【正文】 電廠主變壓器、高壓備用變壓器及高壓廠用變壓器的臺(tái)數(shù)、容量、型號(hào)等主要技術(shù)數(shù)據(jù)的確定；電氣主接線主要介紹了電氣主接線的重要性、設(shè)計(jì)依據(jù)、基本要求、各種接線形式的優(yōu)缺點(diǎn)以及主接線的比較選擇，并制定了適合本廠要求的主接線； 廠用電接線包括：廠用電接線的總要求以及廠用母線接線設(shè)計(jì)。如果變壓器容量選得過大、臺(tái)數(shù)過多，不僅增加投資，增大占地 面積，而且也增加了運(yùn)行電能損耗，設(shè)備未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，將可能“封鎖”發(fā)電機(jī)剩余功率的輸出，這在技術(shù)上是不合理的， 因 為每千瓦的發(fā)電設(shè)備投資遠(yuǎn)大于每千瓦的變電設(shè)備投資。若確需裝設(shè)，可按地區(qū)（運(yùn)輸條件允許）或同一電廠 3～ 4 組的單相變壓器（容量、變比與阻抗均相同），合設(shè)一臺(tái)備用單相變壓器考慮。在我國(guó)，全星形接線變壓器均為自耦變壓器，電壓變比多為 220/110/3 330/220/3 330/110/3500/220/110kV，由于 500、 3 2 110kV 均系中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，系 統(tǒng)的零序阻抗較小，所以自耦變壓器設(shè)置三角形繞組用以對(duì)線路 3 次諧波的分流作用已顯得不十分必要。因此，主接線的正 確 、合理設(shè)計(jì)，必須綜合處理各個(gè)方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證比較后方可確定。 大機(jī)組超高壓主接線可靠性的特殊要求 任何斷路器檢修，不影響對(duì)系統(tǒng)的連續(xù)供電； 任何一進(jìn)出線 斷路器故障或拒動(dòng)以及母線故障，不應(yīng)切除一臺(tái)以上機(jī)組和相 應(yīng)的線路； 任何一臺(tái)斷路器檢修和另一臺(tái)斷路器故障或拒動(dòng)相重合、以及當(dāng)母線分段或母線聯(lián)絡(luò)斷路器故障或拒動(dòng)時(shí)，不應(yīng)切除兩臺(tái)以上機(jī)組和相應(yīng)的線路。另外要考慮重型設(shè)備運(yùn)輸問題。 Q SQ FT圖 發(fā)電機(jī) 雙繞組變壓器單元接線 2600MW 發(fā)電廠電氣部分初步設(shè)計(jì) 5 (2) 正常運(yùn)行時(shí)，電源和 線路 均分在四段母線上，母聯(lián)和分段斷路器均 合 上，四段母線同時(shí)并列運(yùn)行。 Q F 1Q F D 1Q F C 2Q F 2Q F C 1Q F D 2W L 2W L 1 W L 3 W L 4 圖 雙母線四分段接線 雙母線四分段接線也存在缺點(diǎn)：當(dāng)母線故障或檢修時(shí)，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，倒閘操作比較復(fù)雜，容易造成誤操作。例如： 500kV W1母線檢修，只要斷開 QF QF QF QS1 QS4 QS72 等即可，不影響供電，并可以檢修 W1 母線上的 SQ1 QS4 QS71 等母線隔離。 (3) 一個(gè)元件 檢修 并發(fā)生另一元件故障的情況 1) 500KV W1 母線檢修（ QF QF QF7 斷開）， W2 母線又發(fā)生故障時(shí)，母線保護(hù)動(dòng)作，QF QF QF9 跳閘，但不影響發(fā)電廠向外供電，但若出線并未通過系統(tǒng)連接，則各機(jī)組將在不同的系統(tǒng)運(yùn)行，出力可能不均衡，母線上如有無電源串的出線將停電。 主接線方案的比較 為了確定出技術(shù)上合理，經(jīng)濟(jì)上可行的最終方案，現(xiàn)將雙母線四分段 接線與 一臺(tái)半斷路器接線的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)整理 ， 并逐項(xiàng)比較，如表 所示。 廠用電源的引接方式 廠用 工作電源的引接 發(fā)電機(jī)與主變壓器采用單元接線時(shí)，高壓廠用工作電源從主變壓器低壓側(cè)引接，供給該機(jī)組的廠用負(fù)荷。 所以，接線合理時(shí)應(yīng)考慮選用。