【文章內(nèi)容簡介】 方式有明備用和暗備用兩種方式。本設(shè)計中采用明備用方式?；痣姀S采用明備用方式時，高、低壓備用電源（變壓器）的數(shù)量與發(fā)電廠裝機(jī)臺數(shù)、單機(jī)容量、主接線形式和控制方式等因素有關(guān)，一般的配置原則如表25所示。按照配置原則，本設(shè)計應(yīng)配置一臺啟動/備用變壓器。表25 發(fā)電廠備用廠用變壓器臺數(shù)配置原則電廠類型高壓廠用備用電源（變壓器）低壓廠用備用電源（變壓器）一般電廠5臺及以下設(shè)1臺7臺及以下設(shè)1臺6臺及以上設(shè)2臺8臺及以上設(shè)2臺單元控制的100MW～125MW4臺及以下設(shè)1臺7臺及以下設(shè)1臺5臺及以上設(shè)2臺8臺及以上設(shè)2臺200MW每2臺機(jī)組設(shè)1臺每2臺機(jī)組設(shè)1臺≥300MW每1臺機(jī)組設(shè)1臺（1）對廠用電接線的基本要求對廠用電接線的基本要求是運(yùn)行安全、可靠，保證連續(xù)供電，運(yùn)行、檢修、操作和發(fā)展要方便靈活，技術(shù)先進(jìn)、設(shè)備新穎，并且經(jīng)濟(jì)合理。（2）廠用電的電壓等級確定火力發(fā)電廠采用3KV、6KV和10KV作為高壓廠用電壓；采用380/220V作為低壓廠用電壓。在滿足技術(shù)要求的前提下，優(yōu)先采用較低的電壓，以獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益；大容量的電動機(jī)采用較低電壓時往往并不經(jīng)濟(jì)。為了簡化廠用電接線，且是運(yùn)行維護(hù)方便，廠用電電壓等級不宜過多。高壓廠用電壓等級根據(jù)電廠類型、發(fā)電機(jī)組額定容量和額定電壓等因素分析比較后確定?；鹆Πl(fā)電廠的廠用電供電電壓等級一般情況如下：1） 低壓廠用電采用380/220V電壓級。2） 高壓廠用電壓為：，可采用3KV；，可采用6KV；～300MW時，宜采用6KV；，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，可采用6KV一級，也可采用3KV和10KV兩級電壓。根據(jù)以上的配置原則，我們采用一個高壓啟動/備用電源，廠用電高壓采用6KV電壓。 發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)接地方式電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式有中性點(diǎn)直接接地（或稱為大電流接地系統(tǒng)）和中性點(diǎn)不接地方式（或稱為小電流接地系統(tǒng)）或經(jīng)消弧線圈以及高阻接地方式。根據(jù)我國電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，110KV及以上電力系統(tǒng)為降低絕緣水平和消費(fèi)而采用中性點(diǎn)直接接地方式，而63KV及以下電力系統(tǒng)采用中性點(diǎn)不接地方式或經(jīng)消弧線圈以及高阻接地方式。所以，電力網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方式，決定了主變壓器中性點(diǎn)接地方式。主變壓器按照220KV系統(tǒng)要求，采用直接接地方式?？紤]到機(jī)組檢修和系統(tǒng)對主變壓器中性點(diǎn)接地切換操作的需要，在主變壓器的中性點(diǎn)上設(shè)有隔離開關(guān)。為了防止變壓器中性點(diǎn)不接地時中性點(diǎn)側(cè)的繞組可能產(chǎn)生過電壓，因此在220KV側(cè)中性點(diǎn)隔離開關(guān)前裝有避雷器和放電間隙，如圖210所示。圖210 主變中性點(diǎn)設(shè)備示意圖發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地為小電流接地方式。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)生單相接地故障時，接地點(diǎn)流過的電流是發(fā)電機(jī)自身和主變壓器及與其連接的廠用分支的對地電容電流，當(dāng)接地電容電流超過允許值時，將燒壞定子鐵心，進(jìn)而可能損壞定子繞組絕緣，導(dǎo)致匝間或相間短路，故發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)采用經(jīng)消弧線圈的接地方式，以保護(hù)發(fā)電機(jī)免遭損壞。 