【正文】 ，并要求受廠用電故障影響而停運(yùn)的機(jī)組應(yīng)能在短期內(nèi)恢復(fù)運(yùn)行。不間斷供電電源一般采用由蓄電池供電的電動(dòng)發(fā)電機(jī)組或配備數(shù)控的靜態(tài)逆變裝置。通常，由蓄電池組、柴油發(fā)電機(jī)組、燃汽輪機(jī)組或可靠的外部獨(dú)立電源作為事故保安負(fù)荷的備用電源。4)事故保安負(fù)荷。3)Ⅲ類廠用負(fù)荷。2)II類廠用負(fù)荷。一、廠用電負(fù)荷的分類廠用電負(fù)荷，根據(jù)其用電設(shè)備在生產(chǎn)中的作用和突然中斷供電所造成的危害程度，按其重要性可分為四類：1)I類廠用負(fù)荷。廠用電耗電量占發(fā)電廠全部發(fā)電量的百分?jǐn)?shù)，稱為廠用電率。提高廠用電可靠性的目的，是使電廠長(zhǎng)期無(wú)故障運(yùn)行，不致因廠用電局部故障而被迫停機(jī)。發(fā)電廠在啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停役、檢修過程中，有大量由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的機(jī)械設(shè)備，用以保證機(jī)組的主要設(shè)備(如鍋爐、汽輪機(jī)或水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等)和輸煤、碎煤、除灰、除塵及水處理的正常運(yùn)行。主變壓器型式的選擇：在330kV及以下的發(fā)電廠和變電所中，一般都選用三相式變壓器。三、本次設(shè)計(jì)中所用主變壓器的選擇本次設(shè)計(jì)中使用的變壓器是三繞組變壓器，發(fā)電機(jī)和變壓器接成單元接線，可按照以下方式進(jìn)行選擇：?jiǎn)卧泳€中的主變壓器容量SN應(yīng)按發(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后，留有10%的裕度選擇。二、主變壓器型式的選擇：相數(shù)：?jiǎn)蜗?、三相；絕緣：油浸式、干式；繞組數(shù)：雙繞組（只有一個(gè)升高電壓等級(jí)）、三繞組、自耦變壓器； 連接組別：Y，d11（小接地系統(tǒng)） Yn，d11（大接地系統(tǒng)）調(diào)壓方式：調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)出口電壓、投切調(diào)相機(jī)、補(bǔ)償電容和改變變壓器變比。一般為1～4臺(tái)。主變壓器：在發(fā)電廠中向電力系統(tǒng)輸送功率的變壓器；在變電所中向用戶輸送功率的變壓器。 互感器和避雷器的配置 在主接線圖中的位置已具體標(biāo)出，關(guān)于器件類型的選擇將會(huì)在本章最后一節(jié)中具體給出。負(fù)荷情況在原始數(shù)據(jù)中，如負(fù)荷的性質(zhì)、地理位置、輸電電壓等級(jí)等。本次設(shè)計(jì)中的火力發(fā)電廠屬于中小型地區(qū)電廠，發(fā)出的電能除了供本地區(qū)及自身廠用電之外，還對(duì)外輸送電能。大型樞紐電廠一般以220～500kV的電壓接入超高壓系統(tǒng)；地區(qū)電廠靠近城鎮(zhèn)，一般接人110～220kV系統(tǒng)；企業(yè)自備電廠以向本企業(yè)供暖供熱為主，并與地區(qū)35～220kV系統(tǒng)相連。本次設(shè)計(jì)中，火力發(fā)電廠共有兩臺(tái)發(fā)電機(jī)，單機(jī)容量都為150MW。一個(gè)電廠的機(jī)組其臺(tái)數(shù)最好不超過6臺(tái)，容量等級(jí)不超過兩種，同容量機(jī)組應(yīng)盡量選用同一型式。包括接入點(diǎn)、電壓等級(jí)、供電方式；經(jīng)過技術(shù)比較，選出2～3個(gè)較優(yōu)方案；通過經(jīng)濟(jì)比較計(jì)算確定最優(yōu)方案（包括設(shè)備的配置）；初選導(dǎo)線截面；短路電流計(jì)算；設(shè)備的配置和選擇和校驗(yàn)計(jì)算；繪制主接線圖。主接線可以容易地從初期接線方式過渡到最終接線。