凝氣式火電廠一次部分課程設(shè)計(jì)

1、發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)題目凝氣式火電廠一次部分課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師劉新職稱講師班級0705051學(xué)號070505152學(xué)生姓名劉德華2011 年 12月22日凝汽式火電廠一次部分課程設(shè)計(jì)1原始資料1 1 發(fā)電廠建設(shè)規(guī)模1.1.1類型 : 凝汽式火電廠1.1.2最終容量、機(jī)組的型式和參數(shù)：2× 300MW 、 年 利用小時(shí)數(shù)： 6000h/a1 2 電力系統(tǒng)與本廠的連接情況1.2.1電廠在電力系統(tǒng)中的作用與地位：地區(qū)電廠1.2.2發(fā)電廠聯(lián)入系統(tǒng)的電壓等級：220KV1.2.3電力系統(tǒng)總裝機(jī)容量： 16000M W，短路容量： 10000MVA1.2.4發(fā)電廠在系統(tǒng)中所處的位置、供電示意圖1

2、 3 電力負(fù)荷水平 :1.3.1220KV 電壓等級：架空線8 回，備用 2 回， I 級負(fù)荷，最大輸送 200MW ，Tmax 4000h/a1.3.2110KV 電壓等級：架空線8 回， I 級負(fù)荷，最大輸送 180MW ， Tmax 4000h/a1.3.3穿越本廠功率為50MVA。1.3.4廠用電率： 8%1.4 環(huán)境條件1.4.1當(dāng)?shù)啬曜罡邷?0 ，最低溫 6，最熱月平均最高溫度28 ，最熱月平均最低溫度 241.4.2當(dāng)?shù)睾０胃叨葹?0m1.4.3氣象條件無其它特殊要求。2. 設(shè)計(jì)任務(wù)2.1發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計(jì)2.2廠用電設(shè)計(jì)2/ 312.3短路電流的計(jì)算2.4主要電氣設(shè)備的選擇2

3、 5配電裝置3. 設(shè)計(jì)成果3.1設(shè)計(jì)說明書、計(jì)算書一份3.2圖紙一張凝汽式火電廠一次部分課程設(shè)計(jì)摘要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)度 , 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。因此，電能已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)、 社會(huì)生產(chǎn)和人民生活的各個(gè)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(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)， 得到迅猛發(fā)展。 而在我國電源結(jié)構(gòu)中火電設(shè)備容量占總裝機(jī)容量的 75%。本設(shè)計(jì)是對配有 2 臺(tái) 300MW的汽輪發(fā)電機(jī)的大型火電廠一次部分的初步設(shè)計(jì)， 主要完成了電氣主接線的設(shè)計(jì)， 它主要包括了四大部分， 分別為電氣主接線的選擇、

4、短路電流的計(jì)算、 電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的選擇。 其中詳細(xì)描述了主接線的選擇、 短路電流的計(jì)算和電氣設(shè)備的選擇，從不同的短路情況進(jìn)行分析和計(jì)算， 對不同的短路參數(shù)來進(jìn)行不同種類設(shè)備的選擇，并對設(shè)計(jì)進(jìn)行了理論分析。本設(shè)計(jì)是對2×300MW總裝機(jī)容量為 600MW的凝汽式區(qū)域性火電廠進(jìn)行電氣一次部分及其廠用電高壓部分的設(shè)計(jì)，它主要包括了五大部分， 分別為電氣主接線的選擇、 短路電流的計(jì)算、 電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的選擇、 安全保護(hù)裝置。 其中詳細(xì)描述了短路電流的計(jì)算和電氣設(shè)備的選擇， 從不同的短路情況進(jìn)行分析和計(jì)算， 對不同的短路參數(shù)來進(jìn)行不同種類設(shè)備的選擇，列出各設(shè)備選擇結(jié)果表。并

5、對設(shè)計(jì)進(jìn)行了理論分析。最后的設(shè)計(jì)總圖包括主接線，廠用電，斷路器，隔離開關(guān)等。3/ 31關(guān)鍵詞：主接線發(fā)電機(jī)變壓器短路電流廠用電廠備用安全保護(hù)一電氣主接線1 系統(tǒng)與負(fù)荷資料分析（ 1）工程情況由原始資料可知，。本設(shè)計(jì)根據(jù)電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃，擬在該地區(qū)新建一座裝機(jī)容量為 1200MW 的凝汽式火力發(fā)電廠， 發(fā)電廠安裝 2 臺(tái) 600MW 機(jī)組，總?cè)?00MW*100 003.750量占相聯(lián)電力系統(tǒng)總?cè)萘康?16000MW0 ,沒有超過電力系統(tǒng)檢修備用容量 8015 0和事故備用容量 100的要求，這說明了該火電廠在未來電力系統(tǒng)中的000不占主導(dǎo)作用和地位， 主要是負(fù)責(zé)地區(qū)供電，而且年利用小時(shí)數(shù)為

