【正文】 的各個(gè)領(lǐng)域，而在我國(guó)電源結(jié)構(gòu)中火電設(shè)備容 量占總裝機(jī)容量的 75%。 我國(guó)電力工業(yè)的技術(shù)水平和管理水平正在逐步提高，現(xiàn)在電廠實(shí)現(xiàn)了集中控制和采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控．電力系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了分級(jí)集中調(diào)度，所有電力企業(yè)都在努力增產(chǎn)節(jié)約，降低成本，確保安全遠(yuǎn)行。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力工業(yè)將逐步跨入世界先進(jìn)水平的行列?；鹆Πl(fā)電廠是生產(chǎn)工藝系統(tǒng)嚴(yán)密、土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度較大的工業(yè)建筑。 火力發(fā)電在我國(guó)電力工業(yè)上有極其重要的地位，學(xué)習(xí)火電廠的設(shè)計(jì)對(duì)于我國(guó)將來(lái)的電力發(fā)展事業(yè)有重要作用。 變電站作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能從新分配的重要任務(wù)，對(duì)電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì) 運(yùn)行起著舉足輕重的作用。 它起著電能的匯集和分配等重要作用，是全系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要一環(huán)。如果變電站的設(shè)備出現(xiàn)故障將危及整個(gè)系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，可能出現(xiàn)系統(tǒng)解列，致使用戶斷電，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此要給變電站的設(shè)備裝設(shè)動(dòng)作可靠、迅速、性能完善的保護(hù)，把故障影響限制在最小范圍內(nèi)。 隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)獲得了前所未有的發(fā)展，為提高電力系統(tǒng)的可靠性，創(chuàng)造了一個(gè)極好的氛圍。 變電站，改變電壓的場(chǎng)所。為了把發(fā)電廠發(fā)出來(lái)的電能輸送到較遠(yuǎn)河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 2 的地方，必須把電壓升高，變?yōu)楦邏弘?，到用戶附近再按需要把電壓降低，這種升降電壓的工作靠變電站來(lái)完成。變電站的主要設(shè)備是開(kāi)關(guān)和變壓器。按規(guī)模大小不同，小的稱(chēng)為變電所。變電站大于變電所。變電所：一般是電壓等級(jí)在 110KV 以下的降壓變電站；變電站：包括各種電壓等級(jí)的 “ 升壓、降壓 ” 變電站。 由 發(fā)電、輸電、變電、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)力裝置轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸電、變電和配電將電能供應(yīng)到各用戶。 為實(shí)現(xiàn)這一功能，電力系統(tǒng)在各個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次還具有相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，對(duì)電能的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，以保證用戶獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。 而發(fā)電廠變電站作為電力系統(tǒng)的發(fā)電，變配電，在電力系統(tǒng)中擁有著至關(guān)重要的作用。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 3 第 1 章 電力系統(tǒng)及其發(fā)電廠電氣部分總述 電力系統(tǒng)的構(gòu)成 電力系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)、變壓器、輸配電線路和電力用戶的電器裝置連接而成的整體，它完成了發(fā)電、輸電、變電、配電、用電的任務(wù)。電力系統(tǒng)加上熱力發(fā)電廠中的熱能動(dòng)力裝置、熱能用戶和水電廠的水能動(dòng)力裝置，也就是加上 鍋爐、汽輪機(jī)、水庫(kù)、水輪機(jī)以及原子能發(fā)電廠的反應(yīng)堆等，稱(chēng)為動(dòng)力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)中各種電壓的變電站及輸配電線路組成的統(tǒng)一體，稱(chēng)為電力網(wǎng)。電力網(wǎng)的主要任務(wù)是輸送和分配電能，并根據(jù)需要改變電壓。 