畢業(yè)論文--電氣主接線設計

1、<p><b>　　內容提要</b></p><p>　　眾所周知，電力行業(yè)是國民經濟的基礎工業(yè)，它的發(fā)展直接關系到國家經濟建設的興衰成敗，因此有“經濟要發(fā)展，電力應先行”的口號。隨著經濟建設的發(fā)展，電力行業(yè)也必然要更好的發(fā)展，所以發(fā)電設備的容量越來越大，而電力行業(yè)的自動化程度也越來越高，相應的對系統(tǒng)的安全性，穩(wěn)定性的要求也越來越高。</p><p>　　本

2、次設計是我們在校期間進行的一次比較系統(tǒng)、具體、完整的頗為重要的設計，是一次比較綜合的訓練。本設計的主要內容是設計主接線并進行方案的技術經濟比較，可靠性指標的定量分析計算，主變的選擇，短路電流計算，電氣設備的選擇與校驗，配電裝置、廠用電、防雷保護及發(fā)電機和主變保護設計。本設計完成設計說明書和設計計算書各一份，英文原版翻譯一份，繪制電氣主接線圖、平面布置圖、斷面圖。</p><p>　　在完成此設計過程中，我們可以學

3、習電力工程設計、技術問題研究的程序和方法，獲得搜集資料、查閱文獻、調查研究、方案比較、設計制圖等多方面訓練，并進一步補充新知識和技能。通過畢業(yè)設計，結合發(fā)電廠電氣部分設計，進一步鞏固所學的專業(yè)知識，提高理論聯(lián)系實際的能力，為將來走向社會打下堅實基礎。</p><p>　　關鍵詞：電力系統(tǒng)、火力發(fā)電廠、主接線、電氣設備</p><p><b>　　Smmary</b>&

4、lt;/p><p>　　As everyone knows, the power industry is the fundamental industry of national economy, its development is directly related to the economic development of the country's success, it is "econo

5、mic development, power should be the first" slogan. With the development of economic construction, the development of the electric power industry is also bound to be better, so more and more generation capacity of e

6、quipment, and the degree of automation of power industry is getting higher and higher, to the co</p><p>　　This design is for us during the period of school a more systematic, specific, complete important des

7、ign, is a more comprehensive training. The main content of this design is the design of the main wiring and technical and economic comparison, quantitative analysis and calculation of reliability index, the selection of

8、the main transformer, short-circuit current calculation, electrical equipment choice and verification, power distribution equipment, electricity, lightning protection and generato</p><p>　　Upon completion of

9、 the design process, procedure and method we can study on technical problems of electric power engineering design, study, be collected information, consulting literature, investigation, comparison, design drawings and ot

10、her aspects of training, and further add new knowledge and skills. Through the graduation design, combined with the design of electrical power plant, further consolidate professional knowledge, improve the ability of int

11、egrating theory with practice, for the fut</p><p>　　Keywords: electric power systems, thermal power plant, the main wiring and electrical equipment </p><p><b>　　目 錄</b></p>&l

12、t;p><b>　　內容提要I</b></p><p><b>　　SmmaryII</b></p><p>　　第一部分 設計說明書1</p><p>　　1 電氣主接線設計1</p><p>　　1.1 主接線的設計原則和要求1</p><p>　　1.2

13、 電氣主接線的設計2</p><p>　　1.3 發(fā)電機的選擇5</p><p>　　1.4 主變壓器的選擇5</p><p><b>　　2 廠用電設計7</b></p><p>　　2.1 廠用電設計的要求8</p><p>　　2.2 廠用電設計的原則8</p>&

14、lt;p>　　2.3 廠用電接線的最終確定9</p><p>　　3 短路電流計算11</p><p>　　3.1 短路電流計算的目的和規(guī)定11</p><p>　　3.2 短路計算步驟12</p><p>　　4 電氣設備選擇與校驗15</p><p>　　4.1 電氣設備選擇的一般原則15<

15、/p><p>　　4.2 斷路器的選擇及校驗17</p><p>　　4.3 隔離開關選擇與校驗19</p><p>　　4.4 電壓互感器選擇20</p><p>　　4.5 電流互感器的選擇與校驗22</p><p>　　4.6 高壓熔斷器的選擇與校驗23</p><p>　　4.7

16、母線的選擇與校驗24</p><p>　　4.8 500kV進出線的選擇與校驗26</p><p>　　4.9 接地開關的選擇與校驗27</p><p>　　5 配電裝置設計29</p><p>　　5.1 配電裝置的分類及其要求29</p><p>　　5.2 配電裝置的設計原則及步驟30</p&g

17、t;<p>　　6 防雷保護設計33</p><p>　　6.1 避雷器的類型及作用33</p><p>　　6.2 避雷器的選擇33</p><p>　　7 發(fā)電機、主變保護設計35</p><p>　　7.1 發(fā)電機保護35</p><p>　　7.2 變壓器保護41</p>

18、<p>　　第二部分 設計計算書42</p><p>　　8 短路電流計算42</p><p>　　8.1 K1點短路電流計算42</p><p>　　8.2 K2點短路電流計算46</p><p>　　8.3 K3點短路電流計算47</p><p>　　9 電氣設備的選擇與校驗計算51<

19、/p><p>　　9.1 斷路器校驗計算51</p><p>　　9.2 隔離開關校驗計算52</p><p>　　9.3 互感器校驗計算53</p><p>　　9.4 母線及接地開關校驗計算53</p><p><b>　　總 結56</b></p><p>&l

20、t;b>　　參考文獻57</b></p><p><b>　　致謝58</b></p><p><b>　　附錄59</b></p><p>　　第一部分 設計說明書</p><p><b>　　1 電氣主接線設計</b></p><

