【正文】 經(jīng)迅速發(fā)展，其發(fā)展的特點(diǎn)是：采用大容量的發(fā)電機(jī)組，超高壓輸電線 路和巨大的水、火、核電聯(lián)合電力系統(tǒng)的形成，電力工業(yè)的迅速發(fā)展，對發(fā)電廠的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，需要我們認(rèn)真的研究對待。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 2 第一章 原始資料 一、題目： 2*300MW 火力發(fā)電廠電氣部分一次設(shè)計(jì) 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)原始資料 (或系統(tǒng)簡介 )： 1． 本次設(shè)計(jì)中的 電廠為 2臺(tái) 300MW 汽輪發(fā)電機(jī)組，一次設(shè)計(jì)完成。 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù) 1．完成電氣一次主接線形式比較、選擇； 2．完成主變壓器容量計(jì)算、臺(tái)數(shù)和型號的選擇； 3．進(jìn)行必要的短路計(jì)算以完成電氣設(shè)備的選擇； 4．使用 AUTO CAD 繪制電氣主接線圖紙； 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)、要求及內(nèi)容 1． 線路單位阻抗為 ? ， 發(fā)電機(jī)阻抗 ? 。 4. 發(fā)電機(jī)電壓母線上的最大負(fù)荷為 100MW，最小負(fù)荷為 70MW。 電氣主接線的設(shè)計(jì) 原則 對電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性等要求。 為了提高主接線的可靠性，選用運(yùn)行可靠性高的設(shè)備是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經(jīng)濟(jì)性兩方面，作出切合實(shí)際的決定。 經(jīng)濟(jì)性：采用簡單的接線方式，少用設(shè)備，節(jié)省設(shè)備上的投資。 1) 、 單元接線 其是無母線接線中最簡單的形式，也是所有主接線基本形式中最簡單的一種，此種接線方法設(shè)備更多。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重 要用戶停電。 (2)檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時(shí)，只需斷開這一回路和該隔離開關(guān)相連的母線，其他回路可切換到令一母線上，不影響其他回路的供電。根據(jù)運(yùn)行的需要，兩組母線可并列運(yùn)行也可分列運(yùn)行；還可采用一組母線工作，令一組母線被用的運(yùn)行方式。 (4)增加了大量的母線隔離開關(guān)和母線長度，雙母線的配電裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，占 圖 地面積大，投資大。 雙母線可以分段運(yùn)行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個(gè)元件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護(hù)方式和操作運(yùn)行方面都不會(huì)發(fā)生問題。此種運(yùn)行方式降低了全廠 (所 )停電事故的可能性；可以減小母線故障的停電范圍，母線故障時(shí)的停電范圍只有 1/3，此時(shí)沒有停電部分還可以按雙母線或單母線分段運(yùn)行。 適用于發(fā)電機(jī)額定電壓超過 10kV(單機(jī)容量在 125MW 及以上 )；雖然發(fā)電機(jī)額定電壓不超過 10kV，但發(fā)電廠無地區(qū)負(fù)荷；原接于發(fā)電機(jī)電壓母線的發(fā)電機(jī)已能滿足該電壓級地區(qū)負(fù)荷的需要；原接于發(fā)電機(jī)電壓母線的發(fā)電機(jī)總?cè)萘恳呀?jīng)較大 (6kV 配電裝置不超過120MW， 10kV 配電裝置不超過 240MW)。 如圖 所示 ： 第二種方案是：兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組直接上了 10KV 電壓母線， 10KV 電壓母線接成雙母線三分段的接線形式，供近區(qū)負(fù)荷 的使用，在經(jīng)過兩臺(tái)雙繞組變壓器升高 220KV， 220 KV雙母線接線，出線有 4回。 