【正文】 ............................................ 附錄二 配電裝置圖 ……………………… ...…………… ........................................ 中文 原 文 ……………………… ...…………… ......................................................44 英文譯文 ……………………… ...…………… ......................................................47指導教師評 語表 …… ...…………… ......................................................................51 山西大學工程學院 畢業(yè)論文 1 前言 本設(shè)計 充分應(yīng)用和鞏固所學專業(yè)知識，如 發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)分析等，進行實際運算，加深我們對在校期間所學知識的理解和掌握，提高我們分析計算的能力，訓練我們的綜合運用能力和創(chuàng)造能力，使我們在行將畢業(yè)參加工程實際工作之前得到電氣設(shè)計工程師的初步訓練， 為今后的工作打下堅實的基礎(chǔ) 。目前，我國的電力裝機容量和年發(fā)電量均居世界第 2位；我國的電力工業(yè)也已從大電網(wǎng) 、大機組、超高壓、高自動化階段，進入了優(yōu)化資源配置、實施全國聯(lián)網(wǎng)的新階段 [3]。此前，上海電氣與西門子合作制造的上海外高橋 2 臺 90 萬千瓦火力機組是我國第一個超臨界百萬級項目，首臺機組已于 2022年開始發(fā)電。 主接線的設(shè)計原則 (1)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用 這是主要因素，很大程度上決定了發(fā)電廠的主接線形式。 電氣主接線的可靠性不是絕對的。 ③擴建的方便性。 ②占地面積小。 發(fā)電廠容量的確定與國家經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃，電力負荷增長速度，系統(tǒng)規(guī)模和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及備用容量等因素有關(guān)。對于水電廠，其具有靈活的機動性，故其主 接線應(yīng)保證調(diào)度靈活。 (3)負荷情況，及對負荷的性質(zhì)及其地理位置，輸電電壓等級，出現(xiàn)回路數(shù)及輸送容量等分析。 根據(jù)該電廠的具體情況以及手冊要求，對各種基本接線的具體分析如下： (1)單母線接線 依手冊可知，單母線適用于 220kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過 2 回，而該電廠的出線數(shù)為 4回，所以單母線接線不可選。 (7)橋形接線 按照手冊，橋形接線適用于較小容量的發(fā)電廠，而該發(fā)電廠為大容量的電廠，所以橋形接線不可選。 圖 23 雙母線四分段接線 (2)缺點： 1)增加分段斷路器和母聯(lián)斷路器的數(shù)量，配電裝置投資較大； 2)檢修出線斷路器時，仍然會使該回路停止供電。 單元接線（發(fā)電機與母線間的接線） 單元接線是無母線中最簡單的形式，它有三種常用形式：發(fā)電機－雙繞組變壓器單元接線，發(fā)電機－三繞組變壓器單元接線，發(fā)電機－變壓 器－線路單元接線。 (2)發(fā)電機－三繞組變壓器單元接線：為了在發(fā)電機停止工作時，仍能保持和中壓電網(wǎng)的聯(lián)系，在變壓器的 三側(cè)均應(yīng)裝斷路器。 2)電壓互感器的配置 6～ 220kV電壓等級的每組主要母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器。 ② 具體計算過程如下： 方案Ⅰ：（雙母線接線） 主體設(shè)備投資為： 1O =7 ＋ 18 ＋ 3 18 ＋ 3 48 =＋ ＋ ＋ =（萬元） 總投資為： 1O = O （ 1+10? ） =（ 1＋ 1070 ） =（萬元） 方案Ⅱ：（雙母線帶旁路母線） 主體設(shè)備投資為： O2O =8 ＋ 20 ＋ 3 21 ＋ 3 52 山西大學工程學院 畢業(yè)論文 9 =＋ 241＋ ＋ =（萬元） 總投資為： O2 = O （ 1＋ 10? ） =（ 1＋ 1070 ） =（萬元） 兩種方案的計算結(jié)果比較如表 17： 表 17 兩種方案的經(jīng)濟比較 方案 設(shè)備 方案Ⅰ雙母線接線 方案Ⅱ雙母線帶旁 路母線接線 斷路器單價（萬元／臺） 隔離開關(guān)單價（萬元／組） 電壓互感器單價（萬元／臺）（單相式） 電流互感器單價（萬元／臺）（單相式） 斷路器臺數(shù)（臺） 7 8 隔離開關(guān)臺數(shù)（臺） 18 20 電壓互感器（臺） 18 21 電流互感器（臺） 48 52 主體設(shè)備投資 OO （萬元） 總投資 O（萬元） 通過比較可以看出，雙母線接線的綜合投資低于雙母線帶旁路母線接線的綜合投資，即 1O ＜ 2O ，所以雙母線接線經(jīng)濟 性比較好。