21、p>　　1.1 主接線的設計原則和要求</p><p>　　發(fā)電廠電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。它表明了發(fā)電機、變壓器、線路和斷路器等電氣設備的數據和連接方式及可能的運行方式，從而完成發(fā)電、變電、輸配電的任務。它的設計，直接關系著全廠電氣設備的選擇。配電裝置的布置，繼電保護和自動裝置的確定，關系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經濟運行。</p><p>　　因此，主接線的設計

22、必須根據電力系統(tǒng)、發(fā)電廠或變電站的具體情況，全面分析，正確處理好各方面的關系，通過技術經濟比較，合理地選擇主接線方案。</p><p>　　電氣主接線設計的基本要求：</p><p>　　主接線應滿足可靠性、靈活性、經濟性和發(fā)展性等四方面的要求。</p><p><b>　?。?）可靠性</b></p><p>　　供電

23、可靠性是電力生產和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個要求。衡量主接線運行可靠性的標志是：</p><p>　?、?斷路器檢修時，能否不影響供電。</p><p>　　② 線路、斷路器或母線檢修時，停運出線回路數的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。</p><p>　?、?發(fā)電廠全部停運的可能性。</p><p>　?、?/p>

24、 大型機組突然停運時，是否會危及電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。</p><p><b>　?。?）靈活性</b></p><p>　　① 調度靈活，操作簡便。應能靈活地投入某些機組、變壓器或線路，調配電源和負荷，能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調度要求。</p><p>　?、?檢修安全。應能方便地停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不

25、影響電力網的正常運行及對用戶的供電。</p><p>　　③ 擴建方便。在設計主接線時，應留有余地，應能容易地從初期過渡到最終接線，使在擴建時，一次和二次設備所需的改造最少。</p><p><b>　?。?）經濟性</b></p><p>　　在滿足技術要求的前提下，做到經濟合理。</p><p>　　① 節(jié)省一次投資

26、：主接線應簡單清晰，控制、保護方式不過于復雜，適當限制斷路器電流。</p><p>　?、?占地面積少：電氣主接線設計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件。</p><p>　?、?電能損耗少：經濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和臺數，避免兩次變壓而增加電能損失。</p><p><b>　?。?）發(fā)展性</b></p><p>

27、　　主接線可以容易地從初期接線方式過渡到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，完成過渡期的改擴建，且對一次和二次部分的改動工作量最少[2]。</p><p>　　1.2 電氣主接線的設計</p><p>　　1.2.1 主接線的設計步驟</p><p>　　首先分析原始資料，擬定可行的主接線方案。根據設計任務書的要求，在分析原始資料的基礎上，擬定出若干可

28、行方案，內容包括主變壓器型號、臺數和容量，以及各級電壓配電裝置的接線方式等。并根據對主接線的基本要求，從技術上論證各方案的優(yōu)缺點，淘汰較差的方案，保留較好方案。</p><p>　　其次對技術上較好的方案進行經濟計算，選出最佳方案。各主接線方案都應該滿足系統(tǒng)和用戶對供電可靠性的要求。</p><p>　　最后繪制電氣主接線圖。按工程要求，繪制工程圖，途中采用全國通用的圖形符號和文字代號，并

29、將所有設備的型號、發(fā)電機的主要參數、母線及電纜截面等標注在圖上。圖上還應示出電壓互感器、電流互感器、避雷器等設備的配置及其一次接線方式，以及主變壓器接線組別和中性點接地方式等[2]。</p><p>　　1.2.2 原始資料給定工程情況</p><p>　?。?）類型：區(qū)域性凝氣式火電廠，遠離負荷中心；</p><p>　　（2）工程裝機容量和臺數：2×6

30、00MW；</p><p>　?。?）發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用：承擔基荷電廠；</p><p>　?。?）發(fā)電廠聯(lián)入系統(tǒng)的電壓等級為500kV，出現回路數2回；</p><p>　?。?）電力系統(tǒng)裝機容量為10000MVA，系統(tǒng)短路容量或歸算后的標幺值電抗為0.212（100MVA為基準）；</p><p>　?。?）廠用電率：6%，C

31、OSφ=0.9，最大負荷利用小時數7000小時/年；</p><p>　?。?）環(huán)境條件：當地年最高溫度38℃，年最低溫度-2℃，最熱月平均最高溫度2℃，最熱月平均地下溫度1℃，當地海拔高度100米，當地雷暴日14日/年。</p><p>　　1.2.3 分析原始資料確定接線方式</p><p>　　（1）為使生產管理 及運行檢修方便，一個發(fā)電廠內單機容量以不超過兩

32、種為宜，臺數以不超過6臺為宜，且同容量的機組應盡量選用同一型式。</p><p>　　（2）年最大負荷利用小時數在7000小時以上，其主接線應以保證供電可靠性為主進行選擇。</p><p>　?。?）發(fā)電廠遠離負荷中心，絕大部分電能向系統(tǒng)輸送，與系統(tǒng)之間則采用雙回強聯(lián)系方式。</p><p>　　（4）500kV電網中性點采用直接接地，從而決定了主變壓器中性點也采用

33、直接接地。發(fā)電機中性點采用經接地變壓器接地。</p><p>　?。?）對500kV電壓等級的主接線可以采用雙母線四分段帶旁路接線或二分之三斷路器接線[3]。</p><p>　　1.2.4 電氣主接線方案</p><p>　　方案一：500kV側采用雙母線四分段帶旁路接線。</p><p>　　方案一采用雙母線四分段帶旁路母線接線。在每一回

34、路的線路側裝一組隔離開關接到旁路母線上，而旁路母線再經旁路斷路器及隔離開關接至兩組母線上。要檢修某一線路斷路器時，基本步驟是：先合旁路斷路器兩側的隔離開關，再合旁路斷路器對旁路母線進行充電與檢查；若旁路母線正常，則待修斷路器回路上的旁路隔離開關兩側已為等電位，可合上該旁路隔離開關；此后可斷開待檢修及其兩側隔離開關，對斷路器進行檢修。此時該回路已通過旁路斷路器、旁路母線及有關旁路隔離開關向其送電。該接線型式的特點是：①供電可靠。②運行靈活

