【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 合用一段母線適用于無(wú)鍋爐的１類負(fù)荷的情況，并以刀開(kāi)關(guān)將該母線分為兩個(gè)半段120～220每爐一段每爐一段適用于接有機(jī)爐１類負(fù)荷的情況，并以刀開(kāi)關(guān)將該母線分為兩個(gè)半段兩臺(tái)機(jī)組設(shè)一段每段母線有一臺(tái)照明變壓器供電，兩臺(tái)照明變壓器互為備用400～670每爐兩段兩段母線可由一臺(tái)變壓器供電，兩套輔機(jī)電動(dòng)機(jī)分別連接在兩段母線上每爐兩段用高壓母線。１類負(fù)荷較少時(shí)也可用一段母線，并以刀開(kāi)關(guān)將該母線分為兩個(gè)半段每臺(tái)機(jī)組一段≧1000每一級(jí)高壓廠用母線應(yīng)為兩段每爐兩段每段母線由一臺(tái)變壓器供電表31按鍋爐容量決定的廠用母線段數(shù)我國(guó)常采用的氣輪機(jī)，鍋爐容量對(duì)照表32。由表查得汽輪機(jī)輸出功率為100MW時(shí)對(duì)應(yīng)的鍋爐容量為410t/h對(duì)應(yīng)于表31中，高壓廠用電母線分段型式為每爐兩段，兩段母線可由一臺(tái)變壓器供電，兩套輔機(jī)電動(dòng)機(jī)分別連接在兩段母線上。 表32汽輪機(jī)、鍋爐容量對(duì)照表汽輪機(jī)輸出功率（ＭＷ）6122550100125200300600鍋爐容量（t/h）3565130220410400670～1000～2000參數(shù)℃℃℃℃℃℃℃～℃～℃高壓廠用母線的接線方式（如圖32）所示圖32 一爐兩段由同一臺(tái)變壓器供電，每段有備用電源 高壓廠用工作電源引線方式高壓廠用工作電源應(yīng)由發(fā)電機(jī)電壓回路引接,盡量滿足爐、機(jī)、電的要求。當(dāng)有發(fā)電機(jī)電壓母線時(shí), 高壓廠用工作電源一般由該發(fā)電機(jī)所連接的主母線段上引線，如圖33所示。圖33 從發(fā)電機(jī)電壓母線引出廠用工作電源當(dāng)發(fā)電機(jī)和主變壓器成單元連接時(shí), 高壓廠用工作電源一般由主變壓器低壓側(cè)引接,供給該機(jī)組的廠用負(fù)荷,如圖34所示。圖34 從發(fā)電機(jī)出口引出廠用工作電源 廠用備用電源的相關(guān)設(shè)計(jì)火力發(fā)電廠一般均設(shè)置備用電源。備用電源的引接應(yīng)保證其獨(dú)立性避免與廠用工作電源由同一電源處引接，并有足夠的供電容量。 備用電源的數(shù)量高、低壓備用電源的數(shù)量如表33所示。表33 高、低壓備用電源的數(shù)量電廠類型高壓廠用備用電源低壓廠用備用電源一般電廠與第六個(gè)工作電源同時(shí)設(shè)置第二個(gè)備用電源與第八臺(tái)低壓廠用工作變壓器同時(shí)設(shè)置第二個(gè)備用電源單元控制的100～125ＭＷ機(jī)組與第五個(gè)工作電源同時(shí)設(shè)置第二個(gè)備用電源與第八臺(tái)低壓廠用工作變壓器同時(shí)設(shè)置第二個(gè)備用電源200ＭＷ機(jī)組三臺(tái)機(jī)組及以下設(shè)一個(gè)，超過(guò)三臺(tái)時(shí)，每?jī)膳_(tái)機(jī)組設(shè)一個(gè)起動(dòng)（備用）電源兩臺(tái)機(jī)組設(shè)一臺(tái)備用變壓器300ＭＷ機(jī)組600ＭＷ機(jī)組當(dāng)高壓廠用起動(dòng)（備用）變壓器檢修時(shí)，不應(yīng)影響機(jī)組起停每臺(tái)機(jī)組設(shè)一臺(tái)備用變壓器，或采用兩臺(tái)變壓器互為備用的方式。查上表所得,單元控制的100~125MW機(jī)組，高壓廠用備用電源與第5個(gè)工作電源同時(shí)設(shè)置第2個(gè)備用電源。由于本發(fā)電機(jī)只有3個(gè)工作電源所以不必要設(shè)第2個(gè)備用電源,所以備用電源只需一個(gè)。 廠用備用電源的獲得廠用電源的備用可以有兩種方式，即暗備用和明備用。暗備用是指在正常運(yùn)行中，所有廠用電電源都投入工作，沒(méi)有明顯斷開(kāi)的備用電源。因此，每個(gè)廠用電源容量的選擇必須大于正常時(shí)它所供給負(fù)荷的功率。圖35所示的暗備用方式中，火電廠裝有二機(jī)二爐。廠用母線分為兩段，平時(shí)兩臺(tái)變壓器同時(shí)工作，每臺(tái)變壓器均在半負(fù)荷下運(yùn)行，當(dāng)變壓器B1(B2)故障時(shí)，斷路器QF QF2跳閘，OQE自動(dòng)接通，此時(shí)兩段負(fù)荷由變壓器B2負(fù)擔(dān)。