火力發(fā)電廠電氣一次部分設(shè)計(jì)(參考)(共36頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上4×200MW火力發(fā)電廠電氣一次部分設(shè)計(jì)Design of 4x200MW Thermal Power Plant Primary System學(xué)生學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 起止日期： 專心-專注-專業(yè)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(fèi)系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過(guò)發(fā)電動(dòng)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。火力本文主要完成了電氣主接線的方案設(shè)計(jì)及其經(jīng)濟(jì)型分析，主要電氣設(shè)備的選擇，包括主變壓器的容量計(jì)算。在發(fā)電廠短路電流計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行配電裝置

2、的選型方案的設(shè)計(jì)?；芈?。在火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)中，一次回路的設(shè)計(jì)是主體，它是保證供電可靠性、經(jīng)濟(jì)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(jì)及其經(jīng)濟(jì)型分析，主要電氣設(shè)備的選擇，包括主變壓器的容量計(jì)算。在發(fā)電廠短路電流計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行配電裝置的選型方案的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；電氣主接線；電氣設(shè)備目 錄第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(fèi)系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過(guò)發(fā)電動(dòng)力裝置（主要包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)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)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心。由于電源點(diǎn)與負(fù)荷中心多數(shù)

3、處于不同地區(qū)，也無(wú)法大量?jī)?chǔ)存，電能生產(chǎn)必須時(shí)刻保持與消費(fèi)平衡。因此，電能的集中開(kāi)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(jī)變化，就制約了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行。據(jù)此，電力系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其功能，就需在各個(gè)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(duì)電能的生產(chǎn)和輸運(yùn)過(guò)程進(jìn)行測(cè)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(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。1.1 電力工業(yè)的發(fā)展概況隨著我國(guó)電力事業(yè)迅猛發(fā)展，工程規(guī)模在不斷擴(kuò)大，所采用的電氣設(shè)備在不斷更新?lián)Q代。通過(guò)具體實(shí)踐摸索及不斷總結(jié)、積累和豐富了很多寶貴的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。自九十年代起，我國(guó)陸續(xù)修訂了所有的規(guī)程和規(guī)范，電氣標(biāo)準(zhǔn)全面向IEC標(biāo)準(zhǔn)靠攏，并等效地被

4、采用。從1982年起，分十幾批淘汰了大量的落后機(jī)電產(chǎn)品，多次整頓生產(chǎn)秩序，加強(qiáng)了對(duì)電氣產(chǎn)品的質(zhì)量管理，努力縮小了發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，引進(jìn)和開(kāi)發(fā)了具有國(guó)際先進(jìn)水平的電氣設(shè)備。二十多年來(lái)我們無(wú)論是在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)依據(jù)和設(shè)計(jì)方法上，還是在設(shè)計(jì)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(duì)大中型水電站推廣“無(wú)人值班、少人值守”的運(yùn)行方式，電站的自動(dòng)化水平越來(lái)越高，要更廣泛地采用高水準(zhǔn)的設(shè)備，相應(yīng)地對(duì)廠用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)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220kV線路送入周邊系統(tǒng)。廠區(qū)地勢(shì)較不平坦，地質(zhì)

5、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(guò)，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(jī)組參數(shù)：鍋爐：4HG-670/140-1汽機(jī)：2N200-130/535/535發(fā)電機(jī)：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(shí)，應(yīng)明確該廠規(guī)劃裝機(jī)容量、單機(jī)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(duì)于不同規(guī)模的發(fā)電廠及發(fā)電機(jī)組，應(yīng)根據(jù)在系統(tǒng)中的地位，接入相應(yīng)電壓等級(jí)的電力網(wǎng)。在負(fù)荷

