廠接入系統(tǒng)的原則，預(yù)設(shè)4臺發(fā)電機組全部升壓接入220kV電力網(wǎng)。第2章 電氣主接線設(shè)計2.1 概述2.1.1 電氣主接線設(shè)計的基本要求電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，它反映各設(shè)備的作用、連接方式和回路的相互

9、關(guān)系。所以，它的設(shè)計直接關(guān)系到全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置，繼電保護(hù)、自動裝置和控制方式的確定，對電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行起著決定的作用。概括地說包括以下五個方面：21可靠性；2靈活性；3經(jīng)濟性；4操作應(yīng)盡可能簡單、方便 ；5應(yīng)具有擴建的可能性；2.1.2 220kV電壓等級常用接線方式220kV電壓級常用接線方式及適用范圍總結(jié)見表2-1。表2-1 220kV電壓級常用接線方式及適用范圍電壓接線方式適用范圍220雙母線或單母線采用SF6全封閉組合電器時，不設(shè)旁路措施；采用SF6斷路器時，不宜設(shè)旁路措施；采用少油斷路器出線在4回及以上時，采用帶專用旁母斷路器的旁路母線雙母線分段安裝200M

10、W及以下機組，電廠容量在800MW及以上，進(jìn)出線1014回；采用雙母線雙分段配置困難的配電裝置雙母線雙分段安裝200MW及以下機組，電廠容量在1000MW及以上，進(jìn)出線15回及以上2.2 擬定可行的主接線方案2.2.1 方案一采用雙母線分段接線方式，將雙回路分別接于不同的母線段上，可縮小母線故障的影響范圍，主接線形式見圖2-1。圖2-1 方案一接線圖2.2.2 方案二采用雙母線接線，斷路器采用高可靠性的斷路器。主接線形式見圖2-2。圖2-2 方案二接線圖2.2.3 方案的比較與選定1可靠性方案一將雙回路分別接于不同的母線段上，保證了系統(tǒng)的供電可靠性，減小了停電的幾率，縮小了母線的故障范圍。方案

11、二可以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使供電中斷。在檢修任意線路斷路器時，該回路需短時停電。斷路器采用斷路器，檢修周期長，不需要經(jīng)常檢修減小了斷路器檢修停電的幾率。通過對比可見，可靠性方面方案一的可行性稍高于方案二。2經(jīng)濟性方案一多裝了價高的斷路器及隔離開關(guān)，投資增大，占地面積增加。方案二設(shè)備相對少，投資小，年費用小，占地面積相對較小。通過對比可見，經(jīng)濟性方面方案二的可行性明顯優(yōu)于方案一。通過對實際情況的分析，方案二在可靠性上略低于方案一，但斷路器采用SF6斷路器，它的檢修周期長，不需要經(jīng)常檢修。這樣就可以減小了斷路器檢修停電的幾率。在經(jīng)濟性上，方案二明顯高于方案一，

12、因而綜合考慮選擇方案二。2.3 變壓器的選型主變壓器在電氣設(shè)備投資中所占比例較大，同時與之相適應(yīng)的配電裝置，特別是大容量、高電壓的配電裝置的投資也很大。因此，主變壓器的選擇對發(fā)電廠、變電所的技術(shù)性影響很大。本次設(shè)計中變壓器均為單元接線形式，單元接線時變壓器容量應(yīng)按發(fā)電機的額度容量扣除本機組的廠用負(fù)荷后，留有10%的裕度來確定。 （2-1）式中發(fā)電機容量，為200MW； 通過主變的容量；廠用電，為8%； 發(fā)電機的額定功率，為0.85。發(fā)電機的額定容量為200MW，扣除廠用電后經(jīng)過變壓器的容量為：選定三相風(fēng)冷自然循環(huán)雙繞組無勵磁調(diào)壓變壓器，型號為：，參數(shù)為。第3章 火電廠廠用電接線的選擇3.1 概