6、6000 h a >5000 h a ,又為火電廠， 在電力系統(tǒng)中將主要承擔(dān)基荷，因此該電廠的電氣主接線要求有較高的可靠性。該發(fā)電機(jī)端額定電壓為20KV，電廠建成后以6KV 電壓供 +給本廠負(fù)荷，廠用電為8%。以 220KV 電壓等級供給系統(tǒng)， 架空線 8 回，屬于 I 級負(fù)荷，最大輸送 200MW，Tmax 4000h/a 并以 110KV 電壓等級供給負(fù)荷，架空線 8 回，也屬于 I 級負(fù)荷，最大輸送 180MW， Tmax4000h/a。并且本設(shè)計(jì)需要做到的技術(shù)指標(biāo)要求保證供電安全、可靠、經(jīng)濟(jì)，且功率因數(shù)達(dá)到0.85 。（ 2）電力系統(tǒng)情況該發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的作用與地位為地區(qū)電廠

7、，地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)。電力系統(tǒng)總裝機(jī)容量為 16000 MW，短路容量為 10000MVA。該發(fā)電廠聯(lián)入系統(tǒng)的電壓等級為 220KV。(3) 負(fù)荷分析4/ 31該發(fā)電廠有兩個(gè)電壓等級，其負(fù)荷分析分別如下：220KV電壓等級：有架空線 8 回，備用兩回，即十回出線， 負(fù)荷類型為一級負(fù)荷，最大輸送 200 MW，最大負(fù)荷小時(shí)數(shù)為4000 h/a ，功率因數(shù)為 0.85 。110KV電壓等級：有架空線8 回，即 8 回出線，負(fù)荷類型為一級負(fù)荷，最大輸送180 MW，最大負(fù)荷小時(shí)數(shù)為4000 h/a ，功率因數(shù)為 0.85 。由于兩個(gè)電壓等級所聯(lián)負(fù)荷均為一級負(fù)荷，且最大負(fù)荷小時(shí)數(shù)為4000 h/a ，故

8、對主接線的可靠性要求很高。（ 4）環(huán)境情況由原始資料可知， 當(dāng)?shù)睾０胃?50m，故可采用非高原型的電氣設(shè)備； 當(dāng)?shù)啬曜罡邷囟葹?40 度，年最低溫度為 -6 度，最熱月平均最高溫度為 28 度，最熱月平均最低溫度為 24 度，氣象條件無其他特殊要求。（ 5）設(shè)備情況原始資料中給出了兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的容量，這里對單臺(tái) 300 MW發(fā)電機(jī)設(shè)備的型號進(jìn)行選擇。根據(jù)原始資料中給出了發(fā)電機(jī)的容量，課選擇出發(fā)電機(jī)的型號，選擇結(jié)果如表同步瞬變電抗超瞬變臺(tái)發(fā)電機(jī)代額 定額定功率電抗X d' ( 0)電抗數(shù)0X d "( 0)發(fā)電機(jī)型號電 壓0功率 (MW)X d ( 0號(KV)因數(shù)0)G-1G-

9、2 QFSN-300-2203000.85 188.5 19.6818.929型號含義； 2 2 極300 額定容量N 氫內(nèi)冷F 發(fā)電機(jī)Q 汽輪機(jī)S 水內(nèi)冷2 主接線方案的選擇（1）主接線方案的擬定5/ 311) 110KV 電壓等級：出線為 8 回架空線路， I 級負(fù)荷，最大輸送 180MW，為實(shí)現(xiàn)不停電檢修出線斷路器，可采用單母線分段帶旁路或雙母線帶旁路接線形式。由于兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量均為 300MW，而 110KV側(cè)的最大負(fù)荷為 180MW，其全年平均負(fù)荷為 330×4300÷8760=161.98MW。若接一臺(tái) 300MW機(jī)組，其容量遠(yuǎn)大于最大負(fù)荷 330MW以及

10、年平均負(fù)荷 161.98MW，若當(dāng)聯(lián)絡(luò)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)造成發(fā)電機(jī)大量積壓容量，可能引起發(fā)電機(jī)出現(xiàn)甩負(fù)荷現(xiàn)象，并且在選擇主變壓器時(shí)有一定困難，所以在110KV側(cè)不接發(fā)電機(jī)，而通過兩臺(tái)聯(lián)絡(luò)變壓器從220KV 側(cè)引接來給 110KV側(cè)負(fù)荷供電。而且，最大輸送200MW，同型號的發(fā)電機(jī)一般接在同一電壓等級，因此為使聯(lián)絡(luò)變?nèi)萘烤箍赡苄?，對?110KV電壓等級，擬采用不接發(fā)電機(jī)組的方式。2) 220KV電壓等級：出線為 10 回架空線路，承擔(dān)一級負(fù)荷，為使其檢修出線斷路器時(shí)不停電， 可采用雙母線或雙母分段接線形式， 以保證供電的可靠性和靈活性。兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的出口電壓均為 220KV、單機(jī)容量均為 30

