【正文】 送入系統(tǒng)。廠區(qū)地勢較不平坦，地質(zhì)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，水量豐富，屬于 6級地震區(qū)，凍土層 米深，覆冰厚 10mm；最大風速 20m/s；年平均溫度 +6℃，最高氣溫 +38℃，最低氣溫 36℃，土壤電阻率 500 m?? 。 機組參數(shù)： 鍋爐： 1140/6704 G?? 汽機： 535/535/1302020 ??? 發(fā)電機： 22004 QFQS? 電力系統(tǒng)接線圖，如下圖 4 電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的任務(wù)和基本要求 電力系統(tǒng)包括發(fā)電、送電、變電、配電、用電以及與之相適應(yīng)的通信，安全自動裝置、繼電保護、調(diào)度自動化等設(shè)施，電氣系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計及運行的任務(wù)是：在國民經(jīng)濟發(fā)展計劃的統(tǒng)籌安排下，合理開發(fā)、利用動力資源，用較少的投資和運行成本，來滿足國民經(jīng)濟各部門及人民生活不斷增長的需要，提供充足可靠和質(zhì)量合格的電能。 電力系統(tǒng)規(guī) 劃是根據(jù)國民經(jīng)濟發(fā)展計劃和現(xiàn)有電力系統(tǒng)實際情況，結(jié)合能源和交通條件，分析負荷及其增長速度，預計電力電量的發(fā)展，提高電源建設(shè)和系統(tǒng)網(wǎng)架的設(shè)想擬定、勘測、設(shè)計以及新設(shè)備試制的任務(wù)。 課程設(shè)計的目的和要求 課程設(shè)計的目的 發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計是 學生在學習電力系統(tǒng)課程后的一次綜合性訓練，復習鞏固本課程及其他課程的有關(guān)知識，增強工程觀念，通過設(shè)計，加強學生對所學知識的理解，掌握理論聯(lián)系實際的思路與方法 ，培養(yǎng)學生獨立分析和解決問題的工作能力及實際工程設(shè)計的基本技能。 課程設(shè)計的要 求 1） 設(shè)計本廠電氣主接線，選取幾個電氣主接線方案，確定 — 個比較合理的電氣主接線。 2） 計算所需要的短路電流。 3） 確定高壓廠用電系統(tǒng)接線形式 4） 選擇本廠所需的電氣設(shè)備 5） 高壓配電裝置設(shè)計。 6） 主變壓器保護及自動裝置配置 5 我國電力行業(yè)發(fā)展方針 目前我國人均擁有裝機容量和人均占有發(fā)電量較低，技術(shù)經(jīng)濟指標平均水平不高，火電廠的污染物排放量高，電網(wǎng)相對薄弱，供電可靠性偏低。為了提高效率和保護環(huán)境，及時關(guān)閉低效率、煤耗高、污染嚴重的小火電機組，以大帶小，裝設(shè)煙氣脫硫及降低氮氧化物設(shè)施，開展?jié)崈裘喝紵夹g(shù)的研究及應(yīng)用 。主要的發(fā)展方針有： 積極發(fā)展水電，水能資源是可再生的、清潔的能源；在電力系統(tǒng)中，有一定比重的水電裝機容量對系統(tǒng)調(diào)峰和安全經(jīng)濟運行極為有利；水電站的發(fā)電成本低，水庫可以綜合利用。我國水電裝機容量目前僅開發(fā)了少部分，所以要積極發(fā)展水電。 優(yōu)化發(fā)展火電，我國有豐富的煤炭、石油和天然氣，火電廠的廠址不受限制，建設(shè)周期短，能較快發(fā)揮效益。 重點發(fā)展電網(wǎng)，促進全國聯(lián)網(wǎng) 因地制宜發(fā)展新能源發(fā)電，做好農(nóng)村電氣化建設(shè)，在邊遠農(nóng)村和沿海島嶼，因地制宜建設(shè)小水電、風力發(fā)電、潮汐發(fā)電、地熱發(fā)電和太陽能發(fā)電等。 6 2 電氣主接線設(shè)計 概 述 電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身的運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)。并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置、繼電保護和控制方式的擬定有較大的影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，合理確定主接線的方案。 發(fā)電廠的電氣主接線是保證電力網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟運行的關(guān)鍵，是電氣設(shè)備布置、選擇、自動化水平和二次 回路設(shè)計的原則和基礎(chǔ)。 電氣主接線設(shè)計的重要性 首先，電氣主接線圖示電氣運行人員進行各種操作和事故處理的重要依據(jù)，因此電氣運行人員必須熟悉本廠電氣主接線土，了解電路中各種電器設(shè)備的用途、性能及維護、檢察項目和運行的步驟。其次，電氣主接線表明了發(fā)電機、變壓器、斷路器和線路等電氣設(shè)備的數(shù)量、規(guī)格、連接方式及可能的運行方式。電氣主接線直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定。是發(fā)電廠電氣部分投資大小的決定性因素。再次，由于電能生產(chǎn)的特點是：發(fā)電、變電、書電荷用電視在同一 時刻完成的，所以主接線的好壞，直接關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行，也直接影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。 