對(duì)電力系統(tǒng)的基本要求 滿足用電需求 滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)及人民生活不斷增長(zhǎng)的用電需求，保障供給是電力部門(mén)的重要任務(wù)。電力工業(yè)的發(fā)展迅速，應(yīng)超前于其他部門(mén)的發(fā)展速度，起到先行作用，應(yīng)該竭力避免由于缺電而使工業(yè)企業(yè)不能充分發(fā)揮其生產(chǎn)能力的情況，應(yīng)盡量滿足用戶的用電需要。 電力生產(chǎn)應(yīng)遵循安全第一 電力系 統(tǒng)中發(fā)生的事故是導(dǎo)致供電中斷的主要原因，但是要杜絕事故的發(fā)生非常困難。由于各種用戶對(duì)供電的要求不同，我們可以按負(fù)荷的重要程度將其分為三類(lèi)，以此決定保證供電的順序和接線方式。 一類(lèi)負(fù)荷 ： 中斷供電將造成人身事故和重大設(shè)備損壞，且難以修復(fù)，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)重大損失。由于一類(lèi)負(fù)荷重要，在正常運(yùn)行和故障情況之下，系統(tǒng)接線方式必須有足夠的可靠性和靈活性，保證對(duì) 用戶的連續(xù)供電。一類(lèi)負(fù)荷要求有兩個(gè)以上的獨(dú)立電源供電，電源間應(yīng)能自動(dòng)切換，以便在任一電源發(fā)生故障時(shí)，對(duì)這類(lèi)用戶的供電不至中斷。 二類(lèi)負(fù)荷 ： 中斷供電將造成大量減產(chǎn)和 廢品，以至損壞設(shè)備，在經(jīng)濟(jì)上造成重要損失。二類(lèi)負(fù)荷需要雙回線路供電。但是當(dāng)雙回線路有困難時(shí)，允許有一回專(zhuān)用線路供電。 三類(lèi)負(fù)荷 ： 不屬于一類(lèi)、二類(lèi)負(fù)荷的用戶均屬于三類(lèi)負(fù)荷。三類(lèi)負(fù)河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 4 荷對(duì)供電沒(méi)有特殊要求，允許長(zhǎng)時(shí)間停電，可用單回線路供電，但是也不能隨意停電。 保證電能質(zhì)量 電能的質(zhì)量指標(biāo)主要是電壓、頻率和波形等變化不得超出允許范圍。電 壓 容 許 變 化 的 范 圍 是 額 定 電 壓 的 177。5%； 頻 率 的 允 許 偏 差 為 50177。（ —） Hz；波形應(yīng)該是正弦波形，波形的畸變率非常小。電能質(zhì)量合格，用電設(shè)備能正常并且具有最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì) 效果；如果變動(dòng)范圍超過(guò)允許值，雖然還沒(méi)有中斷供電，但是已經(jīng)嚴(yán)重影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，甚至?xí)斐扇松砗驮O(shè)備故障，同時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)本身的運(yùn)行也有危險(xiǎn)。因此，必須通過(guò)調(diào)頻及調(diào)壓措施來(lái)保證頻率和電壓的穩(wěn)定。 保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 電能產(chǎn)生的規(guī)模很大。在其生產(chǎn)、輸送和分配過(guò)程中，本身消耗的能源占國(guó)民經(jīng)濟(jì)能源中的比例相當(dāng)大，因此，最大限度的降低每 1KW/h電能所消耗的能源和降低輸送、分配電能過(guò)程中的損耗，是電力部門(mén)一項(xiàng)極其重要的任務(wù)。電能成本的降低不僅意味著能源的節(jié)省，還將降低各用電部門(mén)的成本，對(duì)整個(gè)國(guó)民 經(jīng)濟(jì)帶來(lái)很大的好處?，F(xiàn)在最廣泛的做法是實(shí)行電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。按照最優(yōu)化原則分配發(fā)電廠、發(fā)電機(jī)組之間的發(fā)電出力及輸電和配電路徑，充分利用水力資源，盡可能采取節(jié)能降耗措施，力爭(zhēng)取得整個(gè)現(xiàn)在電力系統(tǒng)最大的、綜合的經(jīng)濟(jì)效益。 發(fā)電廠電氣部分概述 發(fā)電廠電氣部分主要設(shè)備包括變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、互感器、避雷器以及各類(lèi)母線。 變壓器是發(fā)電廠以及變電站的重要的電氣設(shè)備， 變壓器 是利用電磁感應(yīng)的原理來(lái)改變交流電壓的裝置，主要構(gòu)件是初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和鐵芯（磁芯）。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等。主變的選擇是發(fā)電廠電氣設(shè)備的重要課題之一。 斷路器是指能夠關(guān)合、承載和開(kāi)斷正?