11、0MW，其額定電流和短路電流都很大， 發(fā)電機(jī)出口斷路器制造困難， 價(jià)格昂貴，并且 600MW及以上機(jī)組對供電可靠性要求級高， 擬采用分相封閉母線直接與主變壓器連接， 并構(gòu)成單元接線接至 220KV母線上，可減少出口斷路器和隔離開關(guān)， 大大限制短路電流，提高可靠性與經(jīng)濟(jì)性，也減少事故的發(fā)生。綜上所述，可擬定兩種主接線方案：方案一： 發(fā)電機(jī)出口采用分相封閉母線； 110KV 電壓等級采用單母分段帶旁路接線形式，分段斷路器兼作旁路斷路器； 220KV電壓等級采用雙母接線形式，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)與分別與兩臺(tái)變壓器接成發(fā)電機(jī) - 變壓器單元接線形式接至 220KV電壓母線上； 220KV電壓母線和 110KV電

12、壓母線之間設(shè)有兩臺(tái)聯(lián)絡(luò)變壓器；通過這兩臺(tái)聯(lián)絡(luò)變壓器由 220KV電壓母線給 110KV側(cè)負(fù)荷供電。方案二 發(fā)電機(jī)出口采用分相封閉母線； 110KV電壓等級采用雙母線帶接線形式。220KV電壓等級采用雙母線帶接線形式。 兩臺(tái)發(fā)電機(jī)與分別與兩臺(tái)變壓器接成發(fā)電機(jī) - 變壓器單元接線形式接至 220KV 電壓母線上； 220KV 電壓母線和110KV電壓母線之間設(shè)有兩臺(tái)聯(lián)絡(luò)變壓器； 通過這兩臺(tái)聯(lián)絡(luò)變壓器由 220KV電壓母線給 110KV側(cè)負(fù)荷供電。6/ 31（ 2） 主接線方案的比較原則對電氣主接線的基本要求，概括的說應(yīng)該包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面?？煽啃?: 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保

13、證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。通常定性分析和衡量主接線可靠性時(shí)， 從以下幾個(gè)方面考慮： 斷路器檢修時(shí)，是否影響連續(xù)供電；線路、斷路器或母線故障，以及在母線檢修時(shí)，造成饋線停運(yùn)的回路數(shù)多少和停電時(shí)間長短， 能否滿足重要的一、 二類負(fù)荷對供電的要求；本電廠有無全廠停電的可能性； 大型機(jī)組突然停電對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響與產(chǎn)生的后果等因素。所以對大、中型發(fā)電廠電氣主接線， 除一般定性分析其可靠性外， 還需進(jìn)行可靠性定量計(jì)算。靈活性：電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)， 并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性包括以下幾個(gè)方面：操作的方便性；調(diào)度的方便性；擴(kuò)建的方便性。經(jīng)濟(jì)性 : 在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，主要矛

14、盾往往發(fā)生在可靠性和經(jīng)濟(jì)性之間。通常設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。 經(jīng)濟(jì)性主要從以下幾個(gè)方面考慮：節(jié)省一次投資 ; 占地面積少；電能損耗少。（ 3）主接線方案的比較與選定方案一 110KV 側(cè)采用單母分段帶旁路接線形式， 220KV 側(cè)采用雙母接線形式；方案二 110KV 側(cè)采用雙母接線形式， 220KV 側(cè)也采用雙母接線形式，其對比如表電壓等級方案一方案二110KV單母分段帶旁路雙母線接線220KV雙母線接線雙母線接線兩個(gè)方案發(fā)電機(jī)出口端都采用分相封閉母線，廠用電均從發(fā)電機(jī)出口端引接，所以不需要比較。 對于 110KV電壓等級接線形式， 方案一采用的是單母線分段帶旁路接線形

15、式， 方案二采用的是雙母線接線形式。從經(jīng)濟(jì)性方面看， 兩個(gè)方案中，方案二占地面積較大， 但所用斷路器數(shù)量和方案一一樣，因此，在投資上，7/ 31兩個(gè)方案基本相當(dāng)； 從可靠性方面看，方案一可靠性相對較差； 從靈活性方面看，方案一運(yùn)行方式單一，靈活性最差。因此，110KV側(cè)應(yīng)選用雙母線接線形式，對于 220KV電壓等級接線形式，方案一和方案二接線形式一樣，可靠性高。因此，220KV側(cè)選用雙母線接線形式。通過比較得出比較結(jié)果下表， 兩種方案中方案二是最優(yōu)方案， 所以選擇方案二作為該凝汽式火電廠的主接線方案。方案項(xiàng)目方案一方案二可靠性較差較高靈活性較差較高經(jīng)濟(jì)性相對較高相對較低3 主變壓器的選擇與計(jì)算

