【正文】 感器的選型及配置； 各電壓等級的配電裝置的設計 二次回路規(guī)劃設計 （ 1）同期點的設置及同期方式的選擇； (2)交流絕緣監(jiān)察回路設計； (3)220KV 斷路器控制回路設計； (4)全廠繼電保護配置； (5)主變保護整定計算； (6)直流系統(tǒng)設計 防雷設計鄭州電力高等專科學校 2 300MW火力發(fā)電廠電氣部分畢業(yè)設計 第 5 頁共 42 頁 第二 章 電氣主接線設計 發(fā)電廠和變電所 的電氣主接線，是由高壓電器設備通過連接線組成 接受和分配電能的電路，也稱為一次接線 。 它反映各設備的作用、連接方式和各回路間相互關 系，從而構成發(fā)電廠或變電所電氣部分的主體。電氣主接線是保證出力、 連續(xù)供 電和電能質(zhì)量的關鍵環(huán)節(jié)，它直接影響著配電裝置的布置、繼電保護的配置、自動裝置和控制方式的選擇，它必須滿足工作可靠、調(diào)度靈 活、運行檢修方便 且具有經(jīng)濟性和發(fā)展的可能性等基本要求。 (1)保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務，停電不僅使發(fā)電廠造成損 失，而且對國民經(jīng)濟各部門帶來的損失將更嚴重，往往比少發(fā)電能的損失 大幾十倍，至于導致人身傷亡、設備損壞、產(chǎn)品報廢、城市生活混亂等經(jīng)濟損失和政治影響，更是難以估量。因此，主接線的接線形式必須保證供電可靠。 (2)具有一定 的靈活性和方便性 主接線不僅正常運行時能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或設備檢修及故障時，也能適應調(diào)度的要求，并能靈活、簡便、迅速地倒換運行方式，使停電時間最短，影響范圍最小。 (3)具有經(jīng)濟性 在主接線設計時，在滿足供電可靠的基礎上，盡量使設備投資費和運行費為最少，注意節(jié)約占地面積和搬遷費用，在可能和允許條件下應采取一次設計，分期投資、投產(chǎn)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益。 (4)具有發(fā)展和擴建的可能性 在設計主接線時應留有余地，不僅要考慮最終接線的實現(xiàn)，同時還要兼顧到分期過渡接線的可能和施工的方便。 電氣主接線的一般設計步驟如下 : (1)對設計依據(jù)和基礎資料進行綜合分析 ； (2)選擇發(fā)電機臺數(shù)和容量，擬定可能采用的主接線形式 ； (3)確定主變壓器的臺數(shù)和容量 ； (4)廠用電源的引接 ； 鄭州電力高等?？茖W校 2 300MW火力發(fā)電廠電氣部分畢業(yè)設計 第 6 頁共 42 頁 (5)論證是否需要限制短路電流，并采取什么措施 ； (6)對選出來的方案進行技術和經(jīng)濟綜合比較，確定最佳主接線方案。 電氣主接線方案的比較 第一種方案是： 300MW 發(fā)電機 G1， G2采用單元接線 通過雙繞組的變壓器與 220KV母線相連， 220KV 電壓級出線為 6 回，因此其供電要充 分考慮其可靠性，所以我們采用雙母線接線。這 樣一來就避免了斷路器檢修時，不影響對系統(tǒng)的供電，斷路器或母線故障以及母線檢修時，減少停運的回路數(shù)和停運時間，保證了可靠的供電。有原始資料可知發(fā)電機不與 110KV 的母線相連，故在 220KV、 110KV 及廠用電 6KV 的三個等級上采用的聯(lián)絡變壓器為三相三繞組變壓器相連， 110KV 母線采用雙母接線。如圖 31所示： G 1G 22 2 0 K V 側 1 1 0 K V 側6 K V 廠 用 電 側6 K V 廠 用 電 側 圖 31 方案一 第二種方案是： 由 方案一，我們很容易想到 220KV 母線采用雙母帶旁路連接， 110KV母線采用雙母線連接，如圖 32所示 : 鄭州電力高等?？茖W校 2 300MW火力發(fā)電廠電氣部分畢業(yè)設計 第 7 頁共 42 頁 G 1G 22 2 0 K V 側1 1 0 K V 側6 K V 廠 用 電 側6 K V 廠 用 電 側 圖 32 方案二 現(xiàn)對這兩個方案進行綜合比較：如表 31 表 31 方案比較 方 案 性能 方案一 方案二 可靠性 1）接線簡單，設備本身故障率少； 2）故障時，停電時間較長。 1） 可靠性較高；兩臺主變壓器工作，保證了在變壓器檢修或故障時，不致使各級電壓解列，提高了可靠性。 