；芈窏l件下的電流并能關(guān)合、在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)承載和開(kāi)斷異?；芈窏l件下的電流的開(kāi)關(guān)裝置。斷路器河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 5 可用來(lái)分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過(guò)載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路，其功能相 當(dāng)于熔斷器式開(kāi)關(guān)與過(guò)欠熱繼電器等的組合。而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考?。因此斷路器是發(fā)電廠電氣部分的重要設(shè)備。 隔離開(kāi)關(guān)是 高壓 開(kāi)關(guān) 電器 中使用最多的一種電器，顧名思義，是在電路 中起隔離作用的。它本身的工作原理及結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，對(duì) 變電所 、電廠的設(shè)計(jì)、建立和安全運(yùn)行的影響均較大。刀閘的主要特點(diǎn)是無(wú)滅弧能力，只能在沒(méi)有 負(fù)荷電流 的情況下分、合 電路 。即在分位置時(shí)， 觸頭間有符合規(guī)定要求的絕緣距離和明顯的斷開(kāi)標(biāo)志；在合位置時(shí)，能承載正常回路條件下的電流及在規(guī)定時(shí)間內(nèi)異常條件（例如短路）下的電流的開(kāi)關(guān)設(shè)備。 互感器是電流互感器和電壓互感器的統(tǒng)稱(chēng)。能將高電壓變成低電壓、大電流變成小電流，用于量測(cè)或保護(hù)系統(tǒng)。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓（ 100V）或標(biāo)準(zhǔn)小電流（ 5A 或 1A，均指額定值），以便實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)x表、保護(hù)設(shè)備及自動(dòng)控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化。同時(shí)互感器還可用來(lái)隔開(kāi)高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。 避雷器的作用是用來(lái)保護(hù)電力系統(tǒng)中各種電器設(shè)備免受雷電 過(guò)電壓、操作工頻暫態(tài)過(guò)電壓沖擊而損壞的一個(gè)電器。避雷器的類(lèi)型主要有：保護(hù)間隙、閥型避雷器和氧化鋅避雷器。保護(hù)間隙主要用于限制大氣過(guò)電壓，一般用于配電系統(tǒng)、線路和變電所進(jìn)線段保護(hù)。閥型避雷器與氧化鋅避雷器用于變電所和發(fā)電廠的保護(hù)，在 500KV 及以下系統(tǒng)主要用于限制大氣過(guò)電壓，在超高壓系統(tǒng)中還將用來(lái)限制內(nèi)過(guò)電壓或作內(nèi)過(guò)電壓的后備保護(hù)。因此避雷器是電力系統(tǒng)重要的保護(hù)裝置。 發(fā)電廠母線是指用高導(dǎo)電率的銅（ 銅排 ）、鋁質(zhì)材料制成的，用以傳輸 電能 ，具有匯集和分配電力的產(chǎn)品。發(fā)電廠或變電站輸送電能用的總導(dǎo)線。通過(guò)它，把 發(fā)電機(jī) 、 變壓器 或整流器輸出的 電能輸送 給各個(gè)用戶或其他 變電所 。母線是指發(fā)電廠中各級(jí) 電壓 配電裝置的連接導(dǎo) 體，以及變壓器等 電氣設(shè)備 和相應(yīng)配電裝置的連接導(dǎo)體，大都采用矩形或圓形截面的裸導(dǎo)線或絞線，這統(tǒng)稱(chēng)為母線。母線的作用是匯集、分配和傳送電能 。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 6 第 2 章 發(fā)電廠電氣主接線選擇 概述 電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中，為滿足預(yù)定的 功率傳送和運(yùn)行等要求而設(shè)計(jì)的、表明高壓電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的傳送電能的電路。一個(gè)電廠而言，電氣主接線在電廠設(shè)計(jì)時(shí)就根據(jù)機(jī)組容量、電廠規(guī)模及電廠在電力系統(tǒng)中的地位等，從供電的可靠性、運(yùn)行的靈活性和方便性、經(jīng)濟(jì)性、發(fā)展和擴(kuò)建的可能性等方面，經(jīng)綜合比較后確定。它的接線方式能反映正常和事故情況下的供送電情況。電氣主接線又稱(chēng)電氣一次接線圖。目前，我國(guó)裝有 300MW 及以上容量發(fā)電機(jī)組的發(fā)電廠中，與電網(wǎng)聯(lián)接的母線都采用 220KV 及以上電壓等級(jí)。這些母線的接線方式，根據(jù)電廠在系統(tǒng)中的地位，升壓站電壓等級(jí)，負(fù)荷情況，出線 回路數(shù)，設(shè)備特點(diǎn)，周?chē)h(huán)境以及規(guī)劃容量等因素進(jìn)行選擇。 