13、述發(fā)電廠在啟動、運轉(zhuǎn)、停役、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)備和輸煤、碎煤、除灰、除塵及水處理等輔助設(shè)備的運行。這些電動機及全場的運行、操作、試驗、檢修、照明等用電設(shè)備等都屬于廠用負(fù)荷?？偟暮碾娏浚y(tǒng)稱為廠用電。廠用電的可靠性，對電力系統(tǒng)的安全運行非常重要。提高廠用電可靠性的目的，是使發(fā)電廠長期無故障運行，不致因廠用電局部故障而被迫停機，為此必須認(rèn)真考慮合理廠用供電電源的取得方式、工作電源和接線方式。3.1.1 方案的比較與選定發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)接線通常采用單母線分段接線形式，并多以成套配電裝置接受和分配電能?；痣姀S的廠用負(fù)荷容量較大，分布面較廣。其用電量約占廠用電

14、量的60%以上。為了保證廠用電系統(tǒng)的供電可靠性與經(jīng)濟性，且便于靈活調(diào)度，一般都采用“安爐分段”的接線原則，廠用負(fù)荷在各段上應(yīng)盡量分配平均，且符合生產(chǎn)程序要求。全廠公用性負(fù)荷應(yīng)適當(dāng)集中，可設(shè)立公用廠用母線段低壓380/220V廠用電的接線，對于大型火電廠，一般宜采用單母線分段接線，即按爐分段，對于中小型電廠，則根據(jù)工程具體情況，廠用低壓負(fù)荷的大小和重要程度，全廠可只分23段，仍采用低壓成套配電裝置供電3。本次設(shè)計中裝機容量為4×200MW，屬于大中型發(fā)電廠，依據(jù)上述原則，確定廠用電接線形式采用單母線分段接線，按爐分段。3.1.2 廠用電的電壓等級發(fā)電廠中一般采用的低壓供電網(wǎng)絡(luò)電壓為38

15、0/220V；高壓供電網(wǎng)路電壓有3、6、10kV。為了簡化廠用電接線，且使運行維護(hù)方便，電壓等級不宜過多。對于火電廠當(dāng)發(fā)電機容量在60MW及以下，發(fā)電機電壓為10.5kV時，可采用3kV作為廠用高電壓；當(dāng)發(fā)電機容量在100300MW時，宜選用6kV作為廠用高電壓；當(dāng)發(fā)電機容量在300MW以上時可采用3kV、10kV兩種電壓5。本次設(shè)計單機容量為200MW，因此采用6kV作為廠用高壓供電網(wǎng)路，380/220V作為廠用低壓供電網(wǎng)絡(luò)。3.1.3 廠用電系統(tǒng)中性點接地方式高壓廠用電系統(tǒng)及低壓廠用電系統(tǒng)的中性點接地方式及其特點、適用范圍詳見表3-1。表3-1 廠用電系統(tǒng)中性點接地方式類別中性點接地方式特

16、點適用范圍高壓中性點不接地單向接地電容電流<10A時，允許繼續(xù)運行2h接地電容電流小于10A的高電壓廠用電系統(tǒng)高電阻接地(二次側(cè)接電阻的配電變壓器接地)選擇適當(dāng)電阻值，可抑制單相接地故障時健全相的過電壓倍數(shù)2.6倍相電壓，避免擴大故障接地電容電流<10A，需要降低間歇性電弧接地過電壓水平和便于尋找故障點的情況消弧線圈接地按不同保護(hù)方式對靈敏度和選擇性的要求，在中性點接低值電阻，將單相接地故障電流加大至100600A，接地保護(hù)動作于跳閘接地電容電流大于10A的場合低壓中性點直接接地網(wǎng)絡(luò)比較簡單，動力、照明和檢修網(wǎng)絡(luò)可以共用；單相接地故障時，中性點不發(fā)生位移，相電壓不會出現(xiàn)不對稱和超過

