某集團熱電聯(lián)產(chǎn)工程電氣設計

1、由于國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，因此帶來的環(huán)境污染也口趨加重。正如我們所知 道的，高能源產(chǎn)業(yè)也是高污染產(chǎn)業(yè)。就煤炭而言，開采煤礦及礦石加工利用時會有大量的廢石，即煤肝石產(chǎn)生。 煤肝石屈于生產(chǎn)過程中的附屈產(chǎn)物，沒有市場價值，基本上是常年堆放，這不僅 使資源浪費，而且對環(huán)境造成了很大的污染。根據(jù)現(xiàn)狀，為解決低熱值燃料的問 題，建設以燒煤硏石為主的循壞流化床鍋爐和抽凝汽式發(fā)電機組及配套輔助設施 是非常有必要的。該課題從實際出發(fā)完成了工程的電氣主接線、廠用電接線及直 流系統(tǒng)接線等方案的設計；在電氣接線確定以后，研究了基于分布系數(shù)法的短路 電流的計算；以斷路器、電流互感器為例，對電氣設備進行了動穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定

2、性的校驗；研究了保護配置以及整定計算的原理，結(jié)合實際，分別對發(fā)電機變壓 器組的保護以及廠用電的保護進行了整定計算。關鍵詞:繼電保護；熱電聯(lián)產(chǎn)工程；分布系數(shù)法；電氣設備選擇；短路電流計算abstractdue to the rapid development of national economy, so the pollution to the environment also increasingly worse. as we know, the high energy industry is high pollution industry.in terms of coal, mining

3、and ore processing using when they have a lot of waste rock, coal gangue produce. ancillary products of coal gangue is the process of production, there is no market value, is basically a perennial stacked, it not only makes the resource waste, and caused great pollution to the environment. according

4、 to the status quo, in order to solve the problems of the low calorific value of fuel, construction is given priority to with burning coal gangue of circulating fluidized bed boiler and condensing power generation units and related auxiliary equipment is necessary.the subject from set out actually f

5、inished the project of the main electrical wiring, auxiliary power wiring and the design of the de system wiring, etc; after the electrical wiring to determine, based on distribution coefficient method are studied the calculation of short-circuit cuirent; circuit breaker, current transformer, for ex

6、ample, electrical equipment for the dynamic stability and thermal stability check; studied the protection configuration and setting calculation principle, combined with the actual, respectively, the protection of generator transformer set as well as the auxiliary power protection setting calculation

7、.keywords:relay protectioncogeneration;project; electrical equipment choice; distribution coefficient method; short circuit current calculation目錄1 緒論31.1課題的背景及意義31.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀31.3本課題的主要工作42電氣接線設計52.1 主接線的設計52.1.1主接線的設計依據(jù)52.1.2主接線方案的選擇52.1.3雙母線接線方案52.1.4單兀接線方案62.2廠用電的設計72.2.1廠用電接線的設計原則72.2.2廠用電接線的設計72.3

8、直流系統(tǒng)的設計72.3.1直流系統(tǒng)的供電原則72.3.2直流系統(tǒng)的設計83短路電流計算及主要設備的選擇93.1基于分布系數(shù)法的短路電流計算93.1.1三相短路電流計算93.1.2兩相短路電流計算113.1.3單相接地電容電流的計算113.1.4本課題短路電流計算123.1.4 電抗標么值計算133.1.5 dl點短路電流的計算143.1.6分布系數(shù)法求d2點短路電流的計算153.2廠用電設備選擇173.2.1廠用電設備選擇的般耍求173.2.2本課題廠用電設備的選擇及配置174保護配置及繼電保護整定204.1保護配置原則204.2發(fā)電機的保護及整定計算204.2.1發(fā)電機差動保護的基本原理20

9、4.2.2發(fā)電機整定計算的整定原則及取值建議214.2.3發(fā)電機定了繞組的單相接地保護224.2.4發(fā)電機負荷電壓過流保護224.2.5 發(fā)電機過負荷保護244.3廠用電的保護配置及整定計算254.3.1線路保護264.3.2 變壓器保護284.4 2000kw 以下電動機保護294.4.1 電流速斷保護294.4.2 過負荷保護304.4.3 接地保護304.5 2000kw及以上電動機保護30結(jié)束語32參考文獻33致謝錯誤！未定義書簽。1緒論1.1課題的背景及意義我國正處于快速發(fā)展的階段，對社會生產(chǎn)力有著很高的要求?，F(xiàn)階段我國綜 合國力的增強和人民生活水平的提高仍離不開電力事業(yè)的發(fā)展。電能

10、是屬于二次能源，是通過一次能源加t而成的。電能與其他能源相比， 具有以下特點：(1)使用時污染少且噪音小；(2)容易轉(zhuǎn)換成其他能源 且方便 使用；(3)可以遠距離傳輸和集中生產(chǎn)；(4)與其他能源相比，傳送時損耗小。生產(chǎn)電能的工廠為發(fā)電廠，從一次能源的不同來分，發(fā)電廠可以分為以煤炭 為主的火力發(fā)電廠，以水資源為主的水力發(fā)電廠，以風力為主的風力發(fā)電廠，以 核能為主的核能發(fā)電廠等。在我國最常見的是火力發(fā)電廠，它的發(fā)電量在全國總 發(fā)電量中占七成以上。火電廠的建立可以生產(chǎn)出大量的電力來供居民及企業(yè)使用, 但火電廠的建立及建立后也會對其所建地產(chǎn)生不同影響。由火電廠產(chǎn)生的環(huán)境問題包描廠內(nèi)環(huán)境問題和廠外環(huán)境問

