【正文】 .… .…………………… .… .... 37 附錄 B 500KV 配電裝置布置圖 (b) ………………………… .………………… .. 38 附錄 C 配電裝置平面布置圖 ………………… .…… .……………………… ........39 附錄 D 繼電保護(hù)配置圖 ……………… .…………………………………… ..… ...40 1 1 緒 論 課題背景 由 發(fā)電 、 變電 、 輸電 、 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 通過發(fā)電動力裝置（主要包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等）轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心。由于電源點(diǎn)與負(fù)荷中心多數(shù)處于不同地區(qū)，也無法大量儲存，電能生產(chǎn)必須時刻保持與消費(fèi)平衡。因此，電能的集中開發(fā)與分散使用，以及 電能的連續(xù)供應(yīng)與負(fù)荷的隨機(jī)變化，就制約了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行。據(jù)此，電力系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其功能，就需在各個環(huán)節(jié)和不同層次設(shè)置相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，以便對電能的生產(chǎn)和輸運(yùn)過程進(jìn)行測量、調(diào)節(jié)、 控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，確保用戶獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。 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)自動化。因此，電能已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)、社會生產(chǎn)和人民生活的各個方面。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 。 本設(shè)計的主要內(nèi)容包括：通過原始資料分析和方案比較，確定發(fā)電廠的電氣主接線。計算短路電流，并根據(jù)計算結(jié)果來選擇和效驗(yàn)主要電氣設(shè)備。 原始資料 課題名稱： 某地區(qū) 4 300MW 火力發(fā)電廠電氣部分設(shè)計 原始資料： 1）發(fā)電廠概況： （ 1）裝機(jī)容量： 4 臺 300MW 汽輪發(fā)電機(jī) （ 2）發(fā)電機(jī)組參數(shù)： 型號： QFSN－ 300－ 2－ 20B1（東方電機(jī)廠） 額定電壓： 20KV 功率因數(shù)： （滯后） 直軸瞬變電抗： ? ? （標(biāo)么值） 直軸超瞬變電抗： ?? ? （標(biāo)么值） （ 3）廠用電率： ％（計及脫硫）， ％（不計脫硫） 2 （ 4）自然環(huán)境：平均氣溫 ，最高氣溫 ，最低氣溫－ （ 5）機(jī)組年利用小時數(shù)： max 7000/Ta? 電力工業(yè)的發(fā)展概況 到 2022 年底，我國發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量達(dá) 38450 萬千瓦，發(fā)電量達(dá) 19080 億度，居世界第 2 位。工業(yè)用電量已占全部用電量的 50～ 70%，是 電力系統(tǒng)的最大電能用戶，供配電系統(tǒng)的任務(wù)就是企業(yè)所需電能的供應(yīng)和分配。 電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，使高效、無污染、使用方便、易于調(diào)控的電能得到廣泛應(yīng)用，推動了社會生產(chǎn)各個領(lǐng)域的變化，開創(chuàng)了電力時代，發(fā)生了第二次技術(shù)革命。電力系統(tǒng)的規(guī)模和技術(shù)水準(zhǔn)已成為一個國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。 我國 的電力系統(tǒng)從 20 世紀(jì) 50 年代開始迅速發(fā)展。到 1991 年底，電力系統(tǒng)裝機(jī)容量為 14600 萬千瓦，年發(fā)電量為 6750 億千瓦時，均居世界第四位。輸電線路以 500 千伏、 330 千伏和 500 千伏為網(wǎng)絡(luò)骨干，形成 4 個裝機(jī)容量超過 1500 萬千瓦的 大區(qū)電力系統(tǒng)和 9 個超過百萬千瓦的省電力系統(tǒng)，大區(qū)之間的聯(lián)網(wǎng)工作也已開始。此外， 1989 年，臺灣省建立了裝機(jī)容量為 1659 萬千瓦的電力系統(tǒng)。 2 電氣主接線設(shè)計 主接線概述 電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，它反映各設(shè)備的作用、連接方式和回路的相互關(guān)系。所以，由文獻(xiàn) [1]可知；它的設(shè)計直接關(guān)系到全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置，繼電保護(hù)、自動裝置和控制方式的確定，對電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著決定的作用。概括地說包括以下三個方面： 可靠性： 在研究主接線可靠性時應(yīng)重視國內(nèi)外 長期運(yùn)行的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和其可靠性的定性分析；主接線的可靠性要包括一次部分和相應(yīng)組成的二次部分在運(yùn)行中可靠性的綜合，在很大程度上也取決于設(shè)備的可靠程度?？煽啃缘木唧w要求在于斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時間，并要保證對一級負(fù)荷及全部或大部分二級負(fù)荷的供電。 靈活性： 主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時的靈活性。在調(diào)度時，應(yīng)可以靈活地投入和切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事 3 故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式的系統(tǒng)調(diào)度要 求；在檢修時，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對用戶的供電；擴(kuò)建時，可以容易地從初期接線過渡到最終接線。 