【正文】 電氣專業(yè)畢業(yè)設(shè)計熱電廠電氣部分畢業(yè)設(shè)計第一部分 設(shè)計說明書第一章 原始資料 熱電廠的規(guī)模（1）裝機容量： 700MW（2臺200MW和1臺300MW發(fā)電機） （2）機組年利用小時： ?。?）負荷曲線圖： 典型日負荷曲線（夏季155天 、 冬季210天 ）（4）廠用電率： 10%電力負荷及與電力系統(tǒng)連接情況：（1）220kV升高電壓級 架空線2回，與系統(tǒng)連接線2回，最大輸送功率700MW, =。（2）35kV升高電壓級 架空線1回，與系統(tǒng)連接線1回，最大輸送功率140MW，=。（3）發(fā)電機出口后備保護時間。電廠氣象條件： 發(fā)電廠所在地，年最高溫度39℃；年最低溫度－13℃；最熱月平均氣溫21℃；當?shù)睾０胃叨?00米；風向：西，風勢3～7級。第二章 電氣主接線的選擇該設(shè)計電廠為中小型熱電廠，其容量為700MW，年利用小時。本廠投產(chǎn)后，220kV等級有兩回出線，35kV等級有一回出線。，無直配負荷，又無特殊要求，擬采用單元接線方式。，額定容量為200MW，現(xiàn)選用發(fā)電機為東方電機廠型號為QFQS—200—2的發(fā)電機；額定容量為300MW，現(xiàn)選用發(fā)電機為東方電機廠型號為QFQS—300—2的發(fā)電機。表1－1發(fā)電機型號及參數(shù)型 號額定容量（MW）額定電壓（kV）額定電流（A）功率因數(shù)瞬變電抗超瞬變電抗QFQS—200—220012938%%QFQS—300—230019407%%21主接線的基本要求電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次主接線或氣主系統(tǒng)。主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。他直接影響運行的可靠性、靈活性并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系?？煽啃? 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。因此，其可靠性應(yīng)從五個方面來考慮：①發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用；②發(fā)電廠接入電力系統(tǒng)中的方式，其接入方式的選擇與容量的大小、電壓等級、負荷性質(zhì)以及地理位置和輸送電能距離等因素有關(guān)；③發(fā)電廠的運行方式及負荷性質(zhì)。電能生產(chǎn)的特點是：發(fā)電、變電、輸電和用電同一時刻完成。而負荷的性質(zhì)按其重要性有Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類之分。對擔任基荷的發(fā)電廠，設(shè)備利用率較高，年利用小時數(shù)在5000h以上。且主要供應(yīng)Ⅰ、Ⅱ類負荷用電時，必須采用供電較為可靠的接線方式，保證有兩路電源；承擔腰荷的發(fā)電廠，年利用小時數(shù)在3000h以下，其接線的可靠性要求需要進行綜合分析；④設(shè)備的可靠程度直接影響主接線的可靠性，電氣主接線是由電氣設(shè)備組成的，電氣設(shè)備本身的質(zhì)量及可靠程度直接影響著主接線的可靠性。因此，主接線設(shè)計必須考慮一次設(shè)備和二次設(shè)備的故障率及其對供電的影響；⑤長期實踐運行經(jīng)驗的積累是提高可靠性的重要條件。靈活性 電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉(zhuǎn)換。不僅正常運行時能安全可靠的供電，而且在電力系統(tǒng)故障或電氣檢修及故障時，也能適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡便、迅速地倒換運行方式，使停電時間更短，影響范圍最小。