11、題?；痣姀S以燒煤 為主，因此在煤炭的堆放、傳輸、加工、燃燒工程屮無可避免地會產(chǎn)生煤塵飛揚 的問題。當使用的煤炭質(zhì)量不過關時更加嚴重?；痣姀S中存在許多的大型機器， 在其運行時會產(chǎn)生大量的噪音。煤炭的燃燒產(chǎn)物中存在多種有機物，包描co、 so2、氮氧化物和£塵等有害物質(zhì)。廠內(nèi)的機器需要便用四氯甲烷、苯、石油類 油劑等有毒性的物質(zhì)來運行與維護?；痣姀S內(nèi)的保溫需要石棉制品，石棉纖維會 誘發(fā)癌癥和其他的多種疾病。發(fā)電廠的建立也給當?shù)氐沫h(huán)境帶來了很大的影響?；痣姀S是以煤炭為一次能 源的，有煤炭便存在環(huán)境污染的問題。煤炭在儲存和燃燒過程中會產(chǎn)生很多的灰 塵和污染的物質(zhì)，這些物質(zhì)嚴重地污染了當?shù)氐目?/p>

12、氣。其次，發(fā)電廠投入使用后 會產(chǎn)生很多的廢水、廢渣。廢水在排放的過程中無可避免地會造成當?shù)氐乃廴尽?水污染對當?shù)氐耐恋卦斐傻挠绊憰巩數(shù)氐霓r(nóng)作物及植物受收到損傷。廢渣的長 期堆放會使污染物質(zhì)進入大地，從而影響當?shù)氐牡叵滤?，使當?shù)氐膭又参锸艿接?響，破壞當?shù)氐淖匀痪坝^。1.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀在建國初期，熱電聯(lián)產(chǎn)在我國就很受重視，在1953年開始第一個五年計 劃時，我國就重視發(fā)電量和供熱量的增明確提出要建立熱電廠用來供工業(yè)用 熱。因為此階段工業(yè)用戶占大多數(shù)，所以選擇抽汽機組的熱電廠占絕大多數(shù)。 1962年為檢驗1953年以后的熱電廠的經(jīng)濟效益，國家對己建的熱電廠進行摸底 排杳，最后得出結(jié)論：熱電廠所

13、生產(chǎn)的熱能僅有48%得到了利用，供熱能力得到 充分使用的機組只占15%左右；因為熱負荷的不足，已在運行的熱電廠機組的供 熱能力得不到充分利用，這也就使得熱電聯(lián)產(chǎn)事業(yè)走上了下坡路。1981年以后，在開發(fā)與節(jié)約相同重要的政策的指引下，國家將熱電聯(lián)產(chǎn)事業(yè)節(jié) 能政策的重點發(fā)展項目，加大了投資，促進了熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展。為使壞境得到保護，在火電廠的建設中非常重要的一點就是資源的利用。當 資源得到利用時，火力發(fā)電廠對環(huán)境造成的影響就會得到減輕。冃前循環(huán)流化床 （cfb）鍋爐是燃燒煤肝石的主要途徑。因此在我國循環(huán)流化床鍋爐是大力提倡 的爐型。所以本課題擬采用的爐型也是循壞流化床鍋爐，使煤研石、煤泥得到利 用。1

14、.3本課題的主要工作本課題本文根據(jù)工程實際對電廠進行電氣設計。主要工作安排為：（1）對本課題的背景和國內(nèi)研究現(xiàn)狀進行了闡述，本課題現(xiàn)需要解決的主 要問題包括低熱值燃料的使用，電網(wǎng)供電的壓力等。（2）木文提出雙母線接線和單元接線兩個方案對電氣主接線進行設計，對 兩種方案進行了比較后，根據(jù)實際情況確定了最后使用的接線方式。最后進行了 廠用電接線的設計以及直流系統(tǒng)的設計。（3）介紹了短路電流的計算方法并根據(jù)上一級電網(wǎng)的運行情況及短路數(shù)據(jù) 進行了該電廠的短路電流計算。根據(jù)短路電流計算結(jié)果，對電氣設備進行了動穩(wěn) 定及熱穩(wěn)定的校驗，并以斷路器、電流互感器來舉例說明。（4）對主要用電設備進行了保護配置并作了

15、繼電保護整定。在介紹了保護 配置原理的基礎上，根據(jù)實際情況，利用對主設備的保護及整定計算，支持了設 備在理論上的可靠運行的可能性。2電氣接線設計2.1主接線的設計2.1.1主接線的設計依據(jù)(1) 電氣主接線應根據(jù)實際要求，保證電能質(zhì)量和供電的可靠性。我國的負 荷類型一共分為三種。對于三類負荷使用一個電源供電。對于一類和二類負荷應 使用兩個電源供電，一個電源不供電時另一個電源必須保證能像重要負荷供電。(2) 電氣主接線應具有靈活和方便的特點，以便對電氣裝置的不同運行狀態(tài) 做岀反應。除了在止常運行時安全可靠的供電，在系統(tǒng)和設備發(fā)生故障時能作出 相應的反應，變換不同的運行方式，將影響與停電時間降到最