16、變壓器的選擇包括容量、臺(tái)數(shù)、型式和結(jié)構(gòu)的選擇。(1) 單元接線的主變壓器容量的確定原則單元接線時(shí)主變壓器應(yīng)按發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有 10%的裕度來確定。采用擴(kuò)大單元接線時(shí)，應(yīng)盡可能采用分裂繞組變壓器，其容量亦應(yīng)按單元接線的計(jì)算原則算出的兩臺(tái)機(jī)容量之和來確定。兩臺(tái)主變壓器的容量為300-300 ×8%=276MW，300MW發(fā)電機(jī)的功率因素為0.85 ，所以這兩臺(tái)變壓器的容量為276× (1+0.1)/0.85=357.2MVA，因此可選取變壓器容量為 360MW主變壓器型號（額定額定電壓 KV短路空載額定連接臺(tái)空載損 短路損高壓中 壓 /量 360MW

17、）阻抗電流容量組標(biāo)數(shù)耗（KW） 耗（ KW）低壓(%)(%)號8/ 31SFP7-242±14.00.7360MWYNd1121958602 20360000/220 ×2.5%(2) 連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡(luò)變壓器的確定原則聯(lián)絡(luò)變壓器容量應(yīng)能滿足兩種電壓網(wǎng)絡(luò)在各種運(yùn)行方式下網(wǎng)絡(luò)間的有功功率和無功功率交換， 一般不應(yīng)小于接在兩種電壓母線上最大一臺(tái)機(jī)組的容量， 以保證最大一臺(tái)機(jī)組故障或檢修時(shí)，通過聯(lián)絡(luò)變壓器來滿足本側(cè)負(fù)荷的要求；同時(shí)，也可在線路檢修或故障時(shí)，通過聯(lián)絡(luò)變壓器將剩余容量送入另一系統(tǒng)， 設(shè)計(jì)題目中要求 220KV電壓等級架空線 8 回，備用 2 回，I 級負(fù)荷，最

18、大輸送 200MW，要求 110KV 電壓等級架空線 8 回，I 級負(fù)荷，最大輸送 180MW，穿越本廠功率為50MVA。這里選擇兩臺(tái)三繞組變壓器，其容量按主變壓器最大的容量計(jì)算，因此查表可選擇三相三繞組變壓器額定容量為360MW聯(lián) 絡(luò) 變空載臺(tái)壓器額定電壓 KV短路阻抗額定連接電數(shù)型號高壓中 壓 /容量組標(biāo)流%低壓號%SFPS7- 242±2高中 13.0360MWYN2×2.5%121/15高低 12.0（100/d110.7360000/.75中低 19.4100/50N0220）(3) 變壓器臺(tái)數(shù)的確定原則9/ 31發(fā)電廠或變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)與電壓等級、 接線形式

19、、傳輸容量以及和系統(tǒng)的聯(lián)系有密切關(guān)系。通常與系統(tǒng)具有強(qiáng)聯(lián)系的大、中型發(fā)電廠和重要變電所，在一種電壓等級下， 主變壓器應(yīng)不少于 2 臺(tái)；而對弱聯(lián)系的中、 小型發(fā)電廠和低壓側(cè)電壓為 6-10KV 的變電所或與系統(tǒng)只是備用性質(zhì)時(shí)，可只裝一臺(tái)主變壓器；對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，可設(shè)3 臺(tái)主變壓器。(4) 主變壓器型式和結(jié)構(gòu)的確定原則選擇主變壓器型式時(shí)，應(yīng)從相數(shù)、繞組數(shù)、繞組接線組別、冷卻方式、調(diào)壓方式等方面考慮， 通常只考慮相數(shù)和繞組數(shù)以及繞組接線組別。 在 330KV及以下電力系統(tǒng)，一般都應(yīng)選用三相變壓器。 因?yàn)閱蜗嘧儔浩鹘M相對來講投資大、 占地多、運(yùn)行損耗也較大， 同時(shí)配電裝置

20、結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 增加了維修工作量。 對于大型三相變壓器，當(dāng)受到制造條件和運(yùn)輸條件的限制時(shí)， 則宜選用兩臺(tái)小容量的三相變壓器來取代一臺(tái)大容量三相變壓器， 或者選用單相變壓器。 一般當(dāng)最大機(jī)組容量為 125MW及以下的發(fā)電廠多采用三繞組變壓器， 對于最大機(jī)組容量為 200MW及以上的發(fā)電廠，通常采用雙繞組變壓器加聯(lián)絡(luò)變壓器， 當(dāng)采用擴(kuò)大單元接線時(shí)， 應(yīng)優(yōu)先選用低壓分裂繞組變壓器，這樣，可以大大限制短路電流。變壓器三繞組的接線組別必須與系統(tǒng)電壓相位一致， 否則，不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星型“ Y”和三角形“ D”兩種。變壓器三相繞組的連接方式應(yīng)根據(jù)具體工程來確定。我國規(guī)定， 110K