主接線的選型和布置方式，直接影響到整個(gè)配電裝置的占地面積。3)經(jīng)濟(jì)性。2)靈活性。為了向用戶供應(yīng)持續(xù)、優(yōu)質(zhì)的電力，主接線首先必須滿足這一可靠性的要求。3)繪制電氣主接線圖。一、電氣主接線設(shè)計(jì)的一般步驟：1)原始資料分析。其次，本章還介紹了雷電活動(dòng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響，提出了防雷保護(hù)的必要性及相關(guān)概念，結(jié)合我國(guó)目前的發(fā)電廠和變電所的具體情況，提出了一些防雷保護(hù)性措施，這些都將在后序章節(jié)的電氣主接線設(shè)計(jì)部分具體加以說(shuō)明。在電纜溝內(nèi)要設(shè)置接地帶、在電纜溝附近要設(shè)置與電纜溝平行的水平均壓帶以改善電纜溝的電位均勻。2）在微機(jī)保護(hù)和綜合自動(dòng)化裝置的電源前邊串接隔離變壓器進(jìn)行隔離,并加裝對(duì)地電容進(jìn)行雷電波的吸收。因此，弱電系統(tǒng)也需要進(jìn)行防雷保護(hù)。同時(shí)，避雷器的接線應(yīng)與變壓器的金屬外殼及低壓側(cè)中性點(diǎn)連接在一起，這樣，當(dāng)侵入波使避雷器動(dòng)作時(shí)，作用在高壓側(cè)主絕緣上的電壓就只剩下避雷器的殘壓了(不包括接地電阻上的電壓壓降)，就減少了雷電對(duì)變壓器破壞的機(jī)會(huì)。如果沒架設(shè)避雷線，當(dāng)近變電所的進(jìn)線上遭受雷擊時(shí)，流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值可超過5kA，且其陡度也會(huì)超過允許值，勢(shì)必會(huì)對(duì)線路造成破壞。3)變電所的進(jìn)線保護(hù)。裝設(shè)避雷針時(shí)對(duì)于35kV變電所必須裝有獨(dú)立的避雷針，并滿足不發(fā)生反擊的要求；對(duì)于110kV及以上的變電所，由于此類電壓等級(jí)配電裝置的絕緣水平較高，可以將避雷針直接裝設(shè)在配電裝置的架構(gòu)上，因此，雷擊避雷針?biāo)a(chǎn)生的高電位不會(huì)造成電氣設(shè)備的反擊事故。電磁感應(yīng)是當(dāng)雷電流通過金屬體入地時(shí)，形成強(qiáng)大的磁場(chǎng)，能使附近的金屬導(dǎo)體感應(yīng)出高電勢(shì)，在導(dǎo)體回路的缺口引起火花。2）直接雷擊：是雷云直接對(duì)地面物體放電，雷擊的時(shí)間雖然很短，只有萬(wàn)分之幾到百分之幾秒，但有很大的電流通過，可達(dá)100~200千安，使空氣溫度驟然升到攝氏1~2萬(wàn)度，產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波，造成房屋損壞，人畜傷亡。積雨云起電的原因有許多說(shuō)法，大多數(shù)認(rèn)為是云中的霰粒與冰晶摩擦或霰粒使溫度低于0℃的云滴在它上面碰撞而凍結(jié)，并在碰凍時(shí)表面飛出碎屑而引起。過電壓保護(hù)用半導(dǎo)體管在我國(guó)的研制工作，是由上海大平科技工貿(mào)有限公司主持的。但這不僅大量增加了維護(hù)人力，也浪費(fèi)了財(cái)力。由于機(jī)電式通信設(shè)備工作速度在毫秒或微秒級(jí)，而氣體放電管工作速度為微秒級(jí)，加之機(jī)電式通信設(shè)備工作電壓在150V以上，所以采用氣體放電管保護(hù)機(jī)電式通信設(shè)備是有效的。迄今為止，信息傳輸與交換仍然以電信設(shè)備作為傳輸?shù)拿襟w。四邊形的保護(hù)接線比較復(fù)雜，一、二次回路倒換操作較多。角形接線所用設(shè)備少，投資省，運(yùn)行的靈活性和可靠性較好。b、變壓器 1T 故障或檢修： 只需先斷開 1QF ，再斷開 1QS ，其余三回路可以繼續(xù)工作，不影響供電。 外橋接線圖39為橋形接線中的另一種：外橋接線。b、變壓器 1T 故障或檢修：先斷開 1QF 和3QF，再斷開 QS1 ， 1T 退出運(yùn)行。