【正文】 南華大學(xué)船山學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè) 共 35 頁(yè) 引言 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的發(fā)展和負(fù)荷的增長(zhǎng)迅速。電力網(wǎng)容量的增大，電壓等級(jí)和綜合自動(dòng)化水平也不斷提高， 某 地原有變電所設(shè)備陳舊，占地較大，自動(dòng)化程度不高，為滿足該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和人民生活的需要，電網(wǎng)正在進(jìn)行大規(guī)模的改造，對(duì)變電所的設(shè)計(jì)提出了更高、更新的要求 。 本設(shè)計(jì)是針對(duì) 該 地區(qū)變電站的要求來(lái)進(jìn)行配置的，它主要包括了四大部分，分 別為電氣主接線、短路電流的計(jì)算、電氣設(shè)備的選擇和廠用電的設(shè)計(jì) 。其中重點(diǎn)介紹了短路電流的計(jì)算和電氣設(shè)備的選擇，從 最嚴(yán)重的 的短路情況進(jìn)行分析和計(jì)算，對(duì)不同的短路參數(shù)來(lái) 進(jìn)行不同種類設(shè)備的選。內(nèi)容全面簡(jiǎn)要，結(jié)構(gòu)層次清晰，易于建立現(xiàn)代 凝汽式火力發(fā)電廠， 大量電氣設(shè)備的各個(gè)環(huán)節(jié)的局部概念及其相互聯(lián)系的總體概念，對(duì)該設(shè)計(jì)進(jìn)行了理論分析，在理論上證實(shí)了 發(fā)電廠的 實(shí)際可行性，其效果達(dá)到了設(shè)計(jì)所預(yù)期的要求。 南華大學(xué)船山學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè) 共 35 頁(yè) 1 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 原始資料分析 （ 1）發(fā)電廠建設(shè)規(guī)模 類型：凝汽式火力發(fā)電廠； 裝機(jī)容量：裝機(jī) 2臺(tái)，容量分別為 300MW*2；年利用小時(shí)數(shù)為 6000h/a； （ 2）電力負(fù)荷水平 ① 220KV 電壓等級(jí)：架空線共 5 回， I級(jí)負(fù) 荷，最大輸送 310MW，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 6000h/a ② 110V 電壓等級(jí)，架空線共 7 回， I 級(jí)負(fù)荷，最大輸送 230MW，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 6000h/a。 ③ ?? ④ 廠用電率 7% ⑤ 備用： 110KV 1 回 220KV 1 回 （ 3） 廠址特點(diǎn)及自然環(huán)境 ① 當(dāng)?shù)啬曜罡邷囟?40℃，最低溫度 20℃，最熱月平均最高溫度為 32℃，最熱月平均最低溫度為 25℃ ② 地海拔高度為 600M ③氣象 條 件無(wú)其它特殊要求 。 設(shè)計(jì)任務(wù) （ 1）對(duì)原 始資料進(jìn)行分析完成發(fā)電廠電氣主接線設(shè)計(jì) （ 2） 廠用電設(shè)計(jì) （ 3） 短路電流的計(jì)算 （ 4） 主要電氣設(shè)備的選擇 （ 5） 完成主接線圖與設(shè)計(jì)說(shuō)明書 南華大學(xué)船山學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè) 共 35 頁(yè) 2 電氣主接線設(shè)計(jì) 電氣主接線的基本要求 （ 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(wù)，停電不僅使發(fā)電廠造成損失，而且對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門帶來(lái)的損失將更嚴(yán)重，往往比少發(fā)電能的損失大幾十倍，至于導(dǎo)致人身傷亡、設(shè)備損壞、產(chǎn)品報(bào)廢、城市生活混亂等經(jīng)濟(jì)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(yùn)行時(shí)能安全可靠地供電，而且在系統(tǒng)故障或設(shè)備檢修及故障時(shí)，也能適應(yīng)調(diào)度的要求，并能靈活、簡(jiǎn)便、迅速地倒換運(yùn)行方式，使停電時(shí)間最短，影響范圍最小。 （ 3）具有經(jīng)濟(jì)性 在主接線設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足供電可靠的基礎(chǔ)上，盡量使設(shè)備投資費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)為最少，注意節(jié)約占地面積和搬遷費(fèi)用，在可能和允許條件下應(yīng)采取一次設(shè)計(jì)，分期投資、投產(chǎn)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。 （ 4）具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性 在設(shè)計(jì)主接線時(shí)應(yīng)留有余地，不僅要考慮最終接線的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還要兼顧 到分期過(guò)渡接線的可能和施工的方便。 主接線的方案選擇 （ 1）方案一 ① 220KV 電壓等級(jí)的方案選擇 由于 220KV 電壓等級(jí)的電壓 回 線數(shù)目是 6 回， 因此其供電要充分考慮其可靠性，所以我們 可選擇 雙母線 帶旁路 接線 形式 。 根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》和 《 220kV～ 500kV 變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》 可知， 220KV 出線回路為 5回及以上時(shí)裝設(shè)專用旁路斷路器。 這樣一來(lái)就避免了斷路器檢修時(shí)，不影響對(duì)系統(tǒng)的供電，斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，保證了可靠的供電。 ② 110KV 電壓等級(jí)的方案選擇 110KV 電壓等級(jí)的電壓 回 線數(shù)目是 8 回，所以在本方案中的可選擇的接線南華大學(xué)船山學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 共 35 頁(yè) 形式是雙母線接線形式。根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》和 《 電力系統(tǒng)技術(shù) 設(shè)計(jì)規(guī)程 》 可知， 110KV 出線回路為 8回及以上時(shí)裝設(shè)專用旁路斷路器。由于雙母線接線的可靠性和靈活性高，它可以輪流檢修母線，而不中斷對(duì)用戶的供電；當(dāng)檢修任意回路的母線隔離開(kāi)關(guān)時(shí)，只需斷開(kāi)該回路；工作母線故障時(shí)，可將全部回路轉(zhuǎn)移到備用母線上，從而使用戶迅速恢復(fù)供電；可用母聯(lián)斷路器代替任意回路需要檢修的斷路器，在種情況下，只需短時(shí)停電；在個(gè)別回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，可將該回路分離 出來(lái)，并單獨(dú)接至備用母線上。如下圖 所示 圖 方案一 主接線簡(jiǎn)圖 （ 2）方案二 ① 220KV 電壓等級(jí)的方案選擇 由于 220KV 電壓等級(jí)的電壓 回 線數(shù)目是 6 回， 所以我們 可選擇雙母線 接線形式。 根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》和 《 220kV～ 500kV 變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》可知， 220KV 出線回路為 5 回及以上時(shí)裝設(shè)專用旁路斷路器。 這樣一來(lái)就避免了斷路器檢修時(shí)，不影響對(duì)系統(tǒng)的供電，斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，保證了可靠的供電 。 ② 110KV 電壓等級(jí)的方案選擇 由于 110 KV 電壓等級(jí)的電壓 回 線數(shù)目是 8 回，所以在本方案中的可選擇的接線形式是單母線分段接線。單母線 分段 的優(yōu)點(diǎn)如下：①母線經(jīng)斷路器分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電；②一段母線故障（或檢修） 時(shí)，僅停故障（或檢修）段工作，非故障段仍可繼續(xù)工作。 如下圖 南華大學(xué)船山學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) 共 35 頁(yè) 所示 圖 方案二 主接線簡(jiǎn)圖 對(duì)上述兩種方案進(jìn)行綜合比較， 1）在可靠性方面，方案一供電可靠，即使檢修其中一組母線也不會(huì)影響供電情況，方案 二同樣可靠性較高； 2）在靈活性方面，方案一 檢修 方 便 ， 當(dāng)一組母線故障時(shí)，只要將故障母線上的回路倒換到另一組母線，就可迅速恢復(fù)供電 ，且 調(diào)度靈活或便于擴(kuò)建 ，相比之下方案二 當(dāng)一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，必須斷開(kāi)該分段上的所有電源或出現(xiàn)，這樣就減少了系統(tǒng)的發(fā)電量，并使該分段單回路供電的用戶停電 ； 3）在經(jīng)濟(jì)性方面，方案一 設(shè)備較多 ， 增設(shè)了斷路器和隔離開(kāi)關(guān)， 方案二設(shè)備 相對(duì)來(lái)說(shuō)更多一點(diǎn) ， 尤其是增設(shè)了分段設(shè)備的投資，且配電裝置占地面積大， 投資 性價(jià)比較小。