【正文】 收保護器進行保護。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第三章 火力發(fā)電廠的電氣主接線設(shè)計 電氣主接線的設(shè)計 電氣主接線的 設(shè)計原則 電氣主接線是發(fā)電廠、變電站設(shè)計的主體。按工程要求，繪制工程圖，圖中采用新國標圖形符號和文字代號，并將所有設(shè)備的型號、主要參數(shù)、母線及電纜截面等標注在圖上。電氣主接線的設(shè)計，應(yīng)當適應(yīng)在運行、熱備用、冷備用和檢修等各種 方 式下的運行要求。 電能損耗小。 火力 發(fā)電廠電氣主接線的設(shè)計 一、原始資料分析 1)工程情況。 電壓等級有 110kV 和 220kV兩種。向外輸送電能經(jīng)兩臺三繞組變壓器分別接至 110kV和 220kV系統(tǒng)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 主變壓器的選擇 一、主變壓器選擇的依據(jù) 主變壓器是 電氣主接線的核心環(huán)節(jié)。 ①、 發(fā)電 廠 的 主變 壓器 ： 與系統(tǒng)有強聯(lián)系的大、中型發(fā)電廠，主變不少于兩臺；與系統(tǒng)有弱聯(lián)系的中、小型發(fā)電廠，主變可只裝一臺。 SN ≈ （ 1— KP） / cosΦG 式中 ： PNG——發(fā)電機 的 容量 ， 在擴大單元接線中為兩臺發(fā)電機的容量之和 ， MW； KP——廠用電率 ； cosΦG——發(fā)電機額定 功率因數(shù)； 本次設(shè)計中， PNG = 150 MW； KP = 10%； cosΦG= 。這些電動機以及全廠的運行、操作、試驗、檢修、照明用電設(shè)備等都屬于廠用負荷，總的耗電量，統(tǒng)稱為廠用電。廠用電率是發(fā)電廠運行的主要經(jīng)濟指標之一。允許短時停電 (幾秒至幾分鐘 )，恢復(fù)供電后，不致造成生產(chǎn)紊亂的廠用負荷，均屬于 Ⅱ 類廠用負荷。在 200MW 及以上機組的大容量電廠中，自動化程度較高，要求在事故停機過程中及停機后的一段時間內(nèi)，仍必須保證供電，否則可能引起主要設(shè)備損壞、重要的自動控制失靈或危及人身安全的負荷，稱為事故保安負荷。 二 、 廠用電接線 設(shè)計 的 基本 要求 廠用電接線的設(shè)計應(yīng)按照運行、檢修和施工 的要求，考慮全廠發(fā)展規(guī)劃，積極慎重地采用成熟的新技術(shù)和新設(shè)備，使設(shè)計達到經(jīng)濟合理、技術(shù)先進，保證機組安全、經(jīng)濟地運行。 5)200MW及以上機組應(yīng)設(shè)置足夠容量的交流事故保安電源。 交流接觸器的型號選擇為： LC1D，機械壽命高達 2021萬次，線圈控制電壓在 70%120%Uc之間波動時，不會影響到產(chǎn)品的正常工作，常用于控 制各種類型電動機、電容器、照明燈、電加熱等設(shè)備，工作頻率為 50～ 60Hz，可以滿足廠用電低壓側(cè)的控制；隔離開關(guān)和斷路器的型號將會在最后一節(jié)電氣設(shè)備的選擇中給出。 該方式繪圖的優(yōu)點是能夠清楚地表明各元件的形式、數(shù)量、相互聯(lián)系和作用，但如果元件過多的話，接線就會相互交叉，顯得零亂，并且元件的端子及回路編號沒有，這樣就會造成使用 很 不方便 ， 因此 ， 圖 4— 4 給出了該設(shè)計圖的另一種表示形式 —— 展開式原理圖。 圖 4— 4 6kV 線路過電流保護展開圖 由該圖可以很清楚地看到 各個元件 的動作過程 （動作過程在歸總式原理圖中已經(jīng)做了相關(guān)介紹，故在此不再重述）。 變壓器的防雷保護 附圖一中的三繞組變壓器的高壓側(cè)或中壓側(cè)有雷電過電壓波襲來時， 通過繞組間的靜電耦合和電磁耦合，其低壓繞組上會出現(xiàn)一定的過電壓，最不利的情況是低壓繞組處于開路狀態(tài)，這時靜電感應(yīng)分量可能很大而危機絕緣，考慮到這一分量將使低壓繞組的三相導(dǎo)線電位同時升高，所以只要在任一相低壓繞組的出線端加裝一只該電壓等級的閥型避雷器 ，就能保護好三相低壓繞組。 3）在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需 要 按短路條件校驗 導(dǎo)線 的 相間和相對 于 地 的 安全距離。 當圖中 k1 點發(fā)生 三相接地短路時 ，系統(tǒng)的總阻抗為： X = （ XT11 + XT13） // （ XT21 + XT23） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） = （ +） // （ +） = 短路電流的標幺值為： = = = 由此可以得出短路電流值為： I = = = 電氣設(shè)備的選擇 電 氣設(shè)備選擇的一般條件 一、 按正常工作條件選擇 按額定電壓選擇 電氣設(shè)備的額定電壓 UN 就是其銘牌上標出的線電壓，另外還規(guī)定有允許最高工作電壓 Ualm。 二、 電氣設(shè)備的校驗 以下校驗是按短路情況進行的，有關(guān)短路電流計算的相關(guān)問題，前文中剛提到過，在此不再重述，只敘述校驗方面的問題。 選擇設(shè)備的種類和型式 1） 應(yīng)按電器的裝設(shè)地點、使用條件、檢修運行等要求，對設(shè)備進行種類（如戶內(nèi)或戶外型電器）和型式的選擇。 