靈活性 1）運行方式相對簡單，靈活性差； 2）各種電壓級接線都便于擴建和發(fā)展。 1） 倒閘操作復雜，容易產(chǎn)生誤操作； 2） 不利于實現(xiàn)變電所無人值守； 3)保護及二次回路接線 復雜。 經(jīng)濟性 1）設備相對少，投資小 。 1）設備相對多， 占地面積大， 投資較大 。 通過對兩種主接線 可靠性、 靈活性和經(jīng)濟性的綜合考慮，辨證統(tǒng)一，現(xiàn)確定第一方案為設計 的 最終方案。 鄭州電力高等?？茖W校 2 300MW火力發(fā)電廠電氣部分畢業(yè)設計 第 8 頁共 42 頁 第三 章 廠用電的設計 發(fā)電廠在啟動、運轉、停機 、檢修 的 過程中，有大量以電動機拖動的機械設備，用以保證機組的主要設備和輸煤、碎煤、除灰、除塵及水處理等輔助設備的正常運行。 這些電動機及全廠的運行操作、試驗、檢修、照明等用電設備都屬于廠用負荷?？偟暮碾娏浚y(tǒng)稱為廠用電。 300MW 汽輪發(fā)電機組廠用電接線的要求： （ 1）每臺機組的廠 用電系統(tǒng)應是獨立的； （ 2）全廠性公用負荷應分散接入不同機組的采用母線或公用負荷母線； （ 3）廠用電的工作電源及 備用電源接線應能保證各單元機組和全廠的安全運行； （ 4）充分考慮電廠分期建設和連續(xù)施工過程中廠用電系統(tǒng)的運行方式，特別要注 意對公用負荷供電的影響，要便于過渡，盡量減少改變接線和更換設備； （ 5）設置足夠的交流事故保安電源，當全廠停電時，可以快速啟動和自動投入向保安負荷供電。 發(fā)電廠廠用負荷根據(jù)其重要性 、 合理提供電源和供電方式，負荷可分以下幾類： Ⅰ類負荷：在瞬時短時停電，可能 對人身和設備造成 安全，使生產(chǎn)停頓或發(fā)電量大幅度下降，如送、引風機、給水泵等負荷，要求這類負荷的供電系統(tǒng)可靠，工作電源故障后，應有備用電源自動投入。對設備配置上要有備用設備，雙電源供電，自動切換。 Ⅱ類負荷：這類負荷允許短時停電，但如停電時間過長，有可能損壞設備或影響正常生產(chǎn)，如磨煤機、碎煤機等負荷。這類負荷供電與Ⅰ類負荷相似，電源也應可靠，但是備用電源可不自投，而用手動投入即可。Ⅱ類負荷一般也有備用設備，如不配備用設備，也要雙電源供電。 Ⅲ類負荷：一般與生產(chǎn)工藝過程無直接聯(lián)系，即使較長時間停電，也不會直接影 響到電廠正常運行，如油處理設施及中央修配廠等負荷。這類負荷的供電的可靠性可以略低些，允許只有一個電源。 對 300MW 機組的廠用電，根據(jù)國內(nèi)若干電廠的設置情況，廠用電采用 6kv 和 380v兩個電壓等級。配電原則是： 200kw 及以上的電動機采用 6kv 電壓供電， 200kw 以下的電動機采用 380v電壓供電。 鄭州電力高等?？茖W校 2 300MW火力發(fā)電廠電氣部分畢業(yè)設計 第 9 頁共 42 頁 可使廠用電系統(tǒng)簡化、設備減少，但許多 2020kw 以上的大容量電動機接在 母線上，也會帶來設備選擇和運行方面的問題。設計時都是經(jīng)過諸多因素的綜合比較后確定。 （ 1）發(fā)電廠廠用高壓電 壓 綜合考慮廠用系統(tǒng)的短路電流水平及斷路器的開斷電流，以及高壓廠用系統(tǒng)中最大一臺電動機正常工作啟動時，廠用母線電壓不低于 80%額定電壓的要求。廠用高壓選用6KV電壓等級，通過合理選擇變壓器容量及阻抗值，電動機啟動電壓均可滿足要求。 （ 2）發(fā)電廠廠用低壓電壓 主廠房的低壓廠用電系統(tǒng)采用動力與照明分開供電方式，動力與照明網(wǎng)絡電壓為380V，低壓廠用電壓為 380V，輔助廠房的低壓電壓均為 380V。 （ 3）電動機的引接 200KW 及以上的電動機接 6KV， 200KW 電動機接 380V。 發(fā)電廠的廠用工作電源，必須供電可靠，且能滿足電廠各種工作狀態(tài)的要求，除應具有正常的工作電源外，還應設置備用、啟動電源和事故保安電源。一般電廠中都以啟動電源兼作備用電源。 （ 1） 廠用工作電源及其引接 對于大容量的機組，各臺機組的廠用工作電源必須是獨立的，是保證機組正常運行最基本的電源，要求供電可靠，而且要滿足整套機爐的全部廠用負荷要求，并可能還要承擔部分公用負荷。 300MW 機組都采用發(fā)電機 — 變壓器組單元接線，并采用分相封閉母線。機組廠用電源都從發(fā)電機 G至主變壓器 T之間的 ，即從發(fā)電機 出口經(jīng)高壓廠用變壓器 T T2 將發(fā)電機出口電壓降至所要求的廠用高壓，如 圖 41 所示 在這種接線方式下，發(fā)電機、主變壓器、廠用高壓變壓器以及相互連接的導體，任T1 T2 G T 圖 41 廠用電源引接方式 鄭州電力高等?？