17、250V；保護(hù)裝置立即動作于跳閘，廠用電動機停運原有低壓廠用電系統(tǒng)為中性點直接接地的擴建廠及主廠房外、類負(fù)荷輔助車間供電網(wǎng)絡(luò)；125MW及以下機組；低壓不采用熔斷器的供電系統(tǒng)高電阻接地單相接地故障時，避免開關(guān)立即跳閘和電動機停運；防止了熔斷器一組熔斷造成電動機兩相運轉(zhuǎn)；需設(shè)接地故障檢測和保護(hù)裝置；要安裝專用的照明、檢修變壓器200MW及以上機組主廠房由上表可以看出，中性點不接地方式適用于接地電容電流小于10A的高電壓廠用電系統(tǒng)。而200MW及以下機組的高壓廠用電系統(tǒng)中，電容電流一般不會大于510A，所以傳統(tǒng)上一直采用不接地系統(tǒng)，而且這種接地方式較簡單，接線也方便，因而本次設(shè)計中高壓廠用電系統(tǒng)采

18、用中性點不接地方式。DL500火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程中規(guī)定“主廠房內(nèi)的低壓廠用電系統(tǒng)宜采用高電阻接地方式，也可采用中性點直接接地方式?！苯Y(jié)合上表中，200MW及以上機組主廠房適宜采用高電阻接地，因而本次設(shè)計中低壓廠用電系統(tǒng)采用中性點經(jīng)高電阻接地方式。3.1.4 廠用電源及其引接火力發(fā)電廠廠用電源分為工作電源和備用工作電源，廠用電源的引接方式見表3-2。表3-2 廠用電源的引接方式電氣接線廠用工作電源廠用備用、啟動/備用電源高壓低壓高壓低壓發(fā)電機變壓器組引自升壓變壓器低壓側(cè)引自對應(yīng)的高壓廠用母線引自升壓站最低電壓級母線或聯(lián)絡(luò)變壓器低壓繞組，也可由外部電網(wǎng)引接專用線路引自高壓廠用母線或啟動/備用變

19、壓器有發(fā)電機電壓母線引自連接該機組的發(fā)電機電壓母線引自高壓廠用母線或發(fā)電機電壓母線引自發(fā)電機電壓母線或升壓站母線引自高壓廠用母線或發(fā)電機電壓母線本次設(shè)計中電氣接線為發(fā)電機變壓器組形式，升壓電壓級僅220kV一級，因而確定廠用高壓工作電源引自升壓變壓器低壓側(cè)，高壓備用啟動電源引自220kV母線，低壓工作電源與備用電源分別引自對應(yīng)的高壓廠用母線。3.2 廠用電系統(tǒng)的設(shè)計及確定本廠用電系統(tǒng)共設(shè)4臺高壓廠用變壓器，根據(jù)廠用備用電源數(shù)量的設(shè)置原則，3臺以上200MW機組一般每兩臺機組設(shè)一臺啟動/備用變壓器，因而共設(shè)置兩臺啟動/備用變壓器。廠用電源及其啟動/備用電源的引接已在主接線圖中標(biāo)明。圖中顯示為兩臺

20、變壓器及一臺啟動/備用變壓器，其余兩臺不再繪圖說明。圖3-1 廠用電接線第4章 短路電流的計算4.1 概述電力系統(tǒng)運行有三種狀態(tài)：正常運行狀態(tài)、非正常運行狀態(tài)和短路故障。在供電系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，還要考慮到可能發(fā)生的故障以及不正常運行情況。對供電系統(tǒng)危害最大的是短路故障。短路電流將引起電動力效應(yīng)和發(fā)熱效應(yīng)以及電壓的降低等。因此，短路電流計算是電氣主接線的方案比較、導(dǎo)體及電氣設(shè)備的選擇、接地計算以及繼電保護(hù)選擇和整定的基礎(chǔ)。短路就是指不同電位導(dǎo)電部分之間的不正常短接。如電力系統(tǒng)中，相與相之間的中性點直接接地系統(tǒng)中的相與地之間的短接都是短路。為了保證電力系統(tǒng)的安全，可靠運行，在電力系統(tǒng)設(shè)計和運行分