為了保證廠用電系統(tǒng)的供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性，高壓廠用母線均采取按鍋爐分段的原則，即將高壓廠用母線按鍋爐臺(tái)數(shù)分成若干獨(dú)立段，凡屬同一臺(tái)鍋爐的廠用負(fù)荷均接在同一段母線上，與鍋爐同組的汽輪機(jī)的廠用負(fù)荷一般也接在該段母線上，而該段母線由其對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)組供電。 目前，國(guó)內(nèi) 600MW 機(jī)組的廠用 高壓 工作電源，都采用了較小的兩臺(tái)同容量分裂變壓器并列運(yùn)行的方式。 容量的選擇 廠用變壓器的容量必須滿足廠用電負(fù)荷從電源獲得足夠的功率。 2600MW 發(fā)電廠電氣部分初步設(shè)計(jì) 11 廠用電系統(tǒng)接線 高壓廠用電接線 每 臺(tái)機(jī)組的廠用 高壓 工作電源采用兩臺(tái)三繞組分裂式無載調(diào)壓變壓器，高壓廠用母線采用單母線四分段接線，備用 /啟動(dòng) 電源共采用兩臺(tái)三繞組分裂式有載調(diào)壓變壓器，其低壓側(cè)分別連接到各機(jī)組的四段 廠用 工作母線上 ,如圖 所示。 (3) 短路發(fā)生在短路電流最大的瞬間。39。 短路類型 一般按三相短路計(jì)算。 短路 電流 計(jì)算方法 在工程設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算均采用實(shí)用計(jì)算法，即在一定假設(shè) 的 條件下 ， 計(jì)算出短路電流的各個(gè)分量。在本設(shè)計(jì)的電氣主系統(tǒng)中，由于發(fā)電機(jī)出口采用分相封閉母線， 故障幾率小 ，所以 運(yùn)行可靠性高 ,及不可能出現(xiàn)比三相短路更為嚴(yán)重的短路類型，所以只 需 計(jì)算三相短路電流。 (7) 短路點(diǎn)以外的負(fù)荷可以去 掉，當(dāng)短路點(diǎn)附近有大容量電動(dòng)機(jī)時(shí)，則要計(jì)及電動(dòng)機(jī)反饋電流的影響 。dX 。分段斷路器 可 以保 證 低壓廠用電源的互為備用，提高運(yùn)行可靠性。廠用高壓 備用 /啟動(dòng) 變壓器應(yīng)與最大一臺(tái)廠用 高壓 工 作 變壓器的容量 相同；廠用低壓備用變壓器的容量應(yīng)與最大一臺(tái)廠用低壓工作變壓器容量相同。其接線組別選用 d， yn1,yn1 常規(guī)接線。 廠用 高壓 變壓器的選擇 額定電壓 的確定 廠用變壓器 的 額定電壓應(yīng)根據(jù)廠用電系統(tǒng)的電壓等級(jí)和電源引接處的電壓確定 ，變壓器一、二次額 定電壓必須與引接電源電壓和廠用網(wǎng)絡(luò)電壓相一致 。中間電壓等級(jí)的選擇，一般以 35kV 比較經(jīng)濟(jì)，且 35kV 配電裝置可以選擇 35kV 開關(guān)柜，設(shè)備布置也比較簡(jiǎn)單。 備用 /啟動(dòng)電源的引接 發(fā)電廠的廠用電源，必須供電可靠，且能滿足各種工作狀態(tài)的 要求，除應(yīng)具有正常的工作電源外，還應(yīng)設(shè)置備用電源、啟動(dòng)電源。綜合經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，一臺(tái)半斷路器接線的運(yùn)行方式 比較 靈活性 ，供電可靠性更顯突出，因而 500kV 電 壓 母線 最終采用一臺(tái)半斷路器接線。例如 QF2 檢修， W2母線故障， T1 停運(yùn)；又如 W1 母線故障，則 L1 停運(yùn)。 (2) 一個(gè)元件故障的情況 1) 任何一組母線故障不影響機(jī)組和出線運(yùn)行。 一臺(tái)半斷路器 (3/2)接線是 600MW 機(jī)組電壓母線廣泛采用的接線形式，不但兼有及環(huán)形接線的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，而且可靠性和靈活性更高。 (3) 當(dāng)進(jìn)出線母線 側(cè) 隔離開關(guān)需要檢修時(shí)，只需該進(jìn)線（或出線）和與該隔離開關(guān)相連的母線停電，而不影響其他回路的正常供電。 這種接線開關(guān)設(shè)備少，操作簡(jiǎn)便，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)、爐、電的集中控制。根據(jù)規(guī)劃容量、輸送電壓等級(jí)、進(jìn)出線回路數(shù)，供電負(fù)荷的重要性、保證供需平 4 衡、電力系統(tǒng)線路容量、電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境等條件確定。 