【正文】 統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。本文是對(duì) 800MW 區(qū)域發(fā)電廠部分電氣的設(shè)計(jì)，主要完成了電氣主接線的設(shè)計(jì)。 1949 年新中國(guó)成立前電力發(fā)展很慢， 1949 年發(fā)電裝機(jī)容量和發(fā)電量?jī)H為 185 萬(wàn) kW 和 43 億 kWh，居世界第 21 位和第 25 位。 “ 十五 ” 以來，我國(guó)電力工業(yè)加快發(fā)展， “ 西電東送 ” 、城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造等工作成效顯著。 我國(guó) 電力行業(yè)發(fā)展方針 首先，在 21 世紀(jì)前 20 年的電力發(fā)展中，必須重點(diǎn)抓緊抓好電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，要把電網(wǎng)的建設(shè)擺到一個(gè)重要的位置，其原因是： （ 1）加快發(fā)展電網(wǎng)和擴(kuò)大聯(lián)網(wǎng)，這是電力工業(yè)發(fā)展規(guī)律所決定的，是實(shí)現(xiàn)電力可持續(xù)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn) 略的需要。電網(wǎng)是電力市場(chǎng)的載體，沒有一個(gè)統(tǒng)一的互聯(lián)電網(wǎng)就不可能建立統(tǒng)一而競(jìng)爭(zhēng)有序的電力市場(chǎng)，沒有電網(wǎng)的發(fā)展，就不可能擴(kuò)展電力市場(chǎng)。聯(lián)網(wǎng)本身可帶來一系列效益，如互為備用效益、錯(cuò)峰效益等，同時(shí)又能夠提高電力系統(tǒng)供電可靠性，這也會(huì)帶來巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。在我國(guó)的電網(wǎng)建設(shè)中，要實(shí)施抓兩頭帶中間的策略。 第二章 電氣主接線設(shè)計(jì) 主接線概述 電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣部分的主體，它反映各設(shè)備的作用、連接方式和回路的相互關(guān)系。因此，電氣主接線必須保證供電可靠。在調(diào)度時(shí)，應(yīng)可以靈活地投入和切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路，調(diào)配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式的系統(tǒng)調(diào)度要求；在檢修時(shí)，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供電；擴(kuò)建時(shí)，可以容易地從初期接線過渡到最終接線 。 對(duì)原始資料的分析 從原始資料可以知道，本電廠屬于地區(qū)性火力發(fā)電廠，建成后總?cè)萘繛?00MW，建成后與周邊的幾個(gè)電廠形成區(qū)域電網(wǎng)。 擬定可行的主接線方案 確定變壓器臺(tái)數(shù)及容量： 臺(tái)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， 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè)共 43 頁(yè) 所以不設(shè)發(fā)電機(jī)母系，發(fā)電機(jī)與變壓器采用單元接線， 保證了發(fā)電機(jī)電壓出線的供電可靠，本廠主變壓器選用三相式變壓器 4 臺(tái)。 同時(shí)方案二比方案一多占用了土地，當(dāng)今我國(guó)的土地資源比較缺乏， 但我國(guó)人口多，人均占地面積少，所 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè)共 43 頁(yè) 以我們更應(yīng)該合理而有效的利用土地，積極提倡“節(jié)約為主，長(zhǎng)效機(jī)制”的原則。 廠用電系統(tǒng)接地方式： 廠用變采用不接地方式，高壓和低壓都為三角電壓， 當(dāng)容量較小的電動(dòng)機(jī)采用 380V 時(shí)，采用二次廠用變，將 6kV 變?yōu)?380V，中性點(diǎn)直接接地；啟備變采用中性點(diǎn)直接接地，高壓側(cè)為星型直接接地，低壓側(cè)為三角電壓。 