若為了在檢修斷路器時(shí)不影響和變壓器的正常運(yùn)行，有時(shí)在橋形外附設(shè)一組隔離開關(guān)，這就成了長(zhǎng)期開環(huán)運(yùn)行的四邊形接線。3） 單元接線的適用范圍：臺(tái)數(shù)不多的大（b接線除外）中型不帶近區(qū)負(fù)荷的區(qū)域發(fā)電廠；分期投產(chǎn)或裝機(jī)容量不等的無(wú)機(jī)端負(fù)荷的小型水電站。 無(wú)匯流母線的主接線無(wú)匯流母線的主接線沒有母線這一中間環(huán)節(jié)，使用的開關(guān)電器少，配電裝置占地面積小，投資較少，沒有母線故障和檢修問題，但其中部分接線形式只適用于進(jìn)出線少并且沒有擴(kuò)建和發(fā)展可能的發(fā)電廠和變電所。它的主要優(yōu)點(diǎn)是： 運(yùn)行調(diào)度靈活，正常時(shí)兩條母線和全部斷路器運(yùn)行，成多路環(huán)狀供電； 檢修時(shí)操作方便，當(dāng)一組母線停支時(shí)，回路不需要切換，任一臺(tái)斷路器檢修，各回路仍按原接線方式霆，不需切換； 運(yùn)行可靠，每一回路由兩臺(tái)斷路器供電，母線發(fā)生故障時(shí)，任何回路都不停電。其特點(diǎn)是具有雙母線接線的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)線路（主變壓器）斷路器檢修時(shí)，仍有繼續(xù)供電，但旁路的倒換操作比較復(fù)雜，增加了誤操作的機(jī)會(huì)，也使保護(hù)及自動(dòng)化系統(tǒng)復(fù)雜化，投資費(fèi)用較大，一般為了節(jié)省斷路器及設(shè)備間隔，當(dāng)出線達(dá)到5個(gè)回路以上時(shí)，才增設(shè)專用的旁路斷路器，出線少于5個(gè)回路時(shí)，則采用母聯(lián)兼旁路或旁路兼母聯(lián)的接線方式。1）6~10kV配電裝置，當(dāng)短路電流較大、出線需帶電抗器時(shí)。2）工作母線故障時(shí)，將造成短時(shí)（切換母線時(shí)間）全部進(jìn)出線停電。5）檢修任一線路斷路器時(shí)，可用母聯(lián)斷路器代替其工作。該種接線方式的特點(diǎn)如下：1）運(yùn)行方式靈活。雙母線接線，它有兩組母線，一組為工作母線，一組為備用母線。這時(shí)，該出線路L1經(jīng)QSp、旁母、QSQFf和QS2仍然聯(lián)在第一段母線上。例如檢修QF1，第一步檢查旁母有無(wú)故障，此時(shí)分段斷路器QFf及隔離開關(guān)QSQS3在閉合狀態(tài)，QSQSQS5均斷開，以單母線分段方式運(yùn)行。兩段母線均可帶旁路母線，正常時(shí)旁路母線不帶電。帶有專用旁路斷路器的接線，加裝了價(jià)高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資。它廣泛地用于出線數(shù)較多的110kV及以上的高壓配電裝置中。單母線分段帶旁路母線接線接線形式如下圖（圖34） 圖3—4 單母線分段帶旁路母線接線單母線分段的目的：減少母線故障的停電范圍。把每一回線與旁路母線相連。使1QF退出運(yùn)行，即可對(duì)1QF進(jìn)行檢修。當(dāng)檢修出線斷路器1QF時(shí)：QSa按等電位原則→先并后切1）合旁路斷路器QFa向旁路母線WBa充電，檢查旁路母線WBa是否完好，使WBa帶電。3．分段的單母線接線的適用范圍：1）6~10kV配電裝置，出線回路數(shù)為6回及以上時(shí)；發(fā)電機(jī)電壓配電裝置，每段母線上的發(fā)電機(jī)容量為12MW及以下時(shí)；2）35~63kV配電裝置，出線回路數(shù)為4~8回時(shí)；3）110~220kV配電裝置出線回路數(shù)為3~4回時(shí)。2）當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。2）母線分裂運(yùn)行：QF斷開運(yùn)行 正常運(yùn)行時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)不分段的單母線接線。每段母線上均接有電源和出線回路，便成為單母線分段接線。2．