發(fā)電機(jī)組主接線中的設(shè)備配置（1）125MW發(fā)電機(jī)出口沒有隔離開關(guān)，沒有斷路器；雙繞組變壓器的高壓側(cè)裝有斷路器和隔離開關(guān)；（2）接在主變壓器中性點(diǎn)上的避雷器沒有裝設(shè)隔離開關(guān)；（3）接在發(fā)電機(jī)有引出線上的避雷器和電壓互感器合用一組隔離開關(guān)；（4）斷路器的兩側(cè)均裝有隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時隔離電源；（5）在變壓器的中性點(diǎn)設(shè)有隔離開關(guān)，變壓器中性點(diǎn)通過隔離開關(guān)接地。（1）為保證電器和母線的檢修安全，110KV母線裝有一組接地開關(guān)。母線的接地開關(guān)裝設(shè)在母線電壓互感器的隔離開關(guān)上；（2）110KV配電裝置的斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)和線路隔離開關(guān)的線路側(cè)均配置接地開關(guān)。雙母線接線中，兩組母線隔離開關(guān)的斷路器共用一組接地開關(guān)；（3）主變壓器進(jìn)線隔離開關(guān)的主變壓器側(cè)裝設(shè)一組接地開關(guān)。電壓互感器的配置和數(shù)量與主接線方式有關(guān)，并應(yīng)滿足測量、保護(hù)、同期和自動裝置的要求。電壓互感器的配置應(yīng)能保證在運(yùn)行方式改變時，保護(hù)裝置不得失壓，同期點(diǎn)兩側(cè)都能夠提取到電壓。（1）6KV至220KV電壓等級的每組主母線的三相上裝有電壓互感器；（2）出線側(cè)的一組上裝有電壓互感器，用來監(jiān)視和檢測線路側(cè)有無電壓；（3）發(fā)電機(jī)出口裝有三組電壓互感器，供測量、保護(hù)和自動電壓調(diào)整裝置需要； 電流互感器的配置與斷路器有關(guān)，凡裝有斷路器的地點(diǎn)均裝有電流互感器。有些沒有設(shè)置斷路器的地方也裝有電流互感器，例如，發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)、發(fā)電機(jī)和變壓器的出口均裝有電流互感器，供測量、保護(hù)和控制裝置需要。對于直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置電流互感器；對于非直接接地系統(tǒng)，按兩相也有按三相配置電流互感器。 （1）配電裝置的每組母線上，均裝有一組避雷器； （2）直接接地系統(tǒng)，變壓器中性點(diǎn)均裝有一組避雷器； （3）發(fā)電機(jī)變壓器單元接線的發(fā)電機(jī)引出線上裝有一組避雷器； （4）110KV每組母線上均裝有一組避雷器。 第三章 短路計算 短路電流計算的目的和假定條件 短路計算的目的電力系統(tǒng)短路電流計算的主要目的是：（1）選擇導(dǎo)體和電器設(shè)備；（2）選擇繼電保護(hù)裝置和整定計算；（3）制定限制短路電流的措施和穩(wěn)定性分析。 短路計算的假定條件短路電流計算中，采用以下假設(shè)條件和原則：（1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運(yùn)行；（2）所有電源的電動勢相位角相同；（3）系統(tǒng)中的同步電動機(jī)和異步電動機(jī)均為理想電動機(jī)，不考慮電動機(jī)磁飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體的集膚效應(yīng)等影響；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對稱；定子繞組三相結(jié)構(gòu)完全相同，空間角為120176。