某凝汽式火力發(fā)電站一次部分設(shè)計

1、攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 致 謝某凝汽式火力發(fā)電站一次部分設(shè)計 摘 要本設(shè)計主要針對某凝汽式火力發(fā)電站進行一次部分設(shè)計，設(shè)計任務(wù)是：確定主接線方式，廠用電接線，選擇主變，短路電流計算，選擇各電壓等級的開關(guān)電器、母線及互感器;配置繼電保護，自動裝置及設(shè)計;防雷及接地方案設(shè)計。本設(shè)計的主要目的是為了鞏固已學專業(yè)知識，充分了解和掌握有關(guān)發(fā)電廠電氣一次方面的設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計思路;本次設(shè)計的完成主要通過參照與之相關(guān)的教科書和學術(shù)論文以及網(wǎng)絡(luò)資源，同時向指導老師請教的方法，最后與本設(shè)計具體情況相結(jié)合完成了本設(shè)計。本設(shè)計的主要成果是完成了這次凝汽式火力發(fā)電廠一次部分設(shè)計的設(shè)計說明書和發(fā)電廠電氣主接線圖;

2、而且畫圖方面涉及到使用AUTOCAD畫圖工具，這對于鍛煉自身也是很有幫助的。 關(guān)鍵詞 凝汽式火電站，電氣主接線，電氣設(shè)備選擇ABSTRACTThis is a design for a condensing steam thermal power station. The task of this design is to: identify the main wiring, the plant electrical wiring, main transformer, short circuit current calculation, the voltage level of electri

3、cal switches, bus and transformer, configuration relay protection, automatic device and design, design of lightning protection and grounding scheme. The main purpose of this design is to consolidate what have learned experiences to fully understand and master the power plant electrical aspects of th

4、e design content and design ideas. I complete the design by reference thereto textbooks and academic papers, as well as network resources, asking for the instructor, and finally combined with the specific circumstances of the design and completion of the design. The main results of the design is com

5、pleting this condensing steam coal-fired power plants of the design of the design specification and the main power plant electrical wiring diagram; drawing relates to the use of AutoCAD drawing tool, which is also helpful for the exercise itself.Keywords Condensing coal-fired stations，main electrica

6、l connection，Electric equipment selectionII目 錄摘 要IABSTRACTII目 錄i1 引 言12 電氣主接線22.1 對原始資料的分析22.2 主接線方案的擬定22.2.1 方案擬定的依據(jù)22.2.2 各電壓等級接線形式的擬定32.2.3 主接線方案的比較與選擇52.2.4 主接線最終方案的確定62.3 主變壓器的選擇72.3.1 變壓器容量和臺數(shù)的確定原則72.3.2 主變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇原則82.3.3 變壓器的選擇與計算92.3.4 發(fā)電機的選擇與計算93 廠用電設(shè)計103.1 廠用電負荷分類103.2 廠用電接線設(shè)計原則103.3 廠用

7、電電壓等級和廠用變壓器選擇113.5 廠用電電源引接方式及廠用電接線形式確定113.5.1 廠用電電源引接方式113.5.2 廠用電接線形式確定114 短路電流的計算134.1 短路電流計算的目的134.2短路電流計算的一般規(guī)定134.3 短路電流的計算過程145 導體和電氣設(shè)備的選擇185.1 導體和電氣設(shè)備選擇的一般原則185.2 輸電導線的選擇與校驗185.2.1 鋼廠195.2.2 紙廠195.2.3 車站及城關(guān)195.2.4 導線電壓損耗校驗205.3 電氣元件的選擇205.3.1 高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇與校驗205.3.2 電流，電壓互感器選擇與校驗245.4 母線的選擇305

8、.4.1 母線型式的選擇305.4.2 導體截面的選擇316 發(fā)電廠防雷保護及接地保護336.1 雷電過電壓的形成與危害336.2 電氣裝置的防雷保護336.3 發(fā)電廠接地保護347 主系統(tǒng)繼電保護配置及整定377.1 變壓器繼電保護配置377.1.1 電力變壓器過電流保護377.1.2 電力變壓器低壓側(cè)單相短路保護387.1.3 電力變壓器差動保護397.1.4 電力變壓器瓦斯保護417.2 發(fā)電機繼電保護配置41結(jié) 論43參 考 文 獻44附錄A45致 謝46481 引 言這是我第一次從事電氣設(shè)計工作，而且我大學本科畢業(yè)也會從事變電站設(shè)計的工作，因此這次畢業(yè)設(shè)計我是選對了題目;據(jù)我所知，電

9、氣設(shè)計是一項非常復(fù)雜的，綜合性很強的工作，我們要同時考慮很多復(fù)雜的因素。老師給我們講過發(fā)電廠電氣部分里面關(guān)于電氣一次部分設(shè)計的關(guān)鍵步驟和需要注意的問題，這在很大程度上給我提供了方向，讓我知道了開始該做什么，然后做什么?？傮w說來，我們需要首先對原始資料進行分析，確定主接線方案，然后選擇主變，廠用電接線方案設(shè)計以及廠用變壓器的選擇，短路電流計算，各個電壓等級的開關(guān)器件選擇，10kV出線的導線截面以及回路數(shù)確定，最后就是防雷接地和配置繼電保護。其中短路電流計算在本設(shè)計中是在發(fā)電機和變壓器的選擇之后進行的、并且會影響到后續(xù)電氣設(shè)備的選擇，在整個設(shè)計中起著樞紐的作用。在設(shè)計電氣部分時候還要注意工程建設(shè)投