21、析中，一定要考慮系統(tǒng)等不正常工作狀態(tài)。造成短路的原因通常有以下幾種：1導(dǎo)體及電氣設(shè)備因絕緣老化、或遭受機械損傷，或因雷擊、過電壓引起的絕緣損壞。2架空線路或因大風(fēng)或?qū)Ь€覆冰引起的電桿倒塌等，或因鳥獸跨界裸露導(dǎo)體等都可能導(dǎo)致短路。3電氣設(shè)備因設(shè)計、安裝、維護(hù)不良和運行不當(dāng)或設(shè)備本身不合格引發(fā)的短路。4運行人員違反安全操作規(guī)程而誤操作，如運行人員帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)，線路或設(shè)備檢修后未拆除接地線就加上電壓等都會造成短路。根據(jù)國外資料顯示，每個人都有違反規(guī)程操作的意識。5其它原因，如輸電線斷線、倒桿、碰線、或人為盜竊、破壞等原因都可能導(dǎo)致短路。4.2 短路電流計算條件4.2.1 短路計算的基本假定1正常

22、工作時，三相系統(tǒng)對稱運行。2所有電流的電功勢相位角相同。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值的瞬間。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，元件的電阻略去不計。6不考慮短路點的電流阻抗和變壓器的勵磁電流。7元件的技術(shù)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7。4.2.2 短路計算的一般規(guī)定1驗算導(dǎo)體電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開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

23、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)體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和以及電器的開斷電流，一般按三相短路計算9。4.3 短路計算選擇流過所要校驗的設(shè)備內(nèi)部和載流導(dǎo)體的短路電流最大的短路點為短路計算點，本次計算中選取的短路點為發(fā)電機出口短路點d1、220kV母線短路點d2、廠用6kV高壓母線短路點d3。4.3.1 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)電機電抗用次暫態(tài)電抗。2計算網(wǎng)絡(luò)中各發(fā)電機的基本參數(shù)見表4-1，各變壓器的基本參數(shù)見表4-2。表4-1 發(fā)電機參數(shù)型號額定容量額定電壓額定電流功率因數(shù)QFQS-200-2200

24、MW15.75kV8625A0.8514.44%QFS-300-2300MW18kV11320A0.8516.7%TS1264/300-48300MW18kV11000A0.87530.56% 表4-2 變壓器參數(shù)型號額定電壓(kW)短路阻抗(%)SF10-240000242/15.7513SF10-3150015.75/6.39.8SFP7-360000242/1814本設(shè)計的系統(tǒng)的等值網(wǎng)絡(luò)圖如圖4-1所示。圖4-1 等值網(wǎng)絡(luò)圖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=100MVA，電壓基準(zhǔn)值為各段的平均額定電壓，=242kV，=15.75kV，=6.3kV。(1)4×20

25、0MW火力發(fā)電廠發(fā)電機的電抗標(biāo)幺值為主變壓器的電抗標(biāo)幺值為廠用高壓變壓器的電抗標(biāo)幺值為(2)系統(tǒng)、，即600MW火電廠發(fā)電機的電抗標(biāo)么值為 變壓器的電抗標(biāo)幺值為(3)系統(tǒng)、，即600MW水電廠發(fā)電機的電抗標(biāo)么值為變壓器的電抗標(biāo)幺值為4.3.2 化簡等值網(wǎng)絡(luò)圖，求短路電流為計算不同短路點的短路電流值，需將等值網(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。1d1點短路(1)網(wǎng)絡(luò)化簡，求轉(zhuǎn)移阻抗如圖4-2所示，將系統(tǒng)、合并為，、合并為，合并后的阻抗值為圖4-2 d1點短路時網(wǎng)絡(luò)化簡圖2將、合并為，、合并為，如圖4-3所示。圖4-3 d1點短路時網(wǎng)絡(luò)化簡圖3，即為