6、中心的中小發(fā)電廠，在發(fā)電機(jī)端設(shè)立母線，發(fā)電機(jī)經(jīng)母線及升壓變壓器接入系統(tǒng)；對(duì)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(jī)容量為100125MW的機(jī)組，當(dāng)系統(tǒng)有穩(wěn)定性要求時(shí)，應(yīng)直接升壓接入220kV電力網(wǎng)；單機(jī)容量為500MW及以上的機(jī)組，一般直接升壓接入500kV電力網(wǎng)1。本次設(shè)計(jì)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(tái)發(fā)電機(jī)組全部升壓接入220kV電力網(wǎng)。第2章 電氣主接線設(shè)計(jì)2.1 概述2.1.1 電氣主接線設(shè)計(jì)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關(guān)系。所以，它的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到全廠電氣設(shè)備

7、的選擇、配電裝置的布置，繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的確定，對(duì)電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著決定的作用。概括地說(shuō)包括以下五個(gè)方面：21可靠性；2靈活性；3經(jīng)濟(jì)性；4操作應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、方便 ；5應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性；2.1.2 220kV電壓等級(jí)常用接線方式220kV電壓級(jí)常用接線方式及適用范圍總結(jié)見(jiàn)表2-1。表2-1 220kV電壓級(jí)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(shí)，不設(shè)旁路措施；采用SF6斷路器時(shí)，不宜設(shè)旁路措施；采用少油斷路器出線在4回及以上時(shí)，采用帶專用旁母斷路器的旁路母線雙母線分段安裝200MW及以下機(jī)組，電廠容量在800MW及以上，

8、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(jī)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(jiàn)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(jiàn)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。方案二可以通過(guò)兩組母線隔離開(kāi)關(guān)的倒換操作，可以

9、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(shí)，該回路需短時(shí)停電。斷路器采用斷路器，檢修周期長(zhǎng)，不需要經(jīng)常檢修減小了斷路器檢修停電的幾率。通過(guò)對(duì)比可見(jiàn)，可靠性方面方案一的可行性稍高于方案二。2經(jīng)濟(jì)性方案一多裝了價(jià)高的斷路器及隔離開(kāi)關(guān)，投資增大，占地面積增加。方案二設(shè)備相對(duì)少，投資小，年費(fèi)用小，占地面積相對(duì)較小。通過(guò)對(duì)比可見(jiàn)，經(jīng)濟(jì)性方面方案二的可行性明顯優(yōu)于方案一。通過(guò)對(duì)實(shí)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(zhǎng)，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(jì)性上，方案二明顯高于方案一，因而綜合考慮選擇方案二。2.3 變壓器的選

10、型主變壓器在電氣設(shè)備投資中所占比例較大，同時(shí)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(duì)發(fā)電廠、變電所的技術(shù)性影響很大。本次設(shè)計(jì)中變壓器均為單元接線形式，單元接線時(shí)變壓器容量應(yīng)按發(fā)電機(jī)的額度容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有10%的裕度來(lái)確定。 （2-1）式中發(fā)電機(jī)容量，為200MW； 通過(guò)主變的容量；廠用電，為8%； 發(fā)電機(jī)的額定功率，為0.85。發(fā)電機(jī)的額定容量為200MW，扣除廠用電后經(jīng)過(guò)變壓器的容量為：選定三相風(fēng)冷自然循環(huán)雙繞組無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器，型號(hào)為：，參數(shù)為。第3章 火電廠廠用電接線的選擇3.1 概述發(fā)電廠在啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停役、檢修過(guò)程中，有

11、大量由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，用以保證機(jī)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(yùn)行。這些電動(dòng)機(jī)及全場(chǎng)的運(yùn)行、操作、試驗(yàn)、檢修、照明等用電設(shè)備等都屬于廠用負(fù)荷?？偟暮碾娏?，統(tǒng)稱為廠用電。廠用電的可靠性，對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行非常重要。提高廠用電可靠性的目的，是使發(fā)電廠長(zhǎng)期無(wú)故障運(yùn)行，不致因廠用電局部故障而被迫停機(jī)，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量的60%以上。為了保證廠用電系統(tǒng)的供電可

