【正文】 運行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級、進(jìn)出線回路數(shù)、供電負(fù)荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)線路容量、電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)劃與要求等條件確定。應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì) 性的要求。 （ 2）主變壓器、發(fā)電機(jī) 變壓器連接形式的選擇 發(fā)電廠 200MW 及以上機(jī)組為發(fā)電機(jī)變壓器組接線時的主變壓器應(yīng)滿足 DL5000—2020《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定：“變壓器容量可按發(fā)電機(jī)的最大連續(xù)容量扣除一臺廠用變壓器的計算負(fù)荷和變壓器繞組的平均溫度或冷卻水溫度不超過 650C 的條件進(jìn)行選擇”。 （ 3）短路電流的計算 短路就是指不同電位的導(dǎo)電部分包括導(dǎo)電部分對地之間的低阻性短接。 短路電流計算是發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)計的主要計算項目，它涉及接線方式及設(shè)備選擇。工程要求系統(tǒng)調(diào)度或系統(tǒng)設(shè)計部門 提供接入本電廠和變電所的各級電壓的綜合阻抗值，由電氣專業(yè)負(fù)責(zé)計算。 進(jìn)行短路計算的目的是 為了減低短路的危害和縮小故障的影響范圍。 三相短路是危害最嚴(yán)重的短路形式，因此，三相短路電流是選擇和校驗電器和導(dǎo)體的基本依據(jù)。 （ 4）電氣設(shè)備的選擇 選擇并校驗斷路器、隔離開關(guān)、電抗器、電流互感器、電壓互感器、母線、電纜、避雷器等，選用設(shè)備的型號。 正確的選擇電氣設(shè)備的目的是為了事導(dǎo)體和電器無論在正常情況或故障情況下，均能安全、經(jīng)濟(jì)、合理的運行。在進(jìn)行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況、在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采取 新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。 （ 5）主變壓器繼電保護(hù)的設(shè)計 4 繼電保護(hù)是保證系統(tǒng)安全和設(shè)備可靠運行的關(guān)鍵裝置之一。當(dāng)電力系統(tǒng)和設(shè)備發(fā)生故障時，繼電保護(hù)應(yīng)準(zhǔn)確、可靠快速的切出故障，保證系統(tǒng)和設(shè)備的安全發(fā)供電，并能保證其他設(shè)備的正常繼續(xù)運行。 為防止變壓器發(fā)生各類故障和不正常運行造成的不應(yīng)有的損失以及保證電力系統(tǒng)安全連續(xù)運行，變壓器應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)。 5 2 發(fā)電廠電氣主接線 概述 電氣主接線也稱為電氣主系統(tǒng)或電氣一次接線，它是由電氣一次設(shè)備按電力生產(chǎn)的順序和功能要求連接而成的接受和分配電 能的電路，是發(fā)電廠、變電所電氣部分的主體，也是電力系統(tǒng)網(wǎng)路的重要組成部分。其反映了發(fā)電機(jī)、變壓器、線路、斷路器和隔離開關(guān)等有關(guān)電氣設(shè)備的數(shù)量、各回路中電氣設(shè)備的連接關(guān)系及發(fā)電機(jī)、變壓器與輸電線路、負(fù)荷間及怎樣的方式連接，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)運行的可靠性、靈活性和安全性，直接影響發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)備選擇，配電裝置的布置，保護(hù)與控制方式和檢修的安全與方便性。 