16、少。(3 )電氣主接線應在完成技術(shù)要求后考慮經(jīng)濟性。應盡量減少設備所需費用 和所占面積。(4)發(fā)展和擴建的可能性也在設計的考慮范圍之內(nèi)。電氣主接線時不僅要以 后發(fā)展的情況，同時還要考慮從初期接線到最終接線之間可能發(fā)生的情況，盡可 能地在影響最小的情況下實施過度方案。2.1.2主接線方案的選擇根據(jù)要求，需裝備50mw的汽輪機組和60mw的發(fā)電機各兩臺，其出口電 壓為10.5kvo熱電廠以llokv電纜接入llokv變電所。主要電氣設備常用的連接方式被稱為主接線。本工程的備選方案是雙母線接 線、單元接線。2.1.3雙母線接線方案雙母線接線形式的優(yōu)點為：(1) 檢修母線時不影響正常供電。當一組運行、

17、一組備用時，檢修運行中的 母線時可將其轉(zhuǎn)變?yōu)閭溆媚妇€，這樣即可在不停電的情況下檢修。(2) 調(diào)度靈活。用倒閘操作可以切換成其他的運行方式。(3) 當故障發(fā)生在工作中的母線時，所有冋路能很快地恢復供電。(4) 檢修任何一個出線的斷路器時都可以用母聯(lián)斷路器代替。lolcv i 骰lokv ii辰殳電乃網(wǎng)電乃網(wǎng)廠用亜壓ss2g圖1雙母線接線2.1.4單元接線方案兩臺機組利用2臺發(fā)電機一變壓器組接入llokv變電站，主變變壓器升壓 hokvo llokv出線兩回接入變電站llokv母線。本工程的單元接線如圖2所示。 單元接線時發(fā)電機的發(fā)電由啟動電源啟動廠用電來帶動，等一臺發(fā)電機并網(wǎng)穩(wěn)定 運行后將啟動電

18、源切岀去，然后用同樣的方法啟動第二臺發(fā)電機。單元接線方式 的優(yōu)點如下：(1) 發(fā)電機與雙繞組變壓器單元連接，發(fā)電機出丨i不需耍裝斷路器。(2) 接線簡化，操作簡單，發(fā)生事故的可能性低。各元件成組工作，使得繼電保護得到簡化，并且也使配電裝置得到簡化， 投資得到減小。(4)短路電流小，容易選型，費用較低。電力網(wǎng)電力陶用尸 l用空圧器廠用空壓備廠/t3亞壓第 用戶圖2單元接線由上可知，由于發(fā)電機出口的短路電流大，10kv斷路器的生產(chǎn)制造成本比 較高，最終本工程的主接線設計方案定為方案二。2.2廠用電的設計2.2.1廠用電接線的設計原則(1) 保證對廠用負荷供電的可靠性、連續(xù)性。(2) 接線方式要靈活

19、，能夠滿足不同運行方式的要求。(3) 各機組應滿足獨立性，當出現(xiàn)故障或停運時不會相互影響。(4) 耍使經(jīng)濟效益最大化，并耍為以后的發(fā)展留有余地。2.2.2廠用電接線的設計10.5rv中性點不接地系統(tǒng)是木課題高壓廠用電系統(tǒng)，單母線分段為其接線方 式。廠用分支線與高壓廠用母線通過電抗器連接。廠用電接線方案如圖3所示。 其中1號廠用分支電抗器引接i段，2號廠用分支電抗器引接ii段。10.5kv 動 備用段(0段)由llokv變電站的10kv母線引接，其中兩段廠用10kv工作母線與 10kv備用段母線均設有聯(lián)絡開關。380/220v中性點接地是低壓廠用電系統(tǒng)。各單元連接下的高壓廠用母線上 共設兩臺16

20、00kva低壓變壓器。低壓廠用備用段的設立是為了使供電更加可靠。其中備用變壓器電源來自高 壓廠用備用段母線，備用變壓器容量為1600kva o兩段廠用低壓工作母線與備用母線z間設有聯(lián)絡開關，并裝有備用自投裝置。 當其中一臺工作中的變壓器發(fā)生故障時，備用變壓器將開始供電，此時工作變壓 器所帶的全部低壓負荷由備用變壓器負責。圖3廠用電接線方案2.3直流系統(tǒng)的設計口前，直流供電方發(fā)式可以承擔電廠及變電站的事故照明。直流系統(tǒng)是完成 對發(fā)電廠和變電所的控制回路、繼電保護裝置及其出口冋路、信號冋路、裝置及 動力設備供電的系統(tǒng)。231直流系統(tǒng)的供電原則直流饋電網(wǎng)絡供電應遵循以下原則:鉛酸蓄電池直流系統(tǒng)一般采

