【正文】 摘 要本畢業(yè)設計論文是2600MW發(fā)電廠電氣部分初步設計。全論文除了摘要、畢業(yè)設計書之外，還詳細的說明了各種設備選擇的最基本的要求和原則依據(jù)。 變壓器的選擇包括：發(fā)電廠主變壓器、高壓備用變壓器及高壓廠用變壓器的臺數(shù)、容量、型號等主要技術(shù)數(shù)據(jù)的確定；電氣主接線主要介紹了電氣主接線的重要性、設計依據(jù)、基本要求、各種接線形式的優(yōu)缺點以及主接線的比較選擇，并制定了適合本廠要求的主接線； 廠用電接線包括：廠用電接線的總要求以及廠用母線接線設計。短路電流計算是最重要的環(huán)節(jié)，本論文詳細的介紹了短路電流計算的目的、假定條件、一般規(guī)定、元件參數(shù)的計算、網(wǎng)絡變換、以及各短路點的計算等知識； 高壓電氣設備的選擇包括母線、高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、高壓開關(guān)柜的選擇原則和要求，并對這些設備進行校驗和產(chǎn)品相關(guān)介紹 。而根據(jù)本論文所介紹的高壓配電裝置的設計原則、要求和500KV的配電裝置，決定此次設計對本廠采用分相中型布置。繼電保護和自動裝置的規(guī)劃，包括總則、自動裝置、一般規(guī)定和發(fā)電機、變壓器、母線等設備的保護， 而發(fā)電廠和變電所的防雷保護則主要針對避雷針和避雷器的設計。此外，在論文適當?shù)奈恢眠€附加了圖紙（主接線、平面圖、防雷保護等）及表格以方便閱讀、理解和應用。關(guān)鍵詞 電力系統(tǒng)，短路計算，設備選擇，母線，高壓斷路器 目 錄摘 要 IAabstract II第一部分 說明書 1第1章 主變壓器的選擇 1 容量和臺數(shù)的確定 1 型式和結(jié)構(gòu)的選擇 1 相數(shù) 1 繞組數(shù)與結(jié)構(gòu) 1 繞組接線組別 2 調(diào)壓方式 2 冷卻方法 2第2章 電氣主接線的設計 3 主接線設計的要求和原則 3 主接線設計的基本要求 3 大機組超高壓主接線可靠性的特殊要求 3 主接線設計的原則 3 原始資料分析 4 主接線方案的擬定 4 發(fā)電機變壓器單元接線 4 500KV電壓母線接線 4 主接線方案的比較 7 主接線方案的確定 7第3章 廠用電系統(tǒng)設計 8 廠用電接線的設計原則 8 廠用電壓等級的確定 8 8 廠用工作電源的引接 8 備用/啟動電源的引接 8 廠用電接線形式 9 9 額定電壓的確定 9 臺數(shù)和型式的選擇 9 容量得選擇…………………………………………………………………………..10 電抗的選擇 10 廠用電系統(tǒng)接線 11 高壓廠用電接線 11 低壓廠用電接線 11第4章 短路電流計算 12 短路電流計算的主要目的 12 一般規(guī)定 12 計算的假定條件 12 接線方式 12 短路類型 12 短路計算點 13 短路電流計算方法 13 短路電流計算步驟 13 計算公式 14 元件參數(shù)計算 14 網(wǎng)絡變換 14 計算電抗 16 短路點短路電流周期分量有效值的計算 16 短路的沖擊電流 16 電流分布系數(shù)及轉(zhuǎn)移電抗 16第5章 電氣設備和導體的選擇 18 電氣設備選擇的一般原則 18 18 按短路狀態(tài)校驗 19 500kV高壓設備的選擇 19 高壓斷路器的選擇 19 隔離開關(guān)的選擇 20 電流互感器的選擇 21 電壓互感器的選擇 21 并聯(lián)電抗器的選擇 22 6KV高壓開關(guān)柜的選擇 22 種類和型式的選擇 22 主開關(guān)的選擇 23 額定電壓和額定電流的選擇 23 防護等級的選擇 23 開斷和關(guān)合短路電流的選擇 23 短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗 24 裸導體的選擇 24 500KV母線的選擇 24 封閉母線的選擇 24 電暈電壓校驗 25 熱穩(wěn)定校驗 25第6章 500KV高壓配電裝置設計 26 配電裝置的基本要求 26 配電裝置設計的基本步驟 26 配電裝置的型式選擇 26 配電裝置的安全凈距 26 屋外配電裝置的布置原則 27第7章 繼電保護和自動裝置配置 28 繼電保護配置 28 發(fā)電機保護 28 變壓器保護 29 并聯(lián)電抗器保護 30 500kV線路保護 31 母線和斷路器失靈保護 31 自動裝置配置 32第8章 防雷保護設計 33 直擊雷的防護 33 直擊雷防護措施 33 避雷針裝設的基本原則 33 避雷針的保護范圍 33 入浸雷的防護 34 入浸雷防護措施 34 避雷器的配置要求 34 避雷器的配置原則 34 避雷器參數(shù)選擇 35 防雷接地 35第二部分 計算書 36第9章 變壓器的選擇計算 36 主變壓器的選擇 36 廠用高壓變壓器的選擇 36第10章 短路電流計算 38 短路電流計算接線圖 38 參數(shù)計算 38 500kV母線短路(k1)….…………………………….………………….