茖W校 2 300MW火力發(fā)電廠電氣部分畢業(yè)設計 第 10 頁共 42 頁 何一個元件故障都要斷開主變壓器高壓側的斷路器并停機。因此，僅當發(fā)電機處于正常運行時，才對廠用負荷供電；在發(fā)電機處于停機狀態(tài)、啟動時發(fā)電機電壓建立之前或停機過程電壓下降時，都不能對廠用負荷供電。這就需要另外設置獨立可靠的啟動和停機用的電源。停機電源是指保證發(fā)電機安全停機的某些廠用負荷繼續(xù)運行一段時間所需的電源。 （ 2） 廠用電基本接線形式 廠用電接 線方式合理與否，對機、爐、電的輔機以及整個發(fā)電廠的工作可靠性有很大影響。廠用電的接線應保證采用供電的連續(xù)性，使發(fā)電廠能安全滿發(fā)，并滿 足運行安全可靠、靈活方便等要求。 300MW 機組通常都為一機一爐單元式設置，采用機、爐、電為一單元的控制方式，因此，采用系統(tǒng)也必須按單元設置，各臺機組單元（包括機、爐、電）的廠用系統(tǒng)必須是獨立的，而且采用多段（兩段或四段）單母線供電。 鄭州電力高等?？茖W校 2 300MW火力發(fā)電廠電氣部分畢業(yè)設計 第 11 頁共 42 頁 第四 章 變壓器的選擇 主變壓器的選擇原則 （ 1） 為保證發(fā)電機電壓出線供電可靠，接在發(fā)電機電壓母線上的主變壓器一般不少于兩臺。在計算通 過主變壓器的總容量時，至少應考慮 5年內(nèi)負荷的發(fā)展需要，并要求：在發(fā)電機電壓母線上的負 荷為最小時，能將剩余功率送入電力系統(tǒng)；發(fā)電機電壓母線上最大一臺發(fā)電機停運時，能滿足發(fā)電機電壓的最大負荷用電需要；因系統(tǒng)經(jīng)濟運行而需限制本廠出力時，亦應滿足發(fā)電機電壓的最大負荷用電。 （ 2） 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。 廠用變壓器容量選擇的基本原則和應考慮的因素為 （ 1）變壓器原、副邊電壓必須與引接電源電壓和廠用網(wǎng)絡電壓一致。 （ 2）變壓器的容量必須滿足廠用機 械從電源獲得足夠的功率。 （ 3）廠用高壓備用變壓器或起動變壓器應與最大一臺高壓廠用工作 變壓器容量 相同；低壓廠用 備用變壓器的容量應與最大一臺低壓廠用工作變壓器容量相同。 確定變壓器臺數(shù)及容量 （ 1） 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，所以不設發(fā)電機母線，發(fā)電機與變壓器采用單元接線，保證了發(fā)電機電壓出線的供電可靠，300MW發(fā)電機組的主變壓器選用兩繞組變壓器 2 臺。向本廠供電變壓器選用三相式兩繞組變壓器 2臺，廠用備用電源選用兩繞組變壓器 1臺，三個電壓等級的母線之間的母 連變壓器選用三相三繞組變壓器。 （ 2） 容量：單元接線中的主變壓器容量 SN 應按發(fā)電機額定容量扣除本機組的廠用負荷后，預留 10％的裕度選擇，為GPNGN ΦC O S )Κ1(=S NGΡ — 發(fā)電機容量； NS — 通過主變的容量 ； GΦCOS — 發(fā)電機的額定功率 =ΦCOS G ； ?? — 廠用電 率 %??? 單元接線中的主變壓器容量 NS 應按發(fā)電機額定容量扣除本機組的廠用負 荷后，預留 10％的裕度選擇。 發(fā)電機 G G2的額定容量為 300MW，扣除廠用電后經(jīng)過變壓器的容量為： 鄭州電力高等?？茖W校 2 300MW火力發(fā)電廠電氣部分畢業(yè)設計 第 12 頁共 42 頁 M V )()1( 21 ???? ??? G PNGN CO SS 、 經(jīng)計算后選取變壓器如下 ： 300MW 發(fā)電機組所選變壓器型號為： SFP360000/220 兩臺 ； 三個等級母線間的變壓器型號為： SFPS240000/220 一 臺 ； 與 300MW 發(fā)電機組相連的廠用變壓器型號為： SFF740000/18 兩 臺 ； 廠用備用電源變壓器型號為： SF2740000/110 一臺 ； 連接 6KV 與三繞組變壓器的變壓器型號為： SFF31500/15 一 臺 。 其具體參數(shù)如表 51所示 表 51 所選變壓器型號及其參數(shù) 型號 額 定 容量（ KVA） 額定電壓（ KV） 阻抗電壓（ UK%） 連接組 標號 高壓