35、，擴建方便。③所用設備多，配電裝置復雜。④占地面積增加，且旁路斷路器繼電保護較復雜。</p><p>　　方案二：500kV側采用二分之三斷路器接線。</p><p>　　方案二采用二分之三斷路器接線形式，即3/2接線。再接線中每2條回路共用3臺斷路器，每串中間的一臺斷路器為聯(lián)絡斷路器。正常運行時，每組母線和全部斷路器都投入工作，形成多環(huán)供電，因此，具有很高的可靠性和靈活性。其主要特點是，

36、任一母線故障或檢修，均不致停電，任一斷路器檢修也不引起停電，甚至兩組母線同時故障的極端情況下，功率仍能繼續(xù)輸送。一串中任何一臺斷路器退出或檢修時，此時仍不影響其他元件的運行。這種接線運行方便、操作簡單，隔離開關只在檢修時作為隔離電器用[2]。</p><p>　　1.2.5 比較兩個方案</p><p>　　雙母線四分段帶旁路母線接線在正常時母線和分段斷路器均合上，四個分段同時運行，每段母

37、線上均接有1/4左右的機組和負荷。這樣，當任意一段母線故障時只影響1/4電源和負荷停電；當任一母線或分段斷路器故障時，只影響一半左右的電源和負荷停電。但是當母聯(lián)斷路器故障（短路）或一組母線檢修而另一組母線故障（或出線故障，斷路器拒動）時。這一缺點對于大容量電廠和500kV系統(tǒng)的影響尤為嚴重。</p><p>　　在斷路器的使用方面，如果采用專用旁路斷路器或進出線數少于8回采用四分段接線方式時，每回線占用斷路器數多

38、于一個半。因此，在機組及出線數數較少時，不宜采用雙母線四分段接線方式。此外，研究結果指出，四臺機組和四回出線的電廠采用雙母線四分段帶旁路與二分之三斷路器接線相比，無論是500kV送點線路還是發(fā)電機變壓器回路，二分之三斷路器接線的可靠性指標（包括故障和停運時間）都比雙母線四分段帶旁路母線要好。其次，就故障后果而言，二分之三斷路器接線方式沒有切除三個及以上回路的可能，而雙母線四分段存在這種可能。</p><p>　　

39、二分之三斷路器接線在國內330kV～500kV系統(tǒng)中的應用日益增多，已顯示出這種接線方式的優(yōu)越性，并逐漸積累了不少運行經驗。它既是一種雙母線接線，又是一種多環(huán)接線。二分之三斷路器接線與雙母線帶旁路母線比較，隔離開關少，配電裝置結構簡單，占地面積小，土建投資少，隔離開關不當作操作電器使用，不易因誤操作造成事故。</p><p>　　對于這兩種電氣主接線的技術經濟比較，建設投資費Z與年運行費μ最小的方案優(yōu)先選用。若投

40、資Z大的方案而年運行費μ小，則應進一步計算比較。具體方法采用靜態(tài)比較法。所謂靜態(tài)比較法，其基本思想是：不考慮設備，材料，人工等費用隨時間的變化，認為費用與時間是無關的，因而只是對各種費用按固定價值分析比較，包括抵償年限法，年計算費用兩種。此處采用抵償年限法。目前我國的標準抵償年限為5-8年。當N小于5-8，選用投資大的方案一；反之則選用年運行費低的方案二。</p><p>　　抵償年限法：即兩方案比較時，若投資&

41、gt;,而年運行費<，則可用抵償年限判斷最優(yōu)方案。</p><p>　　N=（-）/-） (1-1)</p><p>　　式中 N—抵償年限，年。</p><p>　　運行中輸變電設備，本身要產生一定的電能損耗，每年電能損耗的度數按時后也屬于電力系統(tǒng)年運行的一部分，稱為年電能損耗折價費。</p><p>

42、;　　年運行費μ的計算為：</p><p>　　（+）Z+ΔA (1-2)</p><p>　　式中：μ—年運行費，元/年；</p><p>　　—基本折舊率，取4.8%；</p><p>　　—大修率，國產設備取1.4%，進口設備取1%，此處選1.4%；</p><p><b&

43、gt;　　Z—投資費，元；</b></p><p>　　ΔA—年電能損耗， kW.h /年；</p><p>　　B—電價，元/kW.h，取全國平均電價0.5元/kW.h。</p><p>　　參考《發(fā)電廠電氣部分》 P127-P132，取方案一中=6554.2萬元，按式（1-2）計算得=1083.04萬元；取方案二中=6954.7萬元，按式（1-2）計

44、算得=1016.29萬元。由式（1-1）可計算出N=6，選擇方案二，即二分之三斷路器接線。</p><p>　　根據上述兩種方案在可靠性和經濟性等方面的比較，另考慮到本電廠在系統(tǒng)中的作用和負荷對本電廠的要求，方案二應為首選方案[3]。</p><p>　　1.3 發(fā)電機的選擇</p><p>　?。?）發(fā)電廠的機組容量，應根據系統(tǒng)內總總裝機容量、負荷增長速度、電網結

45、構和制造廠供貨情況等因素進行選擇。</p><p>　?。?）在條件具備時，應優(yōu)先采用大容量機組，但為使調度運行不致發(fā)生困難，最大機組一般不超過系統(tǒng)總容量的8%~10%。對形成中的電力系統(tǒng)，若負荷的增長迅速或較快就可連入其他大電力系統(tǒng)時，可根據具體情況并進行技術經濟論證后，可選用的機組。</p><p>　?。?）為便于生產管理，一個廠房內的機組臺數以不超過6臺為宜；同容量機、爐應盡量采用