定性分析主接線的可靠性考慮：斷路器檢修時(shí)，能否不影響供電；線路、斷路器或母線故障時(shí)以及母線或母線隔離開關(guān)檢修時(shí)，停運(yùn)出線回路數(shù)的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì) I、 II 類負(fù)荷的供電；發(fā)電廠或變電站全部停電的可能性；大型機(jī)組突然停運(yùn)時(shí)，對(duì)電力 系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響與后果等因素。切換方式有兩種：一種是不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在 %?? 以內(nèi)；另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá) %30 ，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，只有在 兩種情況下才予以選用：接于出力變化大的發(fā)電廠的主變壓器 ,特別是潮流方向不固定 ,且要求變壓器二次電壓維持在一定水平時(shí)；接于時(shí)而為送端，時(shí)而為受端，具有可逆工作特點(diǎn)的聯(lián)絡(luò)變壓器，為保證供電質(zhì)量，要求母線電壓恒定時(shí)。 2 容量 為 200MW 以上大機(jī)組 都采用與雙繞組變壓器成單元接線，而不于三繞組變壓器組成單元接線。 對(duì) 單元接線 的 變壓器 ,其 容量 應(yīng)按發(fā)電機(jī)的額定容量扣除本機(jī)組的廠用負(fù) 荷后，留有%10 的裕度來確定 ， 即 ? ??c NPjB PKS ??? () 式中 jBS —— 變壓器的計(jì)算容量， kV而根據(jù)本論文所介紹的高壓配電裝置的設(shè)計(jì)原則、要求和 500KV 的配電裝置，決定此次設(shè)計(jì)對(duì)本廠采用分相中型布置。短路電流計(jì)算是最重要 的環(huán)節(jié)，本論文詳細(xì)的介紹了短路電流計(jì)算的目的、假定條件、一般規(guī)定、元件參數(shù)的計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)變換、以及各短路點(diǎn)的計(jì)算等知識(shí)； 高壓電氣設(shè)備的選擇包括母線、高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、高壓開關(guān)柜的選擇原則和要求，并對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)和產(chǎn)品相關(guān)介紹 。 為此， 必須合理地選擇變壓器 。 繞組數(shù)與結(jié)構(gòu) 電力變壓器按每相的繞組數(shù)分為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式； 按電磁結(jié)構(gòu)分為普通雙繞組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等型式。 調(diào)壓方式 調(diào)壓是 通過變壓器的分接開關(guān)切換，改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實(shí)現(xiàn)電壓 的 調(diào)整。 主接線設(shè)計(jì)的 基本 要求 定量分析主接線的可靠性時(shí)，考慮發(fā)電廠在系統(tǒng)中的地位和作用、用戶的負(fù)荷性質(zhì)和類別、設(shè)備制造水平及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等諸多因素。 主接線設(shè)計(jì)的原則 根據(jù)發(fā)電廠在電力系統(tǒng)中的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和經(jīng)濟(jì) 調(diào) 度的要求。 主接線方案的擬定 發(fā)電機(jī) 變壓器 單元接線 600MW 發(fā)電機(jī)組大都采用發(fā)電機(jī) 雙繞組變壓器單元接線，如圖 所示。當(dāng)任意一段母線故障時(shí)，只有 1/4 電源和負(fù)荷停電；當(dāng)任一分段或母聯(lián)斷路器故障時(shí)，只有 1/2 電源和 負(fù)荷停電。由于雙母線四分段接線具有較高的可靠性，而且運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也比較豐富，所以可用于 500kV 系統(tǒng)。 