10、資費用和建成之后運行的可靠性以及整體經(jīng)濟效益。應(yīng)用科學技術(shù)，包括了技術(shù)、科學、經(jīng)濟和方針政策等等各個方面的內(nèi)容。而畢業(yè)設(shè)計就是將大學四年里面學到的知識和這門學科結(jié)合起來，進行一次理論上的實踐。我是一個學習認真踏實的學生，即使來到了被稱作象牙塔的大學校園里，本應(yīng)該好好體驗大學生活，全面鍛煉自己，可是因為自己性格的原因，我還是把學習放在的第一的位置，平時就少了很多鍛煉自己其他能力的機會。不過，及時自己學習再好，也是和實際脫節(jié)的，學校學習的東西始終是落后的，過時的，比如作為電氣專業(yè)的學生，我們只是系統(tǒng)的學習過發(fā)電廠電氣部分、工廠供電、電力系統(tǒng)分析、電路、高電壓技術(shù)和電力系統(tǒng)自動裝置這些專業(yè)課程，并沒

11、有實際工作的經(jīng)歷，因此以后出身社會也免不了重新學習的命運。不過畢業(yè)設(shè)計正是對理論到實踐的一次飛躍，我一定會重視這次畢業(yè)設(shè)計，盡力完成好這項任務(wù)。對于本設(shè)計中出現(xiàn)的專業(yè)術(shù)語可能不精確，個人能力有限，如果出現(xiàn)各種不嚴謹?shù)牡胤?，還請指導老師和同學批評指正！2 電氣主接線電氣主接線是發(fā)電廠、變電站電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié);電氣主接線又稱為電氣一次主接線，它是將電氣設(shè)備以規(guī)定的圖形和文字符號，按電能生產(chǎn)，傳輸、分配順序及相關(guān)要求繪制的單相接線圖，主接線代表了發(fā)電廠或變電站高電壓、大電流的電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分;它直接影響電力生產(chǎn)運行的可靠性、靈活性，同時

12、對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式等諸多方面都有決定性的關(guān)系;因此，主接線設(shè)計必須經(jīng)過技術(shù)與經(jīng)濟的充分論證比較，綜合考慮各個方面的影響因素，最終得到實際工程確認的最佳方案。2.1 對原始資料的分析該設(shè)計電廠是小型凝汽式火力發(fā)電廠，容量為2*12+2*12=74MW，占電力系統(tǒng)總?cè)萘?4/（425+225+74）100%=33%，因此超過了電力系統(tǒng)檢修備用容量8%15%和事故備用容量10%的限額，說明該廠在未來電力系統(tǒng)中的作用和地位至關(guān)重要，并且年利用小時數(shù)為7000h，遠遠大于電力系統(tǒng)發(fā)電機組的平均最大負荷利用小時數(shù)（如2006年我國電力系統(tǒng)發(fā)電機組年最大負荷利用小時數(shù)

13、為5221h）。該廠為火電廠，在電力系統(tǒng)中將主要承擔基荷，從而該廠主接線設(shè)計務(wù)必著重考慮其可靠性。從負荷特點及電壓等級可知，10kV電壓母線的地方負荷容量不大，共有8回架空線（因為10kV負荷和類負荷占很大比例，為保證供電可靠性，每種負荷都采用雙回線供電），電壓等級與12MW發(fā)電機的機端電壓相等。25MW發(fā)電機是二期工程，機端電壓仍為10.5kV，擬采發(fā)變單元接線，不設(shè)發(fā)電機出口斷路器，有利于節(jié)省投資及簡化配電裝置布置;110kV電壓等級出線回路數(shù)為2回，接入遠方系統(tǒng)。2.2 主接線方案的擬定2.2.1 方案擬定的依據(jù)電氣主接線設(shè)計的基本要求，總體說來有可靠性、靈活性和經(jīng)濟性三方面。可靠性可靠

14、安全是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，最基本的要求是保證供電可靠;停電不僅使發(fā)電廠造成損失，而且對于國民經(jīng)濟各部門帶來的損失將更加嚴重，在經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)，故障停電的經(jīng)濟損失是實時電價的十倍，乃至上百倍，至于導致人身傷亡，設(shè)備損壞，產(chǎn)品報廢，城市生活混亂等經(jīng)濟損失和社會影響更加難以估量;因此，主接線的接線形式必須保證供電可靠。電氣主接線的可靠性不是絕對的，同樣形式的主接線對某些發(fā)電廠和變電站來說是可靠的，但是對于另外一些發(fā)電廠和變電站來說不一定能夠滿足要求，所以，在分析電氣主接線的可靠性時，要考慮發(fā)電廠和變電站在系統(tǒng)中的地位和作用，用戶的負荷性質(zhì)和類別，設(shè)備制造水平及運行經(jīng)驗等諸多因素。1) 發(fā)電廠或發(fā)電站