21、用直流母線分段作為接線方式。福鎳鉛蓄電 池直流系統(tǒng)一般采用直流母線不分段作為接線方式。(2) 各級電壓配電裝置的斷路器合閘冋路，一般應單獨構(gòu)成雙冋線路壞網(wǎng)供 電，止常時開環(huán)運行。(3) 由設在主控制室的專用事故照明屏負責供電事故發(fā)生時的照明網(wǎng)絡。2.3.2直流系統(tǒng)的設計木工程選用兩套容量為loooah鉛酸免維護蓄電池直流成套裝置互為備用, 采用220 v單母線分段接線方式布置在主控室內(nèi)。主控室控制采用的接線方式為單母線分段接線，聯(lián)絡刀閘裝設在宜流母線之 間，同時設有防止兩組蓄電池并列運行的閉鎖措施；蓄電池采用浮充電運行方式, 不設端電池；直流供電網(wǎng)絡則采用輻射與環(huán)狀相結(jié)合的供電方式。蓄電池容量

22、的選擇:依據(jù)表1宜流負荷容量選取工程所需的蓄電池。充電設備的選擇:按事故放電后進行充電的耍求計算:/c=71.4a ；按最大充 電電流計算:厶=120 1504 ；蓄電池組設2套180(30x6)a/230v高頻開關型充電 器互為備用，充電器及直流屏布置于主控室設備間。表1直流負荷容量表序號負荷名稱計算經(jīng)常容量負荷(kw)(a) (ij)1經(jīng)常負荷4.018.2熱工經(jīng)常2負荷5.022.7熱工事故3負荷217x0.84直流油泵x2=27. 25事故照明6.6斷路器介6閘電流交流不停7電電源158合計40.9初期持續(xù)沖擊時間電容量(iso)(ts)仃ch)(h)(ah)18.218.2118.2

23、22.722.7122.79. 19. 119. 1309. 1123.61123.6303051306& 26& 216& 2457.3271.85-271.8事故負荷(a)事故事故放3短路電流計算及主要設備的選擇3.1基于分布系數(shù)法的短路電流計算與復雜的供電網(wǎng)絡相比，本課題的短路計算要簡單許多，因為本課題只涉及 到由區(qū)域變電所供電的電壓母線上引來的聯(lián)絡線的阻抗和熱電站發(fā)電機系統(tǒng)的 阻抗兩者之間的計算問題。供電所會提供變電所供電電壓母線上最大短路阻抗和 最小短路阻抗的大小。本文對小型熱電中主要的短路電流進行計算，方法是標么值計算法。短路電 流計算分為三相短路電流計算、

24、兩相短路電流計算、單相接地電容電流計算三個 部分。3.1.1三相短路電流計算電源為無限大容量時在短路計算時，當系統(tǒng)的阻抗小于等于短路總阻抗的5%10%系統(tǒng)阻抗可 以忽略不計，此時系統(tǒng)電源就將被當作無限大容量。當電力網(wǎng)電源為無限大容量 時，電網(wǎng)中某點發(fā)生短路的情況下，可以將電源母線電壓當作沒有發(fā)生改變，也 就是說，短路周期分量不會發(fā)生變化。用標么制法計算時，三相短路電流周期分量有效值乙按下式計算：= （1）a*j5ij?z 二 ij -（2）a *js其中，人z為短路電流周期分量有效值的標么值；s啊為短路容量標么值;；gjs 為短路電路小的總計算阻抗標么值;乙為短路電流周期分量有效值，單位為ka

25、 ; s”為短路容量，單位為mva;/j為基準電流，單位為ka ; s）為基準容量，單位 為 mvao電源為有限容量時當電源屈于有限容量，電力網(wǎng)某點發(fā)生短路時，其電源母線電壓會發(fā)生改變，所 以短路電流周期分量發(fā)生變化，即廠工心“工匚，此時不能將電源內(nèi)阻抗忽略。 一般用運算曲線法來計算短路過程屮某一吋刻的短路電流周期分量。因為同步電 機的轉(zhuǎn)子繞組磁鏈在開始短路瞬間不能突變，超瞬變屯勢曰，在開始短路瞬間仍保持短路前的數(shù)值。對于汽輪發(fā)電機三相短路時，短路電流可按卜式計算。xj + x 恤(4)其屮，厶為基準電流，單位為ka;xj擴為發(fā)電機超瞬變電抗為自發(fā)電 機出口至短路點間的短路電抗的標么值。(3)

26、 電動機對短路計算的影響在下列情況下，可不考慮高壓異步電動機對短路峰值電流的影響。第一，當異步電動機與短路點之間有一個變壓器時，高壓異步電動機對短路 峰值電流的影響可以不予計算。笫二，在計算不對稱短路電流時，高壓異步電動機對短路峰值電流的影響可 以不予計算。異步電動機提供的反饋電流周期分量初始值：i八 k丄 xe(5)由n臺異步電動機提供的反饋電流周期分量初始值：5(6)1=1由n臺異步電動機提供的反饋電流峰值：如=0.9血亍0膵加何燈0一3(7)匸1其中厶”為電動機反饋電流的有效值，單位為ka;k堿為電動機反饋電流倍 數(shù)，可取起動電流倍數(shù)值;£何為第i臺電動機的反饋電流倍數(shù)，可取起