46、同一制造廠的同一型式，其配套設備的型式也應盡量一致[3]。</p><p>　　根據原始資料所給容量選擇發(fā)電機型號及各技術參數見表1-1。</p><p>　　表1-1 600MW機組的參數</p><p>　　1.4主變壓器的選擇</p><p>　　1.4.1主變壓器容量、臺數的選擇</p><p>　　主變壓器

47、容量、臺數直接影響主接線的形式和配電裝置的結構。它的選擇除依據基礎資料外，主要取決于輸送功率的大小、與系統(tǒng)聯(lián)系的緊密程度、運行方式及負荷的增長速度因素，并至少要考慮5~10年內負荷的發(fā)展需要。如果容量選的過大，臺數過多，則會增加投資，占地面積和損耗，不能充分發(fā)揮設備的效益，并增加運行和檢修的工作量；如果容量選得過小，臺數過少，則可能封鎖發(fā)電廠剩余功率的輸送，或限制變電所負荷的需要，影響系統(tǒng)不同電壓等級之間的功率交換及運行的可靠性等。&l

48、t;/p><p>　　主變壓器容量選擇的一般原則：</p><p>　　（1）為節(jié)約投資及簡化布置，變壓器應選用三相式。</p><p>　?。?）當發(fā)電機母線上負荷最小時，能將發(fā)電機電壓母線上的剩余有功和無功容量送入系統(tǒng)。</p><p>　?。?）當發(fā)電機電壓母線上接有兩臺或兩臺以上的主變壓器時，當其中容量最大的一臺退出運行時，其他主變壓器在

49、允許正常過負荷的范圍內，應能輸送母線剩余的功率的70%。</p><p>　?。?）當發(fā)電機電壓母線上最大一臺發(fā)電機組停用時，能由系統(tǒng)側送電以滿足發(fā)電機電壓母線上的最大負荷的要求。</p><p>　?。?）根據系統(tǒng)經濟運行的要求，而限制火電廠的輸出功率。此時火電廠的主變壓器應具有從系統(tǒng)側倒送功率的能力，以滿足發(fā)電機電壓母線上最大負荷的要求。</p><p>　?。?/p>

50、6）單元接線時的變壓器容量應按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%的裕度[3]。</p><p>　　1.4.2主變壓器型號的選擇</p><p>　　單元接線中的主變壓器容量應按發(fā)電機額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%的裕度選擇。</p><p><b>　　（1-3）</b></p><p>　

51、　式中：—發(fā)電機容量；</p><p>　　—發(fā)電機額定功率因數；</p><p><b>　　—廠用電率；</b></p><p>　　發(fā)電機主變的容量為：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　則可選擇主變及參數的型號如表1-2所示。<

52、/p><p>　　表1-2 發(fā)電機主變的參數</p><p><b>　　2 廠用電設計</b></p><p>　　2.1 廠用電設計的要求</p><p>　　2.1.1 廠用負荷分類</p><p>　　根據廠用負荷在發(fā)電廠運行中所起的作用及其供電中斷對人身、設備及生產所造成的影響程度，將

53、其分為下列五類：</p><p><b>　　（1）Ⅰ類負荷</b></p><p>　　短時（手動切換恢復供電所需時間）的停電可能影響人身或設備安全，使生產停頓或發(fā)電量大量下降的負荷。如給水泵、凝結水泵等。對Ⅰ類負荷，必須保證自起動，并應由有2個獨立電源的母線供電，當一個電源失去后，另一個電源應立即自動投入。</p><p><b>

54、;　?。?）Ⅱ類負荷</b></p><p>　　允許短時停電，但停電時間過長，有可能損壞設備或影響正常生產的負荷。如工業(yè)水泵、輸水泵等。對Ⅱ類負荷，應由有2個獨立電源的母線供電，一般采用手動切換。</p><p><b>　?。?）Ⅲ類負荷</b></p><p>　　長時間停電不會直接影響生產的負荷。如中央修配廠、實驗室等的用電

55、設備。對Ⅲ類負荷，一般由1個電源供電。</p><p><b>　?。?）事故保安負荷</b></p><p>　　在事故停機過程中及停機后的一段時間內，仍應保證供電，否則可能引起主要設備損壞、重要的自動裝置控制失靈或危及人身安全的負荷，稱為事故保安負荷。根據對電源要求不同，又可分下列三種：</p><p>　　直流保安負荷。由蓄電池組供電，如

56、發(fā)電機組的直流潤滑油泵等。</p><p>　　② 直流不停電保安負荷。一般由接于蓄電池組的逆變裝置供電，如實時控制用電子計算機。</p><p>　?、?允許短時停電的交流保安負荷。平時由交流廠用電供電，失去廠用工作電源時，交流保安電源應自動投入。</p><p>　?。?）交流不間斷供電負荷</p><p>　　在機組啟動、運行及停機（包

57、括事故停機）過程中，甚至停機以后的一段時間內，要求連續(xù)提供具有恒頻恒壓特性電源的負荷。一般由接于蓄電池組的逆變裝置或由蓄電池供電的直流電動發(fā)電機組供電[2]。</p><p>　　2.1.2 基本要求</p><p>　　廠用電接線應保證廠用電的連續(xù)供應，使發(fā)電廠能安全滿發(fā)，除滿足正常運行安全、可靠、靈活、經濟、先進等一般要求外，還應滿足下列特殊要求：</p><p&g

58、t;　?。?）接線方式和電源容量，充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、起動等運行方式下的供電要求，切換操作簡單。</p><p>　?。?）盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障影響范圍，并應盡量避免引起全廠停電事故。</p><p>　　（3）應設置足夠容量的交流事故保安電源及電能質量合格的交流不間斷供電裝置。</p><p>　　（4）便于分期擴建或連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運行

