【文章內容簡介】 2)系統(tǒng)簡況： 某 熱電廠位于紹興市正在籌建中的 某 開發(fā)區(qū)內東部，現(xiàn)有裝機容量為 2x6MW 抽凝發(fā)電機組。主要用于 某 鎮(zhèn)的供熱，發(fā)電通過 10kV 的二回電纜送入隔壁的馬山 35kV 變電所。由于開發(fā)區(qū)用熱的需要，本工程建 3x130t/h 循環(huán)流化床鍋爐 2x6MW 背壓機組 和1x12021kW 抽凝發(fā)電機組。 (3)電氣主接線 的確定級主變壓器的選擇 以 電廠終期總裝機容量較小，按簡單、經濟、可靠的要求， 來考慮電氣主接線方案。發(fā)電機組為 2 臺 6MW 背壓式汽輪 發(fā)電機和 1 臺 12MW 抽凝汽輪發(fā)電機 (4)廠用電系統(tǒng) ① 廠用電壓等級 的確定 ② 廠用負荷計算及變壓器選擇 ③ 廠用電接線 (5)短路電流計算 因接入系統(tǒng)設計未完成，短路電流為估算值。 (6)主要電氣設備的選擇 根據(jù)短路電流計算結果，選擇主要電氣設備。包括：斷路器、隔離開關、電流電壓互感器、避雷器、絕緣子等。 選用產品均能滿足載流 量、動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定及其他相關技術要求。 設計成品與要求 (1)編寫說明書與計算書： ① 說明書：選擇的依據(jù)； ② 計算與選擇結果； ③ 計算書：主要的計算公式及計算過程。 第 頁 3 西華大學畢業(yè)設計說明書 (2)繪制圖紙 變電所主接線圖。 原始資料分析 （ 1）根據(jù)原始資料分析，本次設計的熱電廠的發(fā)電機容量為 2x6MW+1x12MW,屬于小型熱電廠，而小型熱電廠主要用于工廠和當?shù)鼐用竦墓╇姟? （ 2）根據(jù)原始資料分析，本次設計的包括熱電廠和變電所兩個部分，熱電廠的電壓等級是 10kV，并且通過兩回電纜，送入 25KV等級變電所，再通 過變電所兩回出線，送入系統(tǒng)。 電壓等級的確定 眾所周知，電力系統(tǒng)的能量輸送是靠電力線路來完成的，當輸送一定的功勞時，輸電電壓越高，電流越小，相應的導線載流部分的截面積越小，相應的導線投資越??；但電壓越高，對耐壓的絕緣要求越高，桿塔、變壓器、斷路器等的投資也越大。并且電力網電壓等級的選擇應符合國家規(guī)定的標準電壓等級。我國現(xiàn)行規(guī)定的額定電壓標準為：2 380V， 3 1 2 3 500、 750、 10000kV。一般來說，輸電網的主干線和相鄰電網間的聯(lián)絡線多采用 500、 330和 220KV等級，二級輸電網采用 220和110KV等級。 35KV即用于城市和農村的配電網，也用于大工業(yè)企業(yè)內部電網。 10KV是最常用的較低一級高壓配電電壓。綜合經濟技術比較，對應一定的輸送功率和輸送距 離有一最適合的線路電壓。各級電壓送電線路的合理輸送能力如表 21所示： 表 2— 1 各級電壓送電線路的合理輸送能力 額定電壓∕kV 輸送容量∕MW 輸送距離 ∕km 額定電壓∕kV 輸送容量 ∕MW 輸送距離∕km 3 ~ 1~3 110 10~50 50~150 6 ~ 4~15 220 100~500 100~300 10 ~2 6~20 330 200~1000 200~600 35 2~10 20~50 500 800~2021 150~850 60 ~30 30~100 700 2021~2500 500 以上 根據(jù)原始資料，本次設計屬于小型熱電廠，且輸送距離很短，所以確定該熱電廠的電壓等級為： 廠用電側 6kV 發(fā)電機側： 10kV 系統(tǒng)并網側 35kV 第 頁 4 西華大學畢業(yè)設計說明書 3. 電氣主接線 電氣主接線又稱為電氣一次接線，它是將電氣設備以規(guī)定的 圖形和文字符號，按電能生產、傳輸、分配順序及相關要求繪制的單相接線圖。主接線代表了發(fā)電廠或變電站高電壓、大電流的電氣部分主體結構，是電力系統(tǒng)網絡結構的重要組成部分。它直接影響電力生產運行的可靠性、靈活性，同時對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式等諸多方面都有決定性的關系。