電氣主接線的確定與驗證 電氣主接線的設(shè)計原則 電氣主接線的設(shè)計原則是：根據(jù)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經(jīng) 濟(jì)調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量、本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級、進(jìn)出線回路數(shù)、供電負(fù)荷的重要性、保證供需平衡、電力系統(tǒng)線路容量、電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)劃與要求等條件確定。應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求。 （ 1）可靠性 供電可靠性是電力生產(chǎn)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(biāo)志是： ① 斷路器檢修時，是否 影響供電。 ② 線路、斷路器、 母線檢修時，停運出線回路數(shù)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。 ③ 發(fā)電廠全部停運的可能性。 ④ 對大機(jī)組超高壓情 況下的電氣主接線，應(yīng)滿足可靠性準(zhǔn)則的要求。 （ 2）靈活性 6 ① 調(diào)度靈活，操作簡便：應(yīng)能靈活地投入某些機(jī)組、變壓器或線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調(diào)度要求。 ② 檢修安全：應(yīng)能方便地停運斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不影響電力網(wǎng)的正常運行及對用戶的供電。 （ 3）經(jīng)濟(jì)性 ① 投資省：主接線應(yīng)簡單清晰，控制、保護(hù)方式不過于復(fù)雜，適當(dāng)限制斷路器電流。 ② 占地面積?。弘姎庵鹘泳€設(shè)計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件。 ③ 電能損耗少：經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的型式、容量和臺數(shù)，避 免兩次變壓而增加電能損失。 電氣主接線的初步方案 （ 1） 主接線基本評價 1）方案 I：雙母線接線 接線圖見圖 21，雙母線接線的主要優(yōu)點如下： 供電可靠，表現(xiàn)為： 檢修任一母線時，可以利用母聯(lián)把該母線上的全部回路倒換到另一組母線上，不會中斷供電。這是在進(jìn)、出線帶負(fù)荷情況下倒換操作，俗稱“熱倒”，對各回路的母線隔離開關(guān)是“先合后拉”。 檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時，只需停該回路及與該隔離開關(guān)相連的母線。 任一母線故障時，可將所有連與該母線上的線路和電源倒換到正常母線上，使裝置迅速恢復(fù)工作。這是在故 障母線的進(jìn)、出線沒有符合的情況下倒換操作，俗稱“冷倒”，對各回路的母線隔離開關(guān)是“先拉后合”，否則故障會轉(zhuǎn)移到正常母線上。 運行方式靈活，可以采用兩組母線并列運行方式、兩組母線分裂運行方式、一組母線工作，另一組母線備用的運行方式等。 擴(kuò)建方便，可向母線的任一端擴(kuò)建。 可以完成一些特殊功能。例如，必要時，可利用母聯(lián)斷路器與系統(tǒng)并列或解列；當(dāng)某個回路需要獨立工作或進(jìn)行試驗時，可將該回路接到一組母線上進(jìn)行；當(dāng)線路需要利用短路方式融冰時，可騰出一組母線作為融冰母線，不致影響其他回路等。 7 缺點： ①變更運行方式時，都 是用各回路母線側(cè)的隔離開關(guān)進(jìn)行道閘操作，操作步驟較為復(fù)雜，容易出現(xiàn)誤操作。 ②檢修任一回路斷路器時，該回路仍需停電或短時停電。 ③任一母線故障時仍會短時停電，且影響范圍較大。 ④由于增加了大量母線隔離開關(guān)和母線長度，雙母線的配電裝置結(jié)構(gòu)較單母線而言復(fù)雜，占地面積大，投資大。 綜上，雙母線接線廣泛用于對可靠性要求較高，出現(xiàn)回路數(shù)較多的 6～ 220KV配電裝置中。 