21、V及以上電壓等級，變壓器三繞組都采用“ YN”連接； 35KV采用“ Y”連接，其中性點(diǎn)通過消弧線圈接地； 35KV以下高壓電壓，變壓器三繞組都采用“ D”連接。在發(fā)電廠和變電所中，一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列要求以及限制三次諧波對電源的影響因素，根據(jù)以上繞組連接方式的原則，主變壓器接線組別一般選用 YN，d11 常規(guī)接線。由于廠用電率為 8%，故廠用變壓器的最大容量為：Smax = PN *8%/ cos=300*8%*1.1/0.85=31.05MVA 所選變壓器的型號及參數(shù)另外，廠用備用電源可由聯(lián)絡(luò)變壓器從 110KV 和 220KV 的母線上所取得，同時(shí)也可以在某臺(tái)發(fā)電機(jī)檢修時(shí)造成母線

22、上功率供應(yīng)不足時(shí)，也可以起到功率傳送的作用，查表可得 SFPF7-40000/220 變壓器符合該要求。具體參數(shù)如下表：變壓型號額定容額定電壓(KV)短路空載聯(lián)10/31器廠 用 變壓器廠 用 變壓器量（ KVA） 高壓中 /阻 抗電流結(jié)低壓(%)(%)組全半SFF7-4000400000/2202.56.3/穿穿越越0.8D,d0-d00/20× 20000×2%6.39.515.3全半穿穿SFF-31500/400000/2202.56.3/越越1.45D,d0-d020× 20000×2%6.39.516.1二廠用電接線方式的選擇廠用電接線除應(yīng)滿足

23、正常運(yùn)行安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)和檢修、維護(hù)方便等一般要求外，尚應(yīng)滿足：(1)充分考慮發(fā)電廠正常、 事故、檢修、啟動(dòng)等運(yùn)行方式下的供電要求，盡可能地使切換操作簡便，啟動(dòng)（備用）電源能在短時(shí)內(nèi)投入。(2)盡量縮小廠用電系統(tǒng)的故障影響范圍，并應(yīng)盡量避免引起全廠停電事故。對于 200MW及以上的大型機(jī)組， 廠用電應(yīng)是獨(dú)立的， 以保證一臺(tái)機(jī)組故障停運(yùn)或其輔助機(jī)械的電氣故障，不應(yīng)影響到另一臺(tái)機(jī)組的正常運(yùn)行。(3)便于分期擴(kuò)建或連續(xù)施工， 不致中斷廠用電的供應(yīng)。 對公用廠用負(fù)荷的供電，須結(jié)合遠(yuǎn)景規(guī)模統(tǒng)籌安排，盡量便于過渡且少改變接線和更換設(shè)備。(4)對 200MW及以上的大型機(jī)組應(yīng)設(shè)置足夠容量的交流事故保安

24、電源。(5)積極慎重地采用經(jīng)過試驗(yàn)鑒定的新技術(shù)和新設(shè)備，使廠用電系統(tǒng)達(dá)到先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)合理，保證機(jī)組安全滿發(fā)地運(yùn)行。1 火力發(fā)電廠廠用電接線的設(shè)計(jì)原則廠用電接線的設(shè)計(jì)原則基本上與主接線的設(shè)計(jì)原則相同。 首先，應(yīng)保證對廠用負(fù)荷可靠和連續(xù)供電， 使發(fā)電廠主機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)； 其次，接線應(yīng)能靈活地適應(yīng)正常、事故、檢修等各種運(yùn)行方式的要求； 還應(yīng)適當(dāng)注意其經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展的可能性11/31并積極慎重地采用新技術(shù)、新設(shè)備，使其具有可行性和先進(jìn)性。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明：對于火電廠，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作為廠用高壓電壓；當(dāng)容量在 100MW300MW時(shí)，宜選用6KV作為

25、廠用高壓電壓；當(dāng)容量在 300MW以上時(shí)，若技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理，可采用 3KV 和 10KV兩段電壓?；痣姀S廠用電率較大， 為了保證廠用電系統(tǒng)的供電可靠性與經(jīng)濟(jì)性，且便于運(yùn)行、檢修，一般都采用“按爐分段”的接線原則，即將廠用電母線按鍋爐的臺(tái)數(shù)分成若干獨(dú)立段，既便于運(yùn)行、檢修，又能使事故影響范圍局限在一機(jī)一爐，不致影響正常運(yùn)行的完好機(jī)爐。低壓380/220V 廠用電的接線，對大型火電廠，一般采用單母分段接線，即按爐分段。2 廠用電接線形式的擬定600MW汽輪發(fā)電機(jī)組高壓廠用電系統(tǒng)常用的有兩種供電方案，見圖1.4 。方案（圖 1.4 ，a）為不設(shè) 6KV公用負(fù)荷段，將全廠公用負(fù)荷分別接在各機(jī)組A、B 段