2） 10KV操作過程相對簡單 經(jīng)濟(jì)性 1)10KV側(cè)增加了輸電線路 2）三繞組變壓器總投資較大 1)近區(qū)負(fù)荷直接由 10KV電壓母線供電，減少投資 2)使用雙繞組變壓器減少占地面積 主接線的確定 根據(jù)以上的主接線選擇原則和原始數(shù)據(jù)的要求，設(shè)計(jì)了 2 300MW 的主接線圖，見附 錄 A。 廠用負(fù)荷，按其用電設(shè)備在生產(chǎn)中的作用和突然中斷供電時(shí)造成危害程度可分為四類： (1)Ⅰ 類廠用負(fù)荷 凡短時(shí)停電會(huì)造成設(shè)備損壞，危及人身安全，主機(jī)停運(yùn)及大量影響出力的廠用負(fù)荷，都屬于Ⅰ 類負(fù)荷。如火電廠的工業(yè)水泵，疏水泵，灰漿泵，輸煤設(shè)備和化學(xué)水處理設(shè)備等，一般它們應(yīng)由兩段母線供電，并采用手動(dòng)切換 。保安負(fù)荷按供電電源不同可分為三種。如 220MW 及以上機(jī)組的盤車電動(dòng)機(jī)等。所以，在發(fā)電廠中，各級電壓的廠用電，常按機(jī)組分成若干個(gè)獨(dú)立的工作段，設(shè)各級電壓的備用段以提高供電的可靠性。降低廠用電率，對國名經(jīng)濟(jì)及電廠本身有著重大的意義。首先，應(yīng)保證對廠用電負(fù)荷可靠和連續(xù)供電，使發(fā)電廠主機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)；其次，接線應(yīng)能靈活地適應(yīng)正常，事故，檢修等各種運(yùn)行方式的要求；還應(yīng)適當(dāng)注意經(jīng)濟(jì)性和發(fā)展的可能性并積極慎重的采用新技術(shù)、新設(shè)備，使其具有可行性和先進(jìn)性。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 10 第四章 短路電流的計(jì)算 短路的基本概念 故障類型及原因 在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，時(shí)常會(huì)發(fā)生故障，其中大多數(shù)是短路故障 (簡稱短路 )。在三相系統(tǒng)中短路的基本類型有三相短路、兩相短路、單相短路接地和兩相短路接地。還有一種稱為縱向故障的情況，即斷線故障，例如一相斷線使系統(tǒng)發(fā)生兩相運(yùn)行的非全相運(yùn)行情況。再如其它電氣設(shè)備，發(fā)電機(jī)、變壓器、電纜等的載流部分的絕緣材料在運(yùn)行中損壞。總之，產(chǎn)生短路的原因有客觀的，也有主觀的，只要運(yùn) 行人員加強(qiáng)責(zé)任心，嚴(yán)格按規(guī)章制度辦事，可以把短路故障的發(fā)生控制在一個(gè)很低的限度內(nèi)。 ⑷ 鼠、鳥獸等動(dòng)物跨界裸露導(dǎo)體而引起的短路。在大容量的系統(tǒng)中短路電流可達(dá)幾萬甚至幾十萬安培。因此，各種電氣設(shè)備應(yīng)有足夠的熱穩(wěn)定度和機(jī)械穩(wěn)定度 (或稱動(dòng)穩(wěn)定度 )，使電氣設(shè)備在通過最大可能的短路電流時(shí)不致?lián)p壞。無論是哪一點(diǎn)短路，發(fā)電機(jī)輸出的有功功率都要下降。 為了減小短路對電力系統(tǒng)的危害，可以采取限制短路電流的措施，例如在線路上裝設(shè)電抗器。重合閘就是當(dāng)短路發(fā)生后斷路器迅速斷 開，使故障部分與系統(tǒng)隔離，經(jīng)過一定時(shí)間再將斷路器合上。 2)在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。 短路電流計(jì)算的基本假設(shè) 短路電流的基本目的，是在電氣裝置的設(shè)計(jì)和運(yùn)行終，用來選擇電氣設(shè)備 ,設(shè)計(jì)繼電保護(hù)裝置，確定限制短路電流的措施和分析電力系統(tǒng)的故障等。 電力系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)電勢的相角在短路過程中 都相同，頻率與正常工作相同。 輸電線路的電容略去不計(jì)。 最大運(yùn)行方式，是系統(tǒng)在該方式下運(yùn)行時(shí)，具有最小的短路阻抗值，發(fā)生短路后產(chǎn)生的短路電流最大的一種運(yùn)行方式。 