12、靠性與經(jīng)濟(jì)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(duì)于大型火電廠，一般宜采用單母線分段接線，即按爐分段，對(duì)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(jì)中裝機(jī)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(jí)發(fā)電廠中一般采用的低壓供電網(wǎng)絡(luò)電壓為380/220V；高壓供電網(wǎng)路電壓有3、6、1

13、0kV。為了簡(jiǎn)化廠用電接線，且使運(yùn)行維護(hù)方便，電壓等級(jí)不宜過(guò)多。對(duì)于火電廠當(dāng)發(fā)電機(jī)容量在60MW及以下，發(fā)電機(jī)電壓為10.5kV時(shí)，可采用3kV作為廠用高電壓；當(dāng)發(fā)電機(jī)容量在100300MW時(shí)，宜選用6kV作為廠用高電壓；當(dāng)發(fā)電機(jī)容量在300MW以上時(shí)可采用3kV、10kV兩種電壓5。本次設(shè)計(jì)單機(jī)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(diǎn)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(diǎn)接地方式及其特點(diǎn)、適用范圍詳見(jiàn)表3-1。表3-1 廠用電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式類別中性點(diǎn)接地方式特點(diǎn)適用范圍高壓中性點(diǎn)不接地單向接地電容電流

14、<10A時(shí)，允許繼續(xù)運(yùn)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(shí)健全相的過(guò)電壓倍數(shù)2.6倍相電壓，避免擴(kuò)大故障接地電容電流<10A，需要降低間歇性電弧接地過(guò)電壓水平和便于尋找故障點(diǎn)的情況消弧線圈接地按不同保護(hù)方式對(duì)靈敏度和選擇性的要求，在中性點(diǎn)接低值電阻，將單相接地故障電流加大至100600A，接地保護(hù)動(dòng)作于跳閘接地電容電流大于10A的場(chǎng)合低壓中性點(diǎn)直接接地網(wǎng)絡(luò)比較簡(jiǎn)單，動(dòng)力、照明和檢修網(wǎng)絡(luò)可以共用；單相接地故障時(shí)，中性點(diǎn)不發(fā)生位移，相電壓不會(huì)出現(xiàn)不對(duì)稱和超過(guò)250V；保護(hù)裝置立即動(dòng)作于跳閘，廠用電動(dòng)

15、機(jī)停運(yùn)原有低壓廠用電系統(tǒng)為中性點(diǎn)直接接地的擴(kuò)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(jī)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(shí)，避免開(kāi)關(guān)立即跳閘和電動(dòng)機(jī)停運(yùn)；防止了熔斷器一組熔斷造成電動(dòng)機(jī)兩相運(yùn)轉(zhuǎn)；需設(shè)接地故障檢測(cè)和保護(hù)裝置；要安裝專用的照明、檢修變壓器200MW及以上機(jī)組主廠房由上表可以看出，中性點(diǎn)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(jī)組的高壓廠用電系統(tǒng)中，電容電流一般不會(huì)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(jiǎn)單，接線也方便，因而本次設(shè)計(jì)中高壓廠用電系統(tǒng)采用中性點(diǎn)不接地方式。DL500火力發(fā)電廠設(shè)

16、計(jì)技術(shù)規(guī)程中規(guī)定“主廠房?jī)?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(diǎn)直接接地方式。”結(jié)合上表中，200MW及以上機(jī)組主廠房適宜采用高電阻接地，因而本次設(shè)計(jì)中低壓廠用電系統(tǒng)采用中性點(diǎn)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(jiàn)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(dòng)/備用電源高壓低壓高壓低壓發(fā)電機(jī)變壓器組引自升壓變壓器低壓側(cè)引自對(duì)應(yīng)的高壓廠用母線引自升壓站最低電壓級(jí)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(dòng)/備用變壓器有發(fā)電機(jī)電壓母線引自連接該機(jī)組的發(fā)電機(jī)