所以電氣主接線的擬定是一個綜合性的問題，必須在滿足國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策的前提下，力爭使其技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，安全可靠。 電氣主接線的設(shè)計依據(jù) 發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用 電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠有大型主力電廠、中小型地區(qū)電廠及企業(yè)自備電廠三種類型。大型主力或電廠靠近煤礦或沿海、沿江，并接入 300500KV超高壓系統(tǒng)；地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)，一般接入 110220KV系統(tǒng)，也有接 入 330KV系統(tǒng)；企業(yè)自備電廠則以本企業(yè)供電供熱為主，并與地區(qū) 110220KV 系統(tǒng)相連。中小型電廠常有發(fā)電機電壓饋線向附近供電。 7 負荷大小和重要性 （ 1） 對于一級負荷必須有兩個獨立電源供電，切當任何一個電源失去后，能保證對全部一級負荷不間斷供電。 （ 2） 對于二級負荷一般要有兩個獨立電源供電，且當任何一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負荷的供電。 （ 3） 對于三級負荷一般只需一個電源供電。 電氣主接線的主要要求 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、進出線回路數(shù)、供電負荷的重要性、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)濟性的要求。 （ 1） 可靠性：衡量可靠的標準，一般是根據(jù)主接線型式機主要設(shè)備操 作的可能方式，按一定的規(guī)律計算出“不允許”事件發(fā)生的規(guī)律，停運的持續(xù)時間期望值等指標，對幾種主接線型式中擇優(yōu)。所謂“不允許”事故，是指發(fā)生故障后果非常嚴重的事故，如全部電源津縣停運、朱變壓器停運，全場停電事故等 。供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線首先應(yīng)滿足這個要求。 （ 2） 靈活性：是指在調(diào)度時，可以靈活的投入和切除發(fā)電機、變壓器和線路，調(diào)配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以極特殊運行方式下的系統(tǒng)電鍍要求；在檢修時，可以方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備，而不致影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電；在擴建時，可以容易的從初期接線擴建到最終接線，在不影響連接供電或停電時間最短的情況下，投入新機組、變壓器或線路，并對一次和二次部分的改建工作量最少。在操作時間便、安全、不易發(fā)生誤操作的“方便性” 。 （ 3） 主接線應(yīng)在滿足供電可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟性。即： 主接線應(yīng)力求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器等一次設(shè)備，要是控制、保護不過于復雜，要能限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器。做到投資省。合理的選擇主變壓器的種類（雙繞組、三繞組或自耦變等）容量、臺數(shù)，避免兩次變壓而增加電能的損失。電器主接線選擇時要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。 8 電氣主接線的選擇 發(fā)電廠的主接線的基本環(huán)節(jié)是電源（發(fā)電機或變壓器）和引出線。母線（又稱匯流母 線）是中間環(huán)節(jié)，它起著匯總和分配電能的作用。由于多數(shù)情況下引出線數(shù)目要比電源數(shù)目多好幾倍，故在二者之間采用母線連接既有利于電能交換，還可以使接線簡單明了和運行方便。 主接線的基本形式 單母線接線 只有一組母線的接線如圖 11 所示是一個典型的單母線接線圖。這種接線的特點是電源和供電線路都聯(lián)在同一母線上。為了便于投入或切除任何一條進、出引線每條引線上都裝有可以切除符合電流和故障電流的斷路器。 單母線接線的主要優(yōu)點是：接線簡單、清晰、采用設(shè)備少，投資省，操作方便，便于擴建和采用成套配電 裝置。單母線接線一般只適用于一臺發(fā)電機或一臺變壓器的以下三種情況： （ 1） 6～ 10KV配電裝置的出線回數(shù)不超過 5 回； （ 2） 35～ 63KV配電裝置的出線回數(shù)不超過 3 回； （ 3） 110～ 220KV 配電裝置的出線回數(shù)不超過 3 回。 單母線接線最嚴重的缺陷是母線停運（母線檢修、故障，線路故障后線路保護或斷路器拒運）將使全部支路停運，即停電范圍為該母線段的 100%，且停電時間很長，若為母線自身損壞須待母線修復之后方能恢復各支路運行。 