………………..39 發(fā)電機出口短路(k2) 40 廠用高壓工作變壓器6kV一段短路(k3) 42 備用/啟動變壓器6kV一段短路(k4) 44 計算結(jié)果列表 46第11章 電氣設備和導體的選擇計算 47 500kV高壓設備的選擇 47 高壓斷路器的選擇 47 高壓隔離開關(guān)的選擇 47 電流互感器的選擇 48 電壓互感器的選擇 48 并聯(lián)電抗器的選擇 49 6kV高壓開關(guān)柜的選擇 49 裸導體的選擇 50 500kV主母線的選擇 50 發(fā)電機出口主封閉母線選擇 52 共箱封閉母線選擇 52第12章 防雷保護設計 54 避雷針的布置圖 54 避雷針高度的確定 54總 結(jié) 56致 謝 57參考文獻 58附 錄 59第一部分 說明書第1章 主變壓器的選擇 容量和臺數(shù)的確定主變壓器的容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。如果變壓器容量選得過大、臺數(shù)過多，不僅增加投資，增大占地面積，而且也增加了運行電能損耗，設備未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，將可能“封鎖”發(fā)電機剩余功率的輸出，這在技術(shù)上是不合理的，因為每千瓦的發(fā)電設備投資遠大于每千瓦的變電設備投資。為此，必須合理地選擇變壓器。對單元接線的變壓器,其容量應按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有的裕度來確定，即 ()式中 ——變壓器的計算容量，kVA； ——發(fā)電機的額定功率，kW；——發(fā)電廠的廠用電率，%； ——發(fā)電機的功率因數(shù)。 型式和結(jié)構(gòu)的選擇 相數(shù) 主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素。由于大型變壓器隨著容量的增大，尺寸和重量也增大。所以當發(fā)電廠與系統(tǒng)連接的電壓等級為500kV時， 600MW機組單元連接的主變壓器綜合考慮運輸和制造條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較，可采用單相組成的三相變壓器。采用單相變壓器時,由于備用單相變壓器一次性投資大,利用率不高,故應綜合考慮系統(tǒng)要求、設備質(zhì)量以及按變壓器故障率引起的停電損失費用等因素，確定是否裝設備用單相變壓器。若確需裝設，可按地區(qū)（運輸條件允許）或同一電廠3～4組的單相變壓器（容量、變比與阻抗均相同），合設一臺備用單相變壓器考慮。 繞組數(shù)與結(jié)構(gòu) 電力變壓器按每相的繞組數(shù)分為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式；按電磁結(jié)構(gòu)分為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等型式。容量為200MW以上大機組都采用與雙繞組變壓器成單元接線，而不于三繞組變壓器組成單元接線。這是由于機組容量大，其額定電流及短路電流都很大，發(fā)電機出口斷路器制造困難，價格昂貴，且對供電可靠性要求較高，所以，一般在發(fā)電機回路及廠用分支回路均采用分相封閉母線，而封閉母線回路中一般不裝高斷路器和隔離開關(guān)。 繞組接線組別 變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星形“Y”和三角形“d”兩種。而在發(fā)電廠中，一般考慮系統(tǒng)或機組的同步并列要求以及限制3次諧波對電源的影響等因素，主變壓器接線組別一般都選用YN，d11常規(guī)接線。全星形接線變壓器用于中性點不接地系統(tǒng)時，3次諧波無通路，將引起正弦波電壓畸變，并對通信設備發(fā)生干擾，同時對繼電保護整定的準確度和靈敏度均有影響。在我國，全星形接線變壓器均為自耦變壓器，電壓變比多為220/110/3330/220/3330/110/3500/220/110kV，由于500、32110kV均系中性點直接接地系統(tǒng)，系統(tǒng)的零序阻抗較小，所以自耦變壓器設置三角形繞組用以對線路3次諧波的分流作用已顯得不十分必要。 調(diào)壓方式 調(diào)壓是通過變壓器的分接開關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實現(xiàn)電壓的調(diào)整。切換方式有兩種：一種是不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在以內(nèi)；另一種是帶負荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達，但結(jié)構(gòu)復雜、價格昂貴，只有在兩種情況下才予以選用：接于出力變化大的發(fā)電廠的主變壓器,特別是潮流方向不固定,且要求變壓器二次電壓維持在一定水平時；接于時而為送端，時而為受端，具有可逆工作特點的聯(lián)絡變壓器，為保證供電質(zhì)量，要求母線電壓恒定時。通常發(fā)電廠主變壓器中很少采用有載調(diào)壓，因為可以通過調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁來實現(xiàn)調(diào)節(jié)電壓，一般均采用無激磁調(diào)壓。 冷卻方法 電力變壓器的冷卻方式隨變壓器型式和容量不同而異，一般有自然風冷卻、強迫風冷卻、強迫循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)風冷卻、強迫油循環(huán)導向冷卻。大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷卻，在發(fā)電廠水源充足的情況下，為壓縮占地面積，也可采用強迫油循環(huán)水冷卻。