以下數(shù)據(jù)下標中的 3 分別表示低、中、高壓側(cè)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 短路電流的計算 短路電流 計算 的 目的 1）選擇電氣設(shè)備時，為了 能使 設(shè)備在正常運行和故障 的情 況下都能安全、可 靠的 運行 同時又 盡量 節(jié)約資金，這就需要按短路情況進行校驗。 因此，本設(shè)計中 Sk 選擇為 6m，而 Sd 選擇為 5m。當發(fā)生 AC 或 BC 相間 短路時，只有 1KA或 2KA 動作，動作過程與上述情況類似。 該設(shè)計方式可以實現(xiàn)對 6kV 線路的保護，通過控制線路中斷路器的通斷來實現(xiàn)對該線路的保護 ， 主要采用了電流互感器、電流繼電器、時間繼電器和信號繼電器 。 熔斷器選擇的型號 為 HR5 型的熔斷式刀開關(guān) ， 適用于交流 50Hz，額定電壓交流 380V，額定電流至 1000A 的配電線路中，作過載和短路保護 ，在本設(shè)計中低壓側(cè)的電壓為 380/220V，可以有效地保護低壓側(cè)的設(shè)備 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 3)充分考慮發(fā)電廠正常、事故、檢修、啟動等運行方式下的供電要求，盡可能地使調(diào)換操作簡便，啟動 (備用 )電源能在短時內(nèi)投入。如實時控制用的計算機、熱工保護、自動控制和調(diào)節(jié)裝置等。通常它們由一個電源供電，但在大型發(fā)電廠，也常采用兩路電源供電。通常它們都設(shè)有兩套設(shè)備互為備用，分別接到有兩個獨立電源的母線上，當一個電源斷電后，另一個電源就立即自動投入。其耗電量與 發(fā) 電廠 的 類型、機械化和自動化 的 程度、燃料種類及其燃燒方式、蒸汽參數(shù)等因素有關(guān)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 廠用電接線 的 設(shè)計 廠用電接線的基本要求 本 節(jié) 講述 廠用電 、廠用電負荷 分類以及對廠用電接線的基本要求和廠用電接線設(shè)計原則，介紹不同類 型 發(fā)電廠的廠用電接 線 的特點。 如果有兩個升高電壓等級：優(yōu)先選用三相油浸式三繞組變壓器； 再考慮選用兩個雙繞組變壓器。 依據(jù)：主變臺數(shù)與電壓等級、接線形式、傳輸容量和與系統(tǒng)的聯(lián)系有很大關(guān)系。 二 、電氣主接線的設(shè)計 主接線圖中所用的器件如下表： 火力發(fā)電廠的 主接線圖見附圖一 所設(shè)計的火力發(fā)電廠裝有兩臺發(fā)電機，容量都是 150MW；發(fā)電廠供給本地區(qū)后的剩余電能通過兩臺三繞組主變壓器送入 220kV 和 110kV 電壓級； 110kV 為分段的單母線接線，重要用戶可用雙回路分別接到兩分段上； 220kV 為有專用旁路斷路器的雙母線帶旁路母線接線，只有出線進旁路 ，主變壓器不進旁路。 分析該廠在系統(tǒng)中所處的地位，停電對系統(tǒng)供電的可靠性的影響，從而提出對主接線的要求。 本次設(shè)計 是針對某火力發(fā)電廠的電氣主接線的設(shè)計進行的，在對其一次側(cè)主接線的設(shè)計之外，還設(shè)計了其廠用電接線、 6kV 線路的過電流保護和有關(guān)防雷保護的實現(xiàn)，這些都將會在以后的章節(jié)中給出，本節(jié)只介紹其一次側(cè)的電氣主接線。包括臺數(shù)、運行方式、容量、型式、參數(shù) ； 選擇自用電或近區(qū)用電。 占地面積小。 為了提高主接線的可靠性，選用運行可靠性高的設(shè)備是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經(jīng)濟性兩方面，作出切合實際的決定。各主接線方案都應(yīng)該滿足系統(tǒng)和用戶對供電可靠性的要求，最后確定何種方案，要通過經(jīng)濟比較， 選用年運行費用最小的作為最終方案，當然，還要兼顧到今后的擴容和發(fā)展。 本章小結(jié) 本章首先介紹了電氣主接線的設(shè)計原則和電氣主接線的基本類型，從根本上把握了設(shè)計電 氣主接線時所應(yīng)當注意的問題，為后面設(shè)計火力發(fā)電廠的主接線打下了基礎(chǔ)。為防止低壓電源系統(tǒng)的雷害事故 ,在低壓電源系統(tǒng)中就需要采取以下措施： 1）在廠、所用變壓器的低壓側(cè)裝相應(yīng)電壓等級的氧化鋅避雷器進行保護 。 裝設(shè)避雷器時，要盡量靠近變壓器，并盡量減少連線的長度，以便減少雷電電流在連接線上的壓降。閥型避雷器的基本元件為火花間隙和非線性電阻，目前， FS 系列閥型避雷器為火花間隙和非線性電阻，其主要用來保護小容量的配電裝置 SFZ系列閥型避雷器，主要用來保護中等及大容量變電所的電氣設(shè)備； FCZ1 系列磁吹閥型避雷器，主要用來保護變電所的高壓電氣設(shè)備。電磁感應(yīng)是當雷電流通過金屬體入地時 ，形成強大的磁場，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 能使附近的金屬導(dǎo)體感應(yīng)出高電勢，在導(dǎo)體回路的缺口引起火花。 