因此，電氣主接線必須滿足調(diào)度靈活、操作方便的基本要求，既能靈活地投、切某些機組、變壓器或線路，調(diào)配電源和負荷，又能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調(diào)度要求，不至于過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)展需要，往往對已經(jīng)投產(chǎn)的發(fā)電廠或變電站還需加以擴建，尤其是火電廠和變電站，從發(fā)電機、變壓器一直到饋線回路數(shù)均有擴建的可能。所以在設(shè)計主接線過渡到最終接線的可能和分階段施工的可行方案，使其盡可能地不影響連續(xù)供電或在停電時間最短的情況下完成過渡方案的實施，使改造工作最最少。經(jīng)濟性 主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟合理，做到投資?。杭粗鹘泳€簡單清晰，以節(jié)省開關(guān)電器數(shù)量、降低投資；要適當采用限制短路電流的措施，以便選用價廉的電器或輕型電器；二次控制與保持方式不應(yīng)過于復(fù)雜，以利于運行和節(jié)約二次設(shè)備及電纜的投資；占地面積少：即主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積減少。同時應(yīng)注意節(jié)約搬遷費、安裝費用和外匯費用。對大容量發(fā)電廠或變電站，在可能和允許條件下，應(yīng)采取一次設(shè)計，分期投資、投建，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益；電能損耗少：即在發(fā)電廠或變電站中，正常運行時，電能損耗主要來自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟合理地選擇變壓器的型式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。22電氣主接線的設(shè)計依據(jù)在對原始資料分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合對電氣主接線的可靠性、靈活性以及經(jīng)濟性等基本要求，綜合考慮。在滿足技術(shù)、經(jīng)濟政策的前提下，力爭使其成為技術(shù)先進、供電安全可靠、經(jīng)濟合理的主接線方案。發(fā)電、供電可靠性是發(fā)電廠生產(chǎn)的首要問題，主接線的設(shè)計，首先應(yīng)該保證其滿發(fā)、滿供、不積壓發(fā)電能力，同時盡最大可能減少能量傳輸過程中的損失，以保證供電經(jīng)濟性。為此，擬從以下幾個方面考慮：斷路器檢修時，是否影響連續(xù)供電；線路、斷路器或者母線故障，以及在母線檢修時，造成停運饋線回路的多少和停電時間的長短，能否滿足對Ⅰ、Ⅱ類重要負荷連續(xù)供電的要求；本發(fā)電廠有無全廠停電的可能性；此外，主接線還應(yīng)具有足夠的靈活性，能適應(yīng)多種運行方式的變化，而且在檢修、事故等特殊狀態(tài)下操作方便、調(diào)度靈活、檢修安全，擴建發(fā)展方便。主接線的可靠性與經(jīng)濟性應(yīng)該綜合考慮、辨證統(tǒng)一，在滿足技術(shù)要求的前提下，盡可能投資省、占地面積少、年運行費用為最小。22電氣主接線的形式各種電氣主接線的優(yōu)缺點：單母線接線具有簡單清晰、設(shè)備少、投資少、運行方便等優(yōu)點，但是可靠性和靈活性較差，只適用于6~200kV系統(tǒng)中只有一臺發(fā)電機或一臺主變壓器且出線回路數(shù)又不多的中小型變電站。單母線分段接線可以提高供電可靠性和靈活性，這種接線廣泛用于中、小容量發(fā)電廠的6~10kV接線和6~220kV變電站。加設(shè)旁路母線提高屯供電的可靠性，廣泛地應(yīng)用于出線較多的110kV及以上高壓配電裝置中，主要是考慮電壓等級越高對于可靠性要求也越高，同時高壓斷路器的檢修時間也比較旗。對于普通的35kV及以下的配電裝置一般不設(shè)旁路母線，從而可以降低造價，但是考慮到可靠性要求時可以考慮加設(shè)旁路母線。