27、動電流倍 數(shù)值;irm為電動機額定電流;irmi為第i臺電動機額定電流;g 為第i臺電動機反 饋電流的峰值系數(shù)。根據(jù)短路電流變化可知，短路全電流峰值ip出現(xiàn)在短路發(fā)生后的半周期內(nèi)的 瞬間，其值可按下式計算i嚴k卩近1 j(8)短路全電流最大有效值/jl + 2(kp_l)2(9)0.01其屮kp=e ",耳為短路電流直流分量衰減時間常數(shù)，單位為s。當發(fā)電機機端發(fā)生短路時，取心=1.91厶=2.69/八匚=1.62/；當發(fā)電廠高壓側(cè)母線發(fā)生短路時，kp =1.85zzp =2.62/p =1.56/*;當短路點與發(fā)電廠相隔較遠時，短路電路的總電阻較小，總電抗較大(心w -xv )時，t

28、f = 0.055 取 kp =1.8 , ip =2.551/ , 0=1.51/ ；在電阻較大 (心*xc的電路中，發(fā)生短路時，短路電流非周期分量衰減較快，可取kp=l3,= 1.84/ m,/p =1.09/ n30jo 3.1.2兩相短路電流計算第一，超瞬變兩相短路電流廠、短路電流沖擊值b和短路全電流有效值 i1 ch一般可按下式求得：廠= 0.866廠(10)=0.866/,(11)f=o866(12)第二，短路發(fā)生在發(fā)屯機出口處吋，兩相短路穩(wěn)態(tài)電流匚可按下式計算。t (2)11j iu (13)在短路距離較遠時，即x存3時，因為= r,故有人=0.866/(14)一般可按照下式對匚

29、進行估算：x存0.6時，幾vj(15)=0.6 時r(16)0.6時，人 匚(17)3.1.3單相接地電容電流的計算屯力網(wǎng)中的單相接地電容屯流rti電力線路和電力設備兩部分的電容電流組 成。但是因為電力設備的電容電流與線路的電容電流相比要小很多，所以一般不 予考慮。第一，6kv電纜線路的電容電流：二 95 + 2.84s c 2200 + 6s “ (18)第二，10kv電纜線路的電容電流:95 + 1.4452200 + 0.23s"n(19)其中，電纜線路的單相接地電容電流還可按ic=qaunl估算。 第三，無架空地線單冋路的電容電流：(20)(21)ic =2.7£/

30、v/xl03第四，有架空地線單回路的電容電流：ic =3.3t/v/xlo3其中，架空線路的單相接地電容電流述可以式（22）估算350 ）以上式中，s為電纜芯線的標稱截面，單位為為線路額定線電壓, 單位為kv; i為線路長度，單位為km;3.1.4本課題短路電流計算本工程短路屯流計算相關的原始數(shù)據(jù):表2發(fā)電機參數(shù)發(fā)電機型額定功率號額定功率因數(shù)額定電壓額定轉(zhuǎn)速周波 冷卻方式勵磁方式qf-60-260mw0.&遲相）10.5kv3000r/mi n50hz空冷無刷勵磁表3變壓器參數(shù)變壓器型號容量額定電壓聯(lián)結(jié)組別電抗電壓冇分值sf11-75000/11075mw121±2xyn,

31、dllud=12%2. 5%/10. 5kvscb13-1250/101250kva10. 5±5%/0. 4kvd, ynllud 二 6%母線規(guī)格電抗值/m母線長度/kmtmy-3xl(100x10)0.2q0. 066表5電抗器參數(shù)電抗器型號額定電流/a電抗率聯(lián)結(jié)組別額定電壓/kvxksgkl-10-800-48004%d, ynll10表6用電設備參數(shù)設備名稱給水泵一次風機二次風機引風機表4母線參數(shù)數(shù)量/臺2224電動機功率/kw1600200011201000額定電壓/kv10101010續(xù)表6設備名稱給水泵一次風機二次風機引風機超瞬態(tài)電抗值0. 206430. 22359

32、0.211480. 20643功率因數(shù)0.9150. 8750. 880. 85額定電流/a178240123110啟動電流/a11411536788704系統(tǒng)最大阻抗0.0808、最小阻抗0.1144.基準容量loomvao短路電流計算 接線如圖4所示。根據(jù)llokv側(cè)運行方式得出兩臺機組不允許并列運行，其中由 于啟動或檢修時的短時并列不予考慮。llokv總降壓變軽占yjlwo2-c4/110kv-3 (1x400)yjlwo 2-6 4/110k v-3(1x400)0. lkjn0. lkmllokv熱電廠q 75mva 110/10kvd uk%=12%75mva 110/10kv u

33、k%=12%tmy-3(100x10)0.06kmlokvtmy-3(100x10)0 06km2號發(fā)電機60wcos0=o.8tc-4124axd-0.172$d2lokv1號發(fā)電機60wcos0=o.8 tc-4124a xd-0.172lokvx圖3短路電流接線計算圖3.1.4電抗標么值計算電網(wǎng)電ifl：xlmax =0.0808 如in =0.1144主變電抗=xn=w,nx=0.12x= 0.162' 5r75母線電抗:x<=x.x/x =0.2x0.066x- = 0.2293u；10.52發(fā)電機電抗:x4 = o.l 72xl = 0.22934"'

34、; sr60/0.8電抗器電抗:x5 = g =如x倉xa =皿為x器0.2618電動機電抗:x*k=x*x牛。當各電動機接到同一母線，貝0有1x給水泵1 1 1+x-次風機 x二次風機x引風機x6 =2533.1.5 dl點短路電流的計算屯網(wǎng)支路屯抗：最大運行方式下的電抗x7max為x7max = xg +x2 +x3 = 0.0808 + 0.16 + 0.012 = 0.2528最小運行方式下的電抗小聞為x7min 二 xlmin + x? + x3 二 0.1144 + 0.16 + 0.012 = 0.2864系統(tǒng)提供dl點的短路電流為s1 maxs miny71 7 maxh-7