因此，主接線設計必須經過技術與經濟的充分論證比較，綜合各個方面的影響因素，最終得到實際工程確認的最佳方案。 電氣主接線的重要性 首先，電氣主接線是 電氣運行人員進行各種操作和事故處理的重要依據(jù)，因此電氣運行人員必 須熟悉本廠電氣主接線圖，了解電路中各種電氣設備的用途、性能及維護、檢察項目和運行的步驟。其次，電氣主接線表明了發(fā)電機、變壓器、斷路器和線路等電氣設備的數(shù)量、規(guī)格、連接方式及可能的運行方式。電氣主接線直 接關系著全場電氣設備的選擇、配電裝置、幾點保護和自動裝置的確定， 是發(fā)電廠電氣部分投資大小的決定性因素。再次，由于電能生產的特點是：發(fā)電、變電、輸電和用電是在同一時刻完成的，所以主接線的好壞，直接影響著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經濟運行，也直接影響到工農業(yè)生產和人民的生活。 電氣主接線設計的原則 發(fā)電廠 和變電所的電氣主接線是保證電網安全可靠、經濟運行的關鍵，是電氣設備布置和 選擇、自動水平及二次回路設計的原則和基礎。電氣主接線選擇的主要要求 是 根據(jù)發(fā)電廠和變電所在系統(tǒng)中的地位和作用確定對主接線的可靠性、靈活性和經濟性的要求。 電氣主接線的設計原則 一要 以設計任務書為依據(jù) ，二要 以國家經濟建設的方針、政策、技術規(guī)范和標準為準則。 （ 1） 主接線的設計除考慮電網安全穩(wěn)定運行的要求外，還應滿足電網出現(xiàn)故障時應急處理的要求。 （ 2） 各種配電裝置接線的選擇，要考慮配電裝置所在發(fā)電廠或變電所的性質。電壓等級、進出線回路數(shù)、采用 的設備情況、供電負荷的重要性和本地區(qū)的運行習慣等因素。 （ 3） 近期接線與遠期接線相結合，方便接線的過度。 （ 4） 進行必要額技術經濟比較。 第 頁 5 西華大學畢業(yè)設計說明書 對電氣主接線的基本要求 對主接線的基本要求，概括地說應該包括可靠性、靈活性和經濟性三方面。 (1)可靠性 發(fā)、供電的安全可靠，是電力生產的第一要求，主接線必須首先給予滿足。主接線可靠性可從以下幾個方面考慮： ① 斷路器檢修時是否影響供電。 ② 斷路器、母線或線路故障時以及母線或母線側隔離開關檢修時，停電線路數(shù)目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。 ③ 有沒有使發(fā)電廠或變電所全部停止工作的肯能性。 ④ 大型機組突然停運時，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響與后果等。 (2)靈活性 主接線的靈活性主要體現(xiàn)在正常運行或故障情況下都能迅速改變接線方式，它包括調度靈活、檢修靈活、擴建靈活、事故處理靈活。 (3)經濟性 主接線在保證安全可靠、操作方便的基礎上，盡可能地減少與接線方式有關的投資，使發(fā)電廠或變電站盡快地產生經濟效益。 電氣主接線的確定 10kv系統(tǒng)接線方式的確定 本次設計因為電廠終期裝機容量為 2179。 6MW+1179。 12MW，裝機容量較小，按簡單、 經濟、可靠的要求， 10KV系統(tǒng)可以采用兩種接線方式：單母線和單母線分段接線 。 方案一：單母線接線 圖 單母線接線 第 頁 6 西華大學畢業(yè)設計說明書 單母線接線的優(yōu)點是：接線簡單，操作方便，設備少、經濟性好，并且母線便于向兩端延伸，擴建方便。 單母線接線的缺點是：可靠性差，母線或母線隔離開關檢修或故障時，所有回路都要停止運行；調度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行。 方案二：單母線分段接線 圖 單母線分段接線 單母線分段接線的優(yōu)點是：單母線用分段斷路器 QFD進行分段，可以提高供電的可靠性和靈活性。當一段母線發(fā)生故障，分 段斷路器自動將故障隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致重要用戶停電。 單母線分段接線的缺點是：當一段母線隔離開關故障或檢修時，該段母線及回路全部停電。擴建時，需要向兩個方向擴建。 方案比較：由于本次設計發(fā)電機組分為 2179。 6MW背壓式機組 +1179。 