明備用是正常運(yùn)行中專設(shè)一臺(tái)廠用變壓器作為備用電源，當(dāng)任一臺(tái)廠用工作變壓器檢修或故障以及機(jī)、爐起、停用時(shí)，可將廠用電設(shè)備的正常工作。備用變壓器的容量與最大工作變壓器的容量相同。為了提高廠用電工作的可靠性，需裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置。當(dāng)工作電源發(fā)生故障時(shí)，工作變壓器兩側(cè)斷路器自動(dòng)跳閘，備用電源斷路器自動(dòng)合上。使備用電源自動(dòng)投入,以迅速恢復(fù)廠用電設(shè)備的正常工作。圖35 具有暗備用的廠用電接線本次設(shè)計(jì)中我們選用明備用型接線，這樣備用變壓器的容量與最大工作變壓器的容量相同，對(duì)變壓器的利用率相對(duì)暗備用來(lái)說(shuō)高一倍。 備用電源引線方式廠內(nèi)有兩級(jí)升高電壓母線時(shí)，備用電源應(yīng)由與系統(tǒng)有聯(lián)系的最低電壓級(jí)母線引出。, 備用電源由110KV母線側(cè)引出。 備用電源與廠用母線的連接方式備用電源2~4段2~4段圖36 一個(gè)備用電源與各個(gè)廠用母線段的連接方式全廠只有一個(gè)高壓備用電源時(shí)，為了節(jié)省電纜和縮小因電纜實(shí)驗(yàn)檢修時(shí)而失去備用的范圍。采用部分放射和部分串聯(lián)的方式。如圖36所示。每一分支上的母線段數(shù)一般為2~4段。在備用電源總出口裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)(或刀開(kāi)關(guān))，以便該電源故障或檢修時(shí)，各母線段可以相互備用。第4章 主變壓器的選擇 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定確定主變壓器臺(tái)數(shù)的因素很多，主要取決于該電廠在系統(tǒng)中的重要性并結(jié)合電廠本身的裝機(jī)臺(tái)數(shù)。 為減少主變壓器臺(tái)數(shù)，可考慮采用擴(kuò)大單元接線。 一般裝機(jī)一至三臺(tái)的小型非骨干電廠以確定一臺(tái)主變壓器為宜，裝機(jī)四臺(tái)及以上的小型電廠可考慮確定兩臺(tái)主變壓器以滿足運(yùn)行的可靠性和靈活性。 無(wú)調(diào)節(jié)水庫(kù)的徑流電站，偏僻山區(qū)的運(yùn)輸困難的電站可采用兩臺(tái)小容量的變壓器并列運(yùn)行。 主變壓器的容量確定1）發(fā)電機(jī)—變壓器單元接線中的主變?nèi)萘繎?yīng)按發(fā)電機(jī)額定容量扣除本機(jī)組廠用電后，留有10%的裕度來(lái)確定。主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?～10年的規(guī)劃負(fù)荷來(lái)進(jìn)行選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期10～20年的負(fù)荷發(fā)展。 2）高、中壓電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)變壓器應(yīng)按兩級(jí)電網(wǎng)正常與檢修狀態(tài)下可能出現(xiàn)的最大功率交換確定容量，其容量一般不應(yīng)低于接在兩種電壓母線上最大一臺(tái)機(jī)組的容量。3）小型電廠機(jī)端電壓母線上的升壓變壓器的容量選擇條件為：（1）接于該母線上的發(fā)電機(jī)處于全開(kāi)滿載狀態(tài)而母線負(fù)荷（包括廠用電）又最小時(shí)能將全部剩余功率送出。（2）發(fā)電機(jī)開(kāi)機(jī)容量最小、母線負(fù)荷最大時(shí)，經(jīng)主變壓器倒送的功率。（3）兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行互為備用時(shí)，其原則與前述聯(lián)絡(luò)變壓器同。由于變壓器的檢修周期長(zhǎng)，而且它可與該母線上的發(fā)電機(jī)檢修相配合，因此不需因檢修增加容量。 變壓器型式的選擇 1）單相變壓器的使用條件 一般用三相變壓器，單相變壓器應(yīng)用于500KV及以上的發(fā)電廠、變電站中。 2）三繞組普通變壓器和三繞組自耦變壓器的使用條件 使用三繞組變壓器比使用兩臺(tái)雙繞組變壓器經(jīng)濟(jì)。使用自耦變壓器不經(jīng)濟(jì)，且自耦變壓器只能用于高、中壓中性點(diǎn)都有效接地的電網(wǎng)，故其只能用于220KV及以上的發(fā)電廠和變電站。