15、在電力系統(tǒng)中的地位和作用中小型發(fā)電廠的主接線沒必要為追求過高的可靠性而采取復(fù)雜的接線形式，在與電力系統(tǒng)的接入方式上可采用單回線弱聯(lián)系接入方式。然而，中小型發(fā)電廠和變電站一般都靠近負荷中心，對常有的610kV電壓級的近區(qū)負荷，采用供電可靠性較高的母線接線形式，以便適應(yīng)近區(qū)各負荷對供電可靠性的要求。2) 負荷性質(zhì)和類別負荷按性質(zhì)分為類，類，類。擔任基荷的發(fā)電廠設(shè)備利用率較高，年利用小時數(shù)在5000h以上主要供應(yīng)，類負荷用電，必須采用供電較為可靠的接線方式，且保證有兩路電源供電。3) 設(shè)備制造水平主接線的可靠性在很大程度上取決于設(shè)備的可靠程度，采用可靠性更好的電氣設(shè)備可以簡化接線。4) 長期運行經(jīng)驗

16、主接線可靠性與運行管理水平和運行值班人員的素質(zhì)等因素有密切關(guān)系，衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。靈活性主要包括操作的方便性、調(diào)度的方便性和擴建的方便性。經(jīng)濟性在設(shè)計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間;通常設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的基礎(chǔ)上做到經(jīng)濟合理，經(jīng)濟性主要體現(xiàn)在:節(jié)省一次投資，占地面積少，電能損耗少等各個方面。2.2.2 各電壓等級接線形式的擬定根據(jù)對原始資料分析，現(xiàn)將各電壓等級可能采用的較佳方案列出，進而以優(yōu)化組合方式組成最佳可比方案。10kV電壓等級由原始資料可以知道，10kV母線上有鋼廠、紙廠、車站、城關(guān)四種負荷，總負荷17MW。并且負荷中含有較大比例的級、 級負荷，所

17、以為滿足供電可靠性必須采取雙回線路供電，因此總共出線八回。第一期的兩臺12MW機組以單元接線方式接入10kV母線。擬定單母線分段或雙母線接線兩種接線方式。110kV電壓等級110kV一方面接收10kV母線的剩余功率，另一方面直接接收第二期25MW機組的功率;第二期工程的兩臺25MW機組采用發(fā)變單元接線接入110kV母線;因為110kV母線和電網(wǎng)相聯(lián)系，為了保證供電的可靠性，110kV擬采用雙母線接線或單母線分段兩種接線方式。根據(jù)以上分析，擬采用四種主接線方案：方案一：10kV采用單母線分段接線;110kV采用單母線分段接線圖2.1 主接線簡圖1方案二：10kV采用單母線分段接線;110kV采用

18、雙母線接線圖2.2 主接線簡圖2方案三：10kV采用雙母線接線;110kV采用單母線分段接線圖2.3 主接線簡圖3方案四：10kV采用雙母線接線;110kV采用雙母線接線圖2.4 主接線簡圖42.2.3 主接線方案的比較與選擇上面給出了四種初步擬定的主接線方案，現(xiàn)在就這四種方案進行比較和選擇最后得到最佳方案，具體比較如下：10kV1）可靠性單母線分段接線有比較高的供電可靠性。對于本設(shè)計而言，10kV母線如果采用單母線分段接線，每段母線各由一個電源供電，當一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，從一定程度上保證了供電可靠性;而且從資料上可以了解到，單母線分段接線

19、適用于小容量發(fā)電廠的發(fā)電機電壓配電裝置，一般每段母線上所接發(fā)電容量為12MW左右，每段母線上出線不多于5回，這正好和本設(shè)計原始資料吻合。雙母線接線擁有比單母線分段更高的供電可靠性。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致使供電中斷;一段母線故障時，能夠迅速恢復(fù)供電，檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時，只需要斷開次隔離開關(guān)所屬的一條電路和與此隔離開關(guān)相連的改組母線，其他電路均可以通過另一組母線繼續(xù)運行。對于本設(shè)計而言，因為10kV負荷出線都通過兩回出線，已經(jīng)能夠保證供電可靠性要求，因此10kV在可靠性方面選擇單母線分段接線。2）靈活性單母線分段接線和雙母線接線都有很好的靈活性要求，能

20、夠在一段母線或者一組母線故障時，靈活的將故障段隔離或者把全部電源和線路倒換到備用母線上。對于雙母線接線，擴建方便，它能夠向雙母線左右任何方向擴建，均不會影響兩組母線的電源和負荷自由組合分配，在施工中也不會造成原有回路停電。但是，對于本設(shè)計實際情況來看，待建火電廠周圍已經(jīng)有火電廠和水電廠對電網(wǎng)供電，因此本身擴建可能性很小，所以10kV在靈活性方面選擇單母線分段接線已經(jīng)滿足要求。3）經(jīng)濟性在滿足可靠性和靈活性的同時，確定主接線方案還要考慮經(jīng)濟性問題，對于本設(shè)計10kV主接線方案，單母線分段接線和雙母線接線相比較更加經(jīng)濟，投資更少。綜上所述，10kV母線選擇單母線分段接線方式，因此排除方案三和方案四