26、母線上，而方案II （圖 1.4 ，b）為單獨(dú)設(shè)置二段公用負(fù)荷母線，集中供全廠公用負(fù)荷用電，該公用負(fù)荷段正常由起動(dòng)備用變壓器供電。啟啟動(dòng)備動(dòng)備廠用變廠用變用高壓器用高壓器壓變壓變壓器300壓器300去666公用公用66（a）（b）圖 1.4 高壓廠用電系統(tǒng)供電方案（ a） 不設(shè)公用負(fù)荷母線；（b）設(shè)置公用負(fù)荷母線方案 II 的優(yōu)點(diǎn)是公用負(fù)荷集中，無過渡問題，各單元機(jī)組獨(dú)立性強(qiáng)，便于各機(jī)組廠用母線清掃。 其缺點(diǎn)是由于公用負(fù)荷集中， 并因起動(dòng)備用變壓器要用工作變壓器作備用 ( 若無第二臺(tái)起動(dòng)備用變壓器作備用時(shí) ) ，故工作變壓器也要考慮12/31常有必要的， 而且是必須進(jìn)行一項(xiàng)工作在起動(dòng)備用變壓器

27、檢修或故障時(shí)帶公用段運(yùn)行。因此，起動(dòng)備用變壓器均較方案I 變壓器分支的容量大，配電裝備也增多，投資較大。方案 I的優(yōu)點(diǎn)是公用負(fù)荷分接于不同機(jī)組變壓器上，供電可靠性高、投資省，但也由于公用負(fù)荷接于各機(jī)組公用母線上，機(jī)組工作母線清掃時(shí)， 將影響公用負(fù)荷的備用。 另外，由于公用負(fù)荷分接于兩臺(tái)機(jī)組的公用母線上，因此，在 #1機(jī)發(fā)電時(shí)，必須也安裝好 #2 機(jī)的 6kV 廠用配電裝置，并用起動(dòng)備用變壓器供電。由于二種方案各有優(yōu)、缺點(diǎn)，應(yīng)經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后選定。而本設(shè)計(jì)采用上述方案 II ，廠用電壓共分兩級，高壓為 6kV，低壓為380/220kV，廠用高壓設(shè)全廠 6kV 公用廠用母線。三短路電流的計(jì)算短路

28、計(jì)算在設(shè)計(jì)發(fā)電廠主接線的過程中有著重要作用，它為電氣設(shè)備的選型、動(dòng)穩(wěn)定校正和熱穩(wěn)定校正提供依據(jù)。當(dāng)短路發(fā)生時(shí)，對發(fā)電廠供電的可靠性可能會(huì)產(chǎn)生很大影響，嚴(yán)重時(shí)，可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定，甚至造成系統(tǒng)解列。因此，對短路事故的計(jì)算是非短路電流由于其值很大， 在極短的時(shí)間內(nèi)就能產(chǎn)生較大的損耗， 由于來不急散發(fā)熱量而造成電氣設(shè)備的溫度急劇升高， 引起設(shè)備的老化或損壞， 對供電的可靠性產(chǎn)生影響。 當(dāng)所選設(shè)備不能滿足短路電流的限制時(shí)，對供電的可靠性將產(chǎn)生極為嚴(yán)重的影響。為此，在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，應(yīng)計(jì)算短路電流。短路電流計(jì)算的目的是為設(shè)備的選型提供依據(jù)； 初步考察短路事故對發(fā)電廠以及系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性的影響，

29、為電廠主接線形式的選定、 繼電保護(hù)裝置的選擇和整定計(jì)算提供依據(jù)。 此外，通過對短路電流的計(jì)算， 還可初步確定系統(tǒng)的損耗，為發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供依據(jù)。 本次短路計(jì)算中，選取了兩個(gè)短路計(jì)算點(diǎn)，110KV母線和 220KV母線上各一個(gè)； 短路類型定為對系統(tǒng)影響最為嚴(yán)重的三相短路。詳細(xì)計(jì)算過程如下本次短路計(jì)算中，選取了兩個(gè)短路計(jì)算點(diǎn)， 110KV母線和220KV母線上各一個(gè)；短路類型定為對系統(tǒng)影響最為嚴(yán)重的三相短路。13/31系統(tǒng)的等效電路圖如圖設(shè) SB300MVA ， UB=U av ，計(jì)算各個(gè)元件標(biāo)幺值：系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值：X S''基準(zhǔn)容量3000.03短路容量10000發(fā)電機(jī)電抗標(biāo)

30、幺值 ：X d '' 0.1673000.1423000.85主變壓器電抗標(biāo)幺值：X T 0.143000.117360聯(lián)絡(luò)變壓器各繞組阻抗標(biāo)幺值：X11(V(1 2)V(1 3)SB1(0.131 0.1196 0.192)3002V(2 3) )20.0244SN360X 21(V(1 2)V(2 3)SB1(0.131 0.192 0.1196)3002V(1 3) )20.085SN36014/31X31(V(1 3)V(2 3)SB1(0.1196 0.192 0.131)3002V(1 2) )20.075SN3601 在 110KV母線上 f2 點(diǎn)短路：系統(tǒng)的等效