26、、對d1點的轉(zhuǎn)移阻抗，即為、對d1點的轉(zhuǎn)移阻抗。(2)求各電源的計算電抗 (3)查運算曲線查得各電源0s短路電流標(biāo)幺值為； 4s短路電流標(biāo)幺值為； (4)計算短路點短路電流短路點總電流為沖擊電流為 （4-1）式中沖擊系數(shù)，實際電路中，。發(fā)電機機端取1.9，發(fā)電機經(jīng)變壓器后的高壓母線和發(fā)電機機端母線的引出線的電抗器后取1.85，遠(yuǎn)離發(fā)電機時取1.8，低壓電網(wǎng)取1.3；本次計算中短路點位于發(fā)電機經(jīng)變壓器后的高壓母線，所以計算時取。全電流為穩(wěn)態(tài)短路電流為2d2點短路d2點短路時，其網(wǎng)絡(luò)化簡圖如4-4所示。圖4-4 d2點時短路網(wǎng)絡(luò)化簡圖1(1)求轉(zhuǎn)移阻抗將、合并，得系統(tǒng)、離短路點較遠(yuǎn)，可將它們合并為

27、一個電源計算，電源合并后的網(wǎng)絡(luò)簡化圖如4-5所示。圖4-5 d2點短路時網(wǎng)絡(luò)化簡圖2如圖4-6所示，將星形、化成網(wǎng)形、，即消去了網(wǎng)絡(luò)中的中間節(jié)點，即為對d2點的轉(zhuǎn)移阻抗，即為系統(tǒng)對d2點的轉(zhuǎn)移阻抗。對d2點的轉(zhuǎn)移阻抗為(2)求各電源的計算電抗圖4-6 d2點短路時網(wǎng)絡(luò)化簡圖3(3)由計算電抗查運算曲線得各電源0s短路電流標(biāo)幺值為；4s短路電流標(biāo)幺值為；(4)短路點總短路電流沖擊電流為全電流為穩(wěn)態(tài)短路電流為3d3點短路網(wǎng)絡(luò)化簡圖如4-7所示。圖4-7 d3點短路時網(wǎng)絡(luò)化簡圖1(1)求轉(zhuǎn)移電抗如圖4-8所示，將星形、化成網(wǎng)形，只計算有關(guān)的轉(zhuǎn)移阻抗、。圖4-8 d3點短路時網(wǎng)絡(luò)化簡圖2(2)求各電源

28、的計算電抗 (3)由計算電抗查運算曲線得各電源0s和4s短路電流標(biāo)幺值當(dāng)，各時刻短路電流相等，相當(dāng)于無限大電源短路電流，可以用求得。0s短路電流標(biāo)幺值；4s短路電流標(biāo)幺值；(4)短路點總短路電流為沖擊電流為全電流為穩(wěn)態(tài)短路電流為4.3.3 短路計算結(jié)果短路計算結(jié)果匯總于表4-3。表4-3 短路計算結(jié)果匯總表短路點基準(zhǔn)電壓(kV)短路電流(kVA)沖擊電流(kVA)穩(wěn)態(tài)短路電流(kVA)短路全電流(kVA)d122014.71938.5111.21819.31d215.75115.77311.778.94187.4d36.326.24748.25435.75128.5第5章 電氣設(shè)備的選擇與校驗

29、5.1 電氣設(shè)備選擇的概述導(dǎo)體和電器的選擇設(shè)計，同樣必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟合理，安全可靠，運行方便和適當(dāng)?shù)牧粲杏嗟?，以滿足電力系統(tǒng)安全運行的需要，對導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計規(guī)定簡述如下：5.1.1 一般原則1應(yīng)滿足正常運行，檢修，短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。2應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件檢驗。3應(yīng)與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致，盡量使新老電器型號一致。4選擇導(dǎo)線時應(yīng)盡量減少品種。5選用新產(chǎn)品應(yīng)積極慎重，新產(chǎn)品應(yīng)有可靠試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管部門鑒定合格。5.1.2 有關(guān)的幾項規(guī)定導(dǎo)體和電器應(yīng)按正常運行情況選擇，按短路條件驗算其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定，并按環(huán)境條件校核電器的基本使用條件：

30、1在正常運行條件下，各回路的持續(xù)工作電流，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行計算。2驗算導(dǎo)體和電器用的短路電流，按下列情況進(jìn)行計算：（1）除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計。（2）在電氣連接的網(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的影響。（3）在變電所中，應(yīng)考慮如果安有同步調(diào)相機時，應(yīng)將其視作附加電源，短路電流的計算方法與發(fā)電機相同。（4）對不帶電抗器回路的計算短路點，應(yīng)選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點，對帶電抗器的610KV出線的計算點，除其母線隔離開關(guān)前的引線和套管應(yīng)選擇在電抗器前外，其余導(dǎo)線和電器宜選擇在電抗器之后。3驗算導(dǎo)體和11