35、min=19-204m發(fā)電機支路電抗:xf =0.172根據(jù)發(fā)屯機的計算曲線可得:-' =6.39m 則發(fā)屯機支路對dl點提供的短路電流：igl''= i, xg 科=6.39x4.124 = 26.35m異步電動機回路5.5x5+x60.2618 + 2.153=2.277ka得出dl點的短路屯流："j 幾3+心21.756 + 26.35 + 2.277 = 5o.383md min/心+/川+5”= 19.204+ 26.35+ 2.277= 47.831 肋ii由于dl點為發(fā)電機機端，則心=1.91, j =2.69/,匚=1.62/«短路屯

36、流全屯流峰值j = 2.69卩n = 2.69 x 50.383 = 135.5m短路全電流最大有效值：=1.62/= 1.62x50.383 = 81.62肋該工程的等值阻抗如圖5所示：圖5等值阻抗圖3.1.6分布系數(shù)法求d2點短路電流的計算電網(wǎng)和發(fā)電機同為電源，但屬于不同的性質(zhì)，先將x?, x4, x5做分布系數(shù) 變換是為了求出短路點到各電源的轉(zhuǎn)移屯抗及網(wǎng)絡內(nèi)電流分布，得出等值屯抗,具體做法如下：(i) 利用分布系數(shù)法求出電網(wǎng)側(cè)等值阻抗x8,發(fā)電機側(cè)等值阻抗x9第一，系統(tǒng)阻抗x?與發(fā)電機阻抗x。并聯(lián)，即兩總電源并聯(lián)后的總阻抗:= 0.1202= 0.1273x7maxxx4 _ 0.252

37、8x0.2293*7噸+* 4一 0.2528 + 0.2293v haminx7翻 xx4 _ 0.2864x0.2293*7麗+*4一 0.2864 + 0.2293第二，求出電網(wǎng)支路的等值阻抗xg及發(fā)電機支路的等值阻抗xg：電網(wǎng)支路的分布系數(shù)c"芒釣需討4755= 0j273-0.2684=0.4743發(fā)電機支路的分布系數(shù)c"簣膘"52420.12730.2293= 0.5552電網(wǎng)發(fā)電機總阻抗之和與電抗器阻抗串聯(lián)后的總阻抗:xg嚴 心喰 +x5 =0.1202 + 0.2618 = 0.382xm” 二 xz“n +心=0.1273 + 0.2618 =

38、0.3891電網(wǎng)支路的等值阻抗蜀喻lomaxc maxvy_ 八 lomina 8 min空竺=0.8554qmin 0.4743發(fā)電機支路的等值阻抗xg嗅y 入 khnaxya 9 minxiomin召 0 = 0-688(2) 電網(wǎng)支路、發(fā)電機支路及異步電動機支路捉供d2點的短路電流: 第一，電網(wǎng)支路短路電流。hs 2 maxay 入 8 max$2min ” =5,5= 6.4289mx 斶0.8554第二，發(fā)屯機支路短路電流。g max "9 max心腫沁空二0.7287x型更二0.54659max sj100xgmin = x9min x sn /cos =0.688x 6

39、0/0 8 =0.516gmm 9minsj100根據(jù)發(fā)電機的計算曲線可得:/mj1.913fmin'-1-961”=i62 max b' max則發(fā)屯機支路提供的短路屯流為収 ign =1-913x4 124 = 7.8892 肋1.961x4.124 = 8.0872也第三，片步電動機冋路短路電流。加”=丄=上二=2.5546也w2 x6 2.153綜上，得出d2點的短路電流:j2maxmax ”+/g ”+仏 ”=6.8468 + 7.8892 + 2.5546 = 17.29m"2 min人2麗 “+/皿 ”+“ 6.4289 + 8.0872 + 2.554

40、6 = 17.07肋短路發(fā)生點d2在發(fā)電廠高壓側(cè)母線則取kp=1.85", =2.62/， /廠1.56/廠短路電流全電流峰值:ip = 2.621 k ”二 2.62x17.29 = 45.3m短路全電流最大有效值：=1.56/= 1.56x17.29 = 26.97肋d2點的等值阻抗如圖6所示：sj=1oomxa電網(wǎng)支路 發(fā)電機支足各ox8x9 2x6異步電動機支足各圖6分布系數(shù)簡化后的等值阻抗圖表7短路電流計算結(jié)果短路點短路穩(wěn)態(tài)電流(ka)次暫態(tài)短路電流(ka)短路電流沖擊值(ka)全電流有效值(ka)dl50. 38350. 383135.581.62d217. 2917.