（4）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和；（5）電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負(fù)荷下運(yùn)行，其中50%負(fù)荷接在高壓母線上；（6）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；（7）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器間的激磁電流；（8）除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻均略去不計；（9）元件的參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍；（10）輸電線路的電容略去不計。 短路計算方法對應(yīng)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式，按無限大容量系統(tǒng)，進(jìn)行相關(guān)短路點(diǎn)的三相短路電流計算，求得I、ish、Ish、Sd值。I 三相短路電流；ish 三相短路沖擊電流，用來校驗(yàn)電器和母線的動穩(wěn)定性；Ish 三相短路全電流最大有效值，用來校驗(yàn)電器和載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性；Sd 三相短路容量，用來校驗(yàn)斷路器和判斷容量是否超過規(guī)定值，作為選擇限流電抗器的依據(jù)。 系統(tǒng)等效電路 基準(zhǔn)值計算由于高壓短路電流計算一般只計及各元件（發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器、線路等）的電抗，采用標(biāo)幺值計算，為了計算方便，取基準(zhǔn)容量Sb=100MVA,基準(zhǔn)電壓Ub取用各級的平均電壓，即 Ub =Uav = （）式中 Uav 平均電壓； Ub 額定電壓。當(dāng)基準(zhǔn)容量Sb（MVA）與基準(zhǔn)電壓Ub（KV）選定后，基準(zhǔn)電流Ib（KA）與基準(zhǔn)電抗Xb（）便已確定?；鶞?zhǔn)電流 Ib= （） 基準(zhǔn)電抗 （） 各元件標(biāo)幺值的計算系統(tǒng)接線圖如圖31所示，由于發(fā)電廠里沒有起動電源，需要從附近110KV系統(tǒng)引入起動/備用電源，設(shè)引入架空線架空線長度為20km。取基準(zhǔn)容量Sb=100MVA，基準(zhǔn)電壓Ub =Uav，于是可以得到各元件的電抗標(biāo)幺值如下：系統(tǒng)電抗 X=（已知）主變壓器 T1，T2 X= X===發(fā)電機(jī)G1，G2 X= X===廠用變壓器T3，T4 X= X===啟動/備用變壓器T5 X===110KV側(cè)架空線L 圖31 系統(tǒng)接線圖由此得到系統(tǒng)的等效電路如圖32所示，在等效電路中選取了4個點(diǎn)作為短路計算點(diǎn)，分別為220KV母線、發(fā)電機(jī)出口（）、6KV廠用母線和起動/備用變壓器高壓側(cè)（110KV側(cè)）。圖32 等效電路 基準(zhǔn)電流的計算各短路點(diǎn)處的基準(zhǔn)電流分別為： 短路點(diǎn)短路電流計算 220KV母線（K1點(diǎn)）短路當(dāng)K1點(diǎn)短路時，由圖32可以看出，系統(tǒng)的等效電路對K1具有對稱性，發(fā)電機(jī)組GG2機(jī)端電位相等，可以將其短接，G1和G2可以合并組成發(fā)電機(jī)組G1G2。再進(jìn)行Y△變換，等效電路的化簡過程如圖33所示。轉(zhuǎn)換中各電抗標(biāo)幺值計算如下：（1）各等效發(fā)電機(jī)對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗分別為 220KV系統(tǒng)（無窮大系統(tǒng)） 110KV系統(tǒng)（看作無窮大系統(tǒng)） 發(fā)電機(jī)GG2 （2）發(fā)電機(jī)GG2的計算電抗查汽輪發(fā)電機(jī)計算曲線數(shù)字表得，汽輪發(fā)電機(jī)GG2，在0s，2s，4s時刻向K2點(diǎn)提供的短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值分別為, , (a) (b) (c) (d)圖33 220KV母線短路時等效電抗化簡圖（3）短路電流 220KV系統(tǒng)向K1點(diǎn)提供的短路電流為 KA110KV系統(tǒng)向K1點(diǎn)提供的短路電流為 KA則流入K1點(diǎn)總的短路電流為KAKAKA短路點(diǎn)在發(fā)電廠高壓側(cè)母線，根據(jù)規(guī)程規(guī)定，取沖擊系數(shù)Ksh=，于是可以得到?jīng)_擊電流 