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè)共 43 頁(yè) 廠用主變選擇 廠用電主變選擇原則： 變壓器、副邊額定電壓應(yīng)分別與引接點(diǎn)和廠用電系統(tǒng)的額定電壓相適應(yīng)。 變壓器的容量必須保證常用機(jī)械及設(shè)備能從電源獲得足夠的功率。 第四章 短路電流計(jì)算 短路電流計(jì)算的目的 在發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間 。 輸電線路的電容略去不計(jì) 。 導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和以及電器的開斷電流，一般按三相短路計(jì)算。 一、按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 1．額定電壓 電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電匝因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，有時(shí)會(huì)高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設(shè)備允許的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。 3．環(huán)境條件對(duì)設(shè)備選擇的影響 當(dāng)電氣設(shè)備安裝地點(diǎn)的環(huán)境 (尤其注意小環(huán)境 )條件如溫度、風(fēng)速、污穢等級(jí)、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等超過一般電氣設(shè)備使用條件時(shí)，應(yīng)采取措施。按本工程設(shè)計(jì)最終容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃 (一般為本工程建成后 5—10 年 )；其接線應(yīng)采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，但不考慮 在切換過程中可能短時(shí)并列的接線方式 (如切換廠用變壓器時(shí)的并列 )。在計(jì)算電路圖中，同電位的各短路點(diǎn)的短路電流值均相等，但通過各支路的短路電流將隨著短路點(diǎn)的位置不同而不同 。設(shè)在發(fā)電廠、變配電所等處。 2 配電變壓器低壓側(cè)裝設(shè)的計(jì)收電費(fèi)的電能計(jì)量裝置，應(yīng)符合 GBJ63 標(biāo)準(zhǔn)和《供電營(yíng)業(yè)規(guī)則》的規(guī)定。 室外配電箱應(yīng)牢固地安裝在支架或基礎(chǔ)上，箱底距地面高度不低于，并采取防止攀登的措施。 配電室 配電室進(jìn)出引線可架空明敷或暗敷，明敷設(shè)宜采用耐氣候型電纜或聚氯乙烯絕緣電線，暗敷設(shè)宜采用電纜或農(nóng)用直埋塑料絕緣護(hù)套電線，敷設(shè)方式應(yīng)滿足下列要求： a)架空明敷耐 氣候型絕緣電線時(shí)，其電線支架不應(yīng)小于 40mm40mm4mm角鋼，穿墻時(shí)，絕緣電線應(yīng)套保護(hù)管。 配電室進(jìn)出引線的導(dǎo)體截面應(yīng)按允許載流量選擇。 配電室的長(zhǎng)度超過 7m 時(shí)，應(yīng)設(shè)兩個(gè)出口，并應(yīng)布置在配電室兩端，門應(yīng)向外開啟；成排布置的配電屏其長(zhǎng)度超過 6m 時(shí)，屏后通道應(yīng)設(shè)兩個(gè)出口，并宜布置在通道的兩端。 配電屏應(yīng)牢固地安裝在基礎(chǔ)型鋼上，型鋼頂部應(yīng)高出地面 10mm，屏體內(nèi)設(shè)備與各構(gòu)件連接應(yīng)牢固。 控制開關(guān)應(yīng)垂直安裝，上端接電源，下端接負(fù)荷。 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì) 第 32 頁(yè)共 43 頁(yè) 支持母 線的金屬構(gòu)件、螺栓等均應(yīng)鍍鋅，母線安裝時(shí)接觸面應(yīng)保持潔凈，螺栓緊固后接觸面緊密，各螺栓受力均勻。按其發(fā)展方向可分為下行雷和上行雷。 (1) 變電所的直擊雷防護(hù)。 (2) 變電所對(duì)侵入波的防護(hù)。對(duì)變電所進(jìn)線實(shí)施防雷保護(hù)，其目的就是限制流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值和雷電波的陡度。 (4) 變壓器的防護(hù)。 (5) 變電所的防雷接地。