21、，保留方案一和方案二。110kV前面已經(jīng)提到本設(shè)計中110kV母線是和電網(wǎng)相連，為了進一步提高供電可靠性和調(diào)度靈敏性，避免不必要的停電造成的損失，這里選擇雙母線接線更能滿足要求。2.2.4 主接線最終方案的確定通過定性分析和可靠性靈活性及經(jīng)濟性比較，在技術(shù)上方案二明顯更加占優(yōu)勢，因此選擇方案二，即：10kV采用單母線分段接線;110kV采用雙母線接線。圖2.5 主接線簡圖2.3 主變壓器的選擇2.3.1 變壓器容量和臺數(shù)的確定原則單元接線的主變壓器單元接線的主變?nèi)萘繎?yīng)按下列條件的較大者選擇:1) 發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%的裕量。2) 按發(fā)電機的最大連續(xù)容量，扣除一臺廠

22、用變壓器的計算負荷和變壓器繞組平均溫升在標準環(huán)境溫度或冷卻水溫度不超過65攝氏度的條件下選擇。具有發(fā)電機電壓母線接線的主變壓器當發(fā)電機全部投入運行時，在滿足發(fā)電機電壓供電的日最小負荷，并扣除廠用負荷后，主變壓器應(yīng)能將發(fā)電機母線上的剩余功率送入系統(tǒng)。當接在發(fā)電機母線電壓母線上最大一臺機組檢修或者因供熱機組如何變動而需限制本廠輸出功率是，主變應(yīng)能從系統(tǒng)倒送功率。發(fā)電機電壓母線上接有2臺或者以上的主變時，當其中容量最大的一臺因故退出運行時候，其他主變應(yīng)能輸送母線剩余功率的70%以上。具有發(fā)電機電壓母線的發(fā)電廠，在發(fā)電機電壓母線上通常都是接入60MW及以下的中小型熱電機組，按照“以熱定電”的方式運行;

23、堅持自發(fā)自用原則，嚴格限制上網(wǎng)電量;為確保對發(fā)電機電壓上的負荷供電可靠性，接于發(fā)電機電壓母線上的主變壓器不應(yīng)少于2臺，其容量處滿足上述幾點要求，還應(yīng)當考慮不少于五年負荷的逐年發(fā)展。變壓器臺數(shù)的確定根據(jù)以上的分析得出，本廠總共需要4臺主變壓器;每臺主變和發(fā)電機構(gòu)成單元接線，同時12MW機組出線有機端母線，主變分別接在分段母線的各段上。2.3.2 主變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇原則相數(shù)根據(jù)書本上介紹，300MW及以下機組單元接線的主變和330kV及以下電力系統(tǒng)中，一般都是選三相變壓器;但是，由于變壓器的制造條件和運輸條件限制，特別是大型變壓器需要考察其運輸可能性;若受到限制時候，則可選擇單相變壓器。繞組

24、數(shù)與結(jié)構(gòu)電力變壓器按其每相繞組數(shù)分為雙繞組，三繞組或更多繞組。機組容量為125MW及以下的發(fā)電廠多采用三繞組變壓器，但是三繞組變壓器的每個繞組的通過容量應(yīng)達到該變壓器額定容量的15%及以上，否則繞組未能充分利用，反而不如選擇兩臺雙繞組變壓器在經(jīng)濟上更加合理。繞組聯(lián)接組號在發(fā)電廠和變電站中，一般考慮系統(tǒng)或機組的同步并列要求以及限制三次諧波對電流的影響等因素，主變壓器聯(lián)接組號一般都選用YNd11常規(guī)接線。阻抗和調(diào)壓方式對于雙繞組變壓器，一般按標準規(guī)定值選擇，對于三繞組普通型和自耦變壓器各側(cè)繞組，按用途即升壓型或降壓型確定。對于220kV及以上的降壓變壓器，僅在電網(wǎng)電壓有較大變化的情況時候使用有載調(diào)

25、壓，一般均采用無激勵調(diào)壓;110kV及以下變壓器應(yīng)至少有一級電壓的變壓器采用有載調(diào)壓。冷卻方法油浸式電力變壓器的冷卻方法隨其型式和容量不同而不同，一般有自然風冷卻、強迫風冷卻、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)風冷卻、強迫油循環(huán)導向冷卻。中小型變壓器通常采用依靠裝在變壓器油箱上的片狀或管型輻射式冷卻器及電風扇的自然風冷卻劑強迫風冷卻方式散發(fā)熱量。本設(shè)計主變壓器的型式和結(jié)構(gòu)的確定表2.4 變壓器型式和結(jié)構(gòu)相數(shù)繞組數(shù)聯(lián)接組號調(diào)壓方式冷卻方法三相雙繞組YNd11無載調(diào)壓自然風冷卻2.3.3 變壓器的選擇與計算根據(jù)上面知道了本設(shè)計總共涉及到到四臺主變，他們的容量分別為：12MW機組 式（2.1） 式（2.2

26、）因此待選12MW機組的變壓器容量選擇為16MWA。25MW機組 式（2.3）因此待選25MW機組的變壓器容量選擇為31.5MWA。經(jīng)過綜合考慮，主變壓器的型號選為和，具體參數(shù)如表2.5所示：表2.5 所選變壓器型號及參數(shù)表變壓器型號額定容量(kVA)額定電壓(kV)空載電流(%)連接組別高壓中/低壓主 變T-1,23150011010.50.6YNd11主 變T-3,41600011010.50.67YNd112.3.4 發(fā)電機的選擇與計算根據(jù)本設(shè)計的要求，發(fā)電機選用汽輪機，同時選用一臺容量最大的事故備用電源G5，具體型號如表2.6所示：表2.6 發(fā)電機以及事故備用電源選擇發(fā)電機型 號額定電

