【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方式有明備用和暗備用兩種方式。本設(shè)計(jì)中采用明備用方式?；痣姀S采用明備用方式時(shí)，高、低壓備用電源（變壓器）的數(shù)量與發(fā)電廠裝機(jī)臺(tái)數(shù)、單機(jī)容量、主接線(xiàn)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(jì)應(yīng)配置一臺(tái)啟動(dòng)/備用變壓器。表25 發(fā)電廠備用廠用變壓器臺(tái)數(shù)配置原則電廠類(lèi)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(tái)及以下設(shè)1臺(tái)7臺(tái)及以下設(shè)1臺(tái)6臺(tái)及以上設(shè)2臺(tái)8臺(tái)及以上設(shè)2臺(tái)單元控制的100MW～125MW4臺(tái)及以下設(shè)1臺(tái)7臺(tái)及以下設(shè)1臺(tái)5臺(tái)及以上設(shè)2臺(tái)8臺(tái)及以上設(shè)2臺(tái)200MW每2臺(tái)機(jī)組設(shè)1臺(tái)每2臺(tái)機(jī)組設(shè)1臺(tái)≥300MW每1臺(tái)機(jī)組設(shè)1臺(tái)（1）對(duì)廠用電接線(xiàn)的基本要求對(duì)廠用電接線(xiàn)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(jí)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(mǎn)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(dòng)機(jī)采用較低電壓時(shí)往往并不經(jīng)濟(jì)。為了簡(jiǎn)化廠用電接線(xiàn)，且是運(yùn)行維護(hù)方便，廠用電電壓等級(jí)不宜過(guò)多。高壓廠用電壓等級(jí)根據(jù)電廠類(lèi)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(jí)一般情況如下：1） 低壓廠用電采用380/220V電壓級(jí)。2） 高壓廠用電壓為：，可采用3KV；，可采用6KV；～300MW時(shí)，宜采用6KV；，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，可采用6KV一級(jí)，也可采用3KV和10KV兩級(jí)電壓。根據(jù)以上的配置原則，我們采用一個(gè)高壓?jiǎn)?dòng)/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(chēng)為大電流接地系統(tǒng)）和中性點(diǎn)不接地方式（或稱(chēng)為小電流接地系統(tǒng)）或經(jīng)消弧線(xiàn)圈以及高阻接地方式。根據(jù)我國(guó)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(xiàn)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(duì)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(kāi)關(guān)。為了防止變壓器中性點(diǎn)不接地時(shí)中性點(diǎn)側(cè)的繞組可能產(chǎn)生過(guò)電壓，因此在220KV側(cè)中性點(diǎn)隔離開(kāi)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(shí)，接地點(diǎn)流過(guò)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(duì)地電容電流，當(dāng)接地電容電流超過(guò)允許值時(shí)，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(xiàn)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(xiàn)中的設(shè)備配置（1）125MW發(fā)電機(jī)出口沒(méi)有隔離開(kāi)關(guān)，沒(méi)有斷路器；雙繞組變壓器的高壓側(cè)裝有斷路器和隔離開(kāi)關(guān)；（2）接在主變壓器中性點(diǎn)上的避雷器沒(méi)有裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)；（3）接在發(fā)電機(jī)有引出線(xiàn)上的避雷器和電壓互感器合用一組隔離開(kāi)關(guān)；（4）斷路器的兩側(cè)均裝有隔離開(kāi)關(guān)，以便在斷路器檢修時(shí)隔離電源；（5）在變壓器的中性點(diǎn)設(shè)有隔離開(kāi)關(guān)，變壓器中性點(diǎn)通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)接地。（1）為保證電器和母線(xiàn)的檢修安全，110KV母線(xiàn)裝有一組接地開(kāi)關(guān)。母線(xiàn)的接地開(kāi)關(guān)裝設(shè)在母線(xiàn)電壓互感器的隔離開(kāi)關(guān)上；（2）110KV配電裝置的斷路器兩側(cè)隔離開(kāi)關(guān)和線(xiàn)路隔離開(kāi)關(guān)的線(xiàn)路側(cè)均配置接地開(kāi)關(guān)。雙母線(xiàn)接線(xiàn)中，兩組母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)的斷路器共用一組接地開(kāi)關(guān)；（3）主變壓器進(jìn)線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)的主變壓器側(cè)裝設(shè)一組接地開(kāi)關(guān)。電壓互感器的配置和數(shù)量與主接線(xiàn)方式有關(guān)，并應(yīng)滿(mǎn)足測(cè)量、保護(hù)、同期和自動(dòng)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(shí)，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(jí)的每組主母線(xiàn)的三相上裝有電壓互感器；（2）出線(xiàn)側(cè)的一組上裝有電壓互感器，用來(lái)監(jiān)視和檢測(cè)線(xiàn)路側(cè)有無(wú)電壓；（3）發(fā)電機(jī)出口裝有三組電壓互感器，供測(cè)量、保護(hù)和自動(dòng)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(méi)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(cè)量、保護(hù)和控制裝置需要。對(duì)于直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置電流互感器；對(duì)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(xiàn)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(xiàn)的發(fā)電機(jī)引出線(xiàn)上裝有一組避雷器； （4）110KV每組母線(xiàn)上均裝有一組避雷器。 第三章 短路計(jì)算 短路電流計(jì)算的目的和假定條件 短路計(jì)算的目的電力系統(tǒng)短路電流計(jì)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(jì)算；（3）制定限制短路電流的措施和穩(wěn)定性分析。 