2 2 0 K V 母 線 2 高 壓 啟 動 備 用 變 1 高 壓 啟 動 備 用 變 8 高 廠 變 8 發(fā) 電 機(jī) 9 發(fā) 電 機(jī) 1 0 發(fā) 電 機(jī) 1 1 發(fā) 電 機(jī) 9 高 廠 變 1 0 高 廠 變 1 1 高 廠 變備 用出 線 I 出 線 I I出 線 I I I出 線 I V 圖 21 方案一雙母線接線 8 圖 22 方案一雙母線接線 2）方案 II：雙母線 帶旁路母線接線 雙母線帶旁路母線接線接線圖見圖 22，它是在雙母線接線基礎(chǔ)上，增設(shè)了一組旁路母線及專用旁路斷路器回路，需要利用旁路母線不停電檢修斷路器的各回路，均需裝設(shè)可接至旁路母線的旁路隔離開關(guān)。各回路除通過斷路器與兩組匯流母線連接外，還通過旁路隔離開關(guān)與旁路母線相連接。雙母線帶旁母的接線進(jìn)一步提高雙母線接線的可靠性，據(jù)我國國情，規(guī)定當(dāng) 220kv 出線在 4 回及以上、 110kV出線在 6 回及以上時候，宜采用有專用旁路斷路器的旁路母線接線。 這種接線所用電氣設(shè)備數(shù)量較多，配電裝置也較為復(fù)雜，占地面積較大，經(jīng)濟(jì)性較差，但是被廣泛用于國內(nèi)火力發(fā)電廠。 綜上介紹，雖然雙母線具有相當(dāng)?shù)目煽啃?、靈活性，可是考慮到 雙母線帶旁路母線的投資較雙母線接線要大許多，多增加多了一條母線的投資成本，以及六臺斷路器。 而雙母線接線也能滿足火電廠的 運行 的要求 ， 而且 經(jīng)濟(jì)性上前者亦優(yōu)，故方案最終確定為方案 I，雙母線接線 。 有關(guān)設(shè)計原則 （ 1）技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時，容量為 200MW 及以上的機(jī)組可采用發(fā)電機(jī) — 變壓器 — 線路組的單元接線。 8 發(fā) 電 機(jī)9 發(fā) 電 機(jī)1 高壓 啟動 / 備用 變2 高壓 啟動 / 備用 變8 高 廠 變9 高 廠 變1 0 高 廠 變1 1 高 廠 變備 用 出 線 I 出 線 I I I 出 線 I V出 線 I I2 2 0 K V1 1 發(fā) 電 機(jī)1 0 發(fā) 電 機(jī)2 2 0 K V 9 （ 2）容量為 125MW 及以下的發(fā)電機(jī)與雙繞組變壓器為單元連接時，在發(fā)電機(jī)與變壓器之間不宜裝設(shè)斷路器；發(fā)電機(jī)與三 繞組變壓器或自耦變壓器為單元連接時，在發(fā)電機(jī)與變壓器之間宜裝設(shè)斷路器和隔離開關(guān)，廠用分支線應(yīng)接在變壓器與該斷路器之間。容量為 200MW～ 300MW 的發(fā)電機(jī)與雙繞組變壓器為單元連接時，在發(fā)電機(jī)與變壓器之間不應(yīng)裝設(shè)斷路器、負(fù)荷開關(guān)或隔離開關(guān)，但應(yīng)有可拆連接點。技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時，容量為600MW 機(jī)組的發(fā)電機(jī)出口可裝設(shè)斷路器或負(fù)荷開關(guān)，此時，主變壓器或高壓廠用工作變壓器應(yīng)采用有載調(diào)壓方式。當(dāng)兩臺發(fā)電機(jī)與一臺變壓器作擴(kuò)大單元連接或兩組發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器組作聯(lián)合單元連接時，在發(fā)電機(jī)與變壓器之間應(yīng)裝設(shè)斷路器和隔離開關(guān)。 （ 3）容量為 200MW 及以上發(fā)電機(jī)的引出線、廠用分支線以及電壓互感器與避雷器等回路的引下線應(yīng)采用全連式分相封閉母線。 （ 4）發(fā)電機(jī)變壓器組的高壓側(cè)斷路器不宜接入旁路母線。 本廠發(fā)電機(jī)與變壓器之間的連接 發(fā)電機(jī)的選型 汽輪發(fā)電機(jī)由汽輪機(jī)直接耦合傳動。勵磁機(jī)是向汽輪發(fā)電機(jī)提供勵磁的設(shè)備。 （ 1）冷卻方式 采用的冷卻方式，定子繞組和轉(zhuǎn)子有空冷、水內(nèi)冷和氫冷等。在轉(zhuǎn)子氫內(nèi)冷系統(tǒng)中，又有軸向通風(fēng)等多種方式。 （ 2）勵磁方式 發(fā)電機(jī)容量在 100MW 以上的普遍采用同軸交流勵磁機(jī)經(jīng)靜止半導(dǎo)體整流勵 磁方式。 （ 3）選擇型號 ： QFQS2002 型號含義： 2—— 2 極； 200—— 額定容量； Q—— 氫內(nèi)冷； F—— 發(fā)電機(jī)； Q—— 汽輪機(jī)；S—— 水內(nèi)冷 （ 4） QFQS2002 型汽輪發(fā)電機(jī)主要參數(shù) 發(fā)電機(jī)主要參數(shù)見表 21： 表 21 QFQS2002 型汽輪發(fā)電機(jī)主要參數(shù) 視在功率（ MVA） 有功功率（ MW） 電壓（ V） 電流（ A） 功率因數(shù) cos? 235 200 15750 8625 本次設(shè)計題目為 4 200MW 的火力發(fā)電廠電氣部分的設(shè)計。由 于容量分別為 4 10 200MW， UN=，所以可以選取的發(fā)電機(jī)臺數(shù)有四臺?？紤]到汽輪機(jī)的最大連續(xù)進(jìn)汽量工況出力系制造廠為補(bǔ)償制造偏差和汽輪機(jī)等老化所留的余度，也即汽輪機(jī)不宜在此工況下長期連續(xù)運行，所以，發(fā)電機(jī)的最大連續(xù)出力在功率因數(shù)和氫壓為額定值時與汽輪機(jī)的最大連續(xù)出力配合即可。 變壓器的選型 發(fā)電廠 200MW 及以上機(jī)組為發(fā)電機(jī)變壓器組接線時的主變壓器應(yīng)滿足 DL5000—2020《火力發(fā)電廠設(shè)計技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定：“變壓器容量可按發(fā)電機(jī)的最大連續(xù)容量扣除一臺廠用變壓器的計算負(fù)荷和變壓器繞 組的平均溫度或冷卻水溫度不超過 650C 的條件進(jìn)行選擇”。 根據(jù)接線方式，本廠選用四臺容量相等雙繞組變壓器，單機(jī)容量為 200MW，為了以后擴(kuò)建的可能和電壓等級的變動，高低壓之間采用自耦變壓器為系統(tǒng)之間聯(lián)絡(luò)變壓器，發(fā)電機(jī)與變壓器為單元接線時，主變壓器的容量可按下列條件中的較大者選擇。 對于中、小型發(fā)電廠應(yīng)按下列原則選擇： （ 1）為節(jié)約投資及簡化布置，主變壓器應(yīng)選用三相式。 （ 2）為保證發(fā)電機(jī)電壓出線供電可靠，接在發(fā)電機(jī)電壓母線上的主變壓器一般不少于兩臺。在計算通過主變壓器的總?cè)萘繒r，至少應(yīng)考慮 5 年內(nèi)負(fù)荷的發(fā)展需 要，并要求：在發(fā)電機(jī)電壓母線上的負(fù)荷為最小時，能將剩余功率送入電力系統(tǒng)；發(fā)電機(jī)電壓母線上最大一臺發(fā)電機(jī)停運時，能滿足發(fā)電機(jī)電壓的最大負(fù)荷用電需要；因系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運行而需限制本廠出力時，亦應(yīng)滿足發(fā)電機(jī)電壓的最大負(fù)荷用電。 （ 3）在發(fā)電廠有兩種升高電壓的情況下，當(dāng)機(jī)組容量為 125MW 及以下時，從經(jīng)濟(jì)上考慮，一般采用三繞組變壓器，但每個繞組的通過功率應(yīng)達(dá)該變壓器容量的 15%以上。三繞組變壓器一般不超過兩臺。 （ 4）在高、中系統(tǒng)均為中性點直接接地系統(tǒng)的情況下，可考慮采用自耦變壓器。當(dāng)經(jīng)常由低、高壓側(cè)向中壓側(cè)送電或由低壓 側(cè)向高、中壓側(cè)送電時，不宜使用自耦變壓器。 （ 5）對潮流方向不固定的變壓器，經(jīng)計算采用普通變壓器不能滿足調(diào)壓要求是，可采用有載調(diào)壓變壓器。 所以選擇的型號為 SFP9240000 的三相自耦變壓器。 根據(jù)主接線和設(shè)計要求，需用四臺型號為 SFP9240000/220 的三相自耦主變壓器。其參數(shù)見表 22： 11 型號 變比 容量 (KVA) 短路電壓 % 繞組形式 臺數(shù) 相數(shù) SFP9240000 220/ 240000 13% Ynd11 四 三 備注 變壓器中性點全部接地。 表 22 根據(jù) 所選電氣主接線，本廠采用發(fā)電機(jī) 三相自耦變壓器單元接線，發(fā)電機(jī)和變壓器容量配套。 12 3 發(fā)電廠用電設(shè)計 廠用電設(shè)計的要求 廠用負(fù)荷分類 按其負(fù)荷的重要性一般分為以下四類： 事故保安負(fù)荷 在事故停機(jī)過程中及停機(jī)后的一段時間內(nèi)，仍應(yīng)保證供電，否則可能引起主要設(shè)備損壞、重要的自動裝置控制失靈或危及人身安全的負(fù)荷，