QF1 檢修時(shí)，只需斷開 QF1 及 QS1 QS12即可。 2) 一 臺(tái)半 斷路器檢修，另一組母線故障，最多影響一回線停電。 表 雙母線四分段 接線與 一臺(tái)半斷路器接線技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 雙母線四分段接線 一臺(tái)半斷路器接線 可靠性 (1) 任何斷路器檢修，影響用戶的供電； (2) 任 何一臺(tái)斷路器檢修和另一臺(tái)斷路器故障或拒動(dòng)時(shí)，切除兩回以上的線路； (3) 任一 母 線故障， 1/4電源和負(fù)荷停電，分段或母聯(lián)斷路器故障，有 1/2電源和負(fù)荷停電 (1) 任何斷路器檢修，不 影響用戶的供電； (2) 任何一臺(tái)斷路器檢修和另一臺(tái)斷路器故障或拒動(dòng)時(shí)，不切除兩 回 以上的的線路； (3)任一段母線故障，不影響進(jìn)出線的供電 靈活性 (1) 不形成多環(huán)供電，一個(gè)回路由一臺(tái)斷路器供電，調(diào)度較不方便； (2) 隔離開關(guān)作為操作電器，需要 進(jìn)行 倒換操作，易 造成 誤操作； (3) 在沒有旁路設(shè)施時(shí)，檢修斷路器，要向調(diào)度部門報(bào)告 ； (4) 成對(duì)雙回線路可能要交叉 ； (5) 擴(kuò)建較方便 (1) 形成多環(huán)狀供電，一個(gè)回路由兩臺(tái)斷路器供電，調(diào)度靈活，但增加了斷路器 維護(hù)工作量； (2) 隔離開關(guān)只作為檢修電器， 不需要 進(jìn)行 倒換操作； (3) 檢修斷路器時(shí)，可任意停下檢修； (4) 成對(duì)雙回線路可按地理位置布置在不同串上，減少交叉； (5) 擴(kuò)建同樣方便 經(jīng)濟(jì)性 (1) 進(jìn)出線共 8 回及以下時(shí)，雙母線四分段接線較貴（進(jìn)出線 6回時(shí)，共需 10臺(tái)斷路器）； (2) 占地面積較大 (1) 進(jìn)出線共 9回及以下時(shí)， 一 臺(tái)半斷路器接線較經(jīng)濟(jì)（進(jìn)出線 6回時(shí)，共需 9臺(tái)斷路器）； (2) 占地面積較小 主接線方案的確定 綜上 述 分析，對(duì)大容量機(jī)組、超高壓輸電系統(tǒng)，無論什么原因，諸如斷路器臨時(shí)檢修、母線故障、人員誤操作等造成線路 或電源進(jìn)線停用或發(fā)電機(jī)限制出力，均可能影響幾十萬千瓦電力的生產(chǎn)，對(duì)系統(tǒng)將造成較大沖擊，造成的損失將十分巨大。而低壓廠 用 工作電源，由高壓廠用母線通過低壓廠用變壓器引接。 500kV 電壓母線兩級(jí)降壓引接 此接線方式考慮設(shè)置 500/35～ 110kV 變壓器，將 500KV 降至 30～ 110kV，廠內(nèi)設(shè)置 35～110kV 配電裝置，機(jī)組備用電源從 此 配電裝置引接。低壓廠用母線一般也采用按鍋分段。由于廠用 高壓 工作變壓器引至發(fā)電機(jī)出口，而機(jī)端電壓又十分穩(wěn)定，所以 可 采用無載調(diào)壓的方式。因此，對(duì)廠用工作變壓器的容量應(yīng)按廠用電高壓計(jì)算負(fù)荷的 110%與廠用電低壓計(jì)算負(fù)荷之和進(jìn)行選擇； 而廠用低壓工作變壓器的容量應(yīng)留有 10%左右的裕度 。 6 . 3 K V 2 B 1 段6 . 3 K V 2 A 2 段6 . 3 K V 2 B 2 段6 . 3 K V 2 A 1 段1 A 廠 高 變 1 B 廠 高 變1 2 高 備 變1 1 高 備 變1 號(hào) 發(fā) 電 機(jī)5 5 0 K V5 5 0 W 1 母 線5 5 0 W 2 母 線6 . 3 K V 1 B 2 段6 . 3 K V 1 A 2 段6 . 3 K V 1 B 1 段6 . 3 K V 1 A 1 段 圖 高壓廠用電系統(tǒng)接線 低壓廠用電接線 低壓廠用電接線也采用單母線分段接線方式，如圖 所示。 (4) 非無限大容量電源供電時(shí)，發(fā)電機(jī)的等值電抗為 39。0 ?? ?EE 。通常三相短路時(shí)的短路電流最大，若其他類型短路較三相短路2600MW 發(fā)電廠電氣部分初步設(shè)計(jì) 13 嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按最嚴(yán)重的情況計(jì)算。 短路電流 計(jì)算步驟 實(shí)用計(jì)