也就是它應(yīng)該首先斷開距離故障點(diǎn)最近的斷路器，以保證系統(tǒng)中其它非故障部分能繼續(xù)正常運(yùn)行。即：為滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備的要求，能以最快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和線路故障的保護(hù)，就稱為主保護(hù)；當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用以切除故障的保護(hù)，就稱為后備保護(hù)。為了使快速動(dòng)作的主保護(hù)實(shí)現(xiàn)選擇性，從而就造成了主保護(hù)不能保護(hù)線路的全長(zhǎng) ,而只能保護(hù)線路的一部分。 （ 2） 靈敏性 靈敏性系指繼電保護(hù)裝置對(duì) 故障和異常工作狀況的反映能力。對(duì)于 10KV 不接地系統(tǒng)的單相短路保護(hù)取單相接地電容電流最小值 。由于斷路器一經(jīng)選定，其跳閘時(shí)間就已確定，目前我國(guó)生產(chǎn)的斷路器跳閘時(shí)間均在 以下。為確保保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性，則要求保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原理、整定計(jì)算、安裝調(diào)試要 正確無誤；同時(shí)要求組成保護(hù)裝置的各元件的質(zhì)量要可靠、運(yùn)行維護(hù)要得當(dāng)、系統(tǒng)應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)化有效，以提高保護(hù)的可靠性。 （ 2） 繼電保護(hù)的類型 在電力系統(tǒng)中以上述物理量的變化為基礎(chǔ)，利用正常運(yùn)行和故障時(shí)各物理量的差別就可以構(gòu)成各種不同 原理和類型的繼電保護(hù)裝置。但接著 KA1 或 (KA2)的常閉觸點(diǎn)斷開，因 YR1 或 (和 )YR2 因 “去分流 ”而通電動(dòng)作，使斷路器跳閘，同時(shí)繼電器本身的信號(hào)掉牌掉下，給出信號(hào)。它是由兩只電流互感器和兩只電流繼電器、一只時(shí)間繼電器和一只信號(hào)繼電器構(gòu)成。由于兩只電流繼電器的觸點(diǎn)是并聯(lián)的，故當(dāng)任一電流繼電器的觸點(diǎn)閉合，都能接通時(shí)間繼電器的線圈回路。而信號(hào)繼電器的動(dòng)作使信號(hào)指示牌掉下并發(fā)出警報(bào)信號(hào)。為此必須滿足 以下兩個(gè)條： 1）在正常情況下，出現(xiàn)最大負(fù)荷電流時(shí)（即電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和自啟動(dòng)電流，以及用戶負(fù)荷的突增和線路 中出現(xiàn)的尖峰電流等）不應(yīng)動(dòng)作。即： If 因此，定時(shí)限過電流裝置電流繼電器的動(dòng)作電流 為： =(). 式中 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì) 第 39 頁(yè)共 43 頁(yè) Kk可靠系數(shù)，考慮到繼電器動(dòng)作電流的誤差和計(jì)算誤差而設(shè)。 （ 4）動(dòng)作時(shí)限的整定原則 為使過電流保護(hù)具有一定的選擇性，各相臨元件的過電流保護(hù)應(yīng)具有不同的動(dòng)作時(shí)間。在故障切除后，保護(hù)裝置 2 返回。各級(jí)之間的時(shí)限均差一個(gè)固定的數(shù)值，稱其為時(shí)限級(jí)差 D t。 也就是說過電流保護(hù)存在著缺陷。它能在最短的時(shí)間內(nèi)迅速切除短 路故障，減小故障持續(xù)時(shí)間，防止事故擴(kuò)大。常采用直流操作，須設(shè)置直流屏。即按躲過被保護(hù)線路末端可能產(chǎn)生的三相最大短路電流來整定。由于只有當(dāng)短路電流大于保護(hù)裝置的動(dòng)作電流時(shí)，保護(hù)裝置才能動(dòng)作。因此，瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的任務(wù)是在線路始端短路時(shí)能快速地切除故障。中間繼電器的作用有兩點(diǎn)：其一是因電流繼電器的接點(diǎn)容量較小，不能直接接通跳閘線圈，用以增大接點(diǎn)容量；其二是當(dāng)被保護(hù)線路上裝有熔斷器時(shí)，在兩相或三相避雷器同時(shí)放電時(shí)，將造成短時(shí)的相間短路。