59、方式，特別是對公用負荷的供電，要結合遠景規(guī)模統(tǒng)籌安排[2]。</p><p>　　2.2 廠用電設計的原則</p><p>　　廠用電設計的一般原則：</p><p>　?。?）對廠用電設計的要求</p><p>　　廠用電設計應按照運行、檢修和施工的需要，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃，積極慎重的采用經過實驗鑒定的新技術和新設備，使設計達到技術先進、經濟

60、合理。</p><p><b>　?。?）廠用電電壓</b></p><p>　　廠用電供電電壓等級是根據發(fā)電機的容量和額定電壓、廠用電動機的額定電壓及廠用網絡的可靠、經濟運行等諸多方面因素，經技術比較后確定。</p><p>　　高壓廠用電一般采用6kV或3kV和10kV配合使用。</p><p>　?。?）廠用母線接

61、線方式</p><p>　　高壓廠用電系統(tǒng)應采用單母線接線?；痣姀S的高壓母線一般都采用“按爐分段”鍋爐容量為400T/H及以下時，一般每爐由一段母線供電；容量為400T/H及以上時，每爐不少于兩段母線供電，并將兩套輔機電動機分接在兩段母線上，兩段母線可由同一臺廠用變壓器供電。 </p><p><b>　?。?）廠用工作電源</b></p><p&

62、gt;　　高壓廠用工作電源一般采用引接方式。高壓廠用工作電源（變壓器或電抗器）應從發(fā)電機回路引接，并盡量滿足爐、機、電的對應性要求。</p><p>　?。?）交流事故保安電源</p><p>　　大型發(fā)電機組應設置交流事故保安電源，當廠用工作和備用電源消失時，應自動投入，保證交流保安負荷的起動，并對其持續(xù)供電。各機組的廠用電系統(tǒng)應是獨立的,一臺故障的停運或輔機的電氣故障,不應影響到另一臺

63、機組的正常運行,并能在短時間內恢復本機組的運行[3]。.</p><p>　　2.3廠用電接線的最終確定</p><p>　　2.3.1廠用電接線的設計</p><p>　　本廠廠用電主接線設計說明：</p><p>　　本設計中采用每個單元機組設置兩臺分裂繞組的工作變壓器（廠總變壓器）T1A、T1B，機組設公用的一臺分裂繞組變壓器做啟動兼?zhèn)?/p>

64、用變壓器。這種接線的特點是，廠用母線分為4段，也可以設置公用負荷段，互為備用的負荷接入兩臺廠用變壓器的兩個低壓分裂繞組上，使高壓側容量增大，但它可以與啟動/備用變壓器組成一對一的接線方式，任一臺廠用變停運，只要投入啟動/備用變壓器即可。此接線可靠性高，調度靈活。</p><p>　　對于在失去正常廠用電的事故中，會危及機組主、輔機安全，造成永久損壞的負荷，即機組的保安負荷，由專門設置的保安電動機控制中心對其供電。

65、每臺600MW機組設置一臺柴油發(fā)電機作為交流負荷的備用電源（也稱交流保安備用電源）。600MW機組單元一般設置有汽輪機保安電動機控制中心和鍋爐保安電動機控制中心[3]。</p><p>　　2.3.2 廠用變壓器的選擇</p><p>　?。?）負荷計算原則：</p><p>　　① 連續(xù)運行的設備應予計算。</p><p>　?、?機組正

66、常運行時不經常而連續(xù)運行的設備（如備用勵磁機，備用電工給水泵等）也應計算。</p><p>　　③ 不經常短路時及不經常而斷續(xù)運行的設備不予計算，但由電抗器供電的應全部計算。</p><p>　　④ 由同一電源供電的互為備用的設備只計算運行的部分。</p><p>　　⑤ 由不同電源供電的互為備用設備時，應全部計算，但臺數較少時，允許扣除其中一部分。</p&g

67、t;<p>　?、迣τ诜至牙@組變壓器，其高低壓繞組應分別計算。當兩個低壓繞組接有互為備用設備時對高壓繞組只計算其運行部分。對低壓繞組，則對其中一段均予計算。</p><p>　?。?）廠用變與起備變的容量計算和選擇</p><p>　?、?發(fā)電機廠用變壓器的選擇。</p><p>　　發(fā)電機廠用變壓器的容量為：</p><p>

68、<b>　?。?-1）</b></p><p>　　則可選擇主變及參數的型號如表2-1[9]。</p><p>　　表2-1 發(fā)電機廠用變壓器的參數</p><p>　　參考與《電力工程電氣設計200例》第89頁</p><p>　?、?發(fā)電機啟/備變壓器的選擇</p><p>　　發(fā)電機啟/備

69、變壓器的容量為：</p><p><b>　?。?-2） </b></p><p>　　則可選擇啟/備變壓器的型號如表2-2[9]。</p><p>　　表2-2 發(fā)電機啟/備變壓器的參數</p><p><b>　　3 短路電流計算</b></p><p>　　3.1

70、短路電流計算的目的和規(guī)定</p><p>　　3.1.1 短路電流計算的目的</p><p>　　在發(fā)電廠和變電所的電氣設計中,短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的主要有以下幾個方面:</p><p>　?。?）在選擇電氣主接線時，為了比較各種方式的接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。</p>

71、<p>　?。?）在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。</p><p>　　（3）在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線的相間和相對地的安全距離。</p><p>　　（4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路電流為依據。</p><p>　

72、?。?）接地裝置的設計，也需用短路電流[3]。</p><p>　　3.1.2 短路電流計算的一般規(guī)定</p><p>　　驗算導體和電器時所用短路電流,一般有以下規(guī)定。</p><p>　　（1）計算的基本情況</p><p>　?、?電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行；</p><p>　?、?所有同步電機都具

73、有自動調整勵磁裝置（包括強行勵磁）；</p><p>　?、?短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；</p><p>　?、?所有電源的電動勢相位角相同；</p><p>　?、?應考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。對異步電動機的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以考慮。</p><p><b&g