12MW抽凝發(fā)電機組，且采用 2回電纜出線，為了保證系統(tǒng)的可靠性，綜合考慮， 10KV系統(tǒng)采用單母線分段的接線方式。 通常情況下，為了限制短路電流，簡化繼電保護，在降壓變電站中，采用單母線分段接線時，低壓側母線分段器常處于斷開狀態(tài)，電源是分列運行的。 35kV 系統(tǒng) 接線方式的確定 同樣是因點電廠 裝機容量較小，按簡單、經濟、可靠的要求， 10KV 系統(tǒng)兩回電纜出線，分別接入 35K 系統(tǒng)；并且 35KV 系統(tǒng)也是兩回出線，接入電網。綜合考慮， 35KV 系統(tǒng)主接線也選用單母線分段的接線方式。 發(fā)電機接線方式的確定 第 頁 7 西華大學畢業(yè)設計說明書 根據(jù)我國現(xiàn)行的規(guī)范和成熟的運行經驗，再結合本次設計熱電廠的實際情況，在滿足可靠性，靈活性和經濟性的條件下，發(fā)電機接線方式可有兩種： 方案一：單元接線 圖 單元接線 單元接線的優(yōu)點：接線簡單，開關設備少，操作方便，主變壓器與發(fā)電機容量相同，故障影響范圍小， 可靠性高；接線簡單，清晰，運行靈活；發(fā)電機電壓設備最少，布置簡單，維護工作量??；繼電保護簡單。 單元接線的缺點：主變壓器與高壓電氣設備增多，高壓設備布置場地增加，投資大；主變故障時影響機組送電。適用范圍：對可靠性很高的大型電站適用，而小電站只在一些特殊情況下采用。單機容量在 45MW80MW 之間。 方案二：單母線斷路器分段接線 圖 單母線斷路器分段接線 第 頁 8 西華大學畢業(yè)設計說明書 單母線斷路器分段接線優(yōu)點：當任意段母線及其所接隔離開關故障或檢修時，另一段母線的機組可繼續(xù)向電網送電，可靠性比單母線高：主變壓器數(shù)量小，投資小， 電能損耗?。唤泳€簡單，運行方便。 單母線斷路器分段接線缺點：發(fā)電機電壓配電裝置原件多，增加檢修工作量。 適用范圍：在電網中占重要地位的小型電站采用，機組較多且具有區(qū)負荷電站采用。 方案比較：由于本次設計發(fā)電機組為 2179。 6MW 背壓式機組 和 1179。 12MW 抽凝發(fā)電機組，且發(fā)電機直接接入 10KV 系統(tǒng)，不需要變壓器，所以本次設計選擇采用單母線斷路器分段接線。 汽輪發(fā)電機的選擇 汽輪發(fā)電機容量的選擇 發(fā)電廠的機組容量應根據(jù)系統(tǒng)內總裝機容量和備用容量、負荷增長速度、電網結構和制造廠供貨情況等因素進行選擇。 在條件具備時，應優(yōu)先采用大容量機組，但為使調度運行不致發(fā)生困難，最大機組一般不超過系統(tǒng)總容量的 8%10%。為方便于生產管理，一個廠房內的機組臺數(shù)不宜超過 6 臺，同容量機、爐應盡量采用同一制造廠的同一形式。 汽輪發(fā)電機的主要參數(shù) 目前，我國生產的汽輪發(fā)電機容量是以 1 2 50、 100、 12 200、 300MW和 600MW 等為系列的；主要參數(shù)有額定功率、額定電壓、額定電流、功率因素、冷卻方式、轉速、同步電抗、瞬變電抗、超瞬變電抗等。 本次設計所用的汽輪機為 2179。 6MW 背壓機組和 1179。 12MW 抽凝發(fā)電機組其主要參數(shù)如表 31 所示： 表 31汽輪發(fā)電機參數(shù) 額定容量∕功率 （ SN∕ PN） (MVA∕ MW) 額定功率因數(shù) cos? 電抗值（ %） dX 39。dX 39。39。dX 0X 2X ~195 18~24 12~15 ~ 12~20 15/12 180~195 18~24 12~15 ~ 12~20 由于本次設計的熱電廠發(fā)電機容量為 6MW 和 12MW，而容量為 50WM 及以下的汽輪發(fā)電機 39。39。dX 的平均值為 ，所以本次設計發(fā)電機的 39。39。dX 取為 。 主變壓器的選擇 發(fā)電廠和變電所中，用于向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器；用 第 頁 9 西華大學畢業(yè)設計說明書 于兩 種升高電壓等級之間交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡變壓器；只供本廠（所）用電