不分段的單母線接線的適用范圍:一般適用于一臺(tái)主變壓器的以下三種情況：（1）6~10kV配電裝置，出線回路數(shù)不超過5回。對(duì)35kV及以上的母線，在每段母線上亦應(yīng)設(shè)置1~2組接地開關(guān)或接地器，以保證電器和母線檢修時(shí)的安全。同一回路中串接的隔離開關(guān)和斷路器，在運(yùn)行操作時(shí)，必須嚴(yán)格遵守下列操作順序：如對(duì)饋線WL2送電時(shí)，須先合上隔離開關(guān)QS21和QS22，再投入斷路器QF2；如欲停止對(duì)其供電，須先斷開QF2，然后再斷開QS21和QS22。每條回路中都裝有斷路器和隔離開關(guān)，靠近母線側(cè)的隔離開關(guān)稱作母線隔離開關(guān)，靠近線路側(cè)的稱為線路隔離開關(guān)（在實(shí)際變電所中，通常把靠近電源側(cè)的隔離開關(guān)稱為甲刀閘，把靠近負(fù)荷側(cè)的隔離開關(guān)稱為乙刀閘。無(wú)匯流母線的接線使用開關(guān)電器較少，占地面積小，但只適于進(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的變電所。變電所電氣主接線的基本環(huán)節(jié)是電源（變壓器）、母線和出線（饋線）。一個(gè)廠房?jī)?nèi)的機(jī)組，其臺(tái)數(shù)以不超過6臺(tái)、容量等級(jí)以不超過兩種為宜。3）主接線系統(tǒng)還應(yīng)保證運(yùn)行操作的方便以及在保證滿足技術(shù)條件的要求下，做到經(jīng)濟(jì)合理，盡量減少占地面積，節(jié)省投資。電氣主接線又稱電氣一次接線圖。一般在研究主接線方案和運(yùn)行方式時(shí)，為了清晰和方便，通常將三相電路圖描繪成單線圖。3. 某火力發(fā)電廠防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)按照已經(jīng)設(shè)計(jì)出的電氣主接線圖，研究該系統(tǒng)防雷保護(hù)的具體實(shí)現(xiàn)方法和工作原理。 課題研究的主要內(nèi)容通過對(duì)火力發(fā)電有關(guān)文獻(xiàn)的參考，明白我國(guó)火力發(fā)電的現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)?；鹆Πl(fā)電廠簡(jiǎn)稱火電廠，是利用煤、石油、天然氣等燃料的化學(xué)能產(chǎn)生出電能的工廠。本文將針對(duì)某火力發(fā)電廠的設(shè)計(jì)來(lái)對(duì)這些問題進(jìn)行探討，主要是對(duì)電氣方面進(jìn)行研究，期望提出更加合理的方案來(lái)完善現(xiàn)有設(shè)施。這些都需要我們通過設(shè)計(jì)出更加合理的方案來(lái)解決這些問題。這就要求我們改善這些不良方面，最大限度的發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益，并減少事故的發(fā)生。目前采用最廣泛的發(fā)電形式是利用煤的燃燒來(lái)獲得電能，而我國(guó)煤的儲(chǔ)量也是相當(dāng)豐富的，因此本課題的提出具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，如何設(shè)計(jì)好火電廠的電氣主接線及各項(xiàng)保護(hù)性措施，就顯得尤為重要。通過分析某地區(qū)火力發(fā)電廠的相關(guān)資料，設(shè)計(jì)出一種實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性相結(jié)合的電氣主接線；在此基礎(chǔ)上，正確地選擇所用的電氣設(shè)備，并對(duì)主接線的基本構(gòu)造及特點(diǎn)做一介紹。它們的連接方式對(duì)供電可靠性、運(yùn)行靈活性及經(jīng)濟(jì)合理性等起著決定性作用。它的接線方式能反映正常和事故情況下的供送電情況。在擴(kuò)建時(shí)應(yīng)能很方便的從初期建設(shè)到最終接線。