17、電壓母線引自高壓廠用母線或發(fā)電機(jī)電壓母線引自發(fā)電機(jī)電壓母線或升壓站母線引自高壓廠用母線或發(fā)電機(jī)電壓母線本次設(shè)計(jì)中電氣接線為發(fā)電機(jī)變壓器組形式，升壓電壓級(jí)僅220kV一級(jí)，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(dòng)電源引自220kV母線，低壓工作電源與備用電源分別引自對(duì)應(yīng)的高壓廠用母線。3.2 廠用電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及確定本廠用電系統(tǒng)共設(shè)4臺(tái)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(tái)以上200MW機(jī)組一般每?jī)膳_(tái)機(jī)組設(shè)一臺(tái)啟動(dòng)/備用變壓器，因而共設(shè)置兩臺(tái)啟動(dòng)/備用變壓器。廠用電源及其啟動(dòng)/備用電源的引接已在主接線圖中標(biāo)明。圖中顯示為兩臺(tái)變壓器及一臺(tái)啟動(dòng)/備用變壓器，其余兩臺(tái)不再

18、繪圖說(shuō)明。圖3-1 廠用電接線第4章 短路電流的計(jì)算4.1 概述電力系統(tǒng)運(yùn)行有三種狀態(tài)：正常運(yùn)行狀態(tài)、非正常運(yùn)行狀態(tài)和短路故障。在供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，還要考慮到可能發(fā)生的故障以及不正常運(yùn)行情況。對(duì)供電系統(tǒng)危害最大的是短路故障。短路電流將引起電動(dòng)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(jì)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(jì)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(diǎn)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(yùn)行，在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行分析中，一定要考慮系統(tǒng)等不正常工作狀態(tài)。造成

19、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(jī)械損傷，或因雷擊、過(guò)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(niǎo)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(jì)、安裝、維護(hù)不良和運(yùn)行不當(dāng)或設(shè)備本身不合格引發(fā)的短路。4運(yùn)行人員違反安全操作規(guī)程而誤操作，如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉隔離開(kāi)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(huì)造成短路。根據(jù)國(guó)外資料顯示，每個(gè)人都有違反規(guī)程操作的意識(shí)。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(jì)算條件4.2.1 短路計(jì)算的基本假定1正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行。2所有電流的電功

20、勢(shì)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(yùn)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(diǎn)的衰減時(shí)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(jì)。6不考慮短路點(diǎn)的電流阻抗和變壓器的勵(lì)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(jì)7。4.2.2 短路計(jì)算的一般規(guī)定1驗(yàn)算導(dǎo)體電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開(kāi)斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本工程設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景的發(fā)展計(jì)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?zhàn)饔玫漠惒诫妱?dòng)機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流影響。3選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗回路的計(jì)算短路點(diǎn)

21、，應(yīng)選擇在正常接線方式時(shí)短路電流最大地點(diǎn)。4導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和以及電器的開(kāi)斷電流，一般按三相短路計(jì)算9。4.3 短路計(jì)算選擇流過(guò)所要校驗(yàn)的設(shè)備內(nèi)部和載流導(dǎo)體的短路電流最大的短路點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn)，本次計(jì)算中選取的短路點(diǎn)為發(fā)電機(jī)出口短路點(diǎn)d1、220kV母線短路點(diǎn)d2、廠用6kV高壓母線短路點(diǎn)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(jī)電抗用次暫態(tài)電抗。2計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中各發(fā)電機(jī)的基本參數(shù)見(jiàn)表4-1，各變壓器的基本參數(shù)見(jiàn)表4-2。表4-1 發(fā)電機(jī)參數(shù)型號(hào)額定容量額定電壓額定電流功率因數(shù)QFQS-200-2200MW15.75kV8625A0.8514.