所以總結(jié)來(lái)看，選擇方案一 更合理。 主接線方案圖如圖 所示 南華大學(xué)船山學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁(yè) 共 35 頁(yè) 圖 主接線方案簡(jiǎn)圖 南華大學(xué)船山學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) 共 35 頁(yè) 3 發(fā)電機(jī)和 變壓器的選擇 在各級(jí)電壓等級(jí)的發(fā)輸配電中，變壓器都是主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù)，同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)情況，并根據(jù)電力系統(tǒng) 5～ 10年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量造的過(guò)大，臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅增加投資，擴(kuò)大占地面積，而且會(huì)增加損耗，給運(yùn)行和檢修帶來(lái)不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量 選得過(guò)小，可能使變壓器長(zhǎng)期在過(guò)負(fù)荷中運(yùn)行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是發(fā)電廠安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。 在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時(shí)，要根據(jù)原始資料和設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)組的容量大小和自身的特點(diǎn)，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟(jì)性來(lái)選擇主變壓器。 選擇主變壓器的容量，同時(shí)要考慮到該發(fā)電廠以后的擴(kuò)建情況來(lái)選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量。 根據(jù)設(shè)計(jì)書的要求選用的發(fā)電機(jī)容量為 300MW，選擇發(fā) 出的電壓為18KV，所以選擇發(fā)電機(jī)型號(hào)為 QFSN3002。具體參數(shù)如表 表 所選發(fā)電機(jī)組的型號(hào)與參數(shù) 發(fā)電機(jī) 型 號(hào) 額 定 電 壓(KV) 額定 功率 (MW) 額定 電流 (A) 功率 因數(shù) 次暫態(tài)電抗(%) 效率 (%) G G2 QFS3002 18 300 11320 和形式 的選擇 （ 1）主變壓器容量的選擇 因?yàn)槊壳叩陌l(fā)電設(shè)備投資遠(yuǎn)大于每千瓦變電設(shè)備的投資。為此，在選擇發(fā)電廠主變壓器時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則。 ① 單元接線的主變壓器 南華大學(xué)船山學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè) 共 35 頁(yè) 單元接線的變壓器容量應(yīng)按發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有 10%的裕度來(lái)確定。采用擴(kuò)大單元接線時(shí)，應(yīng)盡可能采用分裂繞組變壓器，其容量應(yīng)按單元接線的計(jì)算原則計(jì)算出的兩臺(tái)機(jī)容量之和來(lái)確定。 ② 具有發(fā)電機(jī)電壓母線接線的主變壓器 連接在發(fā)電機(jī)電壓母線與系統(tǒng)之間的主變壓器的主變壓器的容量，應(yīng)考慮以下因素： 當(dāng)發(fā)電機(jī)全部投入運(yùn)行時(shí)候，在滿足發(fā)電機(jī)電壓供電的日最小負(fù)荷，并扣除廠用負(fù)荷后，主變壓器應(yīng)能將發(fā)電機(jī)電壓母線上的剩余有功和無(wú)功容量送入系統(tǒng)。 當(dāng)接在發(fā)電機(jī)電壓母線上的最大一臺(tái)機(jī)組檢修或者 因供熱機(jī)組熱負(fù)荷變動(dòng)而需限制本廠出力時(shí)，主變壓器應(yīng)能從電力系統(tǒng)到送功率，保證發(fā)電機(jī)電壓母線上最大負(fù)荷的需要。 若發(fā)電機(jī)電壓母線上接有 2 臺(tái)及以上的主變壓器時(shí)，當(dāng)其中容量最大的一臺(tái)因故退出運(yùn)行時(shí)，其他主變壓器應(yīng)能輸送母線剩余功率的 70%以上。 （ 2）主變壓器形式的選擇 ① 變壓器相數(shù)的選擇 容量為 3