41、2945.326. 973.2廠用電設備選擇3.2.1廠用電設備選擇的一般要求根據(jù)實際情況，在安全、可靠得到保證的基礎上，盡可能地使用新技術(shù)，并 注意考慮經(jīng)濟性，基于上述觀點選擇電氣設備。電氣設備工作時要具冇可靠性, 選擇時必須在正常工作條件下進行，校驗時必須按短路狀態(tài)進行。3.2.2本課題廠用電設備的選擇及配置短路沖擊電流及全電流冇效值由上一節(jié)短路電流計算得出，以斷路器和電流 互感器為例，進行電器設備的動穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性的校驗，見表7及表8。斷路器的短路穩(wěn)定度校驗如下：（1）動穩(wěn)定校驗條件式中。為動穩(wěn)定電流，單位為ka；心為短路電流沖擊值，單位為ka。（2）熱穩(wěn)定校驗條件心> i工式中

42、厶為熱穩(wěn)定電流，單位為ka； t為熱穩(wěn)定時間，單位為s；人三相短路 電流穩(wěn)態(tài)值，單位為ka； 口短路電流存在的等效時間，單位為s。電流互感器的短路穩(wěn)定度校驗：（1）動穩(wěn)定校驗條件pdf kh42kesilnxlo-3>idf式中。為動穩(wěn)定電流，單位為ka；%為短路電流沖擊值，單位為ka； kes 為動穩(wěn)定屯流倍數(shù)；an為一次額定屯流。（2）熱穩(wěn)定校驗條件（ktiny>cteq式中k/為熱穩(wěn)定電流倍數(shù)；lln為一次額定電流；人為三相短路穩(wěn)態(tài)電流, 單位為ka； 口短路電流存在的等效時間，單位為s。通過計算值與保證值的對較，斷路器與電流互感器的選擇滿足要求。表7斷路器選擇表序號123設

43、備安裝地點廠用電進線廠用電出線其他回路短路點編號d2d2d2工作電壓10.510.510.5計vg (kv)周期分量有效值26. 9726. 9726. 97算kka)值短路電流沖擊值45.345.345.3i ch (ka)設備型號yddmb-sf12/dyddmb-sf12/dyddmb-sf12/d額定電壓ve （kv）121212額定電流ie(ka)2.52.50. 63續(xù)表7序號123設備安裝地點廠用電進線廠用電出線其他回路短路點編號ci2d2d2證額定如路開斷電流404031.5值lek (ka)動穩(wěn)定電流idf (ka)10010080熱穩(wěn)定電流it (ka)404031.5熱穩(wěn)

44、定時間t (s)444表8電流互感器選擇表序號1234廠用高壓電設備安裝地點發(fā)電機出口聯(lián)絡線廠用變咼床側(cè)機短路點編號d2d2d2d2工作電壓10.510.510.510.5vg(kv)計算熱穩(wěn)定電流值26. 9726. 9726. 9726. 97i(ka)值短路電流沖擊值45.345.345.345.3ich(ka)設備型號tl-as12/185h/4-0. 2/tl-as12/185h/2-2-tl-as12/185h/2-20.5/5p20 6000/50.5/10p10100/5-0.5/10p10 75/5額定電壓ve (kv)10.510.510.510.5額定電流ie(ka)1.

45、51.50. 10. 075保動穩(wěn)定電流250250112.580證idf (ka)值熱穩(wěn)定電流1001004531.5it(ka)熱穩(wěn)定時間t (s)11114保護配置及繼電保護整定4.1保護配置原則(1) 選擇性。當發(fā)生故障時，繼電保護應有選擇地切斷故障部分，從而使沒 有問題的部分繼續(xù)運行。(2) 速動性。當發(fā)生故障時，繼電保護需快速切除故障，減少故障帶來的影 響。(3) 靈敏性。當發(fā)生故障時，不論短路點的位置及短路的類型如何，都能作 出敏銳和正確的反應。(4) 可靠性。當發(fā)生故障時，繼電保護不應拒動作，當保護范圍之外發(fā)生故障時 不應誤動作。4.2發(fā)電機的保護及整定計算4.2.1發(fā)電機差動

46、保護的基本原理(1)發(fā)電機縱差保護的基本工作原理圖如圖7所示。發(fā)變組縱差保護圖7發(fā)電機縱差保護的原理圖(2)兩段折線式發(fā)電機縱差保護的動作特性，如圖8所示，其中，/°p.。為最小 動作電流;1(1為動作電流;/林為制動電流;/res.()為拐點電流;s為比率制動系數(shù)，其中 s = tana <>圖8發(fā)電機縱差保護的動作特性發(fā)電機縱差保護的邏輯框圖如下圖所示。信號岀口> ta斷線a相差動b相差動c相差動ta斷線圖9發(fā)變組縱差保護邏輯框圖單相出口方式4.2.2發(fā)電機整定計算的整定原則及取值建議發(fā)電機整定計算由縱差保護由比率制動系數(shù)s ,最小動作電流人p，)和拐點電 流/

47、res.o組成。最小動作電流lo的整定計算可按式(23)進行計算：，op.o -乓1 (k + k2 )1 n( 23 )式中，k同為可靠系數(shù)，通常取1.5- 2;(為變比誤差，：lop級互感器誤 差為0.03,考慮兩側(cè)正、負誤差，故&可取0.06; k?為保護裝置通道傳輸變 換及調(diào)整誤差，口j取2x0.05=0.1;/為發(fā)電機額定電流，771二次值。代入式(19),可得 /op,0 = (0.24 0.32)/¥41?4一般取人p.o =0.3口。本課題取"0.3* =0.3x = 1.03m6000/5(2) 為防止外部故障切除瞬間差動保護誤動作，所以要進行拐點