且自耦變阻抗較小可能使短路電流增加，故應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定。 3）有載調(diào)壓變壓器的使用條件 在電壓變化范圍大且變化頻繁的情況下需使用有載調(diào)壓變壓器。 有載調(diào)壓變壓器的價(jià)格較貴，質(zhì)量不行大大降低其可靠性，所以應(yīng)慎用。 一般中小電廠設(shè)立發(fā)電機(jī)電壓母線的，連接該母線與高、中壓電網(wǎng)的變壓器可能出現(xiàn)功率倒送，為保證母線負(fù)荷供電電壓質(zhì)量要求，通常要帶負(fù)荷調(diào)節(jié)電壓；地方變電站、工礦企業(yè)的自用變電站往往日負(fù)荷變化幅度很大，要滿足電能質(zhì)量也需帶負(fù)載調(diào)壓；330KV及以上的變電站在晝夜負(fù)荷變化時(shí)高壓側(cè)端電壓變化很大，為維持中低壓電壓水平需裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器。根據(jù)本設(shè)計(jì)具體情況，應(yīng)該選擇兩組變壓器，一組為三繞組2臺(tái)，另一組為雙繞組2臺(tái)。本設(shè)計(jì)中的主變選擇如下：容量確定公式：查《發(fā)電廠電氣部分課程設(shè)計(jì)資料》，選定變壓器的容量為150MVA。由于升壓變壓器有兩個(gè)電壓等級(jí)，所以這里選擇兩臺(tái)三繞組變壓器和一臺(tái)雙繞組變壓器，查《電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料》選定主變型號(hào)為：①雙繞組為SFP7150000/220型。主要技術(shù)參數(shù)如表41：表41 技術(shù)參數(shù)額定容量連接組標(biāo)號(hào)額定電壓空載損耗阻抗電壓空載電流150000（KVA）高壓：242177。2%低壓：（KV）140(KW)%%②三繞組為SFPS150000/220型。主要技術(shù)參數(shù)如表42：表42 技術(shù)參數(shù)額定容量連接組標(biāo)號(hào)額定電壓空載損耗阻抗電壓（%）150000（KVA）高壓：242177。2%中壓：121 低壓：（KV）168(KW)高中： 中低：高低：所以一次性選擇兩臺(tái)SFPS7150000/220型變壓器為主變。第5章 火力發(fā)電廠短路電流計(jì)算 110~220KV系統(tǒng)短路電流的計(jì)算 短路計(jì)算的意義 在供電系統(tǒng)中，危害最大的故障就是短路。所謂短路就是供電系統(tǒng)一相或多相載流導(dǎo)體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。造成短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞、誤操作、雷擊或過(guò)電壓擊穿等。由于誤操作產(chǎn)生的故障約占全部短路故障的70%在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍甚至大幾十倍，通可達(dá)數(shù)千安，短路電流通過(guò)電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，并且使設(shè)備溫度急劇上升有可能損壞設(shè)備和電纜。在短路點(diǎn)附近電壓顯著下降，造成這些地方供電中斷或影響電機(jī)正常，發(fā)生接地短路時(shí)所出現(xiàn)的不對(duì)稱短路電流，將對(duì)通信工程線路產(chǎn)生干擾，并且短路點(diǎn)還可使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行解列。 短路計(jì)算的目的（1）對(duì)所選電氣設(shè)備進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)；（2）進(jìn)行變壓器和線路保護(hù)的整定值和靈敏度計(jì)算。 短路計(jì)算的內(nèi)容計(jì)算發(fā)電廠相關(guān)節(jié)點(diǎn)的三相短路電流。 基本假定：（1）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行。（2）所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同。