31、0KV以下電纜短路熱穩(wěn)定時，所用的計算時間，一般用主保護(hù)的動作時間加相應(yīng)在的斷路器全分閘時間，如主保護(hù)有死區(qū)時，則采用能對該處死區(qū)起作用的后備保護(hù)動作時間，并采用相應(yīng)處的短路電流值。電器和110KV及以上充油電纜和短路電流計算時是，一般須用后備保護(hù)動作時間加相應(yīng)的短路器全分閘時間。4導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定以及電器開斷電流，可按三相短路驗算，若發(fā)電機出口兩相短路或中性點直接接地系統(tǒng)，自耦變壓器等回路中的單相，兩相接地短路較三相短路嚴(yán)重時，則應(yīng)按嚴(yán)重情況驗算。5環(huán)境條件：選擇導(dǎo)體和電路時，應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核，當(dāng)氣溫、風(fēng)速、濕度、污穢、海拔、覆冰等環(huán)境條件超出一般電器的基本使用條件時，應(yīng)通過經(jīng)

32、濟技術(shù)比較分別采取下列措施：（1）向制造部門提出補充要求，訂制符合該環(huán)境條件的產(chǎn)品。（2）在設(shè)計或運行中采取相應(yīng)的防護(hù)措施，如采用屋內(nèi)配電裝置、水沖洗、減震器等。5.1.3 按額定電壓選擇的要求要求設(shè)備的額定電壓不低于設(shè)備安裝地點的電網(wǎng)的額定電壓，由于線路供電端額定電壓比受電端額定電壓高10-5%,因此設(shè)備必須能夠長期承受這個電壓值，電器能夠長期承受的最高電壓稱為最高工作電壓，對220KV及以下設(shè)備其最高工作電壓額定電壓高15%，330及500KV設(shè)備的最高工作電壓比額定工作電壓高10%，由此可知，只要設(shè)備的額定電壓不小于該處電網(wǎng)的額定電壓，其最高工作電壓不小于該處電網(wǎng)的額定電壓，其最高工作電

33、壓一定能滿足電網(wǎng)首端電壓要求。5.1.4 按額定電流選擇的要求設(shè)備的額定電流不小于流過設(shè)備的最大長期負(fù)荷電流，當(dāng)周圍介質(zhì)的溫度不等于規(guī)定值時，設(shè)備的容許電流應(yīng)進(jìn)行修正。5.1.5 短路熱穩(wěn)定校驗的要求導(dǎo)體的最高短時溫度不大于短時允許最高溫度，對于電器來說，是短路電流熱脈沖不大于電器允許的熱脈沖t，是t秒鐘的熱穩(wěn)定電流。和t值可由電器的銘牌或手冊中查出。5.1.6 校驗動穩(wěn)定校驗的要求對導(dǎo)體(母線)來說，其中通過三相短路沖擊電流時產(chǎn)生的應(yīng)力不小大于材料的允許應(yīng)力，對于電器來說，是通過它的三相短路沖擊電流不大于它的最大允許動穩(wěn)定電流。5.2 電氣設(shè)備的選擇與校驗5.2.1 回路最大持續(xù)工作電流的確

34、定1變壓器回路取1.05倍變壓器的額定電流。2發(fā)電機回路取1.05倍的發(fā)電機額定電流。3母線聯(lián)絡(luò)回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的額定電流，本次計算中取變壓器的額定電流。5.2.2 高壓斷路器的選擇與校驗1變壓器回路(1)斷路器種類和型式的選擇擬選定高壓六氟化硫斷路器，不檢修間隔期長，運行穩(wěn)定，安全可靠，壽命長。(2)額定電壓和電流選擇按下列原則選取 （5-1） （5-2）；(3)開斷電流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，簡化計算可用進(jìn)行選擇。 （5-3）(4)短路關(guān)合電流的選擇斷路器的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值。根據(jù)以上所列條件，擬選LW