T 2T 1電 源母 線線 路單 母 線 接 線 單 母 線 分 段 接 線T 1 T 2圖 2 1 圖 2 2 隔離開 關(guān)作為操作電器，所以斷路器和隔離開關(guān)在正常運行操作時，必須 9 嚴格遵守操作順序；隔離開關(guān)“先合后斷”或在等電位狀態(tài)下進行操作。 單母線分段接線 單母線接線的缺點可以通過將母線分段的辦法來克服。如圖 22 所示。當母線的中間裝設(shè)一個斷路器后，即把母線分為兩段，這樣對重要的用戶可以由分別接于兩段母線上的兩條線路供電。 由于單母線分段接線既保留了單母線接線本身的簡單、經(jīng)濟、方便等基本優(yōu)點，又在一定程度上克服了它的缺點，所以這種接線目前仍被廣泛應(yīng)用。單母線分段接線適用范圍： （ 1） 6～ 10KV 配電裝置的 出線回數(shù)為 6回及以上時； （ 2） 35～ 63KV 配電裝置的出線回數(shù)為 4～ 8回時； （ 3） 110～ 220KV 配電裝置的出線回數(shù)為 3～ 4回時。 單母線分段有其如下優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要的用戶可以從不同的段引出兩條回路，有兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器會自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 但是單母線分段接線也有較顯著的缺點，就是當一段母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障或檢修時，該段母線上所連接的全部引線都要在檢修期間停電；當出線為雙回路時，需時架空線路出現(xiàn)交 叉跨越；擴建時須向兩個方向均衡擴建。顯然對于大容量發(fā)電廠來說，這都是不允許的。因此，還要改進。 雙母線接線 雙母線接線是根據(jù)單母線接線的缺點提出來的，如圖 23所示。雙母線接線，其中一組為工作母線，以組為備用母線，并通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)運行，在進行道砟操作時應(yīng)注意，隔離開關(guān)的操作原則是：在等電位下操作或先通后斷。它可以有兩種運行方式，一種是固定連接分段運行方式。即一些電源與出線固定連接在一組母線上，母聯(lián)斷路器合上，相當于單母線分段運行。另一種工作方式相當于單母線運行方式。很顯然雙母線分段的可靠性高于前兩種 接線方式，只是母線保護較復雜。然而它比單母線分段接線的投資更大。 10 電 源 1 電 源 2圖 2 3 雙 母 線 接 線 如檢修工作母線是其操作步驟是：先合上母線斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)，再合母線斷路器，向備用線充電，這是兩組母線等電位。為保證不中斷供電，應(yīng)先接通備用母線上的隔離開關(guān)，再斷開工作母線上的隔離開關(guān)。完成母線轉(zhuǎn)換后，在斷開母聯(lián)斷路器及其兩側(cè)的隔離開關(guān)，即可對原工作母線進行檢修。 雙母線接線的適用范圍： （ 1） 6～ 10KV 配電裝置，當短路電流較大，出線需要帶電抗器時； （ 2） 35～ 63KV 配電裝置的出線回數(shù)超過 8 回火連接電源較多、負荷較大時； （ 3） 110～ 220KV 配電裝置的出線回數(shù)為 5 回以上時，或 110～ 220KV 配電裝置，在系統(tǒng)中居重要地位，出線回數(shù)在 4回以上時。 雙母線接線的優(yōu)點有： a 供電可靠。通過兩組母線隔離開關(guān)的倒閘操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷，一組母線故障后，能迅速恢復供電，檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路。 b 調(diào)度靈活。各個電源和各個回路負荷可以任意分配到某一組母線上能靈活的適應(yīng)系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。 c 擴建方便。向雙母線的左 右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線單位電源和符合均勻分配，不會引起原有回路的停電。當有雙回架空線路時，可以順序布置，以至界限不同的母線斷路時不回如單母線分段那樣導致出線交叉跨越。 d 便于實驗。當個別回路需要單獨進行實驗時，可將該回路分開，單獨接至一組母線上。 雙母線接線也有其缺點： a 增加一組母線和使每回路就須加一組母線隔離開關(guān)。 b 當母線故障或檢修時隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。為了避 11 免隔離開關(guān)誤操作，需要隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。 3 5 3 3 0 K V3 5 2 2 0 K V 1 1 0 3 3 0 K V1 1 0 3 3 0 k v 變 電 所（ a ）( b ) ( c ) 圖 2 4 單 元 接 線 變壓器 線路單元接線 發(fā)電機和變壓器直接連接成一個單元，組成發(fā)電機 變壓器組，稱為單元接線。單元接線的特點是幾個元件直接單獨連接，其間沒有任何橫的聯(lián)系（如母線等），這樣不僅減少了電器的數(shù)目，簡化了配電裝置的結(jié)構(gòu)和降低了造價，同時也大大減少了故障的可能性。 （ 1）發(fā)電機 雙繞組變壓器組成的單元接線。在圖 24（ a）和（ b）中，發(fā)電機和變壓器成為一個單元組，電能經(jīng)升壓后直接進入高壓電網(wǎng)。這種接線由于發(fā)電機和變壓器都不能單獨運行，因