電氣主接線的設(shè)計(jì)依據(jù) 110220kv 系統(tǒng)。 ，負(fù)荷增長(zhǎng)速度和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等因素來(lái)考慮，最大機(jī)組容量不超過(guò)系統(tǒng)容量 10%為宜。 ，還應(yīng)考慮檢修母線或斷路器是否允許線路故障、變壓器或發(fā)電機(jī)停運(yùn)、故障時(shí)允許切除的電路、變壓器和機(jī)組的數(shù)量等。 、負(fù)荷大、潮流變化大且出線回路較多時(shí)，宜采用雙母線或雙母線分段接線方式。 電氣主接線的 基本要求 。 。 。 。 。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 7 主接線形式的種類(lèi)及特點(diǎn) 一、雙母線接線的特點(diǎn) 。 ，可以把全部電源和線路倒換到另一條線路上，不會(huì)停止對(duì)用戶的供電。 ，只中斷該回路。 ，可將個(gè)別回路備用母線上單獨(dú)工作或試驗(yàn)。 ，可臨時(shí)用母聯(lián)斷路器代替，但必須將該回路短時(shí)停電，用“跨條”將斷 路器遺留缺口接通，然后投入母線斷路器向該回路的供電，對(duì)可以短時(shí)停電的負(fù)荷比較合適。 。雙母線接線可以任意向兩側(cè)延伸擴(kuò)建，不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配，擴(kuò)建施工是不會(huì)引起原有回路停電。 二、雙母線帶旁母接線的特點(diǎn) 有雙母線的所有優(yōu)點(diǎn)，而且可以避免雙母線檢修斷路器是必須進(jìn)行短時(shí)停電的缺點(diǎn)，充分保證供電的可靠性。 ，檢修方便，調(diào)度靈活等優(yōu)點(diǎn)。 缺點(diǎn)： ，增加了誤操作的機(jī)會(huì)， 也使保護(hù)及自動(dòng)化系統(tǒng)復(fù)雜化。 ，一般為了節(jié)省斷路器及設(shè)備間隔，當(dāng)出線達(dá)到 5個(gè)回路以上時(shí)，才增設(shè)專(zhuān)用的旁路斷路器，出線少于 5 個(gè)回路時(shí)，則采用母聯(lián)兼旁路或旁路兼母聯(lián)的接線方式。 三、一臺(tái)半斷路器接線的特點(diǎn) ，均不停電。 ，即一進(jìn)一出。兩組母線故障或一組故障、一組檢修，功率仍能傳輸。 ，同時(shí)可以檢修多臺(tái)斷路器。 缺點(diǎn) : ，這種接線所用短路器、電流互感器多，投資大； ，聯(lián)絡(luò)斷路器動(dòng)作次數(shù)是其 兩側(cè)斷路器的 2 倍，一回故障要跳兩臺(tái)斷路器，斷路器動(dòng)作頻繁，檢修次數(shù)多； 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 8 ，要求同名回路接在不同串上。 適用范圍 :用于大型電廠和變電所 330kV 及以上，進(jìn)出線回路數(shù) 6回及以上的高壓、超高壓配電裝置中。 個(gè)別電廠由于地理位置的特殊性，采用發(fā)電機(jī) 變壓器 線路的接線方式。 對(duì)于大型發(fā)電廠電氣主接線，除一般定性分析其可靠，還應(yīng)具有足夠的靈活性，能夠適應(yīng)多種運(yùn)行方式的變化，且在檢修，事故等特殊狀態(tài)下操作方便，調(diào)度靈活，檢修安全。在滿足技術(shù)要求的前提下，盡可能在投資省，占地面積少， 電能損耗少，投資與運(yùn)行 費(fèi)用最小等方面進(jìn)行比較，以選擇比較合適的接線方案。經(jīng)上述比較：主接線選擇為雙母接線方式。 主接線方案的擬定 方案一：采用雙母分段接線方式，一般來(lái)說(shuō)，母線出現(xiàn)故障范圍很大，單母線分段接線中，會(huì)造成很多回路停電，為了提高可靠性和靈活性，必須避免母線故障，為此可以考慮雙母線分段的接線方式。主接線接線圖如圖 21 所示。 方案二：采用雙母接線方式，可輪流檢修母線而不影響正常工作，工作母線發(fā)生故障后，所有回路短時(shí)停電并能迅速恢復(fù)供電。為此，可以考慮雙母線接線方式。主接線圖如圖 22 所示。 河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文 9 圖 21 雙母分段接線 方式 圖 22 雙母線接線方式 主接線方案的比較與選定 表 21 方案比較 方案 一 方案 二 結(jié)論 可靠性 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。 通過(guò)兩組母線隔離開(kāi)關(guān)的倒換操作，可以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 SF 6 斷路器，檢修周期長(zhǎng)，不需要經(jīng)常檢修，減少斷路器檢修停電的幾率。 方案 一略高于方案 二 經(jīng)濟(jì)性 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。 設(shè)備相對(duì)少，投資小， 年費(fèi)用小，占地面積相對(duì)較小。 方案 二明顯高于方案一 經(jīng)比較，方案二在可靠性上略低于方案一，但斷路器采用 SF6 斷路河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) /論文