一．最大運(yùn)行方式： 此時(shí)，系統(tǒng)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)均工作，簡化圖如圖 所示： 1. d1短路計(jì)算如圖 ： 圖 短路電流計(jì)算過程 如下： ?X ?? XX ?????? XXXX ?????? ? XXXX ????? XXX 0 6 5 1 ????? XXX 0 6 5 1 ????? XXX ????? XXXXX X1X3X5X6X7d1d2d3d4d510KV220KVX8 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 15 各電源提供的短路電流： 11 ???? XI ds 11162 ???? XI ds 有名值： KAIII jdsds ?????? KAIII jdsds ?????? 總的短路電流為： KAIII dsdsd ????? 2． d2， d3， d4， d5 點(diǎn)短路 的短路電流依上述的方法計(jì)算得 ： KAIII dsdsd ????? KAIII jdsds ?????? KAIII dsdsd ?????? KAId ? 二．最小運(yùn)行方式： 此時(shí)，系統(tǒng)只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)工作。 一般裝機(jī)一至三臺(tái)的小型非骨干電廠以確定一臺(tái)主變壓器為宜，裝機(jī)四臺(tái)及以上的小型電廠可考慮確定兩臺(tái)主變壓器以滿足運(yùn)行的可靠性和靈活性。 根據(jù)以上原則，本次設(shè)計(jì)選擇兩臺(tái)主變。 2. 變壓器繞組接線組別 (即各側(cè)繞組連接方式的組合 )，一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組同步并列要求及限制三次諧波對電源的影響等因素。 2. 500kV 及以上電力系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)制造、運(yùn)輸條件和可靠性要求等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，確定采用三相還是單相變壓器。 本次設(shè)計(jì)中，只有兩個(gè)電壓等級，所以只采用雙繞組就可以了。 2. 具有可逆工作特點(diǎn)的聯(lián)絡(luò)變壓器。 主變壓器容量的確定 連接在發(fā)電機(jī)電壓母線與系統(tǒng)之間的主變壓器的容量，應(yīng)考慮以下因素： 1)當(dāng)發(fā)電機(jī)全部投入運(yùn)行時(shí)，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功容量送入系統(tǒng) ； 2)當(dāng)接在發(fā)電機(jī)電壓母線上的最大一臺(tái)機(jī)組檢修或故障時(shí)，主變壓器應(yīng)能從電力系統(tǒng)倒送功率，保證發(fā)電機(jī)電壓母線上最大負(fù)荷的需要。即 )1/(%70]c o s/c o s/)1([ m i n ?????? nPKPS GpNGN ?? (52) =[600()/] 70%/(21) =358(MVA) ⑶ 當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓母線上的負(fù)荷最大且其中容量最大的一臺(tái)機(jī)組退出運(yùn)行時(shí)，主變壓器應(yīng)能從系統(tǒng)到送功率，滿足發(fā)電機(jī)電壓母線山的最大負(fù)荷的需要。 (3)應(yīng)力求技術(shù) 先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)經(jīng)上級批準(zhǔn)。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。 按正常工作條件選擇 1．按額定電壓選擇 電氣設(shè)備的額定電壓 NU 就是其銘牌上標(biāo)出的線電壓，另外還規(guī)定有允許最高工作電壓 almU 。隨著海拔的增加，空氣密度和濕度相對地減少，使空氣間隙和外絕緣的放電特性下降，設(shè)備外絕緣強(qiáng)度將隨海拔的升高而降低，導(dǎo)致設(shè)備允許的最高工作電壓 almU 下降。 2．按額定電流選擇 電氣設(shè)備的額定電流是指在額定環(huán)境條件 (環(huán)境溫度、日照、海拔、安裝條件等 )下，電氣設(shè)備的長期允許電流。