短路計(jì)算的假定條件短路電流計(jì)算中，采用以下假設(shè)條件和原則：（1）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)運(yùn)行；（2）所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同；（3）系統(tǒng)中的同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)均為理想電動(dòng)機(jī)，不考慮電動(dòng)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(duì)稱(chēng)；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(xiàn)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(jì)算短路電流的衰減時(shí)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(jì)；（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(xiàn)路的電容略去不計(jì)。 短路計(jì)算方法對(duì)應(yīng)系統(tǒng)最大運(yùn)行方式，按無(wú)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(jì)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(lái)校驗(yàn)電器和母線(xiàn)的動(dòng)穩(wěn)定性；Ish 三相短路全電流最大有效值，用來(lái)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(lái)校驗(yàn)斷路器和判斷容量是否超過(guò)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(jì)算由于高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)及各元件（發(fā)電機(jī)、變壓器、電抗器、線(xiàn)路等）的電抗，采用標(biāo)幺值計(jì)算，為了計(jì)算方便，取基準(zhǔn)容量Sb=100MVA,基準(zhǔn)電壓Ub取用各級(jí)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(jì)算系統(tǒng)接線(xiàn)圖如圖31所示，由于發(fā)電廠里沒(méi)有起動(dòng)電源，需要從附近110KV系統(tǒng)引入起動(dòng)/備用電源，設(shè)引入架空線(xiàn)架空線(xiàn)長(zhǎng)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(dòng)/備用變壓器T5 X===110KV側(cè)架空線(xiàn)L 圖31 系統(tǒng)接線(xiàn)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(gè)點(diǎn)作為短路計(jì)算點(diǎn)，分別為220KV母線(xiàn)、發(fā)電機(jī)出口（）、6KV廠用母線(xiàn)和起動(dòng)/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(jì)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(jì)算 220KV母線(xiàn)（K1點(diǎn)）短路當(dāng)K1點(diǎn)短路時(shí)，由圖32可以看出，系統(tǒng)的等效電路對(duì)K1具有對(duì)稱(chēng)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(jiǎn)過(guò)程如圖33所示。轉(zhuǎn)換中各電抗標(biāo)幺值計(jì)算如下：（1）各等效發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗分別為 220KV系統(tǒng)（無(wú)窮大系統(tǒng)） 110KV系統(tǒng)（看作無(wú)窮大系統(tǒng)） 發(fā)電機(jī)GG2 （2）發(fā)電機(jī)GG2的計(jì)算電抗查汽輪發(fā)電機(jī)計(jì)算曲線(xiàn)數(shù)字表得，汽輪發(fā)電機(jī)GG2，在0s，2s，4s時(shí)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(xiàn)短路時(shí)等效電抗化簡(jiǎn)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(xiàn)，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(shí)，系統(tǒng)的等效電路化簡(jiǎn)過(guò)程如圖34所示, 轉(zhuǎn)換中各電抗標(biāo)幺值計(jì)算如下：=====W=（1）各等效發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗分別為220KV系統(tǒng)（無(wú)窮大系統(tǒng)） 110KV系統(tǒng)（看作無(wú)窮大系統(tǒng)） 發(fā)電機(jī)G1 發(fā)電機(jī)G2 （2）計(jì)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(shí)等效電抗化簡(jiǎn)圖查汽輪發(fā)電機(jī)計(jì)算曲線(xiàn)得：發(fā)電機(jī)G1，在0s，2s，4s時(shí)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(shí)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(xiàn)（K3點(diǎn)）短路 此時(shí)，等效電路的化簡(jiǎn)過(guò)程如圖35所示。其中各電抗的標(biāo)幺值計(jì)算如下： (a) (b) (c)圖35 6KV母線(xiàn)短路時(shí)的等效電抗化簡(jiǎn)圖（1）各等效發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗分別為220KV系統(tǒng)（無(wú)窮大系統(tǒng)） 110KV系統(tǒng)（看作無(wú)窮大系統(tǒng)） 發(fā)電機(jī)GG2 （2）發(fā)電機(jī)GG2的計(jì)算電抗 查發(fā)電機(jī)計(jì)算數(shù)字表得，汽輪發(fā)電機(jī)GG2，在0s，2s，4s時(shí)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(xiàn)，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(dòng)/備用變壓器高壓側(cè)（k4點(diǎn)）短路此時(shí)等效電路的化簡(jiǎn)過(guò)程如圖36所示。其中各電抗的標(biāo)幺值計(jì)算如下：（1）各等效發(fā)電機(jī)對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗分別為220KV系統(tǒng)（無(wú)窮大系統(tǒng)） 110KV系統(tǒng)（看作無(wú)窮大系統(tǒng)） 發(fā)電機(jī)GG2 （2）發(fā)電機(jī)GG2的計(jì)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(shí)的等效電抗化簡(jiǎn)圖則流入K3點(diǎn)總的短路電流為KAI2=I4=I”=短路點(diǎn)在啟動(dòng)/備用變壓器高壓側(cè)（110KV）母線(xiàn)，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