發(fā)電廠的機(jī)組容量應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃容量、負(fù)荷增長(zhǎng)速度和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行選擇，最大機(jī)組的容量以占系統(tǒng)總?cè)萘康?～10%為宜。概括的講可分為兩大類：有匯流母線的接線形式和無(wú)匯流母線的接線形式。但有母線后，配電裝置占地面積較大，使用斷路器等設(shè)備增多。供電電源是變壓器或高壓進(jìn)線回路，母線即可以保證電源并列工作，又能使任一條出線路都可以從電源1或2獲得電能。同一回路中在斷路器可能出現(xiàn)電源的一側(cè)或兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便檢修斷路器時(shí)隔離電源。當(dāng)電壓在110kV及以上時(shí)，斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)和線路隔離開關(guān)的線路側(cè)均應(yīng)配置接地開關(guān)。此外，在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的工作。（二）、分段的單母線接線為了克服一般單母線接線存在的缺點(diǎn)，提高它的供電可靠性和靈活性，把單母線分成幾段，在每段母線之間裝設(shè)一個(gè)分段斷路器和兩個(gè)隔離開關(guān)。 若Ⅰ段母線故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置使QFd自動(dòng)跳開，Ⅰ段母線被切除；Ⅱ段母線繼續(xù)供電 。2．分段的單母線接線的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）用斷路器把母線分段后，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。3）擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。但QFa兩側(cè)的隔離開關(guān)處于合閘位置。4）最后分別斷開1QF兩側(cè)隔離開關(guān)1QSL和1QSB。特點(diǎn)： 同一電壓等級(jí)，各回路經(jīng)過斷路器、隔離開關(guān)接至公共母線。適用范圍：35kV及以上有重要聯(lián)絡(luò)線路或較多重要用戶時(shí)采用，回路多采用專用旁母，否則采用簡(jiǎn)易接線。 分段斷路器兼做旁路斷路器的接線有了旁路母線，檢修與它相連的任意回路的斷路器時(shí)，該回路便可以不停電，從而提高了供電的可靠性。只有在向特殊重要的Ⅰ、Ⅱ類用戶負(fù)荷供電，不允許停電檢修斷路器時(shí)，才設(shè)置旁路母線。對(duì)于單母線分段接線，常采用以分段斷路器兼作旁路斷路器的接線。 圖3—5 單母線分段斷路器兼做旁路斷路器接線以此圖為例，說(shuō)明不停電檢修任一出線路斷路器的倒閘操作步驟。第二步合上QSp，斷開QF1及兩側(cè)的隔離開關(guān)。與單母線相比，它的優(yōu)點(diǎn)是供電可靠性大，可以輪流檢修母線而不使供電中斷，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，另外還具有調(diào)度、擴(kuò)建、檢修方便的優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是每一回路都增加了一組隔離開關(guān)，使配電裝置的構(gòu)架及占地面積、投資費(fèi)用都相應(yīng)增加；同時(shí)由于配電裝置的復(fù)雜，在改變運(yùn)行方式倒閘操作時(shí)容易發(fā)生誤操作，且不宜實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；尤其當(dāng)母線故障時(shí)，須短時(shí)切除較多的電源和線路，這對(duì)特別重要的大型發(fā)電廠和變電站是不允許的。檢修Ⅰ段母線的倒閘操作：1）、依次合上母聯(lián)隔離開關(guān)QSjⅠ和QSjⅡ； 2）、合上母聯(lián)斷路器QFj，向備用母線充電，檢查備用母線是否完好；