（3）系統(tǒng)中的同步和異步電機(jī)均為理想電機(jī)，不考慮電機(jī)磁飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體集膚效應(yīng)等影響；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱；定子三相繞組空間相差1200電氣角度。（4）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。（5）不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流。 短路計(jì)算的方法對(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)電器和母線的動(dòng)穩(wěn)定。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)體的的熱穩(wěn)定。Sd——三相短路容量，用來(lái)校驗(yàn)斷路器和遮斷容量和判斷容量是否超過(guò)規(guī)定值，作為選擇限流電抗的依據(jù)。 電抗圖及電抗計(jì)算由3100MW火電廠電氣主接線圖和設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中給出的相關(guān)參數(shù),可畫(huà)出系統(tǒng)電抗圖如圖51所示選取基準(zhǔn)容量為Sj=100MVA Uj= Uav =Sj——基準(zhǔn)容量（MVA）； Uav——所在線路的平均電壓（kV）。以下均采用標(biāo)幺值計(jì)算方法，省去“*”。對(duì)于QFN1002發(fā)電機(jī)電抗：X7=X8=X12=Xd〞==SFPZ712000/220型雙繞組變壓器的電抗：X11===220KV系統(tǒng)G3C2110KV系統(tǒng)C1G2G1圖(51)式中 Uk％——變壓器短路電壓的百分?jǐn)?shù)（％）； Se——最大容量繞組的額定容量（MVA）； Sj——基準(zhǔn)容量（MVA）。SFPSZ712000/220型三繞組變壓器高壓、中壓、低壓的電抗值：X9=X10=（Ud高中%+Ud高低%－Ud中低%） =(14+23－)=X3=X4= (Ud高中%+ Ud中低%－Ud高低%) =(14+7－23)=－X6=X5=( Ud高低%+ Ud中低%－Ud高中%) =(23+7－14) =線路阻抗（設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中已給出）： X1= X2= 220KV母線上發(fā)生短路時(shí)（d2點(diǎn)）的計(jì)算將系統(tǒng)電抗圖簡(jiǎn)化（如圖52）并計(jì)算：X13=X11+X12=+=X14=(X5+X7) =(X6+X8)= (+)=X15=X3=(－)= －C2C1d2220KV系統(tǒng)110KV系統(tǒng)圖(5—2)Ｇ３圖(5—3)ＧＧ３ＧC2C1d2220KV系統(tǒng)110KV系統(tǒng)d2CG圖(5—５)220KV系統(tǒng)d2C2C1220KV系統(tǒng)110KV系統(tǒng)圖(5—４)X16=X9== X17=X1+X15=+(－)=X18=X17+X16+=++=X19=X16+X14+=++= X20=X2∥X18==X21=X13∥X19==短路點(diǎn)短路電流的計(jì)算：根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求,系統(tǒng)是在最大運(yùn)行方式下進(jìn)行短路計(jì)算,而且系統(tǒng)為110KV和220KV系統(tǒng)為無(wú)窮大容量系統(tǒng)：因此對(duì)于無(wú)限大容量系統(tǒng)：Ij= (基準(zhǔn)電流) E∑=1I*〞= I*z = I*∞=； I*z——短路電流周期分量的標(biāo)幺值；I*〞——0秒短路電流周期分量的標(biāo)幺值；X*∑——電源對(duì)短路點(diǎn)的等值電抗標(biāo)幺值；I*∞——時(shí)間為∞短路電流周期分量的標(biāo)幺值。I2〞=Iz=I∞=Ij2(=I*zIj)= ==對(duì)于有限電源提供的短路電流按下式計(jì)算：∵Izt=I*ztIez= I*zt火電廠的總?cè)萘浚篠e∑=3=計(jì)算電抗：Xjs2=X21== Xjs——額定容量下的計(jì)算電抗；S*∑——各電源合并后總的額定容量（KVA）。Izts——t(s)時(shí)刻短路電流周期分量的有效值（kA）。查汽輪機(jī)運(yùn)算曲線得(0s、2s、4s時(shí))：I*0s=； I*2s=； I*4s=∴Iz0s= I*0sIez= = 以下同Iz2s==Iz4s==短路容量：Sdts =Uav2 Izt s Sd0s=230=S