48、電流/°p.o的整 定計算并使拐點電流相應地減小。實踐表明/心。取(0.60.8)幾。工程屮，大型 機組經(jīng)常取0.8,屮小型機組經(jīng)常取0.6,本設計屮60mw發(fā)電機屈于中小機組， 所以取0.6。4124本課題/res0 =0.6/v =0.6x= 2.062ares0 a6000/5(3) 比率制動系數(shù)s的確定最大不平衡電流為"(km+km.喚(24)式中hb為最大不平衡電流，即最大差流；人皿為岀口三相最大短路電流;k、為ta誤差,一般按10%??；k2為通道的變換及傳輸誤差，一般取0.1; k,為 兩側(cè)7x暫態(tài)特性不一產(chǎn)生的誤差，一般取0.1 o將以上各值代入式（20）得=

49、0.3/,.max 若不計拐點電流，對應于最大差流，當動作邊界曲線過最大不平衡點時（縱坐標為（）3人.叭，橫坐標為人喚），該動作特性曲線的斜率為:03/“.max為使出丨i三相短時弟動元件不謀動，則弟動元件動作特性的斜率為s = kref x0.3式中心/為可靠系數(shù)，一般取1.31.4。代入上式，s = 0.39 0.42, 般建 議取0.4,其中本工程比率制動系數(shù)取0.4 o4.2.3發(fā)電機定子繞組的單相接地保護發(fā)電機定了繞組單相接地，不會引起很大的短路電流，不屬于嚴重的短路故 障。當機端單相金屬性接地電容電流/小于允許值時，可以采用發(fā)電機中性點 不接地方式;當鼻大于允許值時，應采用中性點經(jīng)

50、消弧線圈接地;當消弧線圈退出 運行或由于其他原因使殘余電流大于允許值時，保護應時限動作于停機。發(fā)電機定了繞組單相接地故障電流允許值按下表執(zhí)行。表9發(fā)電機定子繞組單相接地故障電流允許值發(fā)電機電壓容量安全接地電流備注6. 3kv50mw及以下4a10. 5kv50"100.mw3a13.曠 15. 75kv125"200mw2a氫冷發(fā)電機2. 5a18kv以上300600mw1a本工程，發(fā)電機出口電壓10.5kv,發(fā)電機容量60mw,故安全接地電流為3ao4.2.4發(fā)電機負荷電壓過流保護在中小型發(fā)電機上，通常設置負荷電壓閉鎖過電流保護，作為發(fā)電機相間短 路故障的后備保護以及相鄰

51、設備相間短路保護的后備保護。邏輯框圖目前，發(fā)電機的勵磁電源大多由口接在機端的勵磁變來提供。這樣的勵磁系 統(tǒng)被稱為門并勵系統(tǒng)。其中”為低電壓元件;“2為負序電壓元件；iajc為三 個過電流元件。信號岀口圖10發(fā)電機負荷電壓閉鎖過電流保護邏輯框圖由圖可知，為防止機端或主變內(nèi)部三相短路時因為勵磁電源消失的原因而致 使電流元件動作后快速返回，從而造成保護拒絕動作，電流元件動作后將延時返 冋，即將動作記憶（或保持）t時間。如果發(fā)電機由勵磁機供電或由它勵系統(tǒng)供電， 電流元件動作后不用加記憶時間。（2）整定計算第一，電流元件的動作電流電流元件的動作電流可按躲過止常工作最大負荷電流來整定，即式中口為電流元件動

52、作電流；為可靠系數(shù)，取1.3; g為額定電流（二次 值）;心為返回系數(shù)，微機保護取0.95o以上各值代入式（21）得：zop0 = （1.351.4）g 匚次值）。一般大機組取1.4, 中小型機組取1.35,本工程取1.35。4124所以 / =1.35/,v =1.35x=4.64a。n6000/5第二，低電壓元件的動作電壓低電壓元件的整定原則為躲過發(fā)電機失磁或廠用電動機群口啟動過程造成 機端的最低電壓，通常/=6070v,實際取65v即可。第三，負序電壓元件的整定負序電壓元件動作電壓的整定原則是發(fā)電廠高壓母線末端兩相短路時，負序 電壓元件有動作靈散度，靈墩度系數(shù)應大于或等于13通常/卩=6

53、眇。本課 題取 u2op = 8v o4.2.5發(fā)電機過負荷保護構(gòu)成原理發(fā)電機過負荷保護由定時限過負荷及反時限過電流兩部分組成。保護反映發(fā)電機定了電流的大小。其邏輯框圖如卜圖所示。其中，仃為過負荷元件動作電流; 為下限啟動元件動作電流;為上限定時限元件動作電流;/ j g分別為定 時限過負荷元件、下限定時限元件及上限定時限元件的動作延吐/電流 變換 元件 及取 最大 值i* 信號iopkkioph信號出口圖11發(fā)電機反時限對稱過負荷及過電流保護邏輯框圖動作方程。第一定時限過負荷元件i>i（）p.第二，上限定時限及下限定時限過電流 1 > ioph > iopl o第三，反時限過電流元件（；/ k2）t>/f,o其屮/為發(fā)電機定 子電流標么值;（為定子繞組熱值系數(shù)；k2為于發(fā)電機散熱有關的系數(shù)。反時限過