22、44%QFS-300-2300MW18kV11320A0.8516.7%TS1264/300-48300MW18kV11000A0.87530.56% 表4-2 變壓器參數(shù)型號(hào)額定電壓(kW)短路阻抗(%)SF10-242/15.7513SF10-3150015.75/6.39.8SFP7-242/1814本設(shè)計(jì)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)4×200MW火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的電抗標(biāo)幺值為主變壓器的電抗標(biāo)幺值為廠用高壓

23、變壓器的電抗標(biāo)幺值為(2)系統(tǒng)、，即600MW火電廠發(fā)電機(jī)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(jī)的電抗標(biāo)么值為變壓器的電抗標(biāo)幺值為4.3.2 化簡(jiǎn)等值網(wǎng)絡(luò)圖，求短路電流為計(jì)算不同短路點(diǎn)的短路電流值，需將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡(jiǎn)為以短路點(diǎn)為中心的輻射網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。1d1點(diǎn)短路(1)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)，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(diǎn)短路時(shí)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)圖2將、合并為，、合并為，如圖4-3所示。圖4-3 d1點(diǎn)短路時(shí)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)圖3，即為、對(duì)d1點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗，即為、對(duì)d1點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗。(2)求各電源的計(jì)

24、算電抗 (3)查運(yùn)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(jì)算短路點(diǎn)短路電流短路點(diǎn)總電流為沖擊電流為 （4-1）式中沖擊系數(shù)，實(shí)際電路中，。發(fā)電機(jī)機(jī)端取1.9，發(fā)電機(jī)經(jīng)變壓器后的高壓母線和發(fā)電機(jī)機(jī)端母線的引出線的電抗器后取1.85，遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)時(shí)取1.8，低壓電網(wǎng)取1.3；本次計(jì)算中短路點(diǎn)位于發(fā)電機(jī)經(jīng)變壓器后的高壓母線，所以計(jì)算時(shí)取。全電流為穩(wěn)態(tài)短路電流為2d2點(diǎn)短路d2點(diǎn)短路時(shí)，其網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)圖如4-4所示。圖4-4 d2點(diǎn)時(shí)短路網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)圖1(1)求轉(zhuǎn)移阻抗將、合并，得系統(tǒng)、離短路點(diǎn)較遠(yuǎn)，可將它們合并為一個(gè)電源計(jì)算，電源合并后的網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化圖如4-5所示。圖4-5 d2點(diǎn)

25、短路時(shí)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)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(diǎn)，即為對(duì)d2點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗，即為系統(tǒng)對(duì)d2點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗。對(duì)d2點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗為(2)求各電源的計(jì)算電抗圖4-6 d2點(diǎn)短路時(shí)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)圖3(3)由計(jì)算電抗查運(yùn)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(diǎn)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(diǎn)短路網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)圖如4-7所示。圖4-7 d3點(diǎn)短路時(shí)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)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(jì)算有關(guān)的轉(zhuǎn)移阻抗、。圖4-8 d3點(diǎn)短路時(shí)網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)圖2(2)求各電源的計(jì)算電抗 (3)由計(jì)算電抗查運(yùn)算曲線得各電源0s和4s短路電流標(biāo)

26、幺值當(dāng)，各時(shí)刻短路電流相等，相當(dāng)于無(wú)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(diǎn)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(jì)算結(jié)果短路計(jì)算結(jié)果匯總于表4-3。表4-3 短路計(jì)算結(jié)果匯總表短路點(diǎn)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(yàn)5.1 電氣設(shè)備選擇的概述導(dǎo)體和電器的選擇設(shè)計(jì)，同樣必須執(zhí)行國(guó)家的

27、有關(guān)技術(shù)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠，運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲杏嗟兀詽M足電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的需要，對(duì)導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)規(guī)定簡(jiǎn)述如下：5.1.1 一般原則1應(yīng)滿足正常運(yùn)行，檢修，短路和過(guò)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(yàn)。3應(yīng)與整個(gè)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(hào)一致。4選擇導(dǎo)線時(shí)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(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管部門鑒定合格。5.1.2 有關(guān)的幾項(xiàng)規(guī)定導(dǎo)體和電器應(yīng)按正常運(yùn)行情況選擇，按短路條件驗(yàn)算其動(dòng)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：1在正常運(yùn)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(jì)算。2