27、壓(kV)額定容量(MW)同步電抗（）功率因數(shù)G-1、G-2QF2-12-210.5120.2320.8G-3、G-4QF2-25-210.5250.2160.8G-5QF2-25-210.5250.2160.83 廠用電設(shè)計發(fā)電廠在啟動、運轉(zhuǎn)、停役、檢修過程中，有大量以電動機拖動的機械設(shè)備，用以保證機組的主要設(shè)備（如鍋爐、汽輪機或水輪機、發(fā)電機等）和輸煤、碎煤、除灰、除塵及水處理的正常運行;這些電動機以及全廠的運行、操作、試驗、檢修、照明等用電設(shè)備都屬于廠用負荷，總的耗電量，統(tǒng)稱為廠用電。3.1 廠用電負荷分類I類負荷凡是屬于短時停電會造成主輔設(shè)備損壞、危及人身安全、主機停運及出力下降的廠用

28、負荷，都屬于I類負荷。如火電廠的給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、引風機、送風機、給粉機等以及水電廠的調(diào)速器、壓油泵、潤滑油泵等。通常它們都設(shè)有兩套設(shè)備互為備用，分別接到兩個獨立電源的母線上，當一個電源斷網(wǎng)后，另一個電源就立即自動投入。II類負荷允許短時停電，不造成生產(chǎn)紊亂，但較長時間停電有可能損壞設(shè)備或影響機組正常運轉(zhuǎn)的廠用負荷。如火電廠的工業(yè)水泵、疏水泵、灰漿泵、輸煤設(shè)備和化學水處理泵等，以及水電廠中大部分廠用電動機。一般它們均應(yīng)由兩段母線供電，并采用手動切換。III類負荷較長時間停電，不會直接影響生產(chǎn)，僅造成生產(chǎn)上不方便的廠用負荷。如試驗室、修配廠、油處理室的負荷等，通常它們由一個電源供電，但

29、是在大型發(fā)電廠也常采用兩路電源供電。不停電負荷，直流保安負荷，交流保安負荷。3.2 廠用電接線設(shè)計原則廠用電接線應(yīng)保證對廠用負荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機安全運轉(zhuǎn)。接線應(yīng)能靈活地適應(yīng)正常，事故、檢修等各種運行方式的要求。廠用電源的對應(yīng)供電性，本機、爐的廠用負荷由本機組供電。設(shè)計時還應(yīng)適當注意其經(jīng)濟性和發(fā)展的可能性，并積極慎重地采用新技術(shù)、新設(shè)備，使廠用電接線具有可行性和先進性。應(yīng)對廠用電的電壓等級，中性點接地方式，廠用電源及引線和廠用電接線形式等問題進行分析和論證。3.3 廠用電電壓等級和廠用變壓器選擇本電站是小型火電站，沒有重型的電氣設(shè)備。在我國，一般的小火電站的廠用電電壓等級為380/2

30、20V三相四線制中性點直接接地系統(tǒng)。發(fā)電機組容量在60MW及以下，發(fā)電機電壓為10.5kV，所以高壓廠采用3kV作為高壓廠用電壓。廠用變壓器選擇1) 額定電壓廠用變壓器的額定電壓應(yīng)根據(jù)廠用電系統(tǒng)的電壓等級和電源引接處的電壓確定，變壓器一二次額定電壓必須與引接電源電壓和廠用網(wǎng)絡(luò)電壓相一致。2) 工作變壓器臺數(shù)和型式工作變壓器的臺數(shù)和型號主要與高壓廠用母線的段數(shù)有關(guān)，而母線的段數(shù)又與高壓廠用母線的電壓等級有關(guān)。當只有6kV或10kV一種電壓等級時候，一般分2段，高壓廠用變壓器可選用一臺全容量的低壓繞組分裂繞組變壓器，兩個分裂繞組支路分別供2段母線。3) 廠用變壓器容量廠用變壓器的容量必須滿足廠用電

31、機械從電源獲得足夠的功率，因此，對高壓廠用工作變壓器的容量應(yīng)按高壓廠用計算負荷的110%與低壓廠用計算負荷之和選擇，而低壓廠用工作變壓器的容量應(yīng)留有10%左右的裕度。4) 廠用變壓器的計算與確定通過對各種原則的分析，得出廠用變壓器的選擇如下：12MW和25MW機組廠用變壓器容量： 式（3.1） 式（3.2）經(jīng)過綜合考慮，廠用變壓器的型號為SFF7-2000/10，和SFF7-4000/10。具體參數(shù)表3.1所示：3.5 廠用電電源引接方式及廠用電接線形式確定3.5.1 廠用電電源引接方式對于發(fā)電單元接線形式，廠用電源從變壓器低壓側(cè)引出。當主接線具有發(fā)電機機壓母線時候，廠用電源直接從母線上引接。