經(jīng)濟(jì)性： 要節(jié)省投資，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、避雷器等一次設(shè)備；要節(jié)省繼電保護(hù)和二次回路不過于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜；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；主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少；經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的種類、容量、數(shù)量、要避免因兩次變壓而增加電能損失。 對原始資料的分析 從原始資料和文獻(xiàn) [4]可以知道，本電廠屬于地區(qū)性火力發(fā)電廠，建成后總?cè)萘繛?800MW，建成后與周邊的幾個電廠形成區(qū)域電網(wǎng)。該電廠的發(fā)電容量除了本廠廠用電后剩余的電力向系統(tǒng)供電。因此，本電廠在系統(tǒng)有重要作用。電廠是否安全、可靠運(yùn)行直接影響該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益，可見該電廠的重要性。 擬定可行的主接線方案 確定變壓器臺數(shù)及容量： 臺數(shù)：根據(jù)原始資料，該廠除了本廠的廠用電外，其余向系統(tǒng)輸送功率，所以不設(shè)發(fā)電機(jī)母系，發(fā)電機(jī)與變壓器采用單元接線，保證了發(fā)電機(jī)電壓出線 的供電可靠，本廠主變壓器選用三相式變壓器 4 臺。 容量：單元接線中的主變壓器容量 SN 應(yīng)按發(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，預(yù)留 10％的裕度 MWPNG 300?選擇，為GPNGN ΦCO S )Κ1(=S () NGΡ— 發(fā)電機(jī)容量； NS— 通過主變的容量 ?? — 廠用電： Kp=% GΦCOS — 發(fā)電機(jī)的額定功率， =ΦCOS G 發(fā)電機(jī)的額定容量為 300MW，扣除廠用電后經(jīng)過變壓器的容量為： M V )()1( ???? ??? G PNGN CO SS () 采用三相風(fēng)冷自然循環(huán)雙繞組無勵磁調(diào)壓變壓器，由文獻(xiàn) [2]可知； 型號為： SFP9370000/500，參數(shù)為 kv20/% ??? Ud=14% 4 主接線方案： 根據(jù)變壓器的組合方案擬定主接線的初步方案，并依據(jù)對主接線的基本要求，從技術(shù)上進(jìn)行論證各方的優(yōu)、缺點(diǎn)，淘汰了一些較差的方 案，保留了兩個技術(shù)上相對較好的方案，由文獻(xiàn) [3]可知，如圖 和圖 所示 : 圖 一臺半接線 (方案一 ) 圖 雙母帶旁路接線 (方案二 ) 5 比較主接線方案： 技術(shù)上的比 較：方案一供電可靠，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至使供電中斷；調(diào)度靈活，各個電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要；擴(kuò)建方便，向雙母的左右任何一個方向擴(kuò)建均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配，不會引起原有回路的停電；便 于試驗(yàn)。方案一比方案二供電更可靠。 經(jīng)濟(jì)上的比較：雖然方案二比方案一供電更可靠，但是從經(jīng)濟(jì)的角度看，方案二的投資比方案一要大很多，增加了旁路間隔和旁路母線，每回間隔增加一把隔離開關(guān)，大大的增加了投資，同時方案二方案一多占用了土地，當(dāng)今我國的土地資源比較缺乏。 從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度論證了兩個方案，雖然方案一比方案二供電可靠，但是由于目前斷路器采用的是六氟化硫斷路器，它的檢修周期長，不需要經(jīng)常檢修，所以采用旁路也就沒有多大意義了，這樣一來不僅僅節(jié)省了投資，也節(jié)約了用地，所以比較論證后確定采用了方案一。 6 3 廠用電的設(shè)計 廠用電源選擇 廠用電電壓等級的確定： 廠用電供電電壓等級是根據(jù)發(fā)電機(jī)的容量和額定電壓、廠用電動機(jī)的額定電壓及廠用網(wǎng)絡(luò)的可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等諸方面因素，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后確定。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的額定容量為 300MW，由文獻(xiàn) [5]可知；比較后確定廠用電電壓等級采用 6kV 的等級。 廠用電系統(tǒng)接地方式： 廠用變采用不接地方式，高壓和低壓都為三角電壓， 當(dāng)容量較小的電動機(jī)采用 380V 時，采用二次廠用變，將 6kV 變?yōu)?380V，中性點(diǎn)直接接地；啟備變采用中性點(diǎn)直接接地，高壓側(cè) 為星型直接接地，低壓側(cè)為三角電壓。 廠用工作電源引接方式： 因?yàn)榘l(fā)電機(jī)與主變壓器采用單元接線，高壓廠用工作電源由該單元主變壓器低壓側(cè)引接。 廠用備用電源和啟動電源引接方式： 采用兩臺啟備變，獨(dú)立從 500kV 母線引至啟備變，啟備變采用低壓側(cè)雙繞組分裂變壓器。 確定廠用電系統(tǒng)： 廠用電系統(tǒng)采用如圖方案一和方案二，廠用電在兩個方案中都是一樣。 廠用主變選擇 廠用電主變選擇原則： 變壓器、副邊額定電壓應(yīng)分別與引接點(diǎn)和廠用電系統(tǒng)的額定電壓相適應(yīng)。 連接組別的 選擇，宜使同一電壓級的廠用工作、備用變壓器輸出電壓的相位一致。 阻抗電壓及調(diào)壓型式的選擇，宜使在引接點(diǎn)電壓及廠用電負(fù)荷正常波動 范圍內(nèi)，廠用電各級母線的電壓偏移不超過額定電壓的 177。 5％。 變壓器的容量必須保證常用機(jī)械及設(shè)備能從電源獲得足夠的功率。 確定廠用電主變?nèi)萘浚?按廠用電率確定廠用電主變的容量，廠用電率確定為 %?Kp ， 7 M V AKP GPNG ????????? ）（； 選型 號為 ： 500/3700009 SFP ，額定容量為： MVA370 ；電壓比為： 20/% ?? ；啟備變的容量為廠用變的總和，為 80MVA，選用兩臺 40MVA 的變壓器，型號為：40000/22010SFSZ ， 額 定 容 量 為 ： 202202/40000 ，電壓比為：8177。2 3 0 。 8 4 短路電流計算 短路電流計算的目的 在發(fā)電廠電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。 由文獻(xiàn)