74、t;　?。?）接線方式</b></p><p>　　計算短路電流時所用的接線方式，應是可能最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式），而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。</p><p><b>　　（3）計算容量</b></p><p>　　應按本工程設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般考慮本工程建成后

75、5 ~ 10年）。</p><p><b>　?。?）短路種類</b></p><p>　　一般按三相短路計算。若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴重時，則應按嚴重情況的進行比較。</p><p><b>　　（5）短路計算點</b></p>

76、<p>　　在正常接線方式時，通過電器設備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點[3]。</p><p>　　3.1.3 本廠短路點的選取</p><p>　　根據本廠主接線的特點及選擇設備的要求,選擇三個短路點作為短路計算的短路點,這三個短路點位置為:</p><p>　　（1） d-1 500kV母線短路；</p><p>

77、;　　（2） d-2發(fā)電機出口處短路；</p><p>　?。?） d-3廠用變低壓側短路；</p><p>　?。?） d-4廠啟/備變低壓側。</p><p>　　3.2 短路計算步驟</p><p>　　3.2.1 參數計算</p><p>　　在實際電力系統(tǒng)接線中，各元件的電抗表示方法不統(tǒng)一，基值也不一樣。如果

78、發(fā)電機電抗，廠家給出的是以發(fā)電機額定容量和額定電壓為基值的標幺電抗值；變壓器的電抗，廠家給出的是短路電壓百分值(%)；而輸電線路的電抗，通常是用有名值表示的。為此，短路計算的第一步是將各元件電抗換算為同一基準的標幺電抗。</p><p>　　為了計算方便,通常取用基準容量，基準電壓一般取各級的額定平均電壓。標幺值計算基本關系如下：</p><p><b>　　（3-1）<

79、/b></p><p><b>　　（3-2）</b></p><p><b>　　（3-3）</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中： ──基準容量（MVA）</p><p>　　──基準電壓（kV）&l

80、t;/p><p>　　──電網各級平均額定電壓（kV）</p><p>　　──基準電流（kA）</p><p><b>　　──基準阻抗（Ω）</b></p><p>　?。?） 發(fā)電機的電抗標幺值計算 </p><p>　　發(fā)電機的電抗標幺值計算：</p><p><

81、;b>　　已知：，，，， </b></p><p>　　則其次暫態(tài)電抗標幺值為：</p><p>　　（2）變壓器電抗標幺值計算 </p><p>　?、?發(fā)電機主變壓器電抗標幺值計算：</p><p><b>　　已知：，，，， </b></p><p><b>　

82、　則其電抗標幺值為：</b></p><p>　?、?廠用變壓器電抗標幺值計算：</p><p>　　已知： =3.5 </p><p><b>　　穿越電抗 </b></p><p><b>　　高壓側電抗 </b></p><p><b>

83、;　　低壓側電抗 </b></p><p>　?、?廠用/啟動備用變壓器電抗標幺值計算：</p><p>　　已知： ， ，分裂系數=3.5 ，半穿越電抗</p><p><b>　　穿越電抗 </b></p><p><b>　　高壓側電抗</b></p><p&

84、gt;<b>　　低壓側電抗 </b></p><p>　　3.2.2 短路計算步驟</p><p>　　在工程設計中，短路電流的計算通常采用實用曲線法?，F見其計算步驟簡述如下：</p><p>　　（1）選擇計算短路點。</p><p>　?。?）畫等值網絡（次暫態(tài)網絡）圖：</p><p>　

85、?、?首先去掉系統(tǒng)中的所有負荷分支、線路電容、各元件的電阻，發(fā)電機電抗用次暫態(tài)電抗；</p><p>　?、?選取基準容量和基準電壓（一般取各級的平均電壓）；</p><p>　?、?將各元件電抗換算為同一基準值的標幺電抗；</p><p>　?、?繪出等值網絡圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號。</p><p>　　（3）化簡等值網絡：為計算不同短

86、路點的短路電流值，需將等值網絡分別化簡為以短路點為中心的輻射形等值網絡，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉移阻抗。</p><p><b>　?。?）求計算電抗；</b></p><p>　?。?）由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量標幺值（運算曲線只作到=3.5）；</p><p>　?。?）計算無限大容量（或3）的電源供給的短路電流

87、周期分量；</p><p>　?。?）計算短路電流周期分量有名值和短路容量；</p><p>　?。?）計算短路電流沖擊值；</p><p>　?。?）計算異步電動機供給的短路電流[3]。</p><p>　　4 電氣設備選擇與校驗</p><p>　　4.1 電氣設備選擇的一般原則</p><p

88、>　　由于各種電氣設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，要保證電氣設備可靠地工作，必須按正常工作條件選擇，并按短路情況校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。</p><p>　　導體和電器的選擇設計，同樣必須執(zhí)行國家的有關技術經濟政策，并應做到技術先進、經濟合理、安全可靠、運行方便和適當的留有發(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經濟運行的需要。</p><

89、p>　?。?）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展需要；</p><p>　?。?）應按當地環(huán)境條件校核；</p><p>　?。?）應力求技術先進和經濟合理；</p><p>　?。?）選擇導體時應盡量減少品種；</p><p>　?。?）擴建工程應盡量使新老電器型號一致。</p><p&

90、gt;　　導體和電器應按正常運行情況選擇，按短路條件驗算其動、熱穩(wěn)定，并按環(huán)境條件校核電器的基本使用條件：</p><p>　?。?）在正常運行條件下，各回路的持續(xù)工作電流，應按表4-1計算；</p><p>　　（2）驗算導體和電器時，所用短路電流的有關規(guī)定見節(jié)（短路電流）；</p><p>　?。?）驗算導體和110kV以下電纜短路熱穩(wěn)定時，所用的計算時間，一