35、-220型高壓六氟化硫斷路器，LW-220型高壓六氟化硫斷路器能進(jìn)行快速自動重合閘，并帶有LRB-220型電流互感器，供測量保護(hù)之用斷路器在最高工作電壓下，能開斷120360MVA變壓器的電感電流。在最高工作電壓下，能開斷200400km空載架空線路的電容電流。斷路器在不檢修情況下，能承受滿容量開斷不大于10次或開斷累計電流500kA以上。其技術(shù)數(shù)據(jù)見表5-1。表5-1 LW-220型高壓六氟化硫斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作電壓（kV）額定電流（A）3s熱穩(wěn)定電流（kA）額定動穩(wěn)定電流峰值（kA）固有分閘時間（s）額定閉合電流(kA)額定開斷電流(kA)2201600401000.0410040(5

36、)動穩(wěn)定校驗動穩(wěn)定校驗式為 （5-4）；滿足動穩(wěn)定校驗式，校驗合格。(6)熱穩(wěn)定校驗設(shè)保護(hù)裝置后備保護(hù)時間為3.5s，則短路計算時間短路電流衰減特性，由周期分量等值曲線查得短路電流熱效應(yīng)動穩(wěn)定檢驗式為 （5-5）經(jīng)檢驗，滿足熱穩(wěn)定校驗式，校驗合格。2母聯(lián)斷路器(1)斷路器種類和型式的選擇擬選定高壓六氟化硫斷路器。(2)額定電壓和電流選擇 （5-6） （5-7）；(3)開斷電流與短路關(guān)合電流的選擇同上。根據(jù)以上條件，擬選LW-220型高壓六氟化硫斷路器，技術(shù)數(shù)據(jù)見表5-5。表5-5 LW-220型高壓六氟化硫斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作電壓（kV）額定電流（A）3s熱穩(wěn)定電流（kA）額定動穩(wěn)定電流峰值

37、（kA）固有分閘時間（s）額定閉合電流(kA)額定開斷電流(kA)2201600401000.0410040(4)動穩(wěn)定與熱穩(wěn)定校驗過程與變壓器回路相似，此處不再做詳細(xì)敘述。5.2.3 隔離開關(guān)的選擇與校驗1變壓器回路(1)隔離開關(guān)種類和型式的選擇擬選定GW6系列高壓隔離開關(guān)，GW6系列隔離開關(guān)是單柱式三相交流50Hz的戶外輸電設(shè)備，俗稱剪刀式隔離開關(guān)，分閘后形成垂直方向的絕緣斷口，具有清晰可見，便于監(jiān)視及有效縮小變電所的占地面積等優(yōu)點10。(2)額定電壓和電流選擇，根據(jù)以上所列條件，擬選GW6-220D型隔離開關(guān)，技術(shù)數(shù)據(jù)見表5-6。表5-6 GW6-220D型隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作電壓（

38、kV）額定電流（A）3s熱穩(wěn)定電流（kA）動穩(wěn)定電流峰值（kA）220200040100(3)動穩(wěn)定校驗；滿足動穩(wěn)定校驗式，校驗合格。(4)熱穩(wěn)定校驗滿足熱穩(wěn)定校驗式，校驗合格。2母線聯(lián)絡(luò)回路(1)種類和型式的選擇擬選定GW6系列高壓隔離開關(guān)。(2)額定電壓和電流選擇，根據(jù)以上所列條件，擬選GW6-220D型隔離開關(guān)，技術(shù)數(shù)據(jù)見表5-10。表5-10 GW6-220D型隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)額定工作電壓（kV）額定電流（A）3s 熱穩(wěn)定電流（kA）動穩(wěn)定電流峰值（kA）220200040100(3)動穩(wěn)定與熱穩(wěn)定校驗過程同變壓器回路相似，此處不再做詳細(xì)說明。5.2.4 導(dǎo)體的選擇與校驗1220kV母