28、驗(yàn)算導(dǎo)體和電器用的短路電流，按下列情況進(jìn)行計(jì)算：（1）除計(jì)算短路電流的衰減時(shí)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(jì)。（2）在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫妱?dòng)機(jī)的影響和電容補(bǔ)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(jī)時(shí)，應(yīng)將其視作附加電源，短路電流的計(jì)算方法與發(fā)電機(jī)相同。（4）對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)，應(yīng)選擇在正常接線方式時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)，對(duì)帶電抗器的610KV出線的計(jì)算點(diǎn)，除其母線隔離開(kāi)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(yàn)算導(dǎo)體和110KV以下電纜短路熱穩(wěn)定時(shí)，所用的計(jì)算時(shí)間，一般用主保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間

29、加相應(yīng)在的斷路器全分閘時(shí)間，如主保護(hù)有死區(qū)時(shí)，則采用能對(duì)該處死區(qū)起作用的后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)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(jì)算時(shí)是，一般須用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加相應(yīng)的短路器全分閘時(shí)間。4導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定，熱穩(wěn)定以及電器開(kāi)斷電流，可按三相短路驗(yàn)算，若發(fā)電機(jī)出口兩相短路或中性點(diǎn)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(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重情況驗(yàn)算。5環(huán)境條件：選擇導(dǎo)體和電路時(shí)，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(shí)，應(yīng)通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較分別采取下列措施：（1）向制造部門提出補(bǔ)充要求，訂制符合

30、該環(huán)境條件的產(chǎn)品。（2）在設(shè)計(jì)或運(yùn)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(diǎn)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(zhǎng)期承受這個(gè)電壓值，電器能夠長(zhǎng)期承受的最高電壓稱為最高工作電壓，對(duì)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

31、的額定電流不小于流過(guò)設(shè)備的最大長(zhǎng)期負(fù)荷電流，當(dāng)周圍介質(zhì)的溫度不等于規(guī)定值時(shí)，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(yàn)的要求導(dǎo)體的最高短時(shí)溫度不大于短時(shí)允許最高溫度，對(duì)于電器來(lái)說(shuō)，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(cè)中查出。5.1.6 校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)的要求對(duì)導(dǎo)體(母線)來(lái)說(shuō)，其中通過(guò)三相短路沖擊電流時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力不小大于材料的允許應(yīng)力，對(duì)于電器來(lái)說(shuō)，是通過(guò)它的三相短路沖擊電流不大于它的最大允許動(dòng)穩(wěn)定電流。5.2 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)5.2.1 回路最大持續(xù)工作電流的確定1變壓器回路取1.05倍變壓器的額定電流。2發(fā)電機(jī)回路取1.05

32、倍的發(fā)電機(jī)額定電流。3母線聯(lián)絡(luò)回路一般可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的額定電流，本次計(jì)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(yàn)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(zhǎng)，運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠，壽命長(zhǎng)。(2)額定電壓和電流選擇按下列原則選取 （5-1） （5-2）；(3)開(kāi)斷電流選擇高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流不應(yīng)小于實(shí)際開(kāi)斷瞬間的短路電流周期分量，簡(jiǎn)化計(jì)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-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)

33、行快速自動(dòng)重合閘，并帶有LRB-220型電流互感器，供測(cè)量保護(hù)之用斷路器在最高工作電壓下，能開(kāi)斷120360MVA變壓器的電感電流。在最高工作電壓下，能開(kāi)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(kāi)斷不大于10次或開(kāi)斷累計(jì)電流500kA以上。其技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)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(dòng)穩(wěn)定電流峰值（kA）固有分閘時(shí)間（s）額定閉合電流(kA)額定開(kāi)斷電流(kA)2201600401000.0410040(5)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)式為 （5-4）；滿足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)式，校驗(yàn)合格

34、。(6)熱穩(wěn)定校驗(yàn)設(shè)保護(hù)裝置后備保護(hù)時(shí)間為3.5s，則短路計(jì)算時(shí)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(dòng)穩(wěn)定檢驗(yàn)式為 （5-5）經(jīng)檢驗(yàn)，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)式，校驗(yàn)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(kāi)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(jiàn)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(dòng)穩(wěn)定電流峰值（kA）固有分閘時(shí)間（s）額定閉合電流(kA)額定開(kāi)斷電流(kA)