91、般采用主保護的動作時間加相應的斷路器全分閘時間。斷路器全分閘時間包括斷路器固有分閘時間和電弧燃燒時間。</p><p>　　表4-1 各回路持續(xù)工作電流</p><p>　　注：等都為設備本身的額定值。</p><p>　　各標量的單位為：I（A）、U（kV）、P（kW）、S（kVA）。</p><p>　?。?）算短路熱穩(wěn)定時，導體的最高

92、允許溫度可參照《發(fā)電廠電氣部分課程設計參考資料》P106，數值如表4-2所列。</p><p>　　表4-2 導體的最高允許溫度</p><p>　?。?）驗算短路動穩(wěn)定時，硬導體的最大應力大于表4-3所列數值。</p><p>　　表4-3 導體和電器的選擇與校驗項目</p><p>　?。?）環(huán)境條件。選擇導體和電器時，應按當地環(huán)境條

93、件校核。</p><p>　　在選擇導體和電器時，一般按表4-4所列各項進行選擇和校驗。選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓和過電流的情況下保持正常運行[2]。</p><p>　　表4-4 導體和電器設備選擇和校驗項目</p><p>　　注：1、表中“√”代表選擇項目，“○”代表校驗項目。</p><p>　　2、封閉電器的

94、選擇與校驗項目與斷路器的相同。</p><p>　　4.2 斷路器的選擇及校驗</p><p>　　4.2.1 斷路器的選擇原則</p><p>　　斷路器型式的選擇，除需滿足各項技術條件和環(huán)境條件外，還應考慮便于安裝調試和運行維護，并經技術經濟比較后才能確定。根據當前我國生產制造情況，電壓6 ~ 220kV的電網一般選用少油斷路器；電壓110 ~ 330kV的

95、電網，當少油斷路器技術條件不能滿足要求時，可選用六氟化硫或真空斷路器。</p><p>　　1. 斷路器選擇的具體技術條件簡述如下：</p><p>　?。?）電壓： =10.5==1.05×=0.873(kA)</p><p><b>　?。娋W工作電壓）；</b></p><p>　?。?）電流：（最大持續(xù)

96、工作電流）；</p><p>　　由于高壓開斷電器沒有連續(xù)過載的能力，在選擇其額定電流時，應滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求，即取最大持續(xù)工作電流；</p><p>　　斷路器的實際開斷時間T，為繼電主保護動作時間與斷路器固有分閘時間之和。</p><p>　?。?） 動穩(wěn)定：

97、（4-1）</p><p>　　式中：—三相短路電流沖擊值；</p><p>　　—斷路器極限通過電流峰值。</p><p>　　（4）熱穩(wěn)定： （4-2）</p><p>　　式中：—穩(wěn)態(tài)三相短路電流；</p><p>　　—短路電流發(fā)熱等值

98、時間（又稱假想時間）；</p><p>　　—斷路器T秒熱穩(wěn)定電流[2]。</p><p>　　4.2.2 斷路器的選擇與校驗</p><p>　?。?）500kV母線側斷路器的選擇與校驗</p><p>　?、?選擇六氟化硫斷路器</p><p><b>　　最大持續(xù)工作電流</b></

99、p><p>　　根據最大持續(xù)工作電流，參考《發(fā)電廠電氣部分》P357附表6，可選擇斷路器型號為LW-500(H)。其參數見表4-5[2]。</p><p>　　表4-5 斷路器參數</p><p>　　（2）高壓廠用變壓器低壓側斷路器的選擇與校驗</p><p>　　可選擇真空斷路器，最大持續(xù)工作電流</p><p>　

100、　查《發(fā)電廠電氣部分》P183表6-3參考選用SN4-10G型斷路器其參數見表4-6[2]。</p><p>　　表4-6 斷路器參數</p><p>　?。?）廠啟備變低壓側斷路器： </p><p>　　所選斷路器的型號：SN4-10G。</p><p>　　本廠斷路器的選擇見表4-7[3]。</p><p>　

101、　表4-7 斷路器選擇表</p><p>　　4.3 隔離開關選擇與校驗</p><p>　　4.3.1 隔離開關的用途</p><p>　?。?）檢修電氣設備時，用隔離開關將被檢修的設備與電壓隔離，以確保檢修安全。</p><p>　?。?） 倒閘操作，投入備用母線或旁路母線以及改變運行方式時常用隔離開關配合斷路器，協(xié)同操作完成。<

102、/p><p>　?。?）分合小電流，具有一定的分合電感電容電流的能力[2]。</p><p>　　4.3.2 隔離開關的選擇</p><p>　　（1） 500kV母線側隔離開關的選擇與校驗</p><p>　　回路最大持續(xù)工作電流 ，</p><p>　　參考某電廠600MW機組集控運行技術標準選擇隔離開關型號為：GW1

103、0-500D，如表4-2所示：</p><p>　　表4-2 隔離開關型號</p><p>　?。?）500kV出線的隔離開關選擇：</p><p>　　本電廠采用500kV兩回出線，電廠出線回路的最大持續(xù)工作電流，除考慮正常負荷電流外，還考慮事故狀態(tài)下兩臺600MW機組用一回線送出功率。</p><p>　　單臺發(fā)電機的額定容量：</

104、p><p>　　高壓廠用工作變壓器額定容量：（共2臺工作）</p><p><b>　　500kV出線負荷</b></p><p><b>　　出線負荷電流：</b></p><p>　　選擇隔離開關型號：GW7-500D（W），額定電流：2500A[3]。</p><p>　　

105、4.4 電壓互感器選擇</p><p>　　4.4.1 電壓互感器的作用</p><p>　　將一次回路的大電壓變?yōu)槎位芈返臉藴实牡碗妷海?00V）；使二次設備與高壓部分隔離，且二次側接地，以保證安全。電壓互感器有電磁式電壓互感器和電容式電壓互感器兩種[2]。</p><p>　　4.4.2 電壓互感器的選擇原則與配置</p><p>　　

106、（1）電壓互感器的配置原則：</p><p>　?、侔l(fā)電機回路。發(fā)電機回路一般裝設2-3組電壓互感器。1-2組電壓互感器（三相五柱式或三臺單相三繞組），供給發(fā)電機的測量儀表、保護及同步設備，其開口三角形接一電壓表，供給發(fā)電機啟動而并列前檢查接地用。另一組電壓互感器供給自動勵磁調節(jié)裝置。對50MW及以上的發(fā)電機，中性點常有一單相電壓互感器，用于100%定子接地保護。</p><p>　?、?