31、電路化簡圖如圖各元件標(biāo)幺值如下：X S''基準(zhǔn)容量3000.03短路容量10000X 41 (X1X 2 )1(0.02440.0085)0.054722X51 ( X d' 'X T )1(0.1420.117)0.1322最后簡化到電源到短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗，如圖：15/31X6X SX 4X SX 40.030.05470.030.05470.105X 50.13X 7X4X5X5X40.05470.130.05470.130.42X S0.03基值的計(jì)算：系統(tǒng)： IBSB3001.506 KAVav1153發(fā)電機(jī)： SN300353 MVA0.85I Pti

32、 2SNi23533.544KAVav1153計(jì)算電抗：根據(jù)轉(zhuǎn)移電抗結(jié)果，可求發(fā)電機(jī)G1 和 G2 合并后對短路點(diǎn)的計(jì)算電抗XGJSX 7SN0.42353 2SB0.973000 秒時(shí)通過計(jì)算曲線求出短路電流標(biāo)幺值：系統(tǒng)：*119.52I SX 60.105*發(fā)電機(jī)： I PG1.1045總的短路電流：*I I B I S I Pti 2I PG1.506 9.523.544 1.1045 18.25kA沖擊電流： iimkim2I ''1.85218.2558.47kA短路容量： S3IVav318.25 1153635.035MVA2 在 220KV上 f1 點(diǎn)的短路計(jì)算

33、 ：等值電路圖如圖16/31X S''基準(zhǔn)容量3000.03短路容量10000X 511(0.142 0.117) 0.13( X d''X T )22基值的計(jì)算：系統(tǒng)： IBSB3000.753 KAVav2303發(fā)電機(jī)： SN300353MVA0.85I Pti 2SN2353Vav2301.772KA3計(jì)算電抗 ：發(fā)電機(jī)： X GJSSN3532X 50.130.306SB3000 秒時(shí)通過計(jì)算曲線求出短路電流標(biāo)幺值：*系統(tǒng)：IS130.30.03*3.533發(fā)電機(jī)： I PG總的短路電流：*II B I S I Pti 2I PG0.75330.31.7

34、72 3.53 29.04kA沖擊電流： iimkim2I '' 1.85229.0476.06kA短路容量： S3IVav329.04 23011584.634MVA同理，根據(jù)所得的計(jì)算電抗值， 查計(jì)算曲線數(shù)字表得任意時(shí)刻短路周期電流的標(biāo)幺值，然后求得有名值，結(jié)果記入下表表17/31短短路電流標(biāo)么值短路電流值路基短點(diǎn)準(zhǔn)分支路平電分 支分支額定點(diǎn)均流線 名電抗電流0.11s2s4s0s0.11s2s4s編電I B稱x js0sssI N號壓(KA(KA)(kv)無限大系0.030.75330.322.822300.7統(tǒng)300Md 1KV53W發(fā)3.53.02.32.32.36.

35、25.34.14.14.10.306電機(jī)1.7723554438616973544333分支無限大系0.1050.7539.5214.7651151.5統(tǒng)300Md 2KV06W發(fā)1.11.01.01.21.23.93.73.84.34.30.94電機(jī)3.5544349641616220897222203分支四電氣設(shè)備的選擇電氣設(shè)備的選擇是發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。正確的選擇電氣設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。 在進(jìn)行電氣設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)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)省投資，選擇合適的電器。1 電氣設(shè)備選擇的一

36、般規(guī)則(1) 所選設(shè)備應(yīng)能滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展；在滿足可靠性要求的前提下， 應(yīng)盡可能的選用技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)備，使其具有先進(jìn)性；(2) 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件對設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)；(3) 所選設(shè)備應(yīng)予整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致；(4) 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種；(5) 選用新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)經(jīng)過上級批準(zhǔn)。2 電氣設(shè)備的選擇條件正確的選擇電器是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。在進(jìn)行電器選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)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)省投

37、資，選擇合適的電器。電器要能可靠的工作，必須按正常條件下進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。按正常工作條件選擇電氣設(shè)備（1）額定電壓和最高工作電壓所選用的電器允許最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓，即UalmUsm。一般情況下，當(dāng)額定電壓在 220KV及以下時(shí)電器允許最高工作電壓 Ualm 是1.15UN；額定電壓是 330KV 500KV時(shí)為 1.1UN。而實(shí)際電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓 Usm 不會(huì)超過電網(wǎng)額定電壓的 1.1 倍，因此在選擇電器時(shí)一般可按電器額定電壓 UN不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓UNs的條件選擇 , 即 UNUNs。(2) 額定電流 電器的額定電流 IN 是指額定