過電壓保護用半導(dǎo)體管的研制成功，使得防雷、過電壓保護技術(shù)又向前邁開了一大步，不但消除了事故隱患，保障了通信設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，還降低了 維護工作力度及維護費用，減少了國家的經(jīng)濟損失。但氣體放電管由于慢性漏氣等原因，具有壽命短、可靠性低等缺陷。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。 角形接線所用設(shè)備少，投資省，運行的靈活性和可靠性較好。 外橋接線 圖 39 為橋形接線中的另一種：外橋接線。若為了在檢修斷路器時不影響和變壓器的正常運行，有時在橋形外附設(shè)一組隔離開關(guān)，這就成了長期開環(huán)運行的四邊形接線。 無匯流母線的主接線 無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出線少并且沒有擴建和發(fā)展可能的發(fā)電廠和變電所。其特點是具有雙母線接線的優(yōu)點，當線路（主變壓器）斷路器檢修時，仍有繼續(xù)供電，但旁路的倒換操作比較復(fù)雜，增加了誤操作的機會，也使保護及自動化系統(tǒng)復(fù)雜化，投資費用較大，一般為了節(jié)省斷路器及設(shè)備間隔，當出線達到 5 個回路以上時，才增設(shè)專用的旁路斷路器，出線少于 5 個回路時，則采用母聯(lián)兼旁路或旁路兼母聯(lián)的接線方式。 2）工作母線故障時，將造成短時（切換母線時間）全部進出線停電。 該種接線方式的特點如下： 1）運行方式靈活。這時，該出線路 L1 經(jīng) QSp、旁母、 QS QFf和 QS2仍然聯(lián)在第一段母線上。兩段母線均可帶旁路母線，正常時旁路母線不帶電。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。把每一回線與旁路母線相連。 當檢修出線斷路器 1QF 時： QSa按等電位原則 → 先并后切 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 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 。 2）當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。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。對 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的安全。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，把靠近負荷側(cè)的隔離開關(guān)稱為乙刀閘。 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）。 3）主接線系統(tǒng)還應(yīng)保證運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)濟合理，盡量減少占 地面積，節(jié)省投資。一般在研究主接線方案和運行方式時，為了清晰和方便，通常將三相電路圖描繪成單線圖。 課題研究的主要內(nèi)容 通過對火力發(fā)電有關(guān)文獻的參考，明白我國火力發(fā)電的現(xiàn)狀及未來的發(fā)展趨勢。 本文將針對某火力發(fā)電廠 的設(shè)計 來對這些問題進行探討，主要是對電氣方面進行研究，期望提出更加合理的方案來完善現(xiàn)有設(shè)施。這就要求我們改善這些不良方面，最大限度的發(fā)揮經(jīng)濟效益，并減少事故的發(fā)生。 電氣 主接線的設(shè)計 通過 分析某地區(qū) 火力發(fā)電廠的 相關(guān)資料，設(shè)計出一種實用性、經(jīng)濟性和可靠性相結(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，并對主接線的基本構(gòu)造及特點做一介紹。它的接線方式能反映正常和事故情況下的供送電情況。 發(fā)電廠的機組容量應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃容量、負荷增長速度和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等因素進行選擇，最大機組的容量以占系統(tǒng)總?cè)萘康?8～ 10%為宜。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。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)，以便檢修斷路器時隔離電源。此外，在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的工作。 若Ⅰ段母線故障時，繼電保護裝置使 QFd 自動跳開，Ⅰ段母線被切除；Ⅱ段母線繼續(xù)供電 。 3）擴建時需向兩個方向均衡擴建。 4） 最后分別斷開 1QF 兩側(cè)隔離開關(guān) 1QSL 和 1QSB。 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采用，回路多采用專用旁母