107、母線：330-500kV電壓級的母線，當采用一臺半斷路器接線時，根據繼電保護、自動裝置和測量儀表要求，在每段母線的一相或三相上裝設。其電壓互感器為電容式。 </p><p>　?。?）電壓互感器的型式應根據使用條件選擇： </p><p>　?、?6-20kV屋內配電裝置，一般采用油浸絕緣結構，也可采用樹脂澆注絕緣結構的電壓互感器。</p><p>　?、?35-1

108、10kV的配電裝置，一般釆用油浸絕緣結構的電壓互感器。</p><p>　?、?220kV以上，一般釆用電容式電壓互感器和六氟化硫斷路器相互配合的方法。</p><p>　　4.4.3 發(fā)電機出口處電壓互感器的選擇</p><p>　　發(fā)電機出口電壓互感器型號如表4-3中所示，而且中性點也采用此型號的電壓互感器。</p><p>　　表4-3

109、 發(fā)電機出口電壓互感器型號</p><p>　　本發(fā)電機出口電壓互感器采用單相，油浸式三繞組變壓器，供電給發(fā)電機的測量儀表、保護及同步設備，其中開口三角形接電壓表，供發(fā)電機 啟動而未并列前檢查接地用[9]。</p><p>　　4.4.4 500kV母線電壓互感器的選擇</p><p>　　500kV母線電壓互感器采用如表4-4所示的型號，出線也采用此型號的電壓互感

110、器。</p><p>　　表4-4 500kV母線電壓互感器的型號</p><p>　　500kV進出線電壓互感器選擇：，額定電壓：</p><p><b>　　[2]。</b></p><p>　　4.5 電流互感器的選擇與校驗</p><p>　　4.5.1 電流互感器的作用</p>

111、;<p>　　將一次回路的大電流變?yōu)槎位芈返臉藴实男‰娏鳎?A或1A）；使二次設備與高壓部分隔離，且二次側接地，以保證安全。</p><p>　　4.5.2 電流互感器的選擇與校驗原則</p><p>　　（1）電流互感器的配置原則</p><p>　?、?凡裝有斷路器的回路均應裝設電流互感器，其數量應滿足測量儀表、保護和自動裝置要求。發(fā)電機-雙繞組

112、變壓器單元接線的發(fā)電機出口和發(fā)電機中性點處應裝設電流互感器。</p><p>　?、跍y量儀表、繼電保護和自動裝置一般均由單獨的電流互感器供電或接于不同的二次繞組，因為其準確度要求不同，同時為了防止儀表開路時引起保護的不正確動作。</p><p>　?、?對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對非直接接地系統(tǒng)，依具體要求按兩相或三相配置。</p><p><b>

113、　　（2）參數選擇</b></p><p>　　電流互感器的二次側額定電流有5A和1A兩種，一般弱電系統(tǒng)用1A，強電系統(tǒng)用5A，當配電裝置距離控制室較遠時，亦可考慮用1A。</p><p><b>　?、?動穩(wěn)定校驗：</b></p><p>　　內部動穩(wěn)定可用下式校驗：</p><p>　　（4-3）

114、 </p><p>　　—電流互感器的一次繞組額定電流（A）</p><p>　　—短路沖擊電4流的瞬時值（kA）</p><p>　　—電流互感器的1s動穩(wěn)定倍數</p><p>　　4.5.3 500kV母線處電流互感器的選擇</p><p>　　500kV母線處的最大持續(xù)工作電流， 可選擇的電流互

115、感器的型號如表4-5所示，型號為：[2]。</p><p>　　表4-5 500kV母線處電流互感器的型號</p><p>　　4.5.4發(fā)電機出口處電流互感器的選擇</p><p>　　發(fā)電機出口最大持續(xù)工作電流：</p><p>　　選擇電流互感器型號：LRB-20，額定電流：25000/5A。</p><p>　

116、　4.6高壓熔斷器的選擇與校驗</p><p>　　4.6.1 熔斷器的工作原理</p><p>　　熔斷器串聯(lián)接入被保護電路中，在正常工作情況下，由于電流較小，通過熔體時熔體的溫度雖然上升，但不致熔化，電路可靠接通；一旦電路發(fā)生過負荷或短路，電流增大，熔體由于自身溫度超過熔點而熔化，將電路切斷。</p><p>　　4.6.2 選擇的技術原則</p>

117、<p>　　（1） 電壓： （4-4）</p><p>　　限流式高壓熔斷器不宜使用在工作電壓低于其額定電壓的電網中，以免熔斷器截流使電網過電壓而使電網中的電器損壞。</p><p>　?。?） 電流： （4-5）</p&

118、gt;<p>　　式中：—熔體的額定電流 </p><p><b>　　—熔斷的額定電流</b></p><p><b>　?。?） 斷流容量：</b></p><p><b>　　（4-6）</b></p><p>　　---三相短路沖擊電流的有效值</p

119、><p>　　---熔斷器的開斷電流</p><p>　　（4）保護電壓互感器的熔斷器，只需按額定電壓和斷流容量選擇、不必校驗額定電流。</p><p>　　4.6.3 保護電壓互感器的熔斷器選擇</p><p>　　保護電壓互感器的熔斷器所在支路最大持續(xù)工作電流為： </p><p>　　故所選擇高壓熔斷器型號為：RN4