雙母線接線具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等優(yōu)點，在大中型變電站中廣為采用，但是這種接線使用設(shè)備多檢修出線斷路器時仍然會使該回路停電。當進出線路數(shù)或母線上電源較多，輸送和通過功率較大時，6~10KV配電裝置中，短路電流較大，為了選擇輕型設(shè)備，限制短路電流，提高主接線的可靠性，常采用雙母線三分段，并在分段處加裝母線電抗器。對于一臺半斷路器接線、三分之四臺斷路器接線以及變壓器母線組接線都適用于大型發(fā)電廠和變電站超高壓裝置中，本設(shè)計不考慮這幾種接線形式。無匯流母線的電氣主接線使用的斷路器數(shù)量少、結(jié)構(gòu)簡單。在6~220kV電壓等級電氣主接線中廣泛使用。其中單元接線是大型機組廣為采用的接線形式，角形接線多用于最終規(guī)模較明確的110kV及以上的配電裝置中。當只有兩臺變壓器和兩輸電線路時，采用橋形接線使用的斷路器數(shù)目最少。橋連斷路器正常時處于閉合狀態(tài)，當輸電線路較長故障幾率較大而變壓器不需要經(jīng)常切除時采用內(nèi)橋接線比較合適；外橋式接線比較適用于變壓器隨經(jīng)濟運行的要求經(jīng)常切換，特別適用于系統(tǒng)有穿越功率流經(jīng)本主電站的情況。綜合以上的分析，本設(shè)計的熱電廠電氣主接線最終確定為：對35kV根據(jù)靈活性、可靠性、經(jīng)濟性的原則采用單母線接線。對220kV根據(jù)靈活性、可靠性、經(jīng)濟性的原則采用雙母線接線。根據(jù)主接線形式選擇主變型號如下表：表12 主變壓器型號及參數(shù)型 號額定容量（MVA）額定變比空載電流(%)空載損耗（KW）負載損耗(KW)阻抗電壓(%)高中高低中低高中高低中低SFP7240000/220240242/24085014SFP7360000/220360242/190860SFPS7140000/220140/140/70242/27075025158第三章 短路電流計算說明短路是電力系統(tǒng)的嚴懲故障。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地的系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。產(chǎn)生短路的原因很多，主要有如下幾方面：元件的損壞；氣象條件惡化；違規(guī)操作；其它。3短路電流計算的原則短路電流計算應(yīng)按遠景規(guī)劃水平年來考慮，遠景規(guī)劃水平年一般取工程建成后510年中的某一年。計算內(nèi)容時為系統(tǒng)在最大運行方式時各樞紐點的三相短路電流和單相接地短路電流，并列表供查用。3短路計算的目的在發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計中，計算短路電流的目的是：1）為選擇和校驗各種電氣設(shè)備的機械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性提供依據(jù)，為此，計算短路沖擊電流以校驗設(shè)備的機械穩(wěn)定性，計算短路電流的周期分量以校驗設(shè)備的熱穩(wěn)定性；2）計算出最大可能短路電流，為設(shè)計和選擇發(fā)電廠和變電站的電氣主接線提供必要的數(shù)據(jù)，為設(shè)計提出對運行方式的要求以及限制短路電流必須采取的措施；3）屋外高壓配電裝置設(shè)計、接地裝置設(shè)計。進行短路情況下的安全距離、接地電阻等的校驗；4）繼保裝置的選擇與整定。3短路計算的步驟短路點的選擇；①發(fā)電機和變壓器回路應(yīng)比較斷路器前后短路時通過斷路器的電流值，則選其大的為短路計算點；②斷路器回路應(yīng)考慮母聯(lián)斷路器向備用母線充電時，備用母線的故障；③帶電抗器的出線路回路選擇電抗器后為短路計算點；④所有母線上都應(yīng)選擇短路點。