另外，計(jì)及日照的屋外管形導(dǎo)體、軟導(dǎo)線的 alI 尚需按海拔修正；電力電纜的 alI 尚需按有關(guān)敷設(shè)條件修正。裸導(dǎo)體的θ al一般為 70℃； 電纜芯的 al? 與電纜結(jié)構(gòu)有關(guān)，其值在 50～ 90℃間，參考《電力系統(tǒng)電氣設(shè)備選擇與實(shí)用計(jì)算》。 按短路情況校驗(yàn) 1． 短路電流的計(jì)算條件 為使所選電器具有足夠的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和合理性，并在一定時(shí)期內(nèi)能適應(yīng)系統(tǒng)發(fā)展的需要，作為校驗(yàn)用的短路電流應(yīng)按下述條件確定。導(dǎo)體和電器的動(dòng)、熱穩(wěn)定及電器的開斷電流，一般按三相短路校驗(yàn)；若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路，回中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)及自耦變 壓器等回路中的單相、兩相 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 25 接地短路較三相短路嚴(yán)重，則熱穩(wěn)定按嚴(yán)重情況校驗(yàn)。對兩側(cè)都有電源的電器，通常是將電器兩側(cè)的短路點(diǎn)進(jìn)行比較，選出其中流過電器的短路電流較大的一點(diǎn) (注意流過不一定相同 )。 (2)校驗(yàn)開斷電器開斷能力的短路計(jì)算時(shí)間 tbr。 ①導(dǎo)體和電纜滿足熱穩(wěn)定的條件為 S ≥ Smin( ㎜ 2) (511) 式中 S— 按正常工作條件選擇的導(dǎo)體或電纜的截面積，㎜ 2； Smin— 按熱穩(wěn)定確定的導(dǎo)體或電纜的最小截面積，㎜ 2。 (2)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。一般高壓電路短路時(shí)， ish = I ；發(fā)電機(jī)端或發(fā)電機(jī)電壓母線短路時(shí)， ish = I ； I 為短路電流周期分量的起始值 kA。 3)電壓互感器及裝設(shè)在其回路中的裸導(dǎo)體和電器，可不校驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定。 (4)額定開斷電流選擇： )(kAII KNbr? 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 28 (517) 式中 kI — 斷路器實(shí)際開斷瞬間的短路全電流有效值。隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，不能用來接通和斷開負(fù) 荷電源和短路電流，一般只能在電路斷開的情況下才能操作。 (3)隔離開關(guān)在分閘狀態(tài)時(shí)應(yīng)能耐受負(fù)荷電流及短路電流。 隔離開關(guān)的選用原則： (1)隔離開關(guān)一般不需要專門的滅弧裝置。s ] (520) 在斷路器產(chǎn) 品目錄中，部分產(chǎn)品未給出 iNcl， 而凡給出的均有 iNcl =ies，故動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)包含了對 iNcl的選擇，即 iNcl的選擇可省略。一般 635KV 選用真空斷路器， 35500KV 選用SF6斷路器。 1)用熔斷器保護(hù)的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時(shí)間保證，故可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定；支柱絕緣子不流過電流，不用校驗(yàn)熱穩(wěn)定。 ① 硬導(dǎo)體滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為 σ al ≥ σ max(Pa) (513) 式中 σ al— 導(dǎo)體材料最 大允許應(yīng)力， Pa； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 27 σ max— 導(dǎo)體最大計(jì)算應(yīng)力， Pa。s