32、3.5.2 廠用電接線形式確定表3.1 所選廠用變壓器型號及參數(shù)表變壓器型號額定容量(kVA)額定電壓(kV)空載電流(%)聯(lián)結(jié)組別高壓中/低壓廠用變T-1,2SFF7-2000/102000100.3-YNd11廠用變T-3,4SFF7-4000/104000100.3-YNd11發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)接線通常都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。在采用母線管理制的中小型發(fā)電廠中，往往機爐數(shù)量不對應(yīng)，為了保證廠用電系統(tǒng)的供電可靠性和經(jīng)濟性，高壓廠用母線均采取“按鍋爐分段“的原則。所以本設(shè)計，廠用電接線選擇單母線分段，高壓廠電壓等級為3kV。圖3.1 3kV高壓廠用電接線圖4

33、短路電流的計算4.1 短路電流計算的目的在發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)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： 在選擇電氣主接線時，需要比較各種接線方案，或者確定某一接線是否需要采用限制短路電流的措施，均需進行必要的短路電流計算。 在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線相間和相對地安全距離。 在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障狀況下都能安全、可靠的工作。同時又力求節(jié)約資金，這就需要按短路情況進行全面校驗。選擇繼電保護方式和進行整定計算，要以各種短路時的短路電流為依據(jù)。 對于接地裝置的設(shè)計，同樣需用短路電流。 4.2短路電流計算的一般規(guī)定4.2.1

34、基本假定： 正常工作時，三項系統(tǒng)對稱運行。所有電流的電動勢相位角相同。電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行。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，元件的電阻都略去不計。不考慮短路點的電流阻抗和變壓器的勵磁電流。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。輸電線路的電容略去不計。4.2.2 一般規(guī)定 驗算導體的電器動穩(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)遠景的發(fā)展計劃。選擇導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。選擇導體和電器時，對不帶電抗回路的計算短路點，應(yīng)

35、選擇在正常接線方式時短路電流最大地點。導體和電器的動穩(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。4.3 短路電流的計算過程本設(shè)計由于對稱性，選擇三個短路點，分別為10kV母線處，110kV母線處，25MW發(fā)電機和變壓器之間，。 式（4.1）短路等效電路圖如圖4.1所示:圖 4.1 短路等效電路圖計算過程： 短路時化簡電路圖：圖 4.2 電路簡化圖圖 4.3 電路簡化圖圖 4.4 短路點d1電路簡化圖短路等效阻抗標幺值：;短路電流的標幺值：I*f1=10.2;有名值：If1=If1*= =5.12kA;沖擊電流：ish1=1.8*If1=13.03kA;全電流最大有效值：I sh1=1

36、.52I f1 =7.78kA。短路時化簡電路圖圖 4.5 短路點d2電路簡化圖短路等效阻抗標幺值： ;短路電流的標幺值：I*f2=3.58;有名值：If2= I*f2= =19.68kA;沖擊電流：ish2=1.8* If2=;全電流最大有效值：I sh2=1.52 If2 =。d短路時圖 4.6 短路點d3電路簡化圖短路等效阻抗標幺值： ;短路電流的標幺值：I*f3=3.70;有名值：If3= I*f3= =20.34kA;沖擊電流：ish2=1.8* If3=;全電流最大有效值：I sh3=1.52 If3 =。短路計算結(jié)果如表4.1所示：表4-1 短路計算結(jié)果短路點基準電壓(kV)起始

37、暫態(tài)電流(kA)沖擊電流(kA)全電流最大有效值I(kA)d11105.1213.037.78d210.519.6850.105.44d310.520.3451.785.62 5 導體和電氣設(shè)備的選擇正確選擇電氣設(shè)備是電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。導體和電器的選擇設(shè)計，也要做到經(jīng)濟合理，技術(shù)先進，運行方便，安全可靠和適當?shù)牧粲邪l(fā)展余地，執(zhí)行國家有關(guān)技術(shù)政策。電氣設(shè)備要可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗動、熱穩(wěn)定性。本設(shè)計，電氣設(shè)備選擇包括隔離開關(guān)，電流電壓互感器，斷路器，導線的選擇。5.1 導體和電氣設(shè)備選擇的一般原則按環(huán)境條件選擇電氣設(shè)備。根據(jù)電氣

38、裝置所處的位置（戶內(nèi)或戶外）、使用環(huán)境和工作條件，選擇電氣設(shè)備的型號;在選擇電氣設(shè)備時，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓不低于裝置地點電網(wǎng)電壓的條件選擇，即 式（5.1）電氣設(shè)備的額定電流是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長期允許電流;應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流，即; 式（5.2） 按短路條件校驗電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定;為了保證電氣設(shè)備在短路故障時不致?lián)p壞，就必須按最大可能的短路電流校驗電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定，即，; 式（5.3） 開關(guān)電器斷流能力的校驗;斷路器和熔斷器等電氣設(shè)備負擔著切斷短路電流的任務(wù)，通過最大短路電流時必須可靠切斷，包括開斷電流和短路關(guān)合電流的校驗。