短路電流實用計算的基本假設(shè)①電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機電勢的相角都相同；②電力系統(tǒng)中各元件磁路不飽和，元件參數(shù)不隨電流變化。故計算中可用疊加原理；③高壓電網(wǎng)的電阻忽略不計；④高壓為330千伏以下的線路，不計輸電線的電容；⑤變壓器勵磁電流不計；⑥同類型發(fā)電機，當他們對短路點的電氣距離比較近時，可以用等值發(fā)電機；⑦發(fā)電機在額定運行狀態(tài)下突然三相短路，短路屬金屬性短路；⑧電力系統(tǒng)為對稱三相系統(tǒng)；⑨負荷只作近似計算。網(wǎng)絡(luò)簡化的假設(shè)① 負荷略去不計；② 略去各元件的電阻、導(dǎo)納；③ 無限大功率電源的內(nèi)阻抗等于零；④ 電位相等的節(jié)點可直接相連；⑤ 等電位點之間的電抗可短接后除去。短路計算公式根據(jù)假設(shè)，首先去掉系統(tǒng)中所有負荷、線路電容、并聯(lián)電抗等，同時忽略系統(tǒng)各元件的電阻，發(fā)電機用次暫態(tài)電抗表示，用統(tǒng)一的基準容量和網(wǎng)絡(luò)平均額定電壓歸算系統(tǒng)各元件電抗的標幺值。基準值基準容量 基準電壓 （kV）于是可得：基準電流 基準電抗 各元件電抗標么值計算公式常用設(shè)備電抗換算公式設(shè)備名稱參數(shù)有名值（）標幺值發(fā)電機變壓器電抗器（%）線路（）系統(tǒng)電抗已知短路容量S與系統(tǒng)連接的斷路器開斷容量從基準值換算到基準值對三繞組變壓器或者自耦變壓器的等值電抗計算公式： （ n=1,2,3）U1(%)=1/2[Uk(12)(%)+ Uk(13)(%) Uk(23)(%)]U2(%)=1/2[Uk(12)(%)+ Uk(23)(%) Uk(13)(%)]U3(%)=1/2[Uk(13)(%)+ Uk(23)(%) Uk(12)(%)]轉(zhuǎn)移電抗的計算合并電源在簡化網(wǎng)絡(luò)中常把距短路點電氣距離（即相聯(lián)系的電抗值）大致相等的同類行的發(fā)電機可以合并，遠離短路點的不同類型發(fā)電機可以合并，直接與短路點相連的發(fā)電機應(yīng)單獨考慮，無限大功率系統(tǒng)因提供的短路電流周期分量不衰減而不必查曲線，應(yīng)單獨計算。星網(wǎng)交換 Xij—網(wǎng)絡(luò)節(jié)點i和節(jié)點j之間的電抗 Xkn—星形網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點k與待消節(jié)點n之間的電抗 m—網(wǎng)絡(luò)的頂點數(shù)等值電勢法 （為并聯(lián)支路阻抗的計算公式）求出各等值發(fā)電機對短路點的轉(zhuǎn)移電抗Xif(i=1，2…)以及無限大功率對短路點的轉(zhuǎn)移電抗Xsf計算各電源點對短路點的計算電抗運算曲線的自變量，是以相應(yīng)發(fā)電機的額定容量為基準容量的標幺電抗值。其歸算如下： 式中：——第m個電源等值發(fā)電機額定容量（MVA）；——第m個電源與短路點之間的轉(zhuǎn)移電抗（標幺值）；——第m個電源與短路點之間的計算用電抗；對無限大功率系統(tǒng)無限大容量電源提供的短路電流，或以供電電源容量為基準的計算電抗≥3時，認為短路電流周期分量在整個過程中不衰減：或者式中：——無限大容量電源到短路點之間的總阻抗（標幺值）；——其值≥3的計算電抗（標幺值）；——無限大容量電源或者≥3的電源提供的短路電流周期分量標幺值，在秒的任意時刻里，均為恒定值。有限大容量電源根據(jù)求得的各電源對短路點的計算電抗，查t秒運算曲線可得計算短路電流周期分量的有名值各臺等值發(fā)電機提供的短路電流 無限大功率的短路電流計算 （— 無限大功率系統(tǒng)對短路點的組合電抗的標么值） 短路電流周期分量的有名值 計算沖擊電流 短路點Kch發(fā)電機母線變壓器高壓側(cè)出線沖擊電流主要是用于校驗電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在短路時的電動力穩(wěn)定度。1計算短路功率