ish==KA短路電流最大有效值 KA短路容量 MVA（4）短路電流熱效應(yīng)Q4=KA2s 發(fā)電機(jī)端（K2點(diǎn)）短路此時，系統(tǒng)的等效電路化簡過程如圖34所示, 轉(zhuǎn)換中各電抗標(biāo)幺值計算如下：=====W=（1）各等效發(fā)電機(jī)對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗分別為220KV系統(tǒng)（無窮大系統(tǒng)） 110KV系統(tǒng)（看作無窮大系統(tǒng)） 發(fā)電機(jī)G1 發(fā)電機(jī)G2 （2）計算電抗發(fā)電機(jī)G1 發(fā)電機(jī)G2 (a) (b)(c) (d)圖34 發(fā)電機(jī)端短路時等效電抗化簡圖查汽輪發(fā)電機(jī)計算曲線得：發(fā)電機(jī)G1，在0s，2s，4s時刻向K2點(diǎn)提供的短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值分別為 , , 。發(fā)電機(jī)G2，在0s，2s，4s時刻向K2點(diǎn)提供的短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值分別為, , （3）短路電流220KV系統(tǒng)向K2點(diǎn)提供的短路電流為 KA110KV系統(tǒng)向K2點(diǎn)提供的短路電流為 KA則流入K2點(diǎn)總的短路電流為KA KA KA因?yàn)槎搪伏c(diǎn)在發(fā)電機(jī)端（），根據(jù)規(guī)程規(guī)定取沖擊系數(shù)Ksh=，于是可得沖擊電流 ish==KA短路電流最大有效值 KA短路容量 MVA（4）短路電流熱效應(yīng) Q4= KA2s 6KV母線（K3點(diǎn)）短路 此時，等效電路的化簡過程如圖35所示。其中各電抗的標(biāo)幺值計算如下： (a) (b) (c)圖35 6KV母線短路時的等效電抗化簡圖（1）各等效發(fā)電機(jī)對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗分別為220KV系統(tǒng)（無窮大系統(tǒng)） 110KV系統(tǒng)（看作無窮大系統(tǒng)） 發(fā)電機(jī)GG2 （2）發(fā)電機(jī)GG2的計算電抗 查發(fā)電機(jī)計算數(shù)字表得，汽輪發(fā)電機(jī)GG2，在0s，2s，4s時刻向K2點(diǎn)提供的短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值分別為, , （3）短路電流 220KV系統(tǒng)向K3點(diǎn)提供的短路電流為 KA110KV系統(tǒng)向K3點(diǎn)提供的短路電流為 KA則流入K3點(diǎn)總的短路電流為KAKAKA短路點(diǎn)在廠用變高壓側(cè)母線，根據(jù)規(guī)程規(guī)定，取沖擊系數(shù)Ksh=，于是可以得到?jīng)_擊電流 ish==KA短路電流最大有效值 KA短路容量 MVA（4）短路電流熱效應(yīng) Q4=KA2s 啟動/備用變壓器高壓側(cè)（k4點(diǎn)）短路此時等效電路的化簡過程如圖36所示。其中各電抗的標(biāo)幺值計算如下：（1）各等效發(fā)電機(jī)對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗分別為220KV系統(tǒng)（無窮大系統(tǒng)） 110KV系統(tǒng)（看作無窮大系統(tǒng)） 發(fā)電機(jī)GG2 （2）發(fā)電機(jī)GG2的計算電抗（3）短路電流 因?yàn)?＞3，可以不考慮短路電流周期分量的衰減，因此有IG”=I2=I4=KA220KV系統(tǒng)向K3點(diǎn)提供的短路電流為 KA110KV系統(tǒng)向K1點(diǎn)提供的短路電流為 KA (a) (b)(c) (d)圖36 啟備變高壓側(cè)短路時的等效電抗化簡圖則流入K3點(diǎn)總的短路電流為KAI2=I4=I”=短路點(diǎn)在啟動/備用變壓器高壓側(cè)（110KV）母線，根據(jù)規(guī)程規(guī)定，取沖擊系數(shù)Ksh=，于是可以得到?jīng)_擊電流 ish==KA短路電流最大有效值 KA短路容量