35、2201600401000.0410040(4)動(dòng)穩(wěn)定與熱穩(wěn)定校驗(yàn)過(guò)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(kāi)關(guān)的選擇與校驗(yàn)1變壓器回路(1)隔離開(kāi)關(guān)種類和型式的選擇擬選定GW6系列高壓隔離開(kāi)關(guān)，GW6系列隔離開(kāi)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(kāi)關(guān)，分閘后形成垂直方向的絕緣斷口，具有清晰可見(jiàn)，便于監(jiān)視及有效縮小變電所的占地面積等優(yōu)點(diǎn)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(kāi)關(guān)，技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5-6。表5-6 GW6-220D型隔離開(kāi)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(dòng)穩(wěn)定電流峰值（kA）2

36、20200040100(3)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)；滿足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)式，校驗(yàn)合格。(4)熱穩(wěn)定校驗(yàn)滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)式，校驗(yàn)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(kāi)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(kāi)關(guān)，技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5-10。表5-10 GW6-220D型隔離開(kāi)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(dòng)穩(wěn)定電流峰值（kA）220200040100(3)動(dòng)穩(wěn)定與熱穩(wěn)定校驗(yàn)過(guò)程同變壓器回路相似，此處不再做詳細(xì)說(shuō)明。5.2.4 導(dǎo)體的選擇與校驗(yàn)1220kV母線(1)導(dǎo)體截面選擇按導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流選擇按照導(dǎo)體最大持續(xù)工作

37、電流,依照電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)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(shí)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(jì)日照時(shí)，值可以用下試計(jì)算溫度修正系數(shù)為式中導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許最高溫度，為70導(dǎo)體裝地點(diǎn)實(shí)際環(huán)境溫度，取最熱日平均溫度22。則導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流(3)熱穩(wěn)定校驗(yàn)所選導(dǎo)體截面積為539，滿足要

38、求。(4)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)由手冊(cè)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(cè)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(dòng)力產(chǎn)生的水平彎矩為137(N/m)短路電動(dòng)力為1.12(kg/m)在內(nèi)過(guò)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(shí)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(jì)電流密度來(lái)選擇還需滿足條件選擇LGJ-800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

39、為36.9mm。校驗(yàn)過(guò)程與出線相似，此處不再做詳細(xì)說(shuō)明。3發(fā)電機(jī)引出線200MW及以上容量發(fā)電機(jī)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(diǎn)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(shí)導(dǎo)體和外殼所受的電動(dòng)力。本次設(shè)計(jì)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(jiàn)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主回路10000204001285071200廠用分支1200201

40、50106005850結(jié) 論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是“4×200MW火力發(fā)電廠電氣一次部分設(shè)計(jì)”。在這次設(shè)計(jì)中的發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)為四臺(tái)，裝機(jī)容量為；機(jī)組年利用小時(shí)數(shù)，廠用電，發(fā)電機(jī)的額定功率因數(shù)。所設(shè)計(jì)的火電廠電氣部分具有可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)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(yùn)行檢修方便且具有經(jīng)濟(jì)性和擴(kuò)建的可能性等特點(diǎn)。所選主變壓器經(jīng)濟(jì)、合理。進(jìn)短路電流計(jì)算，一般需要計(jì)算短路電流基頻交流分量的初始值，本設(shè)計(jì)中采用的是計(jì)算曲線法，其反映短路電流周期分量同計(jì)算電抗和時(shí)間的函數(shù)關(guān)系的一組曲線，可以利用計(jì)算曲線查出短路瞬間和短路后任意時(shí)刻該電源向短路點(diǎn)提供的短路電流周期分量的數(shù)值。電氣設(shè)備的選擇條件包括兩大部分：一是電氣設(shè)備所必須滿足的基本條件，即按正