強迫油循環(huán)水冷卻的散熱效率高，節(jié)省材料，減小變壓器本體尺寸，但要一套水冷卻系統(tǒng)和有關(guān)附件，在冷卻器中，油與水不是直接接觸，在設計時和運行中，以防止萬一產(chǎn)生泄漏時，水不至于進入變壓器內(nèi)，嚴重地影響油的絕緣性能，故對冷卻器的密封性能要求較高。第2章 電氣主接線的設計 主接線設計的要求和原則電氣主接線是發(fā)電廠電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響運行的可靠性、靈活性，并對電氣設備選擇、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。因此，主接線的正確、合理設計，必須綜合處理各個方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟論證比較后方可確定。 主接線設計的基本要求定量分析主接線的可靠性時，考慮發(fā)電廠在系統(tǒng)中的地位和作用、用戶的負荷性質(zhì)和類別、設備制造水平及運行經(jīng)驗等諸多因素。定性分析主接線的可靠性考慮：斷路器檢修時，能否不影響供電；線路、斷路器或母線故障時以及母線或母線隔離開關(guān)檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電時間的長短，以及能否保證對I、II類負荷的供電；發(fā)電廠或變電站全部停電的可能性；大型機組突然停運時，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響與后果等因素。電氣主接線應能適應適應運行狀態(tài),并能靈活地進行運行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性包括：操作的方便性、調(diào)度的方便性和擴建的方便性。在設計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。通常設計應在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟合理。經(jīng)濟性主要考慮:節(jié)省一次投資、占地面積少和電能損耗少。 大機組超高壓主接線可靠性的特殊要求 任何斷路器檢修，不影響對系統(tǒng)的連續(xù)供電；任何一進出線斷路器故障或拒動以及母線故障，不應切除一臺以上機組和相應的線路；任何一臺斷路器檢修和另一臺斷路器故障或拒動相重合、以及當母線分段或母線聯(lián)絡斷路器故障或拒動時，不應切除兩臺以上機組和相應的線路。 主接線設計的原則根據(jù)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用，首先應滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經(jīng)濟調(diào)度的要求。根據(jù)規(guī)劃容量、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、電氣設備性能和周圍環(huán)境等條件確定。應滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟性的要求。 原始資料分析本次設計的凝汽式發(fā)電廠，裝機容量為2600MW，屬大型發(fā)電廠，在系統(tǒng)中有舉足輕重的地位，供電容量大、范圍廣，發(fā)生事故可能使系統(tǒng)運行穩(wěn)定遭到破壞，甚至瓦解，造成巨大損失，又因為高電壓、大電流對電器設備又有特殊的要求，所以必須采用供電可靠性高、調(diào)度靈活的接線形式，并要進行定性分析。以最大限度的避免由于主接線結(jié)構(gòu)引起的局部限出力、限送電。考慮環(huán)境條件對電氣設備的影響，尤其是溫度和海拔高度超過電氣設備的使用條件時，應采取相應措施。由于廠址平均海拔高度為50米，一般不會超過設備額定使用高度，所以不用考慮高度對電氣設備的影響；電氣設備一般使用的額定環(huán)境溫度為，而電廠所在地的年最高溫度為，平均溫度為15，最低溫度為零下33，設備實際運行環(huán)境溫度不會超過其額定溫度，所以對一般設備不會造成影響；但裸導體的額定環(huán)境溫度為，其允許電流必須根據(jù)實際環(huán)境溫度進行修正。另外要考慮重型設備運輸問題。 主接線方案的擬定 發(fā)電機變壓器單元接線 發(fā)電機雙繞組變壓器單元接線600MW發(fā)電機組大都采用發(fā)電機雙繞組變壓器單元接線。這種接線開關(guān)設備少，操作簡便，有利于實現(xiàn)機、爐、電的集中控制。由于省去了高壓配電裝置，明顯地減少了設備檢修工作量，以及因不設發(fā)電機電壓級母線，在發(fā)電機出口可不裝斷路器，而在發(fā)電機和變壓器之間采用分相封閉母線，使得在發(fā)電機和變壓器低壓側(cè)短路的幾率和短路電流相對減小，避免了由于額定電流或短路電流過大，使得選擇出口斷路器時，受制造條件或價格甚高等原因造成的困難。 500KV電壓母線接線雙母線四分段(雙母雙分段)。由于隨著斷路器制造質(zhì)量的提高，旁路母線的應用已逐漸減少，按規(guī)定采用SF6斷路器的主接線不宜增設旁路設施。雙母線四分段接線具有如下優(yōu)點：(1) 母線可以輪流檢修而不致使供電中斷。當一組母線檢修時，可將該組母線上的電源和負荷切換到另一組母線上