而定時(shí)限過電流保護(hù)雖能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，但動(dòng)作時(shí)限太長(zhǎng)。這樣，當(dāng)下一段線路始端發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)也會(huì)起動(dòng)。 4. 三段式過電流保護(hù)裝置 由于瞬時(shí)電流速斷保護(hù)只能保護(hù)線路的一部分，所以不能作為線路的主保護(hù)，而只能作為加速切除線路首端故障的輔助保護(hù)；略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，可作為本線路的主保護(hù)，但不能作為下一段線路的后備保護(hù)； 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì) 第 42 頁(yè)共 43 頁(yè) 定時(shí)限過電流保護(hù)既可作為本級(jí)線路的后備保護(hù)（當(dāng)動(dòng)作時(shí)限短時(shí)，也可作為主保護(hù)，而不再裝設(shè)略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)。如用在線路 變壓器組接線，以采用瞬時(shí)電流速斷保護(hù)為佳。這時(shí)的第一段電流 保護(hù)可以作為主保護(hù)；第二段一般均采用定時(shí)限過流保護(hù)作為后備保護(hù)，其保護(hù)范圍含線路 變壓器組的全部。 800MW 區(qū)域發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì) 第 43 頁(yè)共 43 頁(yè) 參考文獻(xiàn)： 范錫普 《發(fā)電廠電氣 部分》中國(guó)電力出版社 黃純?nèi)A 《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)參考資料》天津大學(xué) 中國(guó)電力出版社 萬(wàn)鐵巖 《 發(fā)電廠電氣主接線的接線方式 》 哈爾濱林業(yè)科技情報(bào) 樸在林 《 變電所電氣部分 》 北京中國(guó)水利電力出版社 賀家李、宋從距 《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理》 中國(guó)電力出版社 《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》 天津大學(xué)編 水利電力出版社 。在實(shí)際中還常采用三段式電流保護(hù)。此時(shí)，允許用線路的瞬時(shí)電流速斷保護(hù)，來切除變壓器高壓側(cè)的故障。 一般情況下，為了對(duì)線路進(jìn)行可靠而有效的保護(hù)，也常把瞬時(shí)電流速斷保護(hù)（或略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)）和定時(shí)限過電流保護(hù)相配合構(gòu)成兩段式電流保護(hù)。略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)可作為被保護(hù)線 路的主保護(hù)。要求略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)能保護(hù)全線路。利用中間繼電器的固有動(dòng)作時(shí)間，就可避開避雷器的放電動(dòng)作時(shí)間。 （ 4）瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的基本原理 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的原理與定時(shí)限過電流保護(hù)基本相同。對(duì)于最大運(yùn)行方式下的保護(hù)范圍一般能達(dá)到線路全長(zhǎng)的 50%即認(rèn)為有良好的保護(hù)效果；對(duì)于在最小運(yùn)行方式下的保護(hù)范圍能保護(hù)線路全長(zhǎng)的 15%～ 20%，即可裝設(shè)。當(dāng)在被保護(hù)線路外部發(fā)生短路時(shí)，它不會(huì)動(dòng)作。它是按一定地點(diǎn)的短路電流來獲得選擇性動(dòng)作，動(dòng)作的選擇性能夠保證、動(dòng)作的靈敏性能夠滿足要求、整定調(diào)試比較 準(zhǔn)確和方便。 （ 2）電流速斷保護(hù)的構(gòu)成 電流速斷保護(hù)是由電磁式中間繼電器 (作為出口元件 )、電磁式電流繼電器(作為起動(dòng)元件 )、電磁式信號(hào)繼電器 (作為信號(hào)元件 )構(gòu)成的。 （ 5）過電流保護(hù)的保護(hù)