39、線(1)導(dǎo)體截面選擇按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇按照導(dǎo)體最大持續(xù)工作電流,依照電力工程電氣設(shè)計手冊選取截面為539mm2圓管形鋁錳合金導(dǎo)體,其技術(shù)數(shù)據(jù)如表5-18所示。表5-18 圓管形鋁錳合金導(dǎo)體參數(shù)表導(dǎo)體尺寸D1/D2(mm)導(dǎo)體截面（mm2）導(dǎo)體最高允許溫度為下值時的截流量（A）截面系數(shù)W(cm3)慣性半徑(cm)慣性矩J(cm4)質(zhì)量（/m）708060/54539124010727.292.0221.91.471(2)綜合校正系數(shù)校修正：當(dāng)導(dǎo)體允許溫度為+70和不計日照時，值可以用下試計算溫度修正系數(shù)為式中導(dǎo)體長期發(fā)熱允許最高溫度，為70導(dǎo)體裝地點實際環(huán)境溫度，取最熱日平均溫度22。則

40、導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流(3)熱穩(wěn)定校驗所選導(dǎo)體截面積為539，滿足要求。(4)動穩(wěn)定校驗由手冊差得均布荷載最大彎矩系數(shù)為0.125，則母線自重產(chǎn)生的垂直彎矩為由手冊查得集中荷載最大彎矩系數(shù)為0.188，則集中荷載產(chǎn)生的垂直彎矩為短路電動力產(chǎn)生的水平彎矩為137(N/m)短路電動力為1.12(kg/m)在內(nèi)過電壓情況下的風(fēng)速產(chǎn)生的風(fēng)壓為1.69(kg/m)水平彎矩207.03(N/m)短路狀態(tài)時母線所受的最大彎矩508.75(N/m)應(yīng)力為鋁錳合金的最大允許應(yīng)力8820，因而滿足要求。2變壓器引出線(1)導(dǎo)體選型擬選用鋼芯鋁絞線。(2)導(dǎo)體截面選擇按經(jīng)濟電流密度來選擇還需滿足條件選擇LGJ-800

41、型鋼芯鋁合金絞線，標(biāo)稱面積為鋁800，允許載流量為1330A，外徑為36.9mm。校驗過程與出線相似，此處不再做詳細(xì)說明。3發(fā)電機引出線200MW及以上容量發(fā)電機的引出線以及至高壓廠用工作變壓器、電壓互感器和避雷器柜、中性點接地設(shè)備柜等的分支線均采用全連式分相封閉母線，有效地防止了相間短路和消除周圍鋼構(gòu)件的渦流發(fā)熱，也減少了母線短路時導(dǎo)體和外殼所受的電動力。本次設(shè)計中采用自冷式封閉母線，可安裝微正壓充氣裝置，向殼內(nèi)提供干燥清潔的空氣，其技術(shù)數(shù)據(jù)見表5-19。表5-19 自冷式封閉母線技術(shù)數(shù)據(jù)額定電流/A絕緣子電壓/kV導(dǎo)體直徑/mm導(dǎo)體厚度/mm外殼直徑/mm外殼厚度/mm相間中心距離/mm主

42、回路10000204001285071200廠用分支120020150106005850結(jié) 論本次畢業(yè)設(shè)計的題目是“4×200MW火力發(fā)電廠電氣一次部分設(shè)計”。在這次設(shè)計中的發(fā)電機臺數(shù)為四臺，裝機容量為；機組年利用小時數(shù)，廠用電，發(fā)電機的額定功率因數(shù)。所設(shè)計的火電廠電氣部分具有可靠性、靈活性、經(jīng)濟性，并能滿足工程建設(shè)規(guī)模要求。采用的電氣主接線具有供電可靠、調(diào)度靈活、運行檢修方便且具有經(jīng)濟性和擴建的可能性等特點。所選主變壓器經(jīng)濟、合理。進(jìn)短路電流計算，一般需要計算短路電流基頻交流分量的初始值，本設(shè)計中采用的是計算曲線法，其反映短路電流周期分量同計算電抗和時間的函數(shù)關(guān)系的一組曲線，可以利用計算曲線查出短路瞬間和短路