38、周圍環(huán)境溫度下，電器的長期允許電流。 IN 應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax，即 INImax。由于發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器在電壓降低5%時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的 Imax 為發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)或變壓器的額定電流的1.05 倍；若變壓器有過負(fù)荷運(yùn)行可能時(shí)， Imax 應(yīng)按過負(fù)荷確定（ 1.3-2 倍變壓器額定電流）；母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的Imax；母線分段電抗器的Imax應(yīng)為母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)跳閘時(shí)，保證該段母線負(fù)荷所需的電流，或最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流的50%80%；出線回路的 Imax 除考慮正常負(fù)荷電流外，還應(yīng)考慮事故時(shí)由其他回

39、路轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷。此外，還與電器的裝置地點(diǎn)、 使用條件、檢修和運(yùn)行等要求，對電器進(jìn)行種類和形式的選擇。19/31（3 環(huán)境條件對電氣設(shè)備選擇的影響在選擇電器時(shí)，還應(yīng)考慮電器安裝地點(diǎn)的環(huán)境條件，當(dāng)氣溫、風(fēng)速、溫度、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電器使用條件時(shí)，應(yīng)采取措施。例如：當(dāng)?shù)貐^(qū)海拔高度超過制造部門的規(guī)定值時(shí)，由于大氣壓力、空氣密度和濕度相應(yīng)減少， 使空氣間隙和外絕緣的放電特性下降，一般當(dāng)海拔在10003500m范圍內(nèi)，若海拔比廠家規(guī)定值每升高100m，則電器允許最高工作電壓要下降1%。當(dāng)最高工作電壓不能滿足要求時(shí)，應(yīng)采取高原型電器，或采用外絕緣提高一級的產(chǎn)品。 對

40、于 110KV及以下電器，由于外絕緣裕度較大， 可在海拔2000m以下使用。當(dāng)污穢等級超過使用規(guī)定時(shí)， 可選用有利于防污的電瓷產(chǎn)品， 當(dāng)經(jīng)濟(jì)上合理時(shí)可采用屋內(nèi)配電裝置。我國目前生產(chǎn)的電器使用的額定環(huán)境溫度為 40，如周圍環(huán)境溫度高于40（但 60）時(shí)，其允許電流一般可按每增高 1，額定電流減少 1.8%進(jìn)行修正，當(dāng)環(huán)境溫度低于 +40時(shí)，額定電流可增加 0.5%，但其最大電流不得超過額定電流的 20%。按短路狀態(tài)校驗(yàn)(1) 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路電流通過電器時(shí), 電器各部分的溫度應(yīng)不超過允許值. 滿足熱穩(wěn)定的條件為 I t × I t × Tk Qk ；式中 Qk 為短路電流產(chǎn)

41、生的熱效應(yīng)，I t 、 t 分別為電器允許通過的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間。(2) 電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)定是電器承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，亦稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為 ies ish ，Ies Ish ；式中 ish 、Ish 分別為短路沖擊電流幅值和有效值， ies 、Ies 分別為電器允許的動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值和有效值。電氣設(shè)備的具體選擇與動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)和熱穩(wěn)定校驗(yàn)過程見附錄I 。3 電氣設(shè)備選擇結(jié)果表表 3.1 110 KV 側(cè)的斷路器選擇110KV側(cè)計(jì)算值項(xiàng)目LW11-110（P）UNs110KVUN110KV/126KVI max1.984KA、0.076KA、I N2.0KA20/31I&qu

42、ot;18.675KAI Nbr31.5KAI sh48.85KAI Ncl80KAQk1452.968(KA) 2·sI t2 t3969(KA)2 ·sI sh48.85KAI es80KA表 3.2 220 KV側(cè)的斷路器選擇220KV側(cè)計(jì)算值項(xiàng)目LW12-220UNs220KVUN220KV/252KVI max0.992KA、 0.138KAI N2.0KAI"40.460KAI Nbr50KAI sh76.07KAI Ncl125KAQk2818.282(KA) 2· sI t2 t6400(KA)2 ·sI sh76.07KAi

43、es125KA表 3.3 110 KV側(cè)的隔離開關(guān)選擇110KV側(cè)計(jì)算值項(xiàng)目GW4-110DUNs110KVUN110KV/126KVI max1.415KA、0.118KA、I N2.0KA0.737KAQk274.469(KA) 2·sI t2 t3969(KA)2 ·sI sh9.951KAi es80KA表 3.4 220 KV 側(cè)的隔離開關(guān)選擇220KV側(cè)計(jì)算值項(xiàng)目GW4-200DUNs220KVUN220KV/252KVI max1.061KA、0.177KA、I N2.0KA0.589KAQkI sh項(xiàng)目110KV220KV聯(lián)絡(luò)變壓器低壓側(cè)發(fā)電機(jī)出口端6053.673(KA) 2·sI t2 t6400(KA)2 ·s105.86KAi es125KA表 3.5各部分電壓互感器的選擇型號一次 /KV二次 /V剩余電I maxA壓繞組 /VJCC1M-110110/3 0.5100/3 0.51002000JCC5-220220/3 0.5100/3 0.51002000JDZ8-35351001001000J