設(shè)該電廠廠用電率為 ％。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有星形“ Y”和三角形“ d”兩種。 而本設(shè)計發(fā)電廠為地區(qū)性電廠，負 荷變化不大，潮流方向固定，一直處于送端，固采用較便宜的無激磁調(diào)壓。提高廠用電可靠性的目的，是使電廠長期無故障運行，不致因廠用電局部故障而被迫停機。如火電廠的給水泵、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、引風機、送風機等等。 如實驗室、修配廠、油處理室的負荷。 第 2 節(jié) 廠用電接線的設(shè)計原則和接線形式 對廠用電接線的要求 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。當全廠停電時，可以快山西大學工程學院 畢業(yè)論文 14 速啟動和 自動投入向保安負荷供電。 按發(fā)電機容量、電壓等級確定高壓廠用電電壓等級 (1)容量在 60Mw及以下，發(fā)電機電壓為 ，可采用 3kv作為廠用高壓電壓； (2)當容量在 100300M 時，宜選用 6kv作為廠用高壓電壓； (3)當容量在 300Mw 以上時，若技術(shù)經(jīng)濟合理，可采用兩種高壓廠用電電壓，即 3Kv和 10KV兩級電壓。對于 200Mw及其以上的機組，廠用分支都采用分相封閉母線，故障率較小 ，可不裝斷路器和隔離開關(guān)，但應(yīng)有可拆連接點，以供檢修和調(diào)試用，這時，在變壓器低壓側(cè)務(wù)必裝設(shè)斷路器。這樣，有可能采用變比較大的廠用高壓變壓器，增大高壓配電裝置的投資而致經(jīng)濟性較差，但可靠性較高。廠用電接線應(yīng)保證廠用供電的連續(xù)性，使發(fā)電機能安全滿發(fā)，并滿足運行安全可靠、靈活方便等要求。 廠用電各級電壓均采用單母線分段（按鍋爐分段）接線形式，具體用下列特點： ①若某一段母線發(fā)生故障，只能影響其對應(yīng)的一臺鍋爐的運行，使事故影響范圍局限在一機一爐；②廠用電系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流較小，有利于電氣設(shè)備的選擇；③將同一機爐的廠用電負荷接在同一段母線上，便于運行管理合安排檢修。如出現(xiàn) 10KV 和 3KV 兩種電壓等級時，廠用高壓工作變壓器可選用 2 臺 50％容量的三繞組變壓器，分別供四段母線。廠用工作變壓器如果選用分裂繞組變壓器，則能在一定程度上緩解上述矛盾，因為分裂繞組變壓器在正常工作是具有較小阻抗，而分裂繞組出口短路時具有較大的阻抗。后兩種具有啟動轉(zhuǎn)矩大、啟動電流較小等較好的啟動性能。其中使用最多的是異步電動機，特別是鼠籠式異步電動機。 廠用高壓備用變壓器容量。 本設(shè)計中廠用工作電源從主變壓器低壓側(cè)引接，故一次側(cè)電壓為 23kv，二次側(cè)電壓為6 kv；廠用備用電源從主變壓器高壓側(cè)母線上引接，故一次側(cè)為 220 kv，二次側(cè)電壓為 6 kv。全廠公用負荷，應(yīng)根據(jù)負荷功率及可靠性的要求，分別接到各段母線上，各段母線上的負荷應(yīng)盡可能均勻分配。 事故保安電源必須是一種獨立而又十分可靠的電源，通常采用快速自動程序啟動的柴油發(fā)電機組、蓄電池組以及逆變器降直流變?yōu)榻涣髯鳛榻涣魇鹿时０搽娫础? (2)備用電源和啟動電源 我國目前對 200Mw 以上大型發(fā)電機組，為了確保機組安全和廠用電的可靠性才設(shè)置廠用啟動電源，且以啟動電源兼作事故備用電源，統(tǒng)稱啟動（備用）電源。 廠用高壓工作電源從發(fā)電機電壓回路的引接方式與主接線形式有密切關(guān)系。 廠用電的電壓等級 廠用電的電壓等級是根據(jù)發(fā)電機額定電壓、廠用電動機的電壓和廠用電供電網(wǎng)絡(luò)等因素，相互配合，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟綜合比較后確定的。在廠用電接線中，不應(yīng)存在可能導致切斷多于一個單元機組的故障點，更不應(yīng)存在導致全廠停電的可能性，應(yīng)盡量縮小故障影響范圍。按對電源要求的不同它又可分為：①直流保安負荷②交流保安負荷。如火電廠的工業(yè)水泵、疏水泵、灰漿泵、輸煤設(shè)備和化學水處理設(shè)備等。一般凝汽式火電廠的廠用電山西大學工程學院 畢業(yè)論文 13 率 5﹪～ 8﹪，熱電廠為 8﹪～ 13﹪，水電廠為 ﹪～ ﹪ 。 依據(jù)以上分析結(jié)果，查《電力工程電氣設(shè)備手冊》，選用型號為 SFPT420220/220 的變壓器，其技術(shù)參數(shù)如表 19。切換方式有兩種：一種是不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓。若受到限制時，則可選用單相變壓器組，所以本設(shè)計采用三相變壓器。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng) 510 年發(fā)展規(guī)劃，輸送功率大小，饋線回路數(shù)，電壓等級等因素，進行綜合分析和合理選擇。 (2)兩種方案的經(jīng)濟比較 ① 查資料可得，方案中所采用的元件價格如下： 斷路器 ／臺 隔離開關(guān) 萬元／組 電壓互感器 萬元／臺（單相式） 電流互感器 萬元／臺（單相式） 按上述規(guī)程配置完設(shè)備后，依據(jù)公式： OOO? （ 1+10? ） O —— 主體設(shè)備投資，包括變壓器、開關(guān)設(shè)備、配電裝置及明顯的增修橋梁、公路和拆遷等費用。 2） 發(fā)電機－分裂繞組變壓器擴大單元接線：通常單機容量僅為系 統(tǒng)容量的 1％－ 2％或更小，而電廠的升高電壓等級又較高時采用此種接線。但其也有缺陷： 1） 當主變壓器或廠總變壓器發(fā)生故障時，除了跳主變壓器高壓出口斷路器外，還需調(diào)發(fā)電機磁場開關(guān)。 方案ⅴ：一臺半斷路器接線（如圖 2— 5） (1)該方案的優(yōu)點： 1)即使母線發(fā)生故障，只斷開與此母線相連的所有斷路器，任何回路均不停電，具有山西大學工程學院 畢業(yè)論文 7 較高的供電可靠性； 2)正常運行時，兩組母線和全部斷路器都閉合，形成多環(huán)行供電，運行調(diào)度靈活可靠； 3)隔離開關(guān)不作為操作電器，只承擔隔離電壓的任務(wù)，減少誤操作，對任何斷路器檢修可不停電，操作檢修方便。 21 雙母線接線 2)當母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作； 3)出線斷路器檢修時， 該回路須停止供電。 (5)雙母線帶旁路母線接線 依據(jù)手冊可知： 220kV 線路輸送功率較多﹑送電距離較遠﹑停電影響較大，并且 220kV少油斷路器平均每臺每年檢修時間約需 5天及 7 天，停電時間較長，一般需設(shè)置旁路母線或旁路隔離開關(guān)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體如發(fā)電廠﹑變電所本身運行的可靠性﹑靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇﹑配電裝置配置﹑繼電保護和控制方式的擬訂有較大影響。 主變壓器和發(fā)電機中性點接地方式與電壓等級，單相接地短路電流，過電壓水平，保護配置等有關(guān)，其直接影響電網(wǎng)的絕緣水平，系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性，主變壓器和發(fā)電機的運行安全以及對通 信線路的干擾等。 發(fā)電廠運行方式及利用小時數(shù)直接影響著主接線設(shè)計。在發(fā)電廠或變電站中，電能損耗主要來自變壓器，應(yīng)經(jīng)濟合理的選擇變壓器的型式，容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。 (3)經(jīng)濟性 在設(shè)計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟性之間。靈活性包括以下幾個方面： ①操作的方便性。 (2)電廠的分期和最終建設(shè)規(guī)模 發(fā)電廠的機組容量，應(yīng)該根據(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?810％為宜，且以一個廠房內(nèi)的機組其臺數(shù)以不超過 6臺，容量等級以不超過兩種為宜。本設(shè)計 充分地應(yīng)用和鞏固所學專業(yè)知識，如 發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)分析、繼電保護及自動裝置和高電壓技術(shù)等，進行實際運算，以 提高分析問題和解決實際問題的能力，為今后的工作打下堅定的基礎(chǔ) 。中國加入 WTO 對電力工業(yè)來說，是機遇與挑戰(zhàn)并存，機遇大于挑戰(zhàn)。在黨中央、國務(wù)院的正確領(lǐng)導下，廣大電 力職工奮發(fā)圖強，辛勤耕耘，中國的電力工業(yè)取得了令人矚目的成就。當今，火力發(fā)電在我國乃至全世界范圍，其裝機容量占總裝機容量的 70％左右，發(fā)電量占總發(fā)電量的80％左右。由此可見，電能在我國這個發(fā)展中國家的國民經(jīng)濟中擔任著主力軍的作用。 1987年，全國電力裝機容量邁上 1億千瓦臺階； 1995年突破 2億千瓦；到 2022年底，全國電力裝機容量已達 億千瓦。 火電廠設(shè)計研究的國內(nèi)外發(fā)展概況 在我國乃至全世界范圍，火電廠的裝機容量占總裝機容量的 70％左右，發(fā)電量占總發(fā)電量的 80％左右。 山西大學工程學院 畢業(yè)論文 3 第 2 章 電氣主接線選擇 第 1 節(jié) 概述 電氣主接線時發(fā)電廠、變電站電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的要環(huán)節(jié)。本設(shè)計發(fā)電廠分為兩期建設(shè)，最終建設(shè)規(guī)模為13001400MW。電氣主接線應(yīng)該在滿足可靠性的條件下，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，盡可能地使操作步驟少，以便運行人員掌握，不致再操作過程中出錯。通常設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟合理。 電