39、即，。 式（5.4）5.2 輸電導線的選擇與校驗待建火電廠的本地負荷主要由10kV母線負責，由原始資料可以知道I和II級負荷占用比例較大，為保證供電可靠性，所有負荷采取雙回線路供電，而且導線選擇鋼芯鋁絞線LGJ。5.2.1 鋼廠鋼廠負荷為6MW，所以每回承擔3MW;計算電流：;查文獻2有關(guān)資料,可以知道經(jīng)濟電流密度;經(jīng)濟截面：;則選標準截面為240;選取的導線為：。校驗發(fā)熱條件滿足發(fā)熱條件。校驗機械強度又10kV架空LGJ最小截面，滿足要求。5.2.2 紙廠紙廠負荷為5MW，所以每回承擔2.5MW;計算電流：;查文獻2,可以知道經(jīng)濟電流密度;經(jīng)濟截面：;則選標準截面為185;選取的導線為：。校

40、驗發(fā)熱條件滿足發(fā)熱條件。校驗機械強度又知道了10kV架空LGJ最小截面，滿足要求。5.2.3 車站及城關(guān)紙廠負荷為3MW，所以每回承擔1.5MW;計算電流：查文獻2有關(guān)資料,可以知道經(jīng)濟電流密度經(jīng)濟截面：則選標準截面為95選取的導線為：校驗發(fā)熱條件：滿足發(fā)熱條件。校驗機械強度又知道了10kV架空LGJ最小截面，滿足要求。5.2.4 導線電壓損耗校驗對于鋼廠的LGJ-240，;又導線截面為240，那么;則電壓損耗為：;滿足要求。同理可驗證紙廠和車站城關(guān)的電壓損耗百分比分別為2.38%和2.93%以及1.96%，都滿足要求。現(xiàn)在給出10kV母線出線導線的選擇結(jié)果如表5.1所示：表5.1 10kV出

41、線導線選擇項目負荷導線型號計算截面(）標準截面（）發(fā)熱校驗機械強度校驗（最小截面）電壓損耗計算電流（A）最大允許電流（A）鋼廠LGJ-240229240206.2655251.617%紙廠LGJ-185190.9185171.8515252.38%車站和城關(guān)LGJ-9589.6595103335252.93%和1.96%5.3 電氣元件的選擇5.3.1 高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇與校驗12MW機組機端斷路器，分段斷路器以及回路隔離開關(guān)發(fā)電機出口長時最大工作電流為：;根據(jù)發(fā)電機回路的、及斷路器安裝在屋內(nèi)的要求查文獻2,選擇;QF：/1000,QS：GN6-10/1000;經(jīng)校驗，所選結(jié)果如表5.

42、2所示。25MW機組機端隔離開關(guān)P=25MW, =10.5kV,cos=0.8, 表5.2 12MW機端QF與QS計算數(shù)據(jù)/1000GN6-10/100010kV10kV10kV866A1000A1000A19.68KA31.5KA-50.10KA80KA-31.5*231.5*450.10KA80KA80KA查文獻2有關(guān)資料,選擇Qs：GN2-10/2000經(jīng)校驗，所選結(jié)果如下表：表5.3 25MW機端QS計算數(shù)據(jù)GN2-10/200010kV10kV1804A2000A51*551.78KA85KA10kV本地負荷出線斷路器和隔離開關(guān)1)鋼廠有功負荷P=3000KW;額定電壓：=10.5k

43、V;Cos=0.8;查文獻2有關(guān)資料,選擇QF：/1000 （因為/630經(jīng)檢驗不合格）;QS：GN-6-10/600。2)紙廠有功負荷：P=2500KW;額定電壓：=10.5kV;Cos=0.8;查文獻2有關(guān)資料,選擇QF：/1000;QS：GN-6-10/600。3)車站和城關(guān)有功負荷：p=1500KW;額定電壓：=10.5kV;Cos=0.8;查文獻2有關(guān)資料,選擇QF：/1000 ;QS：GN-6-10/600;校驗，因為同為10kV母線短路點，所以只需要校驗正常工作最大電流最大的鋼廠，其他紙廠和車站城關(guān)自然滿足條件，現(xiàn)在校驗結(jié)果如表5.4所示：表5.4 10kV母線負荷出線斷路器與隔

44、離開關(guān)計算數(shù)據(jù)SN10-10/1000GN6-10/60010kV10kV10kV216.5A1000A600A19.68KA31.5KA-50.10KA80KA-31.5*220*450.10KA80KA52KAT3，T4主變低壓側(cè)斷路器和隔離開關(guān)有功負荷;額定電壓：=10.5Kv;Cos=0.8;查文獻2有關(guān)資料,選擇QF：/1000;QS：GN6-10/1000;現(xiàn)在校驗如表5.5所示：表5.5 T3，T4主變低壓側(cè)隔離開關(guān)計算數(shù)據(jù)/1000GN6-10/100010kV10kV10kV864.5A1000A1000A19.6831.5KA50.10KA80KA31.5*231.5*45

45、0.10KA80KA80KAT1，T2主變出口斷路器和隔離開關(guān)有功負荷;額定電壓：=110kV;Cos=0.8;查文獻2有關(guān)資料,選擇QF：SW4-110/1000;QS：GW4-110D/1000-80;現(xiàn)在校驗結(jié)果如表5.6所示：T3，T4主變出口斷路器和隔離開關(guān)有功負荷;額定電壓：=110kV;Cos=0.8;查文獻2有關(guān)資料,選擇QF：SW4-110/1000;QS:GW4-110D/1000-80;現(xiàn)在校驗結(jié)果如表5.7所示：表5.6 T1，T2主變出口斷路器和隔離開關(guān)計算數(shù)據(jù)SW4-110/1000GW4-110D/1000-80110kV110kV110kV170.5A1000A

46、1000A5.12KA18.4KA-13.03KA55KA-21*521.5*513.03KA55KA80KA表5.7 T3，T4主變出口斷路器和隔離開關(guān)計算數(shù)據(jù)SW4-110/1000GW4-110D/1000-80110kV110kV110kV82.5A1000A1000A5.12KA18.4KA-13.03KA55KA21*521.5*513.03KA55KA80KA110kV母線出線隔離開關(guān)，斷路器以及母聯(lián)斷路器和回路隔離開關(guān)有功負荷;額定電壓：=110kV;Cos=0.8;查文獻2有關(guān)資料,選擇QF:SW4-110/1000; QS: GW4-110D/1000-80;現(xiàn)在校驗結(jié)果如

47、表5.8所示：5.3.2 電流，電壓互感器選擇與校驗電流互感器種類和型式選擇320kV屋內(nèi)配電裝置的電流互感器應(yīng)采用瓷絕緣或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu);35kV及以上配電裝置宜采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器;有條件安裝于斷路器或變壓器瓷套管內(nèi)，且準確級滿足要求時，應(yīng)采用價廉、動熱穩(wěn)定性好的套管式電流互感器。當一次電流較小（400A及以下）時宜優(yōu)先采用一次繞組為多匝式，以提高準確度;220kV及以上電壓等級或采用微機監(jiān)控系統(tǒng)時，二次額定電流宜采用1A，而強電系統(tǒng)均采用5A。因此本設(shè)計中，10kV側(cè)選擇瓷絕緣或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu);110kV側(cè)選擇油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器;二次額定電流選擇

48、5A。表5.8 110kV母線出線QS，QF以及母聯(lián)QF和回路QS計算數(shù)據(jù)SW4-110/1000GW4-110D/1000-80110kV110kV110kV506A1000A1000A5.12KA18.4KA-13.03KA55KA-21*521.5*513.03KA55KA80KA1）一次回路額定電壓的電流選擇一次回路額定電壓和額定電流應(yīng)滿足：， 式（5.5）測量用電流互感器的一次額定電流不應(yīng)低于回路正常最大負荷電流，且應(yīng)盡可能比電路中的正常電流大1/3左右，以保證測量儀表在正常工作時，指示刻度標尺的3/4是最佳位置，并且過負荷時候能夠有適當指示。2）準確級和額定容量的選擇為了保證測量儀

49、表的準確級，互感器的準確級不得低于所供測量儀表的準確級;對測量精確度要求較高的大容量發(fā)電機和變壓器、系統(tǒng)干線，發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)電量，電網(wǎng)或供電企業(yè)之間的電量交換的關(guān)口計量點，宜用0.2級;裝于重要回路（中小型發(fā)電機和變壓器，調(diào)相機，廠用饋線，有收費電能計量的出線等）中的互感器，準確級應(yīng)采用0.20.5級;對供運行監(jiān)視，100MW及以下發(fā)電機組的廠用電，較小用電負荷以及供電企業(yè)內(nèi)部考核經(jīng)濟指標分析的電能表和控制盤上儀表，其電流互感器應(yīng)為0.51。3）動熱穩(wěn)定校驗a，熱穩(wěn)定校驗：只對本身帶有一次回路導體的電流互感器進行熱穩(wěn)定校驗，電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過的穩(wěn)定電流或一次額定電流的倍數(shù)來表示

50、，熱穩(wěn)定校驗式： 式（5.6）b，動穩(wěn)定校驗：包括同一相的電流相互作用產(chǎn)生的內(nèi)部電動機校驗，以及不同相的電流相互作用產(chǎn)生的外部點動力校驗。顯然，多匝式一次繞組主要經(jīng)受內(nèi)部點動力;單匝式一次繞組不存在內(nèi)部點動力，則電動力穩(wěn)定性為外部點動力決定。內(nèi)部動穩(wěn)定校驗式： 式（5.7）其中，、分別為電流互感器的動穩(wěn)定電流及動穩(wěn)定電流倍數(shù)，由制造廠提供。外部動穩(wěn)定校驗式： 式（5.8） 其中，為作用于電流互感器瓷帽端部的允許力，由制造廠提供;L為電流互感器出線端至最近一個母線支柱絕緣子之間的跨距;a為相間距離;0.5為系數(shù)，表示互感器瓷套端部承受該跨上電動力一半。4）選擇結(jié)果如下：a.12MW發(fā)電機側(cè)電流互感器額定電壓：UN=UNg=10.5kV;額定電流：;選擇發(fā)電機側(cè)電流互感器的型號為：LA10，動熱穩(wěn)定倍數(shù)分別為135和75;熱穩(wěn)定校驗：;動穩(wěn)定校驗：;經(jīng)檢驗，動熱穩(wěn)定